医学成像-第四章：放射性核素成像
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核医学成像课件
核磁共振成像（MRI）
总结词
一种无辐射的成像技术
详细描述
利用磁场和射频脉冲使人体内的氢原子发生共振，从而产生信号并形成图像，主要用于脑部、关节和软组织疾病 的诊断。
X射线计算机断层成像（CT）
总结词
一种结构成像技术
详细描述
通过X射线扫描人体并利用计算机重建断层图像，能够清晰显示人体内部结构，广泛应用于肿瘤、骨 折和肺部疾病的诊断。
成本高
核医学成像技术通常需要昂贵 的设备和专业的技术人员，导
致其成本相对较高。
时间延迟
由于放射性物质的半衰期较长 ，核医学成像可能需要等待一
段时间才能获取图像。
空间分辨率有限
相对于其他医学成像技术，如 MRI和CT，核医学成像的空间
分辨率可能较低。
05 核医学成像的未来发展
技术创新与进步
新型探测器技术
核医学成像的分类
单光子发射计算机断层成像（SPECT）
利用单光子发射的射线进行成像，常用于心血管和脑部显像。
正电子发射断层成像（PET）
利用正电子发射的射线进行成像，具有高灵敏度和特异性的优点，常用于肿瘤、神经系统 和心血管疾病的诊断。
核磁共振成像（MRI）
利用磁场和射频脉冲对组织进行检测，能够提供高分辨率和高对比度的图像，常用于脑部 、关节和肌肉等软组织的显像。
核医学成像技术利用放射性核素发出的射线与人体组织相互 作用，产生信号并被显像仪器接收，经过处理后形成图像。
核医学成像的原理
01
放射性核素发出的射线与人体组 织中的原子相互作用，产生散射 和吸收，这些相互作用导致能量 损失和方向改变。
02
显像仪器通过测量这些散射和吸 收的射线，并利用计算机技术重 建图像，显示出人体内部结构和 功能。
放射性核素成像
检测器所得数据要输入计算机，γ照相可 以对图像作后处理。能把形态学和功能性 信息显示结合起来。
伽玛照相机的组成
探头支架
数操 据作 处及控 理制 装台 置
探头 病床
伽玛照相机电路结构
伽
玛
显示
照
相
机
定位电路
的
探
光电倍增管(PMT)
头
NaI(Tl)晶体
结
准直器
构
PMT的排列方式
每一个边排列3个，总 共19个 ； 每一个边排列4个，总 共37个； 每一个边排列5个，总 共61个； 每一个边排列6个，总 共91个； 每一个边排列7个，总 共127个。
原子核即使没有任何外来因素作用下 ，也会自发地放出射线而转变为另一种核 素，这类核素称为放射性核素。
核衰变
放射性核素特点
特定的半衰期
物理半衰期（ physical half life ）
符号T1/2 , 在单一的放射性核素衰变过 程中，放射性活度降至原有值一半时所需 要的时间，称为物理半衰期，简称半衰期 （ T1/2 ）。
SPECT的衰减校正
SPECT是通过γ 射线的体外计数来标定 体内放射性活度，不希望穿出人体的γ 射 线有衰减，在无衰减情况下，计数大小正 比于放射性话度。但是衰减是不可避免的， 它的存在严重影响了活度的精度。
SPECT的特点
可提供任意方位角的断层图像及三维 立体图的成像数据；提供功能性测量 的量化信息，较γ照相机大大提高了肿 瘤及脏器的功能性诊断效率。
核素的活度。
SPECT原理
SPECT原理
SPECT的放射性制剂都是发生γ 衰变的同位素，体外进行的是单个 光子数量的探测。
SPECT的成像原理
伽玛照相机的组成
探头支架
数操 据作 处及控 理制 装台 置
探头 病床
伽玛照相机电路结构
伽
玛
显示
照
相
机
定位电路
的
探
光电倍增管(PMT)
头
NaI(Tl)晶体
结
准直器
构
PMT的排列方式
每一个边排列3个，总 共19个 ； 每一个边排列4个，总 共37个； 每一个边排列5个，总 共61个； 每一个边排列6个，总 共91个； 每一个边排列7个，总 共127个。
原子核即使没有任何外来因素作用下 ，也会自发地放出射线而转变为另一种核 素，这类核素称为放射性核素。
核衰变
放射性核素特点
特定的半衰期
物理半衰期（ physical half life ）
符号T1/2 , 在单一的放射性核素衰变过 程中，放射性活度降至原有值一半时所需 要的时间，称为物理半衰期，简称半衰期 （ T1/2 ）。
SPECT的衰减校正
SPECT是通过γ 射线的体外计数来标定 体内放射性活度，不希望穿出人体的γ 射 线有衰减，在无衰减情况下，计数大小正 比于放射性话度。但是衰减是不可避免的， 它的存在严重影响了活度的精度。
SPECT的特点
可提供任意方位角的断层图像及三维 立体图的成像数据；提供功能性测量 的量化信息，较γ照相机大大提高了肿 瘤及脏器的功能性诊断效率。
核素的活度。
SPECT原理
SPECT原理
SPECT的放射性制剂都是发生γ 衰变的同位素，体外进行的是单个 光子数量的探测。
SPECT的成像原理
医学成像技术(第四章 放射性核素成像系统SPECT)
SPECT的原理 SPECT的原理
SPECT检测通过放射性原子（ SPECT检测通过放射性原子（称为放射性 检测通过放射性原子 TC-99m TI-201）发射的单γ射线。 核，如TC-99m 、TI-201）发射的单γ射线。 放射性核附上的放射性药物可能是一种蛋 白质或是有机分子， 白质或是有机分子，选择的标准是它们的 用途或在人体中的吸收特性。比如， 用途或在人体中的吸收特性。比如，能聚 集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT 集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT 成像。 成像。这些能吸收一定量放射性药物的器 官会在图像中呈现亮块。 官会在图像中呈现亮块。如果有异常的吸 收状况就会导致异常的偏亮或偏暗， 收状况就会导致异常的偏亮或偏暗，表明 可能处于有病的状态。 可能处于有病的状态。
衰减校正
目前的SPECT理论把投影数据近似为病人 目前的SPECT理论把投影数据近似为病人 体内的放射性药物分布沿投影线的积分， 体内的放射性药物分布沿投影线的积分， 忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。 忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。 然而，对于核医学所使用的能量在60～ 然而，对于核医学所使用的能量在60～ 511keV的 射线来说， 511keV的γ射线来说，人体组织的衰减对 投影数据有相当大的影响， 投影数据有相当大的影响，因此需要进行 衰减校正。 衰减校正。 一方面取决于人体衰减系数图( map)的获 一方面取决于人体衰减系数图(µ map)的获 另一方面取决于衰减校正的算法。 取，另一方面取决于衰减校正的算法。
平面成像
相机固定在病人上方，获取单一角度数据 相机固定在病人上方，
平面动态成像
固定角度，长时间观察放射性示踪剂运动 固定角度，
SPECT成像 SPECT成像
医学成像第四章：放射性核素成像
放射性核素成像
放射性核素成像的主要特点是 能同时提供脏器或组织的形态与功能 信息。如将含有131I 的制剂引体内后， 由于甲状腺对碘具有自然的亲合性， 就可以在体外观察甲状腺摄碘的功能。 一般来说，在疾病形成过程中，脏器 或组织功能上的变化要早于其形态上 的变化，因此放射性核素成像在临床 中有特殊重要的意义。
γ相机结构
相机准直器（Collimator） 闪烁探测器（NaI晶体） 光电倍增管(PMT) 位置电路 数据分析计算机
准直器固 定结构
准直器孔
探头周围铅屏蔽
NaI 晶体 光电倍增管
X+
行地址
预放器阵列
位置变换电路
X-
Y+
Y-
E
能
量
窗
口
A/D
A/D
列地址
计数式 图像帧存
读写控制
处理和显示
γ照相机
相机准直器
准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 线相接触的部分。准直器的性能在很大成 度上决定了探头的性能。准直器能够限制 散射光子,允许特定方向γ光子和晶体发生 作用。
闪烁晶体与准直器具有相同的
直径，并紧贴地安装在准直器的背 后。入射到闪烁晶体上的γ射线光子 与闪烁晶体相互作用后能产生可见 光，或者说把入射的γ射线光子转换 成光学图像。
性质：
同X—Ray一致，但是二者的来源不一样，X线是原子核外 发射出来的射线，而γ射线是原子核内发射出来的射线。
核衰变的规律
对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关，
而是自发的按照一定规律进行。
N N0 *et
其中：λ为衰变常数
物理半衰期 T1/2
医学影像学放射性核素显像
X线与超声
优势
核医学影像技术是一种利用放射性核素示踪技术来显示人体内部结构和功能的医学影像技术。它具有高特异性、高灵敏度、无创性等优点，能够提供关于疾病发病机制、代谢异常等方面的信息，有助于疾病的早期诊断和治疗。
局限性
核医学影像技术的图像质量通常不如CT和MRI等其他医学影像技术，且存在辐射暴露的风险。此外，核医学影像技术的设备和操作成本也较高，限制了其在临床的广泛应用。
图像融合与多模态成像
将不同模态的医学影像（如CT、MRI、PET等）进行融合，实现多维度、多参数的综合性医学影像分析。
临床医学合作
01
与临床医学紧密合作，推动放射性核素显像在疾病诊断和治疗中的应用，提高医疗服务质物学与化学结合
02
利用生物学和化学技术，研发新的放射性药物和治疗方案，揭示生物体内的分子和细胞活动与功能。
优势
放射性核素显像技术
02
常用核素
临床上最常使用的核素包括99mTc、111In、123I、131I和201Tl等。这些核素具有不同的物理和化学特性，适用于不同的检查目的。
选择依据
选择核素的主要依据是目标器官的功能特点、病变类型和疾病进程。例如，99mTc-MDP常用于骨骼显像，111In-DTPA常用于肾动态显像。
定义
通过口服或注射等方式将含有放射性核素标记的药物导入人体，然后利用γ相机等设备捕捉体内放射性核素发出的γ射线，从而得到人体各部位的放射性分布图像。
原理
定义与原理
发展历程
自20世纪50年代初，人们开始利用放射性核素显像技术进行疾病诊断，经历了从简单到复杂、从粗略到精确的发展过程。
重要性
放射性核素显像在临床医学中具有重要地位，尤其在肿瘤、心血管和神经系统疾病的诊断和治疗方面具有不可替代的作用。
医学影像学课件放射性核素显像PPT课件
实验操作流程及注意事项
注意事项
定期对实验设备和仪器进行 维护和校准，确保实验结果 的准确性和可靠性
严格遵守放射性安全操作规 程，确保人员和环境安全
合理安排实验时间和进度， 避免实验过程中的浪费和延 误
实验结果分析与解读方法
图像分析
1
2
对采集的图像进行定性和定量分析，包括放射性 分布、病灶定位和大小等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05 放射性核素显像 质量控制与安全 防护
质量控制体系建设及实施情况介绍
质量控制体系框架
建立包括组织管理、技术操作、设备维护、影像评价 等方面的质量控制体系。
质量控制标准
参照国际和国内相关标准，制定适用于本机构的质量 控制标准。
质量控制实施
通过定期质量检查、技术评估、影像质量评价等手段， 确保放射性核素显像质量符合标准要求。
疗方案。
价值
放射性核素显像在医学影像学中具有重要地位。它不仅可以提供直观的图像信息，帮助 医生进行疾病的诊断和治疗，还可以为医学研究提供重要的实验手段和依据。同时，随
着技术的不断发展和创新，放射性核素显像在未来医学领域的应用前景将更加广阔。
02 放射性核素显像 技术基础
放射性核素种类及特性
常用放射性核素
医学影像学课件放射性核素 显像PPT课件
目 录
• 放射性核素显像概述 • 放射性核素显像技术基础 • 放射性核素显像在临床应用 • 放射性核素显像实验操作规范 • 放射性核素显像质量控制与安全防护 • 放射性核素显像新技术发展趋势
01 放射性核素显像 概述
定义与原理
定义
放射性核素显像是利用放射性核素或其标记化合物在体内或体 外的分布来进行疾病诊断或研究的一种医学影像技术。
医学影像常用名词解释 影像学名词解释
医学影像常用名词解释影像学名词解释 EPI:回波平面成像，目前成像速度最快的技术，可在30ms内采集一幅完整的图像。
EPI技术可与全部常规成像的序列进行组合。
MRS:磁共振波谱，是利用MR中的化学位移现象来确定分子组成及空间分布的一种检查方法，是一种无创性的讨论活体器官组织代谢、生物变化及化合物定量分析的新技术。
CT：Computed Tomography 利用X线束对人体某选定部位逐层扫描，通过测定透过X线剂量，经数字化处理得出该扫描层面组织各个单位容积的汲取系数，然后重建图像的一种成像技术。
MR水成像：是采纳长TR，很长TE获得重度T2加权，从而使体内静态或缓慢流淌的液体呈现高信号，而实质性器官和快速流淌的液体如动脉血呈低信号的技术。
通过MIP重建，可得到类似对水器官进行直接造影的图像。
窗宽（window width）：指图像上16个灰阶所包括的CT 值范围，在此CT值范围内的组织均以不同的模拟灰度显示，CT值高于此范围的组织均显示为白色，而CT值低于此范围的组织均显示为黑色。
窗位（window level）：又称窗中心，一般应选择观看组织的CT值位中心。
窗位的凹凸影像图像的亮度，提高窗位图像变黑，降低则变白。
伪影（artifact）：在扫描和处理信息过程中，由于某种或某几种缘由而消失的人体本身并部存在而图像中却显示出来的各种不同类型的影像。
主要包括运动伪影、高密度伪影、机器故障伪影等。
体素（voxel）：CT图像是假定将人体某一部位有肯定厚度的层面分成按矩阵排列的若干个小立方体，即基本单元，以一个CT值综合代表每个单元内的物质密度，这些小单元即称为体素。
HRCT：高辨别率CT扫描，采纳薄层扫描，高空间辨别率算法重建及特别的过滤处理，可取得有良好空间辨别率的CT图像，对显示小病灶及微小结构优于常规CT扫描。
PTC：经皮肝穿胆管造影；在透视引导下经体表直接穿刺肝内胆管，并注入对比剂以显示胆管系统。
2024年医学影像学课件放射性核素显像
医学影像学课件放射性核素显像一、引言医学影像学是一门研究医学成像技术的学科，其发展对疾病的诊断和治疗具有重要意义。
放射性核素显像作为医学影像学的一个重要分支，通过放射性核素在体内的分布和代谢，为疾病的诊断和治疗提供了重要的信息。
本文将对放射性核素显像的基本原理、应用及其在医学影像学中的重要地位进行详细阐述。
二、放射性核素显像的基本原理放射性核素显像是一种基于放射性核素发射的射线进行成像的技术。
放射性核素是指具有不稳定原子核的元素，它们通过放射性衰变释放射线，包括α粒子、β粒子和γ射线。
在医学影像学中，常用的放射性核素主要有γ射线发射型核素，如99mTc、131I等。
放射性核素显像的基本原理是将放射性核素标记在特定的分子或药物上，通过静脉注射或口服等方式引入体内。
这些放射性核素标记的分子或药物在体内的分布和代谢过程中，会发射γ射线。
通过在体外使用γ相机等探测器对这些γ射线进行探测和成像，可以得到放射性核素在体内的分布图像，从而了解器官和组织的功能和代谢情况。
三、放射性核素显像的应用1.心血管系统：放射性核素显像可以用于评估心脏功能和心肌缺血情况，如心肌灌注显像和心脏功能显像。
2.呼吸系统：放射性核素显像可以用于评估肺部功能和肺血管疾病，如肺通气显像和肺灌注显像。
3.消化系统：放射性核素显像可以用于评估肝脏、胆囊、胃肠道等器官的功能和疾病，如肝功能显像和胃肠道出血显像。
4.骨骼系统：放射性核素显像可以用于评估骨骼代谢和疾病，如骨显像和骨转移瘤显像。
5.内分泌系统：放射性核素显像可以用于评估甲状腺、肾上腺等内分泌器官的功能和疾病，如甲状腺显像和肾上腺显像。
6.肿瘤学：放射性核素显像可以用于肿瘤的诊断、分期和疗效评估，如肿瘤显像和放射性核素治疗。
四、放射性核素显像在医学影像学中的重要地位1.早期诊断：放射性核素显像可以早期发现和诊断疾病，如肿瘤的早期诊断和心血管疾病的早期检测。
2.定量分析：放射性核素显像可以提供定量的功能参数，如心脏功能参数、肺部通气功能参数等，为疾病的评估和治疗提供重要依据。
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排出一半所需要的时间。
有效半衰期(Teff) 指放射性核素由于放射性衰变和生物代谢过程
共同作用，减少到原来的一半所需要的时间。
满足关系：λeff =λ＋λb
1 1 1
Teff
T1/ 2
Tb
1.γ照相机
早期使用的同位素成像系统是 同位素闪烁扫描机。它由一套机械 传动机构带动核子探测器移动进行 逐行逐点的扫描，并记录下体内各 部位辐射γ射线的强度，由此形成闪 烁图。它的最大缺点是无法进行动 态观察。
ECT
SPECT PET
放射性核素成像
将某种放射性同位素标记在药物 上并引入体内，当它被人体的脏器和组 织吸收后，在体内形成了辐射源。用核 子探测装置可以从体外检测体内同位素 在衰变过程中放出的γ射线，得到放射 性同位素在体内分布密度的图像。
放射性核素成像
由于放射性药物保持着对应稳定 核素或被标记药物的化学性质和生物 学行为，能够正常参与机体的物质代 谢，因此放射性同位素图像不仅反映 了脏器和组织的形态，更重要的是提 供了有关脏器功能及相关的生理、生 化信息。
1.放射性核素成像的物理基础
1:同位素 指具有相同质子数(原子序数)但具有不同
中子数的核数。一般分为两种，一是同位素 性质比较稳定（没有放射性），一是具有放 射性。
2:衰变 指核素自发的发生结构和能量状态的改变，
放射出α、β、γ射线并转变成另一种核素的 过程。
1.放射性核素成像的物理基础
γ射线的产生：原子核衰变产生γ射线
放ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性核素成像
放射性核素成像的主要特点是 能同时提供脏器或组织的形态与功能 信息。如将含有131I 的制剂引体内后， 由于甲状腺对碘具有自然的亲合性， 就可以在体外观察甲状腺摄碘的功能。 一般来说，在疾病形成过程中，脏器 或组织功能上的变化要早于其形态上 的变化，因此放射性核素成像在临床 中有特殊重要的意义。
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
11
核衰变
核衰变主要由以下几种
α 衰变
反应式：Z A X Z A 4 2 Y Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
4 2
H
e
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能
－
衰变
反应式：Z A X Z A 1 YQ
闪烁晶体与准直器具有相同的
直径，并紧贴地安装在准直器的背 后。入射到闪烁晶体上的γ射线光子 与闪烁晶体相互作用后能产生可见 光，或者说把入射的γ射线光子转换 成光学图像。
既是显像仪又是功能仪
该系统由准直器、 闪烁晶体、光电倍增管 陈列、位置计算电路、 脉冲高度分析器与装置 组成。准直器的作用是 人体内向外辐射的γ射击 线能准确地投射到闪烁 晶体的位置上以构成闪 烁图像。
γ相机结构
相机准直器（Collimator） 闪烁探测器（NaI晶体） 光电倍增管(PMT) 位置电路 数据分析计算机
准直器固 定结构
准直器孔
探头周围铅屏蔽
NaI 晶体 光电倍增管
X+
行地址
预放器阵列
位置变换电路
X-
Y+
Y-
E
能
量
窗
口
A/D
A/D
列地址
计数式 图像帧存
读写控制
处理和显示
γ照相机
相机准直器
准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 线相接触的部分。准直器的性能在很大成 度上决定了探头的性能。准直器能够限制 散射光子,允许特定方向γ光子和晶体发生 作用。
γ相机
目前临床上取而代之的是γ照相机，它可 以摄下所感兴趣的区域中放射性药物浓度的分 布图。形成一幅完整的图像大约只需零点几秒。 如果在一定的时间间隔中摄取一系列的药物分 布图，就可以对脏器的功能进行动态分析。
特点：
可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形成一 帧器官的静态平面图像
可观察脏器的动态功能及其变化
核医学的方法
在进行脏器显像和/或功能测定时，医生根 据检查目的，给病人口服或静脉注射某种放 射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定 器官组织的循环和代谢，并不断地放出射线。
这样我们就可在体外用各种专用探测仪器追 踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式 显示出病人体内脏器的形态和功能。
核医学的特点
核衰变的规律
对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关， 而是自发的按照一定规律进行。
NN0*et
其中：λ为衰变常数 物理半衰期 T 1 / 2
放射性核素的原子核数目减少到原来的一半所需 要的时间。
T1/ 2
ln 2
核衰变的规律
生物半衰期(Tb) 指生物体内的放射性核素由于生物代谢从体内
粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核
素中有一个中子变为质子的结果：
n P Q
（中子） （质子）
（中微子） （能量）
核衰变
衰变
当原子核中有一个质子转变为中子时，放射出一个正电子 反 应10 e 式：
γ 衰变 Z AX Z A 1 YQ
原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出γ光子的现象。 γ射线的波长和能量根据放射性元素的种类而定。 性质： 同X—Ray一致，但是二者的来源不一样，X线是原子核外 发射出来的射线，而γ射线是原子核内发射出来的射线。
核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤 性、安全（病人所受辐射剂量低于一次X摄 片所受剂量）、易于重复、结果准确、可靠， 并能反映脏器的功能和代谢，因此在临床和 基础研究中的应用日益广泛。
核医学仪器
γ照相机
可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形 成一帧器官的静态平面图像
可观察脏器的动态功能及其变化 既是显像仪又是功能仪
放射性核素成像
20世纪30年代后期，人们借助 131I开始研究甲状腺疾病，这是放射性 同位素在医学领域中最早的应用。50 年代，放射性核素的成像设备开始问世。 先是同位素扫描仪，后是γ照相机。70 年代中开始研究发射型CT，可获得人 体断面的图像。1978年第一台商品化 的单光子CT问世，正电子CT也在80年 代形成了商品化仪器。
生物医学工程 医学成像技术
第四章 放射性核素成像系统
核医学
又称原子（核）医学，是研究同位素及核辐 射的医学应用及理论基础的科学，是核技术 和医学相结合的一门新兴学科，也是人类和 平利用原子能的一个重要方面。
核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究 疾病。
核医学诊断技术包括脏器显像、功能测定和 体外放射免疫分析。
有效半衰期(Teff) 指放射性核素由于放射性衰变和生物代谢过程
共同作用，减少到原来的一半所需要的时间。
满足关系：λeff =λ＋λb
1 1 1
Teff
T1/ 2
Tb
1.γ照相机
早期使用的同位素成像系统是 同位素闪烁扫描机。它由一套机械 传动机构带动核子探测器移动进行 逐行逐点的扫描，并记录下体内各 部位辐射γ射线的强度，由此形成闪 烁图。它的最大缺点是无法进行动 态观察。
ECT
SPECT PET
放射性核素成像
将某种放射性同位素标记在药物 上并引入体内，当它被人体的脏器和组 织吸收后，在体内形成了辐射源。用核 子探测装置可以从体外检测体内同位素 在衰变过程中放出的γ射线，得到放射 性同位素在体内分布密度的图像。
放射性核素成像
由于放射性药物保持着对应稳定 核素或被标记药物的化学性质和生物 学行为，能够正常参与机体的物质代 谢，因此放射性同位素图像不仅反映 了脏器和组织的形态，更重要的是提 供了有关脏器功能及相关的生理、生 化信息。
1.放射性核素成像的物理基础
1:同位素 指具有相同质子数(原子序数)但具有不同
中子数的核数。一般分为两种，一是同位素 性质比较稳定（没有放射性），一是具有放 射性。
2:衰变 指核素自发的发生结构和能量状态的改变，
放射出α、β、γ射线并转变成另一种核素的 过程。
1.放射性核素成像的物理基础
γ射线的产生：原子核衰变产生γ射线
放ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性核素成像
放射性核素成像的主要特点是 能同时提供脏器或组织的形态与功能 信息。如将含有131I 的制剂引体内后， 由于甲状腺对碘具有自然的亲合性， 就可以在体外观察甲状腺摄碘的功能。 一般来说，在疾病形成过程中，脏器 或组织功能上的变化要早于其形态上 的变化，因此放射性核素成像在临床 中有特殊重要的意义。
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
11
核衰变
核衰变主要由以下几种
α 衰变
反应式：Z A X Z A 4 2 Y Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
4 2
H
e
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能
－
衰变
反应式：Z A X Z A 1 YQ
闪烁晶体与准直器具有相同的
直径，并紧贴地安装在准直器的背 后。入射到闪烁晶体上的γ射线光子 与闪烁晶体相互作用后能产生可见 光，或者说把入射的γ射线光子转换 成光学图像。
既是显像仪又是功能仪
该系统由准直器、 闪烁晶体、光电倍增管 陈列、位置计算电路、 脉冲高度分析器与装置 组成。准直器的作用是 人体内向外辐射的γ射击 线能准确地投射到闪烁 晶体的位置上以构成闪 烁图像。
γ相机结构
相机准直器（Collimator） 闪烁探测器（NaI晶体） 光电倍增管(PMT) 位置电路 数据分析计算机
准直器固 定结构
准直器孔
探头周围铅屏蔽
NaI 晶体 光电倍增管
X+
行地址
预放器阵列
位置变换电路
X-
Y+
Y-
E
能
量
窗
口
A/D
A/D
列地址
计数式 图像帧存
读写控制
处理和显示
γ照相机
相机准直器
准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 线相接触的部分。准直器的性能在很大成 度上决定了探头的性能。准直器能够限制 散射光子,允许特定方向γ光子和晶体发生 作用。
γ相机
目前临床上取而代之的是γ照相机，它可 以摄下所感兴趣的区域中放射性药物浓度的分 布图。形成一幅完整的图像大约只需零点几秒。 如果在一定的时间间隔中摄取一系列的药物分 布图，就可以对脏器的功能进行动态分析。
特点：
可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形成一 帧器官的静态平面图像
可观察脏器的动态功能及其变化
核医学的方法
在进行脏器显像和/或功能测定时，医生根 据检查目的，给病人口服或静脉注射某种放 射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定 器官组织的循环和代谢，并不断地放出射线。
这样我们就可在体外用各种专用探测仪器追 踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式 显示出病人体内脏器的形态和功能。
核医学的特点
核衰变的规律
对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关， 而是自发的按照一定规律进行。
NN0*et
其中：λ为衰变常数 物理半衰期 T 1 / 2
放射性核素的原子核数目减少到原来的一半所需 要的时间。
T1/ 2
ln 2
核衰变的规律
生物半衰期(Tb) 指生物体内的放射性核素由于生物代谢从体内
粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核
素中有一个中子变为质子的结果：
n P Q
（中子） （质子）
（中微子） （能量）
核衰变
衰变
当原子核中有一个质子转变为中子时，放射出一个正电子 反 应10 e 式：
γ 衰变 Z AX Z A 1 YQ
原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出γ光子的现象。 γ射线的波长和能量根据放射性元素的种类而定。 性质： 同X—Ray一致，但是二者的来源不一样，X线是原子核外 发射出来的射线，而γ射线是原子核内发射出来的射线。
核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤 性、安全（病人所受辐射剂量低于一次X摄 片所受剂量）、易于重复、结果准确、可靠， 并能反映脏器的功能和代谢，因此在临床和 基础研究中的应用日益广泛。
核医学仪器
γ照相机
可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形 成一帧器官的静态平面图像
可观察脏器的动态功能及其变化 既是显像仪又是功能仪
放射性核素成像
20世纪30年代后期，人们借助 131I开始研究甲状腺疾病，这是放射性 同位素在医学领域中最早的应用。50 年代，放射性核素的成像设备开始问世。 先是同位素扫描仪，后是γ照相机。70 年代中开始研究发射型CT，可获得人 体断面的图像。1978年第一台商品化 的单光子CT问世，正电子CT也在80年 代形成了商品化仪器。
生物医学工程 医学成像技术
第四章 放射性核素成像系统
核医学
又称原子（核）医学，是研究同位素及核辐 射的医学应用及理论基础的科学，是核技术 和医学相结合的一门新兴学科，也是人类和 平利用原子能的一个重要方面。
核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究 疾病。
核医学诊断技术包括脏器显像、功能测定和 体外放射免疫分析。