核医学仪器医学知识专题讲座专家讲座

第二章仪器

InstrumentsofNuclearMedicine核医学仪器医学知识专题讲座第1页内容提要核探测仪器基本原理体外样品测量仪器及辐射防护仪器摄影机SPECT及双探头符合探测PET、PET/CT及图像融合技术脏器功效测定仪器

核医学仪器医学知识专题讲座第2页概述核医学仪器核医学诊疗、防护需要各种核辐射或射线探测仪器,主要由射线探测器、电子测量装置和计算机等组成惯用仪器

主要包含显像仪器、脏器功效测定仪器、体外样本分析测量仪器、辐射防护仪器和放射性核素治疗仪器等发展简史盖革弥勒计数器→扫描机→相机→发射型计算机断层显像仪(ECT)→PET+CT核医学仪器医学知识专题讲座第3页第一节核探测仪器基本原理核探测仪器基本原理是建立在射线与物质相互作用基础上★电离作用★荧光现象★感光作用核医学仪器医学知识专题讲座第4页第一节核探测仪器基本原理电离作用

射线引发物质电离，引发电离数量与搜集电子对数目含有相关性荧光现象

电子与物质原子产生激发作用，退激时产生荧光，荧光转变为电信号感光作用

射线使感光材料形成潜影，经显影和定影处理后，感光材料中出现黑色颗粒沉淀核医学仪器医学知识专题讲座第5页第一节核探测仪器基本原理放射性探测仪器组成辐射探测器（radiationdetector）利用射线和物质相互作用产生各种效应将射线辐射能转变为电子线路部分能处理电信号

电子学单元

依据不一样测量要求和探测器特点而设计分析和统计电信号电子测量仪器

数据处理系统

按不一样检测目标和需要而配置计算机数据处理系统、自动控制系统、显示系统和储存系统等

核医学仪器医学知识专题讲座第6页第一节核探测仪器基本原理放射性探测仪器分类按照测量原理分电离探测仪（ionizationdetector）闪烁探测仪（scintillationdetector）按用途分显像仪器功效测定仪器体外样本测量仪器

核医学仪器医学知识专题讲座第7页第一节核探测仪器基本原理电离探测仪

搜集射线使物质电离次数和电量信号，反应射线活度和能量。包含辐射剂量检测仪、放射性活度测量仪等闪烁探测仪

利用晶体使射线能量转换成荧光光子，统计荧光光子产生和数量，反应射线活度和能量。包含显像仪、功效测定仪、体外样本测量仪等核医学仪器医学知识专题讲座第8页第一节核探测仪器基本原理体外样本测量仪器γ闪烁测量计数器（scintillationdetector）NaI晶体光电倍增管（PMT）前置放大器闪烁荧光→photoelectriceffect→电子数倍增→电子流(电位降)→一个入射光子→产生一个闪烁事件→产生一个脉冲核医学仪器医学知识专题讲座第9页第一节核探测仪器基本原理NaI晶体柱各种型号光电倍增管核医学仪器医学知识专题讲座第10页第一节核探测仪器基本原理手持式γ探测仪闪烁型探头半导体型探头信号处理显示器

核医学仪器医学知识专题讲座第11页第一节核探测仪器基本原理医用核素活度计（dosecalibrator）

几何测量效率高无核素选择性核医学仪器医学知识专题讲座第12页第一节核探测仪器基本原理液体闪烁计数器样品溶解在闪烁液中测量α衰变和β衰变放射性核素（比如3H，14C）核医学仪器医学知识专题讲座第13页第一节核探测仪器基本原理辐射防护与剂量监测仪器表面污染监测仪个人剂量监测仪核医学仪器医学知识专题讲座第14页第二节γ摄影机1957年Anger研制出第一台γ摄影机，称之为Anger摄影机组成：准直器、晶体、光导、光电倍增管矩阵、位置电路、能量电路、显示系统和成像装置等核医学仪器医学知识专题讲座第15页第二节γ摄影机准直器

由铅或铅钨合金从中央打孔或者是四面合拢形成装置，放于被检者与晶体之间，使非要求范围和非要求方向γ射线不得入射晶体确保γ摄影机分辨率和定位准确

针孔型准直器多孔型准直器核医学仪器医学知识专题讲座第16页第二节γ摄影机准直器主要性能参数

主要参数有孔数、孔径、孔深及孔间壁厚度，决定准直器空间分辨率、灵敏度和适用能量范围等参数准直器类型按形状分：针孔型、平行孔型、扩散型、汇聚型按射线能量分：低能、中能、高能按灵敏度和分辨率分：高灵敏型、高分辨型、通用型核医学仪器医学知识专题讲座第17页第二节γ摄影机晶体NaI（Tl）掺铊碘化钠把经准直器进入射线能量转换成荧光光子，光子被光电倍增管阴极吸收后转换成电子，再经数次放大，形成电脉冲信号Tl元素作激活剂使用，降低信号失真，增加探测效率晶体厚度和直径会影响探测效率和分辨率核医学仪器医学知识专题讲座第18页第二节γ摄影机光电倍增管为数众多光电倍增管均匀地排列在晶体后面，紧贴着晶体数量多少与定位准确性相关脉冲幅度分析器

有选择性地统计从晶体和光电倍增管输送来电脉冲信号排除本底及其它干扰信号

核医学仪器医学知识专题讲座第19页第二节γ摄影机信号分析和数据处理系统

包含电子学线路和计算机

电子学线路除脉冲幅度分析器外还有前置放大器、主放大器及均匀性校正电路、位置线路等核医学仪器医学知识专题讲座第20页第二节γ摄影机γ摄影机工作原理探测到光子经电子学线路分析形成脉冲信号，经计算机采集处理,最终以不一样灰度或色阶显示二维脏器显影或放射性分布应用：各种脏器静态显像，快速连续动态显像，附有特殊装置，可进行全身显像核医学仪器医学知识专题讲座第21页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT基本结构

单光子计算机发射断层显像仪singlephotonemissioncomputedtomography组成：在高性能相机上增加了支架旋转机械部分、断层床、图像重建软件单探头SPECT双探头SPECT核医学仪器医学知识专题讲座第22页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT工作原理探头围绕受检对象或部位呈180和/或360旋转，从多角度、多方位采集一系列平面投影像，经计算机图像处理系统重建取得横断层面、冠状面和矢状面影像核医学仪器医学知识专题讲座第23页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT成像特点是反应放射性药品在体内断层分布图放射性药品能够选择性聚集在特定脏器、组织或病变部位，使其与邻近组织之间放射性分布形成一定程度浓度差核医学仪器医学知识专题讲座第24页第三节SPECT及双探头符合探测TCT与ECT区分TCT(X射线穿透型计算机断层)显像是统计X线从外部穿透机体后由组织密度差异产生影像，ECT显像是反应放射性药品在体内分布TCT反应解剖结构，ECT反应器官生理功效TCTX线穿透是有序向一个方向，ECT射线是随机，可向任意方向发射核医学仪器医学知识专题讲座第25页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT数据采集和断层图像重建图像重建方法：滤波反投影技术（filteredback-projection）核医学仪器医学知识专题讲座第26页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT性能指标均匀性：固有均匀性和系统均匀性空间分辨率：固有分辨本事和系统分辨本事平面源灵敏度：固有灵敏度和系统灵敏度空间线性：描述SPECT位置畸变最大计数率：SPECT计数范围和计数特征固有能量分辨率：反应仪器分辨两个能量相近光电峰能力核医学仪器医学知识专题讲座第27页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT质量控制均匀性校正旋转中心校正断层均匀性校正旋转中心漂移测试断层空间分辨测试核医学仪器医学知识专题讲座第28页第三节SPECT及双探头符合探测双探头符合探测（coincidencecircuitSPECT）

既能够做常规SPECT，又能够对正电子湮灭辐射产生两个方向相反511keVγ光子进行符合探测成像主要由可变角双探头SPECT系统、符合探测技术和衰减校正装置组成核医学仪器医学知识专题讲座第29页第三节SPECT及双探头符合探测符合线路SPECT衰减校正方法

①放射源技术（铯[137Cs]、钡[133Ba]）②X-CT技术

X-CT技术可进行同机解剖结构与功效代谢图像融合，（fusionimaging）对病灶可做出准确定位诊疗

图像融合:是指不一样图像(SPECT,PET,CT,MRI)之间空间配准或结合。利用各种成像方式特点，为不一样影像提供互补信息，增加图像质量，以期对临床诊疗和治疗定位、观察提供有效方法核医学仪器医学知识专题讲座第30页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT配置高能准直器

一个单光子探测方式。主要用于心肌锝[99mTc]-MIBI心肌血流灌注和氟[18F]-FDG心肌代谢断层显像SPECT配置1英寸晶体技术

1英寸厚碘化钠晶体特殊切割小槽优势

最大程度提升高能灵敏度提升中能灵敏度最大程度降低低能探测散射作用核医学仪器医学知识专题讲座第31页第三节SPECT及双探头符合探测1英寸切割晶体符合线路SPECT18F-FDG显像（冠状面）核医学仪器医学知识专题讲座第32页第三节SPECT及双探头符合探测SPECT/CT同时提供功效血流灌注、代谢影像和解剖形态结构影像，为临床提供科学诊疗依据核医学仪器医学知识专题讲座第33页第四节PET、PET/CT及图像融合技术

PET

positronemissiontomography正电子发射计算机断层显像仪核医学仪器医学知识专题讲座第34页第四节PET、PET/CT及图像融合技术PET基本结构及原理由探头(晶体、光电倍增管、高压电源)、电子学线路、数据处理系统、扫描机架及同时检验床组成

511KeVGammaRay511KeVGammaRay+-

发射正电子放射性核素在体内经湮灭辐射产生两个能量相同、方向相反511keV光子同时入射至互成180围绕人体多个探测器而被接收，把这些光子对按不一样角度分组，可取得放射性核素分布在各个角度投影惯用发射正电子核素主要有：18F、碳[11C]、氧[15O]、氮[13N]、溴[76Br]等核医学仪器医学知识专题讲座第35页第四节PET、PET/CT及图像融合技术PET和SPECT主要区分在于探测放射性核素不一样。PET以发射正电子核素在湮灭时发射光子为探测对象，而SPECT是以发射光子放射性核素为探测对象核医学仪器医学知识专题讲座第36页第四节PET、PET/CT及图像融合技术电子准直PET利用电子准直方式，即符合电路来实现空间定位，从一个正电子湮灭事件中产生出来双光子发射角度为180度，在环形排列探测器阵列中，某两个探头几乎在同一时刻(5~10毫微秒)被双光子击中，则正电子湮灭发生位置必定在这两个探头之间连线上，探测效率更高核医学仪器医学知识专题讲座第37页第四节PET、PET/CT及图像融合技术飞行时间(timeofflight，TOF)指湮灭辐射产生光子以光速飞行到探头所需要时间。利用两个光子抵达对应探头时间差，能够判定湮灭事件发生时间位点核医学仪器医学知识专题讲座第38页第四节PET、PET/CT及图像融合技术PET优点不用铅准直器，采取符累计数，灵敏度较SPECT提升10～20倍并能改进分辨率。正电子核素多是组成人体固有元素，是人体代谢必须主要物质。比如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等，易合成放射性药品而不影响其生物学性质，能够进行代谢显像PET易进行衰减校正和定量分析，SPECT定量分析较困难核医学仪器医学知识专题讲座第39页第四节PET、PET/CT及图像融合技术PET/CT及图像融合技术图像融合技术是未来自相同或不一样成像方式图像进行一定变换处理，使其之间空间位置、空间坐标到达匹配一个技术PET/CT以PET特征为主，同时将PET影像叠加在CT图像上，使得PET影像愈加直观，解剖定位愈加准确核医学仪器医学知识专题讲座第40页第四节PET、PET/CT及图像融合技术同机融合采取PET与CT、SPECT与CT图像融协议机显像，不移动患者，在同一体位，先后采集PET与CT或SPECT与CT两幅图像，同时取得患者发射断层图(ECT)、透射断层图(TCT)及二者融合图像，并利用透射图像对发射断层图像进行衰减校正。提升了图像融合精度