高能正电子成像及医学应用课件

高能正电子成像及医学应用

高能正电子成像及医学应用

CT与常规X线体层比较

高能正电子成像及医学应用CTScan–PatientXReport:Normal高能正电子成像及医学应用MonitoringTherapywithPETEffectsoftherapyontumormetabolismseeninhours.Anatomicchange(sizereduction)willtakeweeks.高能正电子成像及医学应用MonitoringTherapywithPETEffectsoftherapyontumormetabolismseeninhours.Anatomicchange(sizereduction)willtakeweeks.高能正电子成像及医学应用

高能正电子成像的定义及分类高能正电子成像及医学应用高能正电子准直成像

HighEnergyPositronCollimationImaging正电子发射断层

PositronEmissionTomography符合探测成像

CoincidenceDetectionImaging高能正电子成像及医学应用历史正电子扫描机1954年单光子及符合探测，平面像正电子伽玛照相机1959年正电子发射断层（PET）1976年分子符合探测（MCD）1994年高能正电子成像及医学应用正电子的物理特性正电子发现于1934年正电子带一个正电荷正电子有一定的能量和射程正电子只能瞬间存在正电子由β+衰变产生正电子与电子结合产生湮灭辐射高能正电子成像及医学应用正电子的湮灭辐射（Annihilation）正电子与组织中电子结合产生湮灭辐射湮灭辐射产生2个511KeV的γ光子

——能量守恒2个γ光子互成180°(±0.25°）

——动量守恒湮灭辐射光子用符合探测法探测高能正电子成像及医学应用PositronAnnihilation•Positrontravels1-3mm(dependingonenergy)beforeannihilation.•Annihilationprocessconserves:-Energy(photonsare511KeV).-Momentum(photonsarealmostexactlycolinear).•Simultaneousdetectionoftwo511KeVphotons-->eventalonglinebetweendetectors.nb+b-~1-3mm511KeV511KeV高能正电子成像及医学应用CoincidenceDetectionEventsoccurringanywhereonlinebetweendetectorscontributecoincidencecountstodetectorpair.Recordedcountsareproportionaltolineintegralofactivitybetweenthedetectors.DET1DET2PulseProcessingANDPulseProcessing高能正电子成像及医学应用RPMTPMTCOINCIDENCEPROCESSINGDETECTORRINGProjectionDataCollection

ProcessingElectronics

ProcessingElectronicsCoincidenceProcessorDataSorting,HistogramImageReconComputerImages高能正电子成像及医学应用F-18的物理特性衰变类型：β+衰变，电子俘获（EC）半衰期：109.8分主要射线：511KeV的γ光子正电子能量：Max633KeV,平均203KeV符合时间：10-9秒高能正电子成像及医学应用511KeVγ光子的物理特性穿透能力强

为99mTc的3.65倍,131I的1.6倍衰减系数：

μ=0.096cm-1(水)99mTc为0.14cm-1半吸收厚度：

511KeV：7.14cm(水),4.1mm(铅)140KeV：5.0cm(水),0.17mm(铅)康普顿散射：

511KeV：170～341KeV60%140KeV：130KeV80%高能正电子成像及医学应用符合探测事件的类型单光子(single,singles)真符合(truecoincidence)随机符合(randomcoincidence)散射符合(scattercoincidence)

散射符合也是真符合，只是改变了方向高能正电子成像及医学应用3-DDetectionProvidesHighest

GeometricalEfficiencyLowestisCollimated(0.3X)DetectorDetector2Intermediateis2-Dimensional(1X)Highestis3-Dimensional(5X)AcceptsonlyperpendiculareventsAcceptstransverseeventsAcceptstransverseandcaudal/cephaliceventsDetector2Detector1Detector1高能正电子成像及医学应用高能正电子成像的晶体和材料锗酸铋晶体(bismuthgerminate,BGO)碘化钠晶体(NaI)硅酸镥(lutetiumoxyorthosillicate,LSO)硅酸钇(yttriumoxyorthosillicate,YSO)硅酸钆(gadoliniumorthosillicate,GSO)半导体,锑锌镉(cadmiumzinctelluride,CZT)三明治晶体(sandwichYSO/LSO,1～2cm)高能正电子成像及医学应用

各种晶体性能的比较

性能BGOLSOYSOGSONaI

密度(g/cm3)7.13 7.44.546.713.67

有效原子序数74 663460*51

衰减系数(cm-1)0.960.870.43*0.67 0.34

衰变常数(ns)300 40 70 65230

光输出量(%) 15 60 12035100

能量分辨(%) 1012～18<7.59 7.8

注:晶体主要要求:灵敏度、最大计数率、能量分辨高能正电子成像及医学应用1英寸晶体的优势高能正电子成像及医学应用高能正电子成像及医学应用CrystalStoppingPower3/8”5/8”1”Photofraction 61%511keVefficiency37%Photofraction 51%511keVefficiency17%Photofraction47%511keVefficiency9%Problem:StoppingPowerSolution:ThickerCrystals高能正电子成像及医学应用PET/CT的发明是医学影像学

的又一次革命

高能正电子成像及医学应用CT与PET比较高能正电子成像及医学应用高能正电子成像及医学应用FirstInstallationinZurichMarch2001DiscoveryLS高能正电子成像及医学应用高能正电子成像及医学应用PET/CT的特点CT与PET硬件、软件同机融合解剖图像与功能图像同机融合同一幅图象既有精细的解剖结构又有丰富生理、生化分子功能信息可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程高灵敏度、高特异性、高准确性PET、CT单独能实现的，PET/CT一定能实现；PET/CT能实现的，PET或CT单独不一定能实现高能正电子成像及医学应用PET/CT的发展历史1953年正电子探测脑肿瘤1963年发射断层1973年Hounsfield发明CT1976年PET用于临床1991年螺旋CT问世1995年Townsend研制PET/CT,NCIGrant2000年PET/CT在北美放射学会问世2001年PET/CT用于临床2002年LSOPET/CTUPMC高能正电子成像及医学应用IMAGEFUSION200020012002PET/CT133355PET/MRI142521SPECT/CT11814SPECT/MRI518649’SNM高能正电子成像及医学应用同机图像融合的类型PET/C