§7.3 单光子核素显像设备
单光子核素显像设备包括γ相机和单光子发射型计算机断层显像（SPECT）。
§7.3.1 γ相机
γ相机属于单光子显像设备，于20世纪60年代开始用于临床，它克服了核医学显像逐点扫描、打印的不足，使核医学显像进入了现代化阶段。
设备结构
γ相机主要由探头、电子线路、计算机、显示记录装置和显像床4部分组成。探头是γ相机的核心部件，主要由准直器、γ闪烁晶体探测器、定位电路和支架等部件构成，具有准直探测和定位射线的功能（图7-34）。
图7-34 γ相机结构示意图
工作原理
受检者注射被γ射线标记的放射性药物后，该药物浓聚在被检脏器或病变组织内形成体内的放射源，放射源在衰变过程中释放出γ光子；γ光子被γ相机的探头捕获后，通过准直器射在Nal（Tl）晶体上，立即产生闪烁光点，闪烁光点发出的微弱荧光被光导耦合至光电倍增管，输出电流脉冲信号，经过后续电子线路处理形成一定能量的脉冲，在显示屏上显示出一个个闪烁的光点，经过一定时间积累便形成一幅闪烁图像，图像用照相机拍摄下来，就完成了一次检查（图7-35）。
图7-35 γ相机工作原理
显像特点与临床应用
γ相机不仅可以进行静态显像，更重要的是还能进行快速连续动态显像；增加一定辅助装置后，还可进行全身显像。
（一）各脏器的静态显像
如甲状腺显像、骨显像、肝胆显像等，通过静态显像可对相应组织器官的功能与疾病进行诊断（图7-36）。
图7-36 γ相机静态显像
（二）各脏器的动态显像
γ相机还可进行快速连续动态显像，可为进行脏器动态功能研究提供重要信息（图7-37）。
图7-37 胆管排泄功能动态显像
（三）全身显像
如果附有特殊装置，通过探头和床的配合运动，γ相机亦可进行全身显像。例如，全身骨显像可对肿瘤骨转移状况进行诊断。
§7.3.2 单光子发射型计算机断层显像（SPECT）
SPECT是在γ照相机的基础上发展起来的核医学影像设备。与γ相机不同的是，SPECT除具有γ相机的功能外，还可提供任意方位的断层图像。
设备结构
SPECT是在一台高性能γ照相机的基础上，增加了探头旋转装置和图像重建的计算机软件系统，其基本机构由探头、旋转运动机架、断层床、控制台、计算机和光学照相系统6部分构成。SPECT的探头就是一台γ照相机，其外形可以是圆形、方形或矩形，有单探头、双探头或多探头等不同类型。（图7-38）
图7-38 单光子发射型计算机断层显像（SPECT）设备
工作原理
SPECT实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器或组织进行360°旋转的γ相机，在旋转时每隔一定角度（通常是5.6°或6°）采集一帧图片，然后经电子计算机自动处理，将图像叠加，并重建为该脏器或组织的横断面、冠状面、矢状面或任何需要的不同方位的断层切面图像。
成像特点
1.可提供任意方位角的断层图像，经计算机系统处理后还可形成三维立体图像；此外，SPECT还保留了γ相机全部平面显像的性能，具有平面显像、动态显像、断层显像和全身显像的功能，较γ照相机大大提高了对肿瘤及脏器的功能性诊断效率。
2.可采集有关脏器的血流、代谢等随时间变化的动态信息。
3.SPECT的不足之处是测量灵敏度低，量化精度较差，图像空间分辨率低，引入的放射性药物的量较大。
SPECT与CT的区别
SPECT与CT都是断层成像，但它们具有本质的差别，分述如下。
（一）SPECT
SPECT的射线源在人体内部，即放射线药物引入人体后，药物释放出γ射线，然后在体外进行测量。SPECT的本质是由在体外的测量仪器对发自体内的γ射线进行测量，从而确定体内的放射性核素的活度。SPECT测定的是人体组织对放射性药物的吸收情况，反映的是人体组织的生理、生化信息，以及组织的功能代谢情况。（图7-39、图7-40）
图7-39 SPECT工作原理示意图
图7-40 肺癌SPECT断层显像（示代谢状况）
（二）CT
CT的射线源是X线球管，射线源在人体的外部，射线通过人体后对其进行测量，测定的是人体组织对X线的衰减值，反映的是组织的物理特性（组织密度值），图像所反映的是人体断层的解剖信息（图7-41、图7-42）。
图7-41 CT工作原理示意图
图7-42 肺癌CT成像（示解剖状况）
临床应用
SPECT应用十分广泛、主要用于以下几方面的放射性核素显像检查。
（一）骨显像
骨显像包括全身骨显像、局部骨断层显像等。
（二）脏器与脏器功能显像
脏器与脏器功能显像包括131I甲状腺显像、肾功能显像、心功能显像等（图7-43）。
图7-43 肾功能放射性核素动态显像
（三）肿瘤显像
肿瘤显像包括脑、肝脏、肺、甲状腺、乳腺等的肿瘤显像（图7-44）。
图7-44 乳腺癌
（四）血流灌注显像
血流灌注显像包括心肌血流灌注断层显像、肺灌注显像等（图7-45）。
图7-45 急性肺栓塞血流灌注显像（箭头示缺血区）
（五）其他
如异位胃黏膜探查、消化道出血显像等（图7-46）。
图7-46 消化道出血动态显像（箭头示出血状态）
SPECT/CT图像融合技术
图像融合是将通过不同显像设备获得的同一对象的图像数据进行空间配准，然后采用一定的算法将各图像数据中所含的信息进行整合，形成新的图像数据的信息技术。通过图像融合，可以将各种信息结合在一起，弥补不同显像方法各自的信息不完整、部分信息不准确引起的缺陷，为临床提供更加全面和准确的资料。
SPECT/CT是将SPECT和CT各自分别采集的图像信息，经计算机处理实现图像融合的新技术，已成为目前最先进的医学影像设备之一，是进行活体疾病诊断和新药研发研究的理想工具。
（一）SPECT/CT设备
SPECT/CT设备实现了SPECT图像和CT图像的同机融合，已成为目前最先进的医学影像设备之一，是进行活体疾病诊断的理想工具（图7-47）。
图7-47 SPECT/CT设备
（二）SPECT/CT图像融合
SPECT/CT真正实现了SPECT功能、代谢、生化影像与CT解剖结构影像的实时融合，实现了SPECT图像的准确解剖定位，进一步提高了敏感性、特异性，从而为临床提供了更加全面、客观、准确的诊断依据（图7-48、图7-49、表7-3）。
图7-48 左肾癌SPECT/CT图像融合示意
图7-49 SPECT与SPECT/CT良、恶性肿瘤诊断准确率比较
表7-3 3种方法诊断骨恶性病灶的比较
（三）SPECT/CT的临床应用
SPECT/CT的临床应用与SPECT的临床应用范围并无显著区别，只是SPECT/CT设备的检查灵敏度更高，正确诊断率也更高。因为SPECT/CT设备问世不久，临床使用也还处于探索阶段，具体应用范围尚在经验积累中（图7-50）。
图7-50 乳腺癌前哨淋巴结术前定位（SPECT/CT）