第九章核医学成像设备

第九章核医学成像设备第九章核医学成像设备核医学又称核子医学或原子医学，旧称“同位素”,在我国属于一门独立医学学科。■核素显像是影像医学的一部分。核医学就是利用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的学科。核医学成像的原理：将一定量的放射性核素引入人体，它将参与人体的新城代谢，或者在特定的脏器或组织中产生特异性浓聚，同时不断衰变而产生放射线在体外测量这些放射性核素活度分布的放射线，以图像形式显示核医学成像的基本条件：放射性药物(标记化和物)核医学成像设备核医学成像的特点：以脏器内外或脏器内各部分之间的放射性核素多种动态成像方式放射性核素具有向脏器或病变组织的特异性聚集y相机核医学显像仪器的发展历程Y照相机1951年美国加州大学Cassen1958年H.Anger1979年Kuhl等2001年《时代周刊》21世纪最具有创意且已商业化的三大发明之一核医学成像的物理基础稳定性核素和不稳定性核素：口若原子核在不受外力的作用时，核内的成分及能级不发生变化，为稳定性核素若原子核需要通过核内结构或能级调整才能趋于稳定，这种核素被称为不稳定核素口核内能级和结构的调整过程称为核衰变。核衰变的同时，将释放出一种或一种以上的射线，这种性质叫做放射性□任何放射性原子核数衰减到原来的一半所需要的时间，称为该核素的物理半衰期□当核素进入人体后，放射性药物由于排泄、分泌使其在体内的含量减少到原来的一半所用的时间，称为生物半衰期。放射性核素与放射性药物核素基本要求■产生中等能量的γ射线，不产生或少产生合适的物理半衰期，数10分钟-数天适合的化学价态和较强的化学活性对人体应无毒无害放射性药物通过一些物理的、化学的活生物学的方法，将放射性核素的原子“引入”特定的化合物的分子结构中，称为标记，放射性核素标记化合物称为放射性药物放射性核素放射性核素放射性药物标记一步法预先将标记过程中所需要的除反射性核素以外的其他所有物质通过简单的混合或使其产生预反应，制成放射性药物的半成品药盒需要标记时，只需要将放射性核素加入，即可一步标记成功放射性药物的分类(按用途)射性药物锝(Tc)有21个同位素，质量数从90～110,99mTc是比较理想的显像用放射性核素期6.02h;能标记多种化合物，比较稳定并且可以很方便地从“钼-锝核素发生器”中获得99mTc是显像检查中最常用的放射性核素，99mTc络合物是目前临床应用最广泛的放射性药物，占SPEC显影剂的90%以上■广泛用于心、脑、肾、骨、肺、甲状腺等多种脏器疾患的检查，并且大多已有配套药盒供应能的好坏决定了Y照相机也称为闪烁照相机，是诊断肿瘤及循环系统疾病的重要设备可进行动态研究检查时间短，适合儿童和危重病患显像迅速，便于多体位，多部位观察对图像处理，获得有助于诊断的数据和参数一、基本结构、工作原理组织吸γ射线，准直器准直，到达闪烁晶体上，产生的闪烁荧光，经光导纤维耦合给光电倍增管PMT将荧光转换成电流，经前置放大器和定位电路后形成四路电脉冲信号，经位置信号通道和能量信号通道处理，输出X、Y位置信号和能量信号位置信号确定了闪烁事件发生的位置，能量信号确定那些闪烁事件该启辉，那些闪烁事件不该启辉经过上述处理的信号成为一个计数被记录，形 成一幅人体放射性浓度分布图像，即为一幅y脉冲总X⁻YX和Y计算机处理显示准直器(collimator)位于探头的最前端把人体内四面八方分散的γ射线定向准直到闪烁晶体的一定部位上。这种采用准直器的方法称作机械准直，以区别于电子准直。■孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度■决定了准直器的空间分辨率、灵敏度和适用能量范围等性能参数准直孔越小，准直器越厚，探头距病人距离越准直器设计是选择两者最佳的折中匹配适用能量范围：与孔间壁厚度有关高能准直器孔更长，孔间壁也更厚能量范围：低能(<150Kev)中能(150Kev-350Kev)高能(>350Kev)。单针孔型多针孔型》多孔聚焦型多孔发散型》平行孔型》平行斜孔型单针孔型单针孔型空间分辨力随距离增加而变差灵敏度随距离增加变化不太图像大小与靶器官和准直器之间的距离无关分为低能通用型、低能高分辨率、低能高灵敏度平行孔型平行孔型与小孔成像原理一样，像与实物的方向相反成像大小与距离成反比，距离越近，成像越大多孔发散型多孔发散型多孔发散型灵敏度和分辨率较平行孔差，随放射源与准直器距离的增加而变坏易产生图像畸变多孔聚焦型提高灵敏度和分辨率适用于总计数时间受限的动态研究多孔聚焦型多孔聚焦型紧靠准直器，将γ射线转化为荧光晶体为碘化钠晶体[NaI(T1)],晶体在探头中起波长转换器的作用普通放射性核素产生的伽玛射线为高能量，短波长的光子，它不能直接被晶体后面的光电倍增管(PMT)接受，必须把它转换成波长与可见光一样的光子才能被PMT接受(10-19nm一>400nm左右)。方形晶体则以边长表示。■目前大面积的晶体面积可达600×400mm²。晶体厚度用毫米表示(传统用英寸)。至电子学部分至电子学部分光导位于闪烁晶体和光电倍增管阵列之间的薄层邮寄玻璃片或光学玻璃片把光电倍增管通过光耦合计与闪烁晶体耦合把闪烁晶体受Y射线照射后产生的闪烁光有效地传送至光电倍增管得光电阴极上光电倍增管(PMT) 呈蜂窝状排列成阵列状圆形探测器PMT数量为37-91个，方形或矩形探测器PMT一般为55-96个。PMT有圆形和六角形，六角形优点：去除光导，直接与晶体紧密相贴，消除探测间隙，提高灵y照相机电路：位置信号通道和能量信号通道能量信号通道：脉冲总和电路、脉冲高度分析(一)位置计算由定位电路和位置信号通道完成定位电路作用：将光电倍增输出的电脉冲信号转换成为确定晶体闪烁点位置的X、Y信号和确定入射y射线强度的信号两种类型延迟线时间转换型(二)放大器通过前置放大器和主线性放大器把电信号整形和放大■前置放大器：对探测器信号进行预放大主线性放大器：将前置放大器输出的电脉冲信号成比例地进行放大并滤波整形有选择性地记录从晶体和光电倍增管输送来的电脉冲信号。排除本底及其他干扰信号。单道脉冲高度分析器：选择具有一定能量范围的射线进行测量，测定射线能量分布多道脉冲高度分析器：测定能谱方面，效率和精度比单道要高正电子发射型计算机断层仪单光子发射型计算机断层仪扫描型SPECT,也称多探测器环形优点：体层灵敏度高、空间分辨率好、成像时间短、动态显像缺点：价格高、平面显像和全身显像不能同时兼用y照相机型SPECT兼