核医学-第一篇 基础篇 第二章 核医学仪器

熟悉 1. 放射性探测的基本原理 2. 常用的脏器功能测定仪器和放射性计数测量仪器 3. 正电子放射性药物合成系统和分装仪
了解 1. 多模态生物医学成像系统及动物显像设备
核医学（第9版）
核医学仪器
核医学仪器的定义
核医学仪器是在医学中用于探测和记录放射性核素发出射线的种类、能量、活度，以及随 时间变化规律和空间分布的各种仪器的统称，是实现核医学工作必不可少的基本工具。
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二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
晶体、耦合剂、光电倍增管、前置放大器等部件共同组成探测器的探头，是探测仪器最 重要的部分
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二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
单道脉冲高度分析器是最基 本的电子学分析电路，由上、 下两路甄别器和一个反符合 电路组成。只有当输入脉冲 的高度大于V同时小于V+∆V 时，才能触发反符合线路而 输出电脉冲信号，使之进入 计算机进行分析和记录。
核医学仪器的分类
根据使用目的不同，核医学仪器可分为显像仪器（包括γ相机、SPECT、PET等）、脏器功 能测量仪器、放射性计数测量仪器，以及放射性药物合成与分装仪器等。
第一节
放射性探测仪器的基本原理
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一、放射性探测的基本原理
放射性探测是用探测仪器把射线能量转换成可记录和定量的光能、电能等，通过一定的电 子学线路分析计算，表示为放射性核素的活度、能量、分布的过程，其基本原理是建立在射线 与物质相互作用的基础上。
γ相机的晶体基本上都采用大型NaI（Tl）晶体，晶体的直径可以从28.0cm到56.4cm，厚度从 6.35mm（1/4in）到15.9mm（5/8in）。
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二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
显示记录装置
脉
光前
核 射 线
闪 烁 体
光 导
电 倍 增
置 放 大
管器
主 放 大 器
冲 高 度 分 析
器
放射性探测仪 器的组成框图
工作电源
第二节
γ 相机
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肾脏扫描图
肾脏γ照相图 1957年Hal O. Anger 研制成功第一台γ照相机，一次成像可以同时获取视野内所有的γ射线，实现了 连续动态显像，把脏器显像与功能测定结合起来观察，这在放射性核素显像技术上是一个质的飞跃。
在核医学领域，一般利用以下三种现象作为放射性探测的基础： 1.电离 各种射线均可引起物质电离，产生相应的电荷数或电离电流。根据此原理制成的探测器 称为电离探测器，如电离室、盖革计数器等。 2.激发 带电粒子能直接激发闪烁物质发出荧光，γ射线则是通过与物质相互作用产生的次级电 子激发闪烁物质发出荧光。根据该原理制成的探测器称为闪烁探测器，目前最常用的核医学仪 器都是采用该类探测器。 3.感光 核射线与普通光线一样，可使X光胶片和核乳胶感光。依据这一原理，放射自显影技术 得以建立并发展。
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一、γ相机的基本结构
1. 准直器（collimator）
目前使用的准直器主要有两类： 平行孔准直器和针孔准直器。
准直器按适用的γ射线的能量分 为低能、中能、高能和超高能准直器； 按灵敏度和分辨率又可分为三类：高 灵敏型、高分辨型和通用型。
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一、γ相机的基本结构
2. 闪烁晶体（scintillation crystal）
下面以实验核医学和临床核医学最常用的固体闪烁计数器为例，简要介绍放射性探测仪器 的基本构成和工作原理。
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二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
固体闪烁计数器主要由以下部件组成：
1. 晶体 其作用是将射线的辐射能转变为光能，最常用的晶体是碘化钠晶体。
2. 光学耦合剂 3. 光电倍增管 4. 前置放大器
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一、γ相机的基本结构
探头
− 准直器（collimator） − 闪烁晶体 − 光电倍增管（PMT）
电子学线路
− 定位电路和能量电路
显示记录装置 显像床
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一、γ相机的基本结构
1. 准直器（collimator）
准直器是安置于晶体前方、由铅 或铅钨合金制成的一种特殊装置，有 若干个小孔贯穿其中，称为准直孔。 准直器的作用是只允许与准直孔角度 相同的射线到达晶体并被探测，其他 方向的射线则被吸收或阻挡。
其作用是有效地把光传递给光电倍增管的光阴极，以减少全反射。 其作用是将微弱的光信号转换成可测量的电信号，是一种光电转换器件。 一般紧跟在光电倍增管的输出端，对信号进行跟踪放大。
5. 后续电子学线路 用于对探测器输出电脉冲信号进一步分析处理，包括主放大器、脉冲高度
分析器等单元。
6. 显示记录装置 主要有定标器、计数率仪、显像仪器等。
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尽管X射线和γ射线在本质上都属 于光子流，但两者的成像原理却 完全不同。X线成像基于射线穿 透人体时不同密度和厚度的组织 对射线的吸收不同，射线方向是 可控的，几乎所有射线均可用于 成像；核医学成像则基于组织脏 器的功能变化，使摄入的放射性 核素分布不同，射线方向是不可 控的，仅少量射线可用于成像。 因此成像设备结构有很大不同。
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二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
用于放射性探测的仪器种类繁多，但其基本构成是一致的，通常都由两大部分组成：放射 性探测器和后续电子学单元。
放射性探测器通常被称为探头，其作用是使射线在其中发生电离或激发，再将产生的离子 或荧光光子收集并转变为可以记录的电信号，因此实质上它是一个将射线能量转变为电能的换 能器。后续电子学单元是由一系列电子学线路和外部显示装置构成，可以将放射性探测器输入 的电信号进行放大、运算、分析、选择等处理，并加以记录和显示，从而完成对射线的探测、 分析过程。
第二章
核医学仪器（一）
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目录
第一节 放射性探测仪器的基本原理 第二节 γ相机 第三节 SPECT与SPECT/CT 第四节 PET与PET/CT、PET/MR 第五节 脏器功能测定仪器 第六节 放射性计数测量仪器
第七节 放射性药物合成、分装仪
重点难点
掌握
1. 放射性探测仪器的基本构成和工作原理 2. γ相机的显像原理与动态显像 3. SPECT工作原理与显像特点 4. PET的显像原理 5. PET/CT和PET/MR的显像特点