结合 SPECT 和 CT 成像，使心脏功能可视化

SPECT/CT 成像采用两种独立的成像模式，SPECT 和 CT，以获得功能和解剖信息，以提高整体诊断能力。在 CT 中，收集了多个 2D X 射线图像，以创建患者或动物解剖的 3D 模型。然后，该 CT 模型与 SPECT 结合使用放射性示踪剂对内部器官（即大脑或心肌）进行功能评估。与 CT 一样，SPECT 还使用采集的 2D 图像创建 3D 模型。SPECT/CT共同提供解剖地标和功能评估，可用于初始诊断或描述疾病进展。

CT成像的基础是收集2D X射线图像。在成像过程中，X 射线从源发射。当X射线穿过病人时，一些X射线被吸收。通常，密度较高的材料比低密度材料吸收更多的X射线。因此，骨骼比软组织吸收更多的X射线。X射线穿过身体后，剩余的（非吸收的）X射线由探测器收集，该探测器可以确定Housfield单位中X射线的强度。这将生成称为切片的 2D 图像。然后，X 射线源和探测器旋转到指定角度并进行平移以获得另一个切片。随着扫描的进行，源和检测器继续旋转获取更多 2D 切片，从而创建不同方向的投影集合（图 1）。然后重建切片以创建 3D 模型。

图1:图显示a）制作单个X射线投影和b）旋转的X射线源和探测器，以创建一个完整的2D图像。然后，可以转换整个设置以创建体积数据。

SPECT 的工作原理与 CT 类似，但获取伽马射线的发射，而不是 X 射线。在这种核成像技术中，放射性示踪剂被注射到患者体内。随着时间的推移，示踪剂衰变，发出伽马射线。伽玛相机对伽马射线进行成像，创建 2D 图像。与 CT 类似，相机在不同位置收集 2D 图像。映像后，将重建切片，创建 3D 数据集。然后，CT 和 SPECT 的卷进行联合注册，以提供解剖学和功能评估。

图2显示了在大鼠中使用^99mTc示踪剂的代表性结果。获取 SPECT/CT 应显示覆盖在 CT 数据上的 SPECT 数据（如图所示为黄色/橙色阴影）（显示为灰色阴影）。在SPECT模型中，生理活动的程度通过颜色的强度来表现。因此，黄色区域比橙色区域表现出更大的活动。图中的 SPECT 数据是通过收集 30 个 1 分钟图像获得的。生成的分辨率为 0.8 mm。

图2:展示心脏功能的代表图像。左侧的视图是整体 SPECT/CT 模型，而右侧的三个视图显示心脏的日冕、下垂和跨轴平面的放大图像。灰色阴影是 CT 的阴影，表示骨骼结构，而橙色/黄色阴影是 SPECT 的阴影。活动程度由颜色强度表示，白色大于黑色。图片由刘爽博士提供。

SPECT/CT用于提供解剖学和功能性信息。一般程序涉及注射放射性核素，成像，然后重建数据。在小动物成像的背景下讨论的这个程序类似于临床上执行的程序。然而，使用小动物增加了一些额外的技术细微差别，不容忽视。可以推测，小型动物模型需要在成像中使用更高的分辨率。此外，小动物的心率和呼吸速率也有所提高，这需要更快速的成像。呼吸和心跳会导致动物在成像过程中移动，从而难以获得准确的数据。为了补偿这些潜在问题，可以实施心脏和呼吸门控。门控允许机器在特定时间获取与动物心脏和呼吸周期相关的图像。例如，成像发生在动物的呼吸之间和心脏周期的特定部分。这些修改使小动物模型的成像效果得以改进。

演示了小动物模型SPECT/CT成像的一般程序。由此产生的数据显示了解剖学背景下代谢增加的区域，从而能够更好的诊断和疾病特征。

SPECT/CT 成像是一项广泛应用的技术，涵盖心脏病学、肿瘤学和炎症等多个领域。在心脏病学领域，心肌灌注研究使用SPECT/CT通过证明血液如何流经心肌来诊断冠状动脉的阻塞。接受心肌灌注研究的患者将锻炼以诱发心脏压力。然后，患者将被注射一种放射性示踪剂，与血液在全身移动的混合。如果血液由于冠状动脉阻塞而无法到达心脏的某个区域，那么示踪剂也不会到达。SPECT/CT 图像将在运动后拍摄，然后在患者休息后拍摄。在SPECT/CT成像期间，血液无法到达的区域将显示为黑暗，表明潜在的冠状动脉阻塞或梗死。

在其他应用中，如肿瘤学和炎症，放射性示踪剂可以选择以选择性地瞄准生物分子。在肿瘤学中，放射性示踪剂瞄准肿瘤中的特定细胞表面受体。然后，在SPECT/CT成像过程中摄入放射性示踪剂，暗示肿瘤的存在。最后，在炎症的情况下，放射性示踪剂可以瞄准感染或炎症，同时提供精确的解剖位置。这在诊断骨髓炎（骨骼感染）的程度时很有价值。总之，SPECT/CT 是一种多功能成像方法，结合了两种技术，以非侵入性方式提供解剖学和功能性信息。