发射型计算机断层成像（ECT）的图像不受邻近层面核素干扰，定位准确，能获得活体三维影像，并能定量计算人体脏器或病变部位的大小、体积及局部血流量等。自20世纪70年代末随着单光子发射计算机断层显像（SPECT）广泛应用和正电子发射计算机断层显像（PET）逐步应用于核医学临床实践，ECT在核素显像乃至整个医学影像中的地位和作用都得到了认可，是核素显像技术继扫描机、γ照相机问世以后的又一重要进展。

1951年，B.卡桑（Benedict Cassen）首先研制成功了逐点扫描成像的闪烁扫描机，奠定了放射性核素脏器显像的基础。当时可以进行甲状腺、脑、肝、肾及骨扫描等，但分辨率差，扫描时间长，不能进行快速动态研究。1957年，H.O.安格（HalO.Anger）发明了γ闪烁照相机，以一次成像代替扫描机逐点成像，使核医学影像进入动态和静态功能显像相结合的新阶段。但γ照相机对于大的脏器如脑、肝等深部器官的病变检出率仍不理想。20世纪70年代以后，电子计算机技术应用于γ闪烁照相机，对获得的信息进行处理，这样使影像更清晰，提高了分辨率。1975年以后，辅配计算机的γ照相机已成为国内外核医学科常规检查设备。

单光子发射计算机断层显像（SPECT）的研制工作早在X-CT机研制之前就已进行。1963年，D.库尔和R.爱德华兹等研制了一种称为横向断面扫描仪的仪器，该仪器已具备现代ECT机的概念。库尔等人当时所用的影像重建方法是简单的反向投影法，因而影像模糊、对比差，影像矩阵单元的活性值与实物分布无对应关系，因此SPECT的研制工作曾一度搁浅。1972年，英国的G.N.亨斯菲尔德发明了X-CT机并用于临床。库尔等人借鉴X-CT的成像技术并引入计算机校正，终于在1979年研制成功了第一台头部的SPECT机，称之为MARKⅣ。此后SPECT机迅速发展并不断地更新换代，从而使核医学显像技术从二维平面影像发展到三维立体影像阶段，并实现了显示彩色化、电视化，数据处理微机化，使解剖分辨率和对生理、生化等功能改变的显示较γ照相机有了很大提高。

继1974年美国E.J.霍夫曼（Edward Joseph Hoffman，1942-01-01～2004-07-01）等研制成第一台原型这个正电子发射计算机断层显像（PET）扫描机后，1977年首台全身PET扫描机正式推出。1985年，首次形成了PET扫描机的程序系统，发明并使用高等数学和物理学进行多重图像分解。1986年，首台自屏蔽、计算机控制负离子回旋加速器出现。中国从1983年开始由中国科学院高能物理研究所研究PET技术，1986年成功制成实验样机。1990年6月，广东威达集团股份有限公司与中国科学院高能物理研究所共同研制出第一台符合临床要求的正电子发射断层成像装置，并于1992年10月交付北京中日友好医院临床使用。

20世纪90年代后期，随着PET技术的发展以及临床应用的不断成熟，加之双探头SPECT符合探测正电子显像的成功应用，使核医学影像技术产生了一个飞跃，大大提高了核医学影像学在整个医学影像学中的地位和影响力。

ECT分为两大类，一是单光子发射计算机断层显像（SPECT），用于探测能够发射γ射线的放射性核素在人体内的分布（图1）；二是正电子发射计算机断层显像（PET或PECT），用于探测能够发射正电子的放射性核素的湮没辐射（图2）。

应用最为广泛的SPECT机是γ照相机型的SPECT机。其主机为γ照相机，加上探头支架旋转结构和计算机影像重建及处理软件系统。由于γ光子的收集率与γ光子发射体对探头所处的立体角成正比，因此SPECT机多采用大视野的探头，以提高体积灵敏度。其形状有圆形、方形和矩形。探头支架旋转结构有圆环形、悬臂形、龙门形等。计算机系统多采用微型机或小型机，或者采用单功能多处理器分别完成某种功能。γ照相机型的SPECT机在采集数据时所收集到的信息是以探头直径为长轴的一个圆柱体。这种采集方式一次旋转360°就可以得到多个断层面，最多可达128个断层面。该类型的SPECT机又兼有普通γ照相机的功能，所以一台γ照相机型的SPECT机具有多种显像方式：平面成像、动态摄影、全身扫描和断层显像等。

图1 发射型计算机断层成像

PET作为现代核素显像的最新技术设备，它的临床应用被认为“在核医学史上奠定了一个划时代的里程碑”。虽然PET机和SPECT机的基本结构相似，都是由数据采集、数据处理、影像显示以及机械旋转架构等部分所组成，但由于显像采用的是发射正电子的放射性核素，PET机所能探测到的并不是正电子，而是正电子被体内组织所吸收时湮没辐射所产生的能量各为511千电子伏、方向相反的一对γ光子，因此PET机至少需要两个（双探头）或更多的相对排列的（多探头、多环探头）γ探测器。湮没辐射所产生的双光子与单光子有不同的特点，因而PET机和SPECT机的探头结构也不相同。PET机对射线的限束采用的是电子准直，即利用湮没辐射和两个相对探头来确定闪烁点的位置，而不像SPECT机在探头前加铅准直器来限制γ射线的方向和范围。

图2 PET/CT正电子发射断层及X射线计算机体层摄影成像系统

ECT是核医学界发展最迅速、应用最广泛的新技术，尤其是显像技术（包括仪器）与显像剂的发展，使其成为核医学界的重要支柱。国内许多大医院都装备了γ照相机和SPECT机。商品化的PET机在中国也已步入临床使用。在心、脑、骨骼、肿瘤等方面一些新的放射性药物的使用，以及计算机新的应用软件的开发，使ECT机在诊断冠心病、脑缺血、肿瘤骨骼转移等许多疾病中显示了独特的优越性。在对组织器官或病变部位的局部血流量、功能、治疗前后的疗效定量检测等方面，已成为其他影像诊断技术不可替代的诊断工具。

同时，核医学已迈进PET时代，随着PET/CT商业上的巨大成功和应用范围的迅速扩大，促进了PET与磁共振成像（MRI）融合设备的迅速发展。此外，小动物研究的PET/CT和PET/MRI技术快速发展。临床正在使用的SPECT/CT技术也可能因PET/CT的发展而受益。