核医学-概述医学知识培训专家讲座

影像核医学

谭庆玲核医学概述医学知识培训第1页第一讲绪论核医学影像基础与设备放射性药品及显像原理核医学概述医学知识培训第2页绪论定义

影像核医学：利用放射性核素作为示踪剂进行医学成像诊疗疾病，探索其机制与相关技术理论，并利用放射性核素治疗疾病医学学科。核医学概述医学知识培训第3页影像核医学特点当代医学影像学技术及成像原理

影像学技术成像原理性质CT衰减系数（CT值）形态解剖B超超声波反射（回声）形态解剖MR质子密度（T1T2）解剖功效γ摄影机放射性浓度（平面）血流功效SPECT放射性浓度（半定量）血流代谢功效PET放射性浓度（定量）血流代谢功效核医学概述医学知识培训第4页双肾血流灌注图影像核医学特点核医学概述医学知识培训第5页存活心肌显像核医学概述医学知识培训第6页功效显像分子显像动态显像定量分析影像核医学特点核医学概述医学知识培训第7页诊疗核医学临床核医学治疗核医学体外分析体内显像检验法非显像检验法核医学试验核医学一级学科：临床医学二级学科：影像医学与核医学内照射近距离核医学组成核医学概述医学知识培训第8页我国影像核医学发展现实状况

设备相对落后，资源分配不均人员素质参差不齐，临床医师认识不够。核医学优势和潜力没有，充分发挥。核医学概述医学知识培训第9页核医学影像基础与设备核物理基础元素核素1、放射性核素释放射线主要为αβγ2、稳定性核素同位素同质异能素99mTc核医学概述医学知识培训第10页核衰变

放射性核素自发发生核内结构或能改变，同时释放出某种射线而转化为另一个核素现象，称为核衰变(nucleardecay)。衰变类型α衰变Β+衰变γ衰变核衰变规律N=N0e-t

指数规律衰变

（半衰期是每一个放射性核素所特有，可测定半衰期确定核素种类，甚至可推断放射性核素混合物中核素种类）核医学概述医学知识培训第11页物理半衰期(physicalhalflife)指放射性核素降低二分之一所需要时间（T1/2）。

生物半排期（biologicalhalflife）指生物体内放射性核素经各种路径从体内排出二分之一所需要(Tb)

有效半减期（effectivehalflife）指生物体内放射性核素因为从体内排出和物理衰变两个原因作用，降低至原有放射性活度二分之一所需时间（Teff）。有效半减期与物理半衰期及生物半排期关系：Teff=T1/2∙Tb/(T1/2+Tb)

核医学概述医学知识培训第12页放射性活度单位时间内原子核衰变数量。是核医学中惯用反应放射性强弱物理量。国际制单位：Bq（贝克），KBq（103Bq），MBq（106Bq），GBq（109Bq）旧专用单位：Ci（居里），mCi（10－3Ci），Ci（10－6Ci）1Bq=1次衰变/秒1Ci=3.71010Bq核医学概述医学知识培训第13页辐射剂量及其单位照射量——辐射场强弱照射量率——单位时间内照射量吸收剂量——被照射物质所吸收能量剂量当量——不一样类辐射所引发生物效应当量剂量——生物效应核医学概述医学知识培训第14页辐射剂量及其单位照射量照射量率吸收剂量剂量当量当量剂量核医学概述医学知识培训第15页射线与物质相互作用带电粒子与物质相互作用电离、激发、散射、轫致辐射、湮灭辐射光子与物质相互作用

光电效应、康普顿散射、电子对生成核医学概述医学知识培训第16页惯用核医学仪器Γ计数器液体闪烁计数器脏器功效测定仪Γ摄影机单光子发射型计算机断层仪SPECT正电子发射型计算机断层仪PET用于体外诊疗核医学概述医学知识培训第17页

γ闪烁探测器

（γscintillationdetector）

γ闪烁探测器实际上是一个能量转换器，其作用是将探测到射线能量转换成能够统计电脉冲信号。主要部件：晶体（crystal）［碘化钠（铊），NaI（Tl）］光电倍增管（photomultipliertube，PMT）前置放大器组成

核医学概述医学知识培训第18页Γ闪烁探测器示意图核医学概述医学知识培训第19页闪烁体——晶体最常见:碘化钠晶体[NaI(T1)]作用:波长转换器作用（10-19nm－>400nm左右)晶体探测效率与灵敏度矛盾（探测灵敏度越高，分辨率越低。增加晶体厚度，可增加灵敏度，但会损失分辨率。假如将晶体从12.5mm降到6.5mm，空间分辨率可提升70%，而对应灵敏度仅损失15%。表1-2）核医学概述医学知识培训第20页光电倍增管（PMT）作用：光信号转换为电信号，并对信号进行放大。光电倍增管多少与定位准确性亲密相关，数量多探测效率和定位准确性就高，图像空间分辨率和灵敏度也高，但影响探头均匀性。核医学概述医学知识培训第21页核医学概述医学知识培训第22页前置放大器

光电倍增管输出电脉冲信号很微弱，形状不规整，放大器作用就是对电脉冲信号进行放大、整形、倒相电子学线路。

核医学概述医学知识培训第23页单光子发射型计算机断层仪（singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT）

是一台高性能γ摄影机基础上增加了支架旋转机械部分、断层床和图像重建软件，使探头能围绕躯体旋转360o或180o，从多角度、多方位采集一系列平面投影像。经过图像重建和处理，可取得横断面（transversesection）、冠状面（coronalsection）和矢状面（sagittalsection）断层影像（tomogram）。核医学概述医学知识培训第24页核医学概述医学知识培训第25页核医学概述医学知识培训第26页核医学概述医学知识培训第27页探头组成准直器定向准直晶体波长转换器光电倍增管光电转换器核医学概述医学知识培训第28页准直器（collimator）

准直器位于探头最前端它是由铅或铅钨合金铸成机械装置，它作用是把人体内四面八方分散γ射线定向准直到闪烁晶体一定部位上。这种采取准直器方法称作机械准直，以区分于电子准直。核医学概述医学知识培训第29页准直器功效参数几何参数：孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度决定了准直器空间分辨率、灵敏度和适用能量范围等性能参数准直器空间分辨率与灵敏度是一个矛盾关系核医学概述医学知识培训第30页准直器空间分辨率定义：描述区分两个邻近点源能力，通常以点源或线源扩展函数半高宽（fullwidthathalfmaximum,FWHM）表示，半高宽度越小，表示空间分辨率越好。平行孔准直器，FWHM由下式估算：（D为准直孔直径，L为准直器厚度，z0为准直器表面至源距离）准直孔越小，准直器越厚，探头距病人距离越近分辨率越高，取得图像质量越好。核医学概述医学知识培训第31页核医学概述医学知识培训第32页X、Y位置电路一个光子在晶体中产生多个闪烁光子，被多个光电倍增管接收；各个光电倍增管接收闪烁光子数目随其离闪烁中心（γ光子处）距离增加而降低；由位置电路和能量电路依据不一样位置光电倍增管接收到闪烁光强度来确定γ光子位置。

PMT数目越多，图像上全部脉冲X、Y位置精度越好，图像空间分辨率越好。核医学概述医学知识培训第33页脉冲幅度高度分析器PHA——光子能量甄别PHA用来选择放射性核素能量和能谱范围。单道分析器主要由上阈、下阈道宽和组成。改变道宽大小可选择能谱范围。伽玛摄影机道宽经常选在20%，包含了放射性核素光电峰位置，可用来选择伽玛摄影机所用放射性核素。选择设定核素能量窗γ光子被统计，剔除低能γ光子（比如，散射光子）及高能γ光子。核医学概述医学知识培训第34页单道脉冲幅度高度分析器核医学概述医学知识培训第35页模数转换器作用：把模拟信号转换成数字信号转换位数越多，图像越清楚核医学概述医学知识培训第36页双探头符合线路断层显像仪（DHTC）特点：最少有两个探头，含有X、γ射线投射衰减校正能够进行单光子核素显像和正电子核素显像核医学概述医学知识培训第37页SPECT/CTSPECT与CT融合，同时含有功效和结构优势核医学概述医学知识培训第38页SPECT图像采集能窗选择矩阵采集类型：静态、动态、门控、全身扫描、断层采集衰减校正散射校正核医学概述医学知识培训第39页图像重建由已知不一样方向投影值来求物体内各点分布称图像重建。SPECT成像原理即将经过探头旋转得到各角度投影图像利用图像重建方法重建出各方向断层图像。当前惯用图像重建方法为滤波反投影法（FBPfilteredbackprojection）。对于一些不完全角度投影能够采取迭代法（OSEM）重建图像。核医学概述医学知识培训第40页在数字图像中，图像单元大小，是用二进制单位比特(Bit)表示数字量。图像可划分成许多小方块或单元，称矩阵单元。惯用图像矩阵有64×64、128×128、256×256等。在SPECT中，我们事先并不知道各个矩阵单元值，我们仅从测量中知道沿某一方向上各矩阵单元和，称射线和或投影。从不一样方向投影中能够求出矩阵单元值，这就是图像重建任务。显然，假如知道了图像矩阵单元值，一幅图像性质也就知道了。图象重建预备知识核医学概述医学知识培训第41页核医学概述医学知识培训第42页正电子发射型计算机断层仪PET主要由探测系统包含晶体、电子准直、符合线路和飞行时间技术，计算机数据处理系统，图像显示和断层床等组成。

当前最先进PET是探头多环型、模块和3D结构，其中探头晶体除外经典锗酸铋（bismuthgerminate，BGO）晶体，现已推出硅酸镥（lutetiumoxyorthosillicate，LSO）和硅酸钆（gadoliniumorthosillicate，GSO）等新晶体，大大提升了探测效率，图像分辨率为3~5mm。

PET与SPECT比较，其含有：①空间分辨率高；②探测效率高；③能准确地显示受检脏器内显像剂浓度提供代谢影像和各种定量生理参数等优点。核医学概述医学知识培训第43页质量控制原理及方法核医学概述医学知识培训第44页放射性药品及显像原理放射性药品(radiopharmaceutical)用于诊疗和治疗放射性核素及其化合物制剂。特点：

放射性药品不具备普通药品药理作用，其依靠所载放射性核素起到诊疗和治疗作用。开放性：放射性药品区分于肿瘤放射治疗封闭性外围辐射源（如60Co、137Cs）特征。核医学概述医学知识培训第45页分类诊疗类放射性药品核素特点：核射线中以γ光子为主（能量以100～300keV为宜），引入体内后轻易被核医学探测仪器在体外探测到，从而适合用于显像；同时γ光子在组织内电离密度较低，从而机体所受电离辐射损伤较小。代表核素：99Tcm核性能优良，为纯γ光子发射体，能量140keV，T1/2为6.02h、方便易得、几乎可用于人体各主要脏器形态和功效显像。99Tcm是显像检验中最惯用放射性核素，当前全世界应用显像药品中，99Tcm及其标识化合物占80%以上，广泛用于心、脑、肾、骨、肺、甲状腺等各种脏器疾患检验，而且大多已经有配套药盒供给。

131I、201Tl、67Ga、111In、123I等放射性核素及其标识药品这类γ光子核素及其标识药品也有较多应用，在临床中发挥着各自特征和作用。正电子放射性药品11C、13N、15O和18F等短半衰期放射性核素在研究人体生理、生化、代谢、受体等方面显示出独特优势，其中氟[18F]脱氧葡萄糖（18F-FDG）是当前临床应用最为广泛正电子放射性药品。核医学概述医学知识培训第46页惯用正电子放射性药品有效半衰期15O2.05min13N9.96min11C20.34min18F110min核医学概述医学知识培训第47页治疗类放射性药品适宜射线能量和在组织中射程是选择性集中照射病变组织而防止正常组织受损并取得预期治疗效果基本确保。核医学概述医学知识培训第48页各种惯用治疗放射性药品理化性能

核素标识T1/2β-最大能量γkeV(%)最大射主要临床应用化合物MeV程(mm)32P磷酸盐14.3d1.71-8真红,原发性血小板增胶体磷酸铬腔内治疗玻璃微球肝癌动脉栓塞

131I

8.06d0.61365(81)2-3甲亢,分化型甲癌及转移灶MIBG嗜铬细胞瘤153SmEDTMP40.6h0.8103(28%)3.4骨转移癌疼痛89Sr

50.5d1.46-2-3骨转移癌疼186ReHEDP3.8d1.07137(9%)4.7骨转移癌疼痛188ReHEDP19.6h2.12155(10%)

骨转移癌疼痛117mSnDTPA13.6dCE159(86%)0.3骨转移癌疼痛117LuEDTMP6.75d0.497113(6.4%)

骨转移癌疼痛90Y