核医学影像简介
核医学分子影像学
核医学分子影像学是一门高度综合的医学领域，它利用放射性核素和分子成像技术，对生物体内复杂的生理、病理过程进行精确、实时的观察，为疾病的诊断、治疗和预防提供重要的科学依据。
核医学分子影像学具有以下几个关键特点：精确性：核医学分子影像技术，如正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射断层扫描（SPECT），能够提供高分辨率的图像，展示生物体内分子水平的动态变化。
这种精确性使得核医学在许多领域，如肿瘤学、心血管学、神经科学等，具有广泛的应用前景。
多维成像：核医学技术不仅可以提供二维的解剖图像，还可以通过示踪技术获得三维的生理、病理信息。
这种多维成像能力使得医生能够更全面地了解疾病的状况。
实时监测：核医学分子影像技术具有很高的时间分辨率，能够实时观察到体内病变或生理过程的动态变化。
这对于早期诊断、评估治疗效果以及监测疾病进程具有重要意义。
灵活的示踪剂设计：核医学为研究体内生物大分子的功能、代谢和病理过程提供了独特的工具。
通过设计不同类型的示踪剂，可以追踪不同的生物分子和细胞类型。
然而，核医学分子影像学也面临一些挑战，如放射性核素的潜在危害、设备成本高昂、技术复杂等。
此外，核医学分子影像学的研究和应用需要多学科的合作，包括放射化学、生物工程、临床医学等。
未来，随着科技的发展，核医学分子影像学有望在以下几个方面取得重要突破：提高图像质量，包括分辨率和灵敏度；开发新的示踪剂，以适应更多类型的生物分子和细胞研究；提高设备便携性和可移动性，以适应临床的需求；进一步发展数字影像处理技术，提高图像解读的准确性和可靠性。
总之，核医学分子影像学是一个充满挑战和机遇的领域。
通过不断的研究和发展，核医学有望为医学领域的进步做出重要贡献，为人类健康事业带来更多的希望和福祉。
核医学影像概论
二、核医学影像与其它影像的比较
SPECT XCT 原理不同 发射（r射线 ） 透射（x射线 ） 作用不同 功能、血流和代谢 结构 成像方法 需显像剂 增强需造影剂 分辨率 低 高 辐射量 低 高
二、核医学影像与其它影像的比较
核医学影像的优势：
1、可同时提供脏器组织的功能和结构变化，有助于 疾病的早期诊断 2、可用于定量分析 3、具有较高的特异性 4、安全、无创 5、分子影像，能反映组织或脏器的组织生理与生化 水平变化的影像，为疾病的诊断提供分子水平的 功能信息。
三、放射性药物
（６）通透弥散：肺通气显像
（７）离子交换和化学吸附：全身骨显像、 骨三相显像 （８）特异性结合：放射性免疫显像、受体 显像、反义和基因显像、血栓显像。
三、放射性药物
临床放射性药物的来源：
（一）核素发生器，从半衰期分离为短半衰 期。临床上广泛使用的有99Mo-99mTc。如 99mTc （二）反应堆照射 如 131I、P32、锶-89、C１４、 125I （三）加速器生产 如201TI、111In、67Ga、18F、 15O、14N、11C。
MRI反映组织器官的解剖学形态变化。
二、核医学影像与其它影像的比较
（三）B超成像原理 B超成像利用超声波在人体软组织的声阻抗差 异产生的反射回波，来显示不同组织界面 轮廓。 B超是结构显像，反映组织器官的解剖学形态 变化。
二、核医学影像与其它影像的比较
（四）核医学成像原理
核医学成像原理：放射性核素被引入体内，体外
CT成像的原理基于X线的原理上，对一定厚度 的组织层面进行扫描 X线、CT是结构显像，反映组织器官的解剖学 形态变化。
二、核医学影像与其它影像的比较
（二）MRI成像原理 MRI通过对人体施加特定频率的射频脉冲，使 人体组织的氢核（即质子）受到激励而发 生磁共振显像，终止射频后，质子在弛豫 过程中感应出MR信号，通过对该信号的接 受及图像重建等处理，产生MR图形。
影像核医学的定义
影像核医学的定义影像核医学（Nuclear Imaging）是一种采用放射性同位素进行医学诊断和治疗的影像技术。
它利用放射性同位素在人体内的分布和代谢等特性，通过探测放射性同位素的辐射来获取影像信息，从而揭示人体内部的生理和病理状态。
影像核医学不同于传统的X射线、CT、磁共振等影像技术，它通过体内注射、摄入或吸入含有放射性同位素的药物，以追踪这些同位素在人体内的分布与代谢情况，从而获得更加准确、全面的诊断信息。
核医学起源于20世纪50年代的美国，随后迅速发展并在医学诊断和治疗中得到广泛应用。
其应用范围涵盖了多个领域，包括但不限于癌症治疗、心血管疾病、神经科学、肾脏疾病和骨科等。
在癌症治疗中，放射性同位素可以用于杀灭恶性肿瘤细胞，或者通过探测体内的肿瘤部位和活动程度，来协助诊断和评估疾病的进展。
在心血管疾病中，核医学可以用于检测心肌缺血、心肌梗死或者评估冠脉血流等。
在神经科学领域，核医学可以揭示脑血流、脑代谢和脑功能的相关信息，帮助了解大脑的结构与功能之间的关系。
影像核医学可以分为单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）两大类技术。
SPECT技术通过探测同位素的γ射线发出的辐射来获取影像信息。
通常需要注射放射性同位素标记的药物，通过药物在体内的分布来确定损伤或病变的位置。
PET技术则利用正电子发出的正电子湮灭辐射来获取影像信息，通过测量正电子与电子发生湮灭反应的位置，可以揭示组织或器官的代谢情况，从而更加直观地观察疾病的发展和变化。
在影像核医学中，放射性同位素的选择十分关键。
常见的放射性同位素有Technetium-99m、Iodine-131、Fluorine-18等。
这些放射性同位素具有不同的衰变方式、半衰期和发射的射线类型，能够满足不同的医学需要。
放射性同位素必须经过严格的核安全生产和管理，以确保患者和医护人员的安全。
此外，对于医学影像学的解读和诊断，也需要专业的核医学影像科医生进行分析和判断，以便给患者提供准确的诊断结果和治疗建议。
核医学影像及诊断技术
核医学影像及诊断技术核医学是应用核物理学和放射性同位素技术来进行医学诊断、治疗和研究的一门学科。
在医学影像学中，核医学影像是一种可视化体内生物过程的影像，它通过用放射性同位素标记生物成分来描绘人体内部结构和功能。
核医学影像诊断技术的发展已经成为了现代医学的一个重要分支，为医生提供了诊断和治疗患者的信息。
核医学成像技术包括放射性同位素显像、正电子发射计算机断层扫描（PET-CT）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT-CT）等。
其中，放射性同位素显像已成为常见的一种检查手段。
放射性同位素显像是指将放射性同位素标记的化合物注入人体内，经过一段时间使其分布到需要检查的部位，然后用特殊的探测器检测放射性同位素发出的射线，最后通过计算机还原成影像显示在检查仪器上。
这种技术在心脏、肾脏、肿瘤等疾病的诊断方面具有很高的准确性。
正电子发射计算机断层扫描是一种比放射性同位素显像更加先进的成像技术。
它能够以非常高的分辨率在三维空间内显示人体内部组织和器官的分子代谢和功能情况。
正电子发射计算机断层扫描是整个体系中最高科技含量、最先进的核医学成像技术，目前已被广泛应用于癌症、脑部疾病等领域。
单光子发射计算机断层扫描也是一种常用的核医学成像技术。
它通常被用于检测心肌断层和受损的骨骼结构等。
单光子发射计算机断层扫描通过使用单个“控制点”对局部区域进行扫描，然后计算机将多个点的数据转换成三维图像。
与单一平面变换显像相比，SPECT显像可以提供比较准确的体内结构图像。
核医学影像诊断技术的发展已经成为了现代医学的一项重要研究方向。
在医学领域中，核医学的应用正在不断扩大。
同时，这项技术也因其快速、准确和非侵入性等特点，受到了临床医生和学者的广泛关注。
总之，核医学影像及诊断技术在现代医学中具有重要的应用价值，它通过对人体内部器官和组织的分子代谢和功能的观察和分析，为医生提供了重要的诊断工具和治疗指导。
未来，随着技术的不断发展和创新，核医学影像及诊断技术的应用会更加广泛，能够为人类生命健康事业作出更多的贡献。
核医学显像的原理和应用
核医学显像的原理和应用1. 核医学显像的概述核医学显像是一种利用放射性核素在体内的分布和代谢来对人体进行诊断和治疗的技术。
它通过测量放射性同位素在体内的分布情况，获取有关人体内部的组织、器官的功能和代谢信息，从而帮助医生做出准确的诊断和治疗方案。
2. 核医学显像的原理2.1 放射性同位素的选择与标记核医学显像使用放射性同位素作为追踪剂，这些同位素具有放射性衰变的特性，可以通过测量其衰变产生的射线来获取有关体内活性物质的信息。
放射性同位素常用的有碘-131、锗-68、锝-99m等。
2.2 射线的探测与测量核医学显像主要利用射线探测器来检测放射性同位素放射出的射线，并测量其强度。
常见的射线探测器有闪烁体探测器、正电子探测器、伽马摄像仪等。
2.3 数据处理与图像重建核医学显像通过采集到的射线强度数据，并利用计算机进行数据处理与图像重建。
常见的数据处理方法包括滤波、校正、重建算法等。
图像重建以产生清晰、准确的图像为目标，从而呈现出体内组织、器官的结构和功能。
3. 核医学显像的应用3.1 放射性同位素扫描核医学显像可用于放射性同位素扫描，用于检测人体内特定区域的功能和代谢变化。
比如甲状腺扫描可以检测甲状腺功能亢进或功能减退，骨扫描可用于检测骨转移等。
3.2 心肌灌注显像核医学显像还可用于心肌灌注显像，通过注射放射性同位素，观察其在心肌内的分布情况，来检测心肌供血情况，以评估是否存在心肌缺血等心血管疾病。
3.3 肿瘤诊断与治疗核医学显像在肿瘤的诊断和治疗中有着重要的应用。
例如，正电子发射断层成像（PET）可用于检测肿瘤细胞的代谢活性，辅助肿瘤的定位和评估疗效。
3.4 甲状腺疾病诊断核医学显像还可用于甲状腺疾病的诊断。
例如，甲状腺清除率测定可以评估甲状腺的功能状态，判断甲状腺功能亢进或功能减退。
3.5 癌症治疗与放射性核素治疗核医学显像在癌症治疗中也有着广泛的应用。
放射性核素治疗可通过给予放射性同位素，将其富集在肿瘤组织内，从而实现对肿瘤的定向治疗。
核医学分子影像的特点
核医学分子影像的特点
核医学分子影像是一种基于核素的医学成像技术，通过注射放射性同位素进入体内，利用放射性同位素的特性对体内的生物分子进行追踪和成像。
相比其他成像技术，核医学分子影像具有以下几个特点：
1. 非侵入性：核医学分子影像不需要穿刺切开皮肤或器官，只需通过注射放射性同位素进入体内，因此可以减少病人的痛苦和恢复时间。
2. 高灵敏度：核医学分子影像可以对生物分子进行高灵敏度的追踪和成像，能够探测到微小的分子级别的改变，如肿瘤、炎症、心脏病等。
3. 丰富的生物学信息：核医学分子影像可以提供丰富的生物学信息，如生物分子在身体内部的分布、代谢和受到的影响等，对疾病的诊断、治疗和研究具有重要意义。
4. 可重复性：核医学分子影像可以多次进行，可以对治疗效果进行评估和监测。
5. 安全性高：核医学分子影像所使用的放射性同位素一般为低剂量，不会对人体造成长期的损害。
因此，核医学分子影像在临床医学中越来越受到重视，成为诊断、治疗和研究的重要手段之一。
- 1 -。
第六章核医学影像
以图像形式显示 （功能性显像） 核素数量少
半衰期短
放射性活度 分布的外部测量 灵敏度高
（1）核医学影像技术方便且安全。 特点 （2）核医学影像是一种功能显像，不是组织的密度变 化。
第六章 核医学影像
10
第二节 射线探测
一、射线能谱 二、闪烁计数器
三、脉冲幅度分析器
第六章 核医学影像
11
一、射线能谱
第六章 核医学影像
46
二、照相机的性能指标及质量控制
7.系统灵敏度 系统对射线的探测效率 单位时间内单位活度的计数率
单位
C· min-1·Bq-1
图像质量集中指标 探测灵敏度 图像的线性
第六章 核医学影像
47
三、单光子发射型计算机断层原理
发射型计算机断层（ECT）
图像重建显示放射性核素在断层分布
28
二、准直器的技术参数
2.空间分辨力 半峰宽度(FWHM) 带准直器探测器沿垂直线源方向逐点计数 获得的响应曲线最大值一半处的曲线宽度
F R FWHM d 0 L
F 准直器焦距
相对计数率 D
do
L 100% F 50%
R R
半峰宽度 FWHM
d0 准直器孔径
L 准直器宽度
焦平面
半峰宽度FWHM 多孔聚焦式准直器结构
27
二、准直器的技术参数
2.空间分辨力 两线源分辨距离 R 两线源平行放置，用一带准直器探测器在垂直线源方向
逐点探测计数，获得探测计数与探测位置的响应曲线。
线源相距较远 两个峰值 对应线源位置 线源距离恰可分辨 峰曲线叠加 一峰曲线最小值恰好落在 另一峰曲线最大值位置上
(a)
R (b)
第一节 核医学影像概述
一、成像原理
一、放射性核素显像的技术特点
若将一定量的放射性核素引入人体，它 将参与人体的新陈代谢，或者在特定的脏器 或组织内聚集。RNI的本质就是体内放射性 活度的外部测量，并将测量结果以图像的形 式显示出来。它含有丰富的人体内部功能性 信息，因此，RNI以功能性显像为主。
二、单电子发射型计算机断层(SPECT)
1. 成像的本质与方法 图像是断层图像，成像算法与X-CT类似，先获
得投影函数，再利用卷积运算进行反投影，重建 放射性核素二维的活度分布。
2.单电子发射型计算机断层的技术优势
三、正电子发射型计算机断层（PET）
1.采用具有自准直符合计数方法
2.正电子发射型计算机断层的技术优势
二、核素示踪
核素示踪技术是以放射性核素或其标记化合物为示 踪剂，应用射线探测方法来检测它的行踪，是研究 示踪剂在生物体系或外界环境中运动规律的核技术。
建立放射性核素示踪技术的理论依据： （1）同一元素的同位素有相同的化学性质，进入人体
后所发生的化学变化和生物学变化过程均相同，而 生物体不能区别同一元素的各个同位素，这就有可 能用放射性核素来代替其同位素中的稳定性核素。
闪烁计数器
γ射线 闪烁体
NaI(Tl)
闪烁计数器
光学收集系统
放射层 光学耦合剂
光导
光电倍增管
光-电转换器件
电流 信号
用γ照相机检查时，只需将探头对准检查部位，让准 直器底面尽量靠近人体。由于体内分布的示踪核素 放射的γ射线只有沿平行准直器孔道方向入射，才能 入射到晶体形成闪烁光，并由这些闪烁光在晶体平 面上形成脏器示踪核素分布的二维投影图像。
一般情况下，人体内的某些欲观察的物质在生
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照相机
单光子发射型计算机断层
(SPECT)
(single photon emission computed tomography)
正电子发射型计算机断层
(PET)
(positron emission computed tomogr技术参数
1.灵敏度(sensitivity) 射线通过准直器的效率 准直器的探测效率 取决于准直器几何尺寸（孔径、长度、焦距）
2.空间分辨力
分辨两线源或点源的最小距离的倒数
定量评价
➢两线源分辨距离R
➢半高宽度(FWHM)
二、准直器的技术参数
2.空间分辨力
➢两线源分辨距离 R 两线源平行放置，用一带准直器探测器在垂直线源方向逐点探测计数，获 得探测计数与探测位置的响应曲线。
一、照相机原理
照相机构造原理
射线源
探头
位置信号 能量信号
照相示波器
1.探头 射线
“复眼”
准 直 器
闪 烁 体
电 阻 矩 阵
光 电 倍 增 管
Z 信号 位置 信号
1.探头
一、照相机原理
1.探头
一、照相机原理
电阻矩阵
光电倍增管的排列
一、照相机原理
2.位置信号和Z信号
闪烁点定位原理： ①靠闪烁点近的光电倍增管输出光电信号较强，反之则异 ②光电倍增管输出的位置信号同光电倍增管所处1）核医学影像技术方便且安全。 （2）核医学影像是一种功能显像，不是组织的密度变化。
第二节 射线探测
一、 射线能谱
二、闪烁计数器 三、脉冲幅度分析器
一、 射线能谱
每一种放射性核素都有自己特有的辐射能谱 测出 射线能谱，鉴定和分析放射性同位素
射线能谱 射线射在NaI(Tl)晶体上，产生光电子、康普顿散射电子等次级电子， 这些电子在 闪烁能谱仪中形成计数，得到脉冲高度分布曲线(脉冲高 度谱)
➢灵敏度高
10-14-10-18g
➢测量方法简便
放射性测量 射线直接体外测量
➢可用于生命活动过程的各个阶段 放射性示踪物质示踪量极少
不干扰机体正常生理生化过程
放射性核素产生的射线（主要是 射线）是电离辐射，过量照射会对 机体造成损伤，必须注意安全防护。
二、放射性制剂
放射性制剂(放射性药物) 核医学诊断、治疗
显影剂(imaging agent)
放射性核素
NaI中的131I
用放射性核素标记的化合物
氟18-脱氧葡萄糖(l8F-FDG)
仅有示踪和辐射粒子作用 性质由其标记的化合物决定
三、核医学影像及其技术特点
放射核素 引入人体
参与人体 新陈代谢
特定脏器 组织中聚集
以图像形式显示 （功能性显像）
放射性活度 分布的外部测量
线源相距较远
两个峰值
对应线源位置
(a)
线源距离恰可分辨
峰曲线叠加
一峰曲线最小值恰好落在 另一峰曲线最大值位置上
R (b)
二、准直器的技术参数
2.空间分辨力
➢半高宽度(FWHM)
带准直器探测器沿垂直线源方向逐点计数 获得的响应曲线最大值一半处的曲线宽度
相对D 计数率 do
F 准直器焦距 d0 准直器孔径 L 准直器宽度
照相机的组成
医学成像的物理原理 Perry Sprawls p408
第六章 核医学影像(RNI)
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
第一节 概述
一、核素示踪 二、放射性制剂 三、核医学影像及其技术特点
一、核素示踪
焦点近限 焦点远限 分辨距离是最佳分辨距离两倍的两个点
焦点长度 焦点近限和焦点远限间的距离
二、准直器的技术参数
3.深度响应
脏器
焦点远限 焦点 焦点近限
准
直
器
闪烁体
准直器的深度响应
第四节 照相机和单光子发射型计算机断层原理
一、照相机原理 二、照相机性能指标及质量控制 三、单光子发射型计算机断层原理 四、单光子发射型计算机断层的技术优势 五、SPECT性能指标及质量控制
两个基本根据 ➢同一元素的同位素有相同化学性质，在生物体内生物化学变化过 程完全相同，生物体不能区别同一元素的各个同位素，可用放射性 核素来代替其同位素中的稳定性核素。
➢放射性核素衰变时发射射线，利用高灵敏度放射性测量仪器可对 其标记物质进行精确定性、定量及定位测量。
一、核素示踪
核素示踪技术的优越性
闪
烁
计
数
器 的
光学收集系统
组
成
反射层 光学耦合剂 光导
光电倍增管
光电倍增管
二、闪烁计数器
三、脉冲幅度分析器
脉
冲
幅
度
甄 别 器 原
计 数 率
理
计 数 率 密 度
• • •
时间 阈值 脉冲幅度
三、脉冲幅度分析器
2.单道脉冲幅度分析器
直接测出幅度在V~V+V之间脉冲计数
两个甄别器
上限甄别器阈值V+V
二、闪烁计数器
测量原理 射线晶体内产生荧光，光导和反射器组成的光收集器将光子投射到光电倍 增管光阴极上，击出光电子，光电子在光电倍增管内倍增、加速在阳极上形成 电流脉冲。
电流脉冲高度与射线能量成正比 电流脉冲个数与辐射源入射晶体的光子数成正比，即与辐射源的活
度成正比
二、闪烁计数器
闪烁体 （NaI(Tl)晶体）
L 100%
半高宽度 FWHM
F 50%
R R 焦平面
半高宽度FWHM 多孔聚焦式准直器结构
二、准直器的技术参数
3.深度响应 空间分辨距离R或FWHM是辐射源到准直器距离的函数，此
关系称为准直器深度响应(depth response)
最佳分辨距离 某一深度上的一个最小分辨距离，对应的深度称为准直 器的焦距F
计数率
一、 射线能谱
光电峰（或全能峰） 能量最大的峰
康普顿散射
99mTc的 射线能谱
能量(keV)
一、 射线能谱
临床医学测量 射线能谱主要意义 ➢测定放射性同位素特定能量射线的计数率
避免康普顿散射射线及其他射线干扰 提高诊断结果的准确性
➢检定放射性同位素或放射性药物
与标准比较
异常光电峰
混有杂质
由能谱仪抑制通过保探测器的不需要的脉冲
3.多道脉冲幅度分析器 多个脉冲分析器
下限甄别器甄别阈值V 差值V叫道宽。
一次测量得出一个单道脉冲幅度分析器多次测量的结果
第三节 准直器
一、准直器的作用 二、准直器的技术参数
医学成像的物理原理 Perry Sprawls
准直器的基本功能
低能和高能准直器的比较
一、准直器的作用
四种类型的准直器
医学成像场物理原理 汤乐民等 P192