正子断层造影
正子断层造影( Positron Emission Tomography, 以下简称PET )是目前医界诊断癌症、心脏病及神经精神疾病具有突破性意义的重要诊断工具，在基因治疗等尖端医学上也扮演重要角色。临床价值在于PET目前医学新科技中能早期诊断癌症的工具，对于转移性癌细胞其原发性病灶之侦测、癌症分期的评估(staging)、癌症手术前作正确的评估与术后效果的评估与追踪、化学治疗及放射治疗前作正确的评估及治疗后效果的评估与追踪。
目录
概述
正子断层造影顾名思义是一种依靠正子的作用而得到的电脑断层检查，属于核子医学影像诊断。PET与一般大家比较熟悉，在放射科做的电脑断层检查(CT)或磁振扫描(MRI)基本上并不相同，而所谓的正子是一种带正电荷的电子，必须由一种可以放射出正子的同位素药物(正子药剂)经衰变的过程而产生。
原理
正子药剂经静脉注射入人体后，经衰变的过程产生的正电子在体组织中运行不到1毫米的距离，即与带负电荷的电子撞击相互抵消毁灭(物理学上称互毁作用，annihilation)，互抵消毁灭后质量不见了，于是以能量的方式放出来，而放出来的能量是以两道(方向相反，呈180度)加马射线呈现，而每一道加马射线的能量为511 仟电子伏特(keV)。正子断层造影仪(即执行PET的仪器; 又称PET扫描仪)可同时侦测这些成对的加马射线，利用电脑重组正子同位素在组织或器官内分布的图像。
正子药物
主要的正子放射同位素有氧-15(15O)、氮-13(13N)、 碳-11(11C)及氟-18(18F)，这些同位素可合成许多体内存在或需要的代谢分子，如葡萄糖、胺基酸等，可作为研究探讨人体正常或病态的代谢功能。目前在临床上最常使用的正子同位素药物是[18F]去氧葡萄糖([18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose, 简称FDG)。上述四种短半衰期的正子同位素是经由回旋加速器制造出来的，因半衰期短，因此正子断层扫描设备通常都设置在回旋加速器附近，方便取得检查用药。
临床应用
PET检查最重要的临床价值在于PET目前医学新科技中能早期诊断癌症的工具，对于转移性癌细胞其原发性病灶之侦测、癌症分期的评估(staging)、癌症手术前作正确的评估(需不需要手术？还能不能手术？是否直接化学治疗或放射治疗对患者比较合适)与手术后效果的评估与追踪、化学治疗及放射治疗前作正确的评估及治疗后效果的评估与追踪。此外，PET对于心脏疾病及神经精神疾病亦有重要的临床价值，有肿瘤的临床应用，神经精神疾病的临床应用，心脏疾病的临床应用，兹分述如下：
肿瘤的临床应用
目前可用于肿瘤正子断层造影检查的制剂包括： FDG、氟-18标化胞嘧啶 (thymidine, 简称FLT)或胆碱(choline)，以及碳-11标化的乙酸盐（acetate）或甲硫胺酸（methionine）等。FDG是目前唯一经过卫生署查验登记核准用于正子断层检查的正子药物，其检查原理主要系利用恶性肿瘤和正常组织对去氧葡萄糖吸收及留存的程度差异（一般而言，恶性细胞可吸收较多的葡萄糖，且于细胞内存留时间较长）区分其良恶性。FDG注入体内后，多数恶性肿瘤则呈现高度的吸收，正子断层造影则借由正子造影仪器自体外侦测，若见异常高度吸收之病灶，则有恶性肿瘤之可能，。FDG在恶性肿瘤的诊治上以乳癌、大肠癌、食道癌、淋巴癌、头颈部癌、黑色素瘤以及甲状腺癌的帮助最为明确，包括区分病灶良恶性、癌症的分期、复发追踪以及疗效评估等。其它的正子药物如氟化胞嘧啶（用于包括脑瘤等癌症之造影）或氟化胆碱 (泌尿系统等癌症造影) 以及碳-11标化的乙酸盐或甲硫胺酸也可应用于不同肿瘤的造影，其临床价值及效益尚待进一步评估。此外正子断层造影还可以利用动情素或黄体素衍生物之正子制剂于术前造影评估乳癌组织的动情素或黄体素受器情形，对于乳癌荷尔蒙治疗之疗效评估亦有相当之参考价值。[1]
神经精神疾病的临床应用
由于神经精神病变属功能性改变，脑解剖学上未必出现异常，因此可藉正子造影了解其脑部代谢或神经传导物质变化反应其疾病的存在机转,及治疗反应。目常用作神经病变诊断包括癫痫症多种认知异常及失智症(包括阿兹海默氏症)，运动障碍，脑缺血及出血之诊断、鉴别与预后，其中前二项在美国己获健保给付。
心脏疾病的临床应用
在心肌代谢活动中，正常的心脏（尤其是在饥饿状态），游离脂肪酸（Free Fatty Acid，FFA）是心肌能量最重要来源，其中长链脂肪酸约提供70%心肌所需能量，而碳水化合物仅占30％，但在进食过后，血中葡萄糖及胰岛素浓度增加而游离脂肪酸浓度降低，此时心肌能量的来源则以葡萄糖为主，而在心肌缺氧或胰岛素因病理状态而昇高时，游离脂肪酸在粒腺体中的氧化受到抑制，则心肌立即以增高糖解作用来提高葡萄糖的利用。因此，心肌的代谢活动，随时因应生理条件与病理状态而做调整，透过正子断层造影将心肌利用基质的情形与代谢活动的状态呈现出来，而心脏正子造影评估心肌代谢活动的正子药剂目前是以FDG为主，其主要的临床应用在心肌梗塞后评估心肌梗塞区域的存活心肌，以帮助心脏科医师选择最适合病人治疗方针。PET检查包括心脏血流灌注(13 N-NH3 PET)与代谢检查( FDG PET)，如果心脏血流灌注13 N-NH3 PET扫描出现灌注异常，表示局部心肌血流减少。FDG检查出现代谢降低的现象，表示此局部的心肌泰半坏死结疤，即使作血管汽球扩张或冠状动脉绕道手术，亦无法改善心脏的功能。如果FDG检查发现血流灌注减少的地区，仍有代谢活性甚至活性增加，表示心肌缺氧，心肌细胞尚存活，进行扩张术或绕道手术可以改善心脏功能。
PET扫描检查流程
FDG全身扫描
FDG全身扫描主要用于肿瘤检查。应检前病患应禁食至少6小时，血糖不要超过120mg/dl。约5至10毫居里(mCi)的FDG经静脉注射后，受检者应静躺休息45分钟，俾便FDG在肿瘤内能充分聚积，在正常组织中能充分排除， 并经由肾脏、膀胱排泄，45分时间到，解完尿后，即可躺上扫描台，进行检查，一般自头部扫描至大腿上三分之一约需一小时。为减少体组织对加马射线减弱效应(attenuation effect)的影响，通常会以Ge-68射源另作穿透扫描(transmission)，校正组织减弱效应，需另加约15至30分钟检查时间。扫描完毕，即可进行断层影像重组与分析。如有需要，可测定病灶对FDG的吸收率，如：标准摄取值(standard uptake value，简称SUV)。为针对特定器官的病灶(如肺肿块)作良恶性鉴别诊断，可另加作局部扫描，检查时间约20分钟。
脑代谢功能FDG检查
受检者亦需禁食6小时以上，注射5至10mCi之FDG前先测定血糖，如未达120mg/dl ，给予100毫升50%葡萄糖水，30分钟后再注射FDG。受检者经注射FDG后，应静躺于安静、幽暗的检查室内45分钟，再进行脑部扫描。穿透扫描可于FDG扫描前或后 进行，检查时间约30分钟。糖尿病患，空腹血糖超过200mg/dl，应先控制好血糖后再作PET检查。血糖低于200mg/dl者，应检当天可另给予5个单位的胰岛素，促进FDG的吸收。
心脏血流灌注与代谢检查
病患检查前须禁食6小时以上，首先作休息状态的心肌血流灌注PET扫描， 病患接受静脉注射约15 mCi的13N-NH3后进行心脏 扫描及穿透扫描；等一阶段扫描完毕后，接著静脉注射冠状血管扩张剂(通常是dipyridamole)与第二剂的13N-NH3，再作一次心脏扫描，比较此二次扫描，即可得知心肌血流灌注是否异常。第二阶段扫描完毕后，给予口服100毫升50%葡萄糖水，30分钟后注射5-10 mCi FDG，45分钟后扫描，整套检查时间约2小时30分。
影像分析处理
PET影像分析与影像处理
PET影像资料如配合动脉血中正子同位素药物浓度资料以代谢模式加以运算，可求得单位组织代谢速率，例如：使用FDG可测得每单位组织每分钟代谢多少分子的葡萄糖， 使用15O-水可测定每单位组织的血流、血量等。不过这些测定需连续抽取动脉血化验，比较麻烦，只用于研究，较少用于临床服务。临床多采用标准摄取值(SUV)或简单的病灶与正常组织放射活性比。由于PET影像主要提供代谢功能影像，判读时可能需要放射线电脑断层(CT)或磁振造影(MRI)参考病灶及器官之相关位置。目视判读是最常用的方法，但以影像融合方式将解剖结构影像与PET功能影像结合， 更能精确地显示出异常病灶的位置及代谢异常的程度。目前更有仪器厂将CT与PET结合，可更方便快速地提供融合影像。
检查的辐射剂量
以FDG为例，一次检查的辐射剂量约为705毫仑目(mrem)，15O-水及 13N-NH3更少，在150至250mrem之谱。此剂量大约相当于上肠胃道X光检查(500-700mrem)，比CT检查(约在2000-4000 mrem)为少。因正 子同位素半衰期短，所以辐射剂量相对较低，不会造成人体的伤害。
发展趋势
正子造影基本上可视为分子影像的一环，我们知道，分子影像最重要的目标在探索活体内生物学与生化学的处理过程，以期得到与疾病诊断或治疗上相关联的资料，而正子造影则提供包括葡萄糖代谢影像、细胞增生影像、氧代谢影像、接受体分布影像及报导基因影像提供重要的分子影像。
除了如前所述正子造影透过FDG了解葡萄糖在正常组织与病灶处的代谢影像外。正子造影最早用来提供癌细胞之细胞增生影像是利用氟-18标化胸腺嘧啶作为示踪剂，当去氧核糖核酸合成时，细胞会摄取胸线嘧啶来合成去氧核糖核酸的双股，由于示踪物的氟-18会抑制癌细胞内的磷酸化反应，进入细胞内的氟化胸线嘧啶便无法进一步代谢以致不断积聚累积，因此以正子断层造影技术便得到病灶内细胞增生及去氧核糖核酸合成活度的指标，目前此种分子影像可以有效的侦测原发性的肝肿瘤。癌细胞另一项特性是比较能够存活在缺氧的状态下，此时也比较能抗拒放射治疗时所承受到的辐射，氟-18标化azomycin arabinoside (阿拉伯糖的化合物) 是一种非氧化糖解的指标，是一种在动物实验阶段可以评估肿瘤组织在缺氧状态下的示踪物，利用此种分子影像在放射治疗前评估治疗效果，从而调整治疗计画是此一分子影像最被期待的研究目标。此外；利用镓-68标化octreotide (一种八个胺基酸的体抑素类似物) 得到体抑素接受体 (somatostatin receptor) 的影像则是目前侦测神经内分泌肿瘤的新方向。
基因造影是目前研究领域中的核心价值之一，基因影像的发展不仅希望在活体内看到由DNA到蛋白质的生物学过程，也致力于基因治疗领域中以分子影像“看到”修补基因缺陷的过程，此一先驱的研究透过氟-18标化penciclovir得以成功的让报导基因造影在活体内显现，这可以说是正子造影贡献在基因治疗的起步，在基因治疗的进展过程中，正子造影的贡献値得期待。
医讯
2006年8月中旬大林慈济医院核子医学科正子造影中心，引进“正子造影／电脑断层(PET/CT)”设备，并于14日经原子能委员会实地查核通过辐射安全测试，成为云嘉地区率先通过查核，并可正式上线之医院。核子医学科主任王昱丰指出，这项设备能够在临床上及时且精确掌握肿瘤的分期、移转及治疗效果的评估，给医师最好的判断依据。该设备是以正子造影设备最为先进，透过回旋加速器制造出带有正子的同位素，这种制剂能够进一步利用人体细胞的代谢变化来侦测癌症的情况。[2]
影片
参考资料
- ↑ 正子断层造影简介三军总医院
- ↑ 慈济云嘉区首创启用正子造影中心大纪元