第二章 核医学仪器

第三节 SPECT及双探头符合探测
• 1英寸切割晶体 符合线路SPECT • 18F-FDG 显像 （冠状面）
第三节 SPECT及双探头符合探测
SPECT/CT
同时提供功能血流灌注、代谢影像 和解剖形态结构影像，为临床提供 科学诊断依据
第四节 PET、PET/CT及图像融合技术
• PET positron emission tomography • 正电子发射计算机断层显像仪
第四节 PET、PET/CT及图像融合技术
• 小动物PET
1991年，Ingvar M等将临床用PET扫描仪 进行了大鼠脑显像，首次将PET用于动物 实验研究。 专门用于小动物显像的PET扫描仪的 空间分辨率等主要指标要远高于人体 PET ，正逐渐成为现代生物医学研究 的一项重要工具。
主要应用：药物开发、疾病研究、基因显像等 。
• SPECT的图像是反映放射性 药物在体内的断层分布图 • 放射性药物能够选择性聚集 在特定脏器、组织或病变部 位，使其与邻近组织之间的 放射性分布形成一定程度浓 度差
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（filtered backprojection）
第一节 核探测仪器的基本原理
• 液体闪烁计数器
• • 样品溶解在闪烁液中 测量α衰变和β衰变的放射性核素（比如3H，14C）
第一节 核探测仪器的基本原理
• 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
第二节 γ照相机
1957年Anger研制出第 一台γ照相机，称之 为 Anger照相机
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
→一个入射光子→产生一个闪烁事件→产生一个脉冲
第一节 核探测仪器的基本原理
• NaI晶体柱
各种型号的光电倍增管
第一节 核探测仪器的基本原理
• 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
第一节 核探测仪器的基本原理
• 医用核素活度计（dose calibrator）
• • 几何测量效率高 无核素选择性
内容提要
6. 功能测定仪器 ①甲状腺功能测定仪 ②肾图仪 ③多功能仪
概
述
核 医 学 仪 器 核医学诊疗、防护需要的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。 常用仪器 主要包括显像仪器、脏器功能测定仪器、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) → ECT+CT
第一节 核探测仪器的基本原理
核探测仪器的基本原理是建立在射线与物质相互作用 基础上的
★电离作用 ★荧光现象 ★感光作用
第一节 核探测仪器的基本原理
放射性探测仪器的组成
• 辐射探测器（radiation detector ）
利用射线和物质相互作用产生的各种效应将射线的辐射能转变为
电子线路部分能处理的电信号。
第四节 PET、PET/CT及图像融合技术
• PET基本结构及原理
• 基本结构由探头(晶体、光电倍增管、高压电源)、电子学线路、 数据处理系统、扫描机架及同步检查床组成。 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、方向相反的511keV 光子同时入射至 互成180环绕人体的多个探测器而被接收，把这些 光子对按不同的角度分组，可获得放射性核素分布 在各个角度的投影。
第二节 γ照相机
• 准直器
• 由铅或铅钨合金从中央打孔或者是四周合拢形成的装置，放于病 人与晶体之间。 • 保证γ照相机的分辨率和定位的准确
针孔型准直器
多孔型准直器
第二节 γ照相机
• 晶体
• • • NaI（Tl）掺铊碘化钠。 作用是把经准直器进入的射线能量转换成荧光光子。 Tl元素在这里仍作激活剂用，减少信号失真，增加探测效率。
按用途分 • 显像仪器 • 功能测定仪器
• 体外样本测量仪器
第一节 核探测仪器的基本原理
体外样本测量仪器
• γ闪烁测量计数器 （ scintillation detector ）
• NaI晶体
光电倍增管（PMT）
前置放大器
闪烁荧光→ photoelectric effect→电子数倍增→电子流(电位降)
第五节 功能测定仪器
• 多功能仪
• 可同时测定一个脏器多个部位或多个脏器的功能。 • 可进行的功能检查包括肾图、甲状腺摄碘率、过氯酸钾释 放试验、肾小球滤过率、分肾血浆流量等。
第五节 功能测定仪器
甲状腺功能测定仪
★ 功能测定仪由一个或多个 探头、电子线路、计算机 和记录显示装置组成。 采用带张角型准直器的 闪烁探头和定标器 组合的装置。 又称为甲状腺吸碘率测定仪。
a：正常志愿者 b：甲亢 c：甲亢高峰前移 d：甲低
第五节 功能测定仪器
• 肾图仪
• 肾图仪由带铅屏蔽壳和准直器的闪烁探头和计数率仪的微机组成。
PET/CT以PET特 性为主，同时 将PET影像叠加 在CT图像上， 使得PET影像更 加直观，解剖 定位更加准确。
第四节 PET、PET/CT及图像融合技术
•
女性患者，50yr，非霍奇金病8年。CT (上):左腋下腺病；PETFDG (中):CT见病变部位呈明显局限性异常FDG摄取增高； PET/CT(下):病变组织的功能代谢状况和定位明确。
第二节 γ照相机
• γ照相机工作原理
• 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, 最后以不同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。
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 • single photon emission computed tomography • 组成：在高性能 相机上增加了支架旋转的机械部分、断层床、图像 重建软件
第二节 γ照相机
• 光电倍增管
• • 为数众多的光电倍增管均匀地排列在晶体的后面，紧贴着晶体。 数量多少与定位的准确性有关。
• 脉冲幅度分析器
•
•
有选择性地记录从晶体和光电倍增管输送来的电脉冲信号。
排除本底及其他干扰信号。
Байду номын сангаас
第二节 γ照相机
• 信号分析和数据处理系统
包括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。
• 电子学单元
根据不同的测量要求和探测器的特点而设计的分析和记录电信号 的电子测量仪器。
• 数据处理系统
按不同的检测目的和需要而配备的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。
第一节 核探测仪器的基本原理
放射性探测仪器的分类
按照测量原理分 • 电离探测仪（ionization detector） • 闪烁探测仪（scintillation detector）
第三节 SPECT及双探头符合探测
SPECT配置高能准直器
一种单光子探测方式。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 最大限度提高高能灵敏度 提高中能灵敏度 最大限度减少低能探测的散射作用
单探头SPECT
双探头SPECT
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获得横断层 面、冠状面和矢状面影像。
第三节 SPECT及双探头符合探测
• SPECT成像特点
+-
511 KeV Gamma Ray
511 KeV Gamma Ray
常用发射正电子核素主要有：18F、碳[11C]、氧[15O]、 氮[13N]、溴[76Br]等。
第四节 PET、PET/CT及图像融合技术
• PET/CT及图像融合技术
• 图像融合技术是将来自相同或不同成像方式的图像进行一定的变换处 理，使其之间的空间位置、空间坐标达到匹配的一种技术。
第三节 SPECT及双探头符合探测
• 双探头符合探测（coincidence circuit SPECT）
• 既可以做常规的SPECT，又可以对正电子湮灭辐射产生 的两个方向相反的 511 keV γ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 正装置构成。
第三节 SPECT及双探头符合探测
第二章 仪 器
Instruments of Nuclear Medicine
内容提要
1. 核探测仪器的基本原理 电离作用、荧光现象、感光作用
2. 体外样品测量仪器
① 医用活度计 ② 液体闪烁测量仪器 ③ 辐射防护和剂量检测仪器 3. γ照相机 ① 基本结构 ② 工作原理
内容提要
4. SPECT， SPECT/CT ①SPECT基本结构 ②SPECT工作原理 ③SPECT成像特点 ④数据采集和断层图像重建 ⑤双探头符合探测 5. PET、PET/CT图像融合技术 ①PET基本结构与原理 ②PET/CT图像融合技术
• 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能代谢图像融合， （fusion imaging）对病灶可做出精确定位诊断。
图像融合:是指不同图像(SPECT, PET, CT, MRI)之间的空间配准或 结合。利用各种成像方式的特点， 为不同的影像提供互补信息，增加 图像质量，以期对临床诊断和治疗 的定位、观察提供有效的方法。