最新核医学-第二章核医学仪器-药学医学精品资料
人卫第九版核医学教学课件第一篇 基础篇 第2章 核医学仪器(二)
核医学（第9版）
二、正电子药物分装仪
自动化正电子药物分装仪可通过计算机 控制步进电机、气动装置等机械模块进行自 动化分装，并可自动化输出分装活度、抽取 体积、抽取时间、抽取序号、操作者等参数， 不仅可以尽可能的减少工作人员接受的辐射 剂量，提高工作效率，同时也能保证药物分 装的准确性与可重复性。
核医学（第9版）
四、活ห้องสมุดไป่ตู้计
活度计是用于测量放射性药物所含放射 性活度的一种专用放射性计量仪器，最常用 的是电离室型活度计，主要由探头、后续电 路、显示器或计算机系统组成。活度计的探 头一般采用封闭式井型圆柱形电离室作为探 测器，外面套以铅壁。对于常用放射性核素， 使用时只要选择待测核素的按钮或菜单，就 能利用相应的刻度系数转换成活度的读数。
核医学（第9版）
三、手持式γ射线探测器
手持式γ射线探测器由探头和信号处理显 示器两部分组成，具有体积小、准直性能好、 灵敏度高、使用方便等特点，主要用于术中 前哨淋巴结的探测。它探测的原理与γ计数器 相同，即将照射到晶体上的γ射线转换成电信 号，信号处理显示器由数字显示装置和声控 信号处理系统组成。
第二章
核医学仪器（二）
作者 : 安锐
单位 : 华中科技大学同济医学院附属协和医院
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
(完整版)核医学重点
核医学第一章1。
放射性核素：是一类原子核能自发的,不受外界影响也不受元素所处状态的影响，只和时间有关而转变成其它原子核的核素。
2放射性活度：单位时间内发生衰变的原子核数。
3元素：指质子数、核外电子数和化学性质都相同的同一类原子.4核素:质子数,中子数，能量状态均相同的原子称为核素。
5同位素：质子数相同，中子数不同的元素互称同位素。
6同质异能素：质子数相同，中子数相同，而处于不同能量状态的元素.7电离：带电粒子通过物质时和物质原子的核外电子发生静电作用，使电子脱离原子轨道而形成自由电子的过程。
8激发：原子的电子所获得的能量不足以使其脱离原子,而只能从内层轨道跳到外层轨道，是原子从稳定状态变成激发状态的作用。
9湮灭辐射：正电子衰变产生的正电子,在介质中运行一定距离，当其能量耗尽时可与物质中的自由电子结合，而转化为两个方向相反、能量各自为0。
511MeV的y光子而自身消失的现象。
10光电效应：y光子和原子中的内层壳层电子相互作用,将全部能量交给电子，使其脱离原子成为自由光子的过程。
11康普顿效应:能量较高的y光子与原子核中的核外电子作用时，只将部分能量传递给核外电子，使其脱离原子核束缚成为高速运行的自由电子，而y光子本身能量降低、运行方向发生改变的现象.12有效半衰期:由于物理衰变与生物代谢共同作用而使体内放射性核素减少一半所需要的时间。
13放射性核素的特点是什么？放射性核素具有核衰变和物理半衰期两个特点。
（1）核衰变是指不稳定的核素自发放出射线转变成另一种核素的过程，包括a，B+，B—，y衰变。
(2）物理半衰期是指放射性核素从No衰变到No的一半所需要的时间.14核衰变的方式？a衰变：不稳定原子核放出a粒子（即一个氦核)转变成另一个核素的过程。
每次衰变母核便失去两个质子和两个中子。
B+衰变：指放射性核素放出B+的衰变。
每次衰变时核中一个质子转化为中子，同时释放出一个正电子及一个中微子。
B—衰变：指放射性核素放出B-的衰变。
核医学-第一篇 基础篇 第二章 核医学仪器
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。
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
核医学（第9版）
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。
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。
核医学（第9版）
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
核医学（第9版）
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
核医学（第9版）
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。
核医学简介介绍
通过核医学技术，可以研究神经传导的机制和功 能，了解神经系统在生理和病理状态下的变化。
3
细胞信号转导
核医学技术可以用于研究细胞信号转导的机制和 过程，了解细胞对外部刺激的应答和反应，为疾 病治疗提供新的思路。
生物医学工程
生物材料与组织工程
01
核医学技术可以用于研究生物材料的性能和组织工程中细胞的
定义
核磁共振成像是一种基于 磁场和射频脉冲的医学成 像技术。
应用
MRI广泛应用于医学诊断 中，能够提供高分辨率和 高对比度的解剖结构和生 理功能图像。
优势
MRI具有无创、无辐射、 无骨伪影等优点，能够提 供高质量的解剖结构和生 理功能图像。
03
核医学在临床诊断中的应用
肿瘤诊断与治疗
肿瘤诊断
核医学利用放射性示踪剂来检测肿瘤的存在和位置，如正电子发射断层扫描（ PET）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT）。这些技术能够早期发现肿瘤 ，提高诊断的准确性和可靠性。
核医学的历史与发展
核医学的历史可以追溯到20世纪初，当时科学家发现了放射性元素并开始研究其 在医学中的应用。随着科技的发展，核医学逐渐成为一门独立的学科，并在诊断 、治疗和科研方面取得了显著进展。
核医学的发展经历了多个阶段，包括放射性元素的发现、放射免疫分析、正电子 发射断层扫描（PET）等技术的出现和应用。如今，核医学已经成为一种高度专 业化、技术密集型的医学领域，为临床医生和科研人员提供了重要的工具和手段 。
肿瘤治疗
核医学通过放射性药物来治疗肿瘤。放射性药物能够选择性地集中在肿瘤组织 ，释放出辐射能量来杀死癌细胞。这种方法具有创伤小、副作用少等优点。
心脑血管疾病的诊断与治疗
诊断
核医学探测仪器NuclearMedicineInstrumentation课件
•核医学探测仪器
•9
(NuclearMedicineInstrumentation)
Scanner
逐行扫描、探测、 打印记录放射性 信号
•核医学探测仪器
•10
(NuclearMedicineInstrumentation)
Gamma Scintillation Camera
The main instrument for nuclear medicine imaging is the
large field of gamma camera. First developed in 1956 by
Hal Anger this device has become the main imaging tool of
nuclear medicine.
•11
•核医学探测仪器 (NuclearMedicineInstrumentation)
Tomography device
ECT：Emission computed tomography 发射式计算机断层
CT-PET
可配备16排螺旋CT－图像融合
•核医学探测仪器
•20
(NuclearMedicineInstrumentation)
GANTRY RING
可达32环探测器，上万个探测器
•核医学探测仪器
•21
(NuclearMedicineInstrumentation)
PET Brain Metabolism Imaging
核医学概述医学知识培训培训课件
其离闪烁中心（γ光子处）的距离增加而减 少；
• 由位置电路和能量电路根据不同位置的光
电倍增管接收到的闪烁光的强度来确定γ光 子的位置。
• PMT数目越多，图像上所有脉冲的X、Y位
置精度越好，图像核医学的概述医空学知间识培训分辨率越好。 33
脉冲幅度高度分析器PHA ——光子能量甄别
核医学概述医学知识培训
29
准直器的功能参数
几何参数：
• 孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度 • 决定了准直器的空间分辨率、灵
敏度和适用能量范围等性能参数
• 准直器的空间分辨率与灵敏度是
一个矛盾关系
核医学概述医学知识培训
30
准直器的空间分辨率
• 定义：描述区别两个邻近
点源的能力，通常以点源 或线源扩展函数的半高宽 （full width at half maximum, FWHM）表示， 半高宽度越小，表示空间 分辨率越好。
核医学概述医学知识培训
4
影像核医学的特点
核双医学肾概述血医学流知识灌培训注图
5
核存医学活概述心医学肌知识显培训像
6
影像核医学特点
• 功能显像 • 分子显像 • 动态显像 • 定量分析
核医学概述医学知识培训
7
核医学的组成
核医学
临床核医学 实验核医学
诊断核医学
治疗核医学
体内
体外 内照射
近距离
分析
为广泛的正电子放射性药核物医学。概述医学知识培训
46
常用正电子放射性药物有效半衰期
• 15O • 13N • 11C • 18F
2.05min 9.96 min 20.34 min 110 min
核医学课件：第二章 核医学仪器
2020/11/2
碘化钠晶体探测器示意图
47
（2）棒源（pin source）
将68锗（68Ge）均匀地封装在中空的小棒内；也有使用半衰期较长的137Cs。 作用：对PET扫描仪进行质量控制
透射扫描进行图像衰减校正
（3）隔板（speta）
隔板包括2部分： 一部分是探测器环两边的厚铅板，作用是屏蔽探测器外的射线； 另一部分为厚度为1mm的环状钨板，位于探测器环与环之间，将轴向视 野分隔成若干环，钨隔板的作用是屏蔽其他环视野如射的光子对，与准 直器的作用相似； 3D采集时，将钨隔板撤出显像视野，取消屏蔽作用。 目前，仅有3D采集模式的PET已经无隔板。
3.光电倍增管
（photomultiplier tube，PMT）
4.前置放大器
2020/11/2
5. 后续电子学线路
（主放大器、脉冲高度分析器）
6.显示记录装置
（定标器、计数率仪、显像仪器）
8
晶体闪烁探测仪
• 过程 射线----晶体-----光子----光电倍增管-
图象
---电子-----电脉冲信号 曲线
照相机
PET/CT
PET
1970‘ SPECT 1990’ 1990‘
Dynamic
分子影像
Planner
2020/11/2
tomo
Functional Imaging
Molecular Functional imaging
4
核医学科常用仪器
• 脏器显像仪器：γ相机、SPECT、PET、SPECT/CT、PET/CT
检查仪器，在γ照相机平面显像的基础上，应用电子计算机技术 增加了断层显像功能
主要提供组织器官的功能和代谢变化信息
核医学重点知识整理
第一章核医学：是一门研究核技术在医学中的应用及其理论的学科，是用放射性核素诊断，治疗疾病和进行医学研究的医学学科。
我国核医学分为临床核医学和实验核医学。
核素(nuclide)：具有相同的质子数、中子数和核能态的一类原子同位素(isotope)：是表示核素间相互关系的名称，凡具有相同的原子序数（质子数）的核素互称为同位素，或称为该元素的同位素。
同质异能素(isomer)：具有相同质子数和中子数，处于不同核能态的核素互称为同质异能素。
稳定性核素(stable nuclide)：原子核极为稳定而不会自发地发生核内成分或能态的变化或者变化的几率极小放射性核素(radionuclide)：原子核不稳定，会自发地发生核内成分或能态的变化，而转变为另一种核素，同时释放出一种或一种以上的射线核衰变(nuclear decay)：放射性核素自发地释放出一种或一种以上的射线并转变为另一种核素的过程，核衰变实质上就是放射性核素趋于稳定的过程衰变类型：α衰变（产生α粒子）；β–衰变（产生β¯粒子（电子））；β+衰变（正电子衰变）与电子不同的是带有正电荷；电子俘获；γ衰变。
α粒子的电离能力极强，故重点防护内照射。
β-粒子的射程较短，穿透力较弱，而电离能力较强，因此不能用来作显像，但可用作核素内照射治疗。
γ衰变（γdecay）：核素由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时发射出γ射线的衰变过程，也称为γ跃迁。
γ衰变只是能量状态改变，γ射线的本质是中性的光子流。
电子俘获衰变：一个质子俘获一个核外轨道电子转变成一个中子和放出一个中微子。
电子俘获时，因核外内层轨道缺少了电子，外层电子跃迁到内层去补充，外层电子比内层电子的能量大，跃迁中将多余的能量，以光子形式放出，称其为特征x射线，若不放出特征x射线，而把多余的能量传给更外层的电子，使其成为自由电子放出，此电子称为俄歇电子内转换（internal conversation）核素由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时，除发射γ射线外也可将多余的能量直接传给核外电子（主要是K层电子），使轨道电子获得足够能量后脱离轨道成为自由电子，此过程称为内转换，这种自由电子叫做内转换电子衰变公式：Nt=No e衰变常数：某种放射性核素的核在单位时间内自发衰变的几率它反映该核素衰变的速度和特性；λ值大衰变快，小则衰变慢，不受任何影响不同的放射性核素有不同的λ一定量的放射性核素在一很短的时间间隔内发生核衰变数除以该时间间隔，即单位时间的核衰变次数；A=dN/dt放射性活度是指放射性元素或同位素每秒衰变的原子数，目前放射性活度的国际单位为贝克（Bq），也就是每秒有一个原子衰变，一克的镭放射性活度有3.7×1010Bq。
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图像显示
核医学基础
核医学显像过程：
Emission Computed Tomography 功能代谢成像
Radionuclide Scintigraphy
基本方法
－病人准备 －显像剂 －准直器 －显像时间 －体位 －仪器工作条件
Type of Radionuclide Scintigraphy
Y
Z
X
X
000000000000 000000000000 000000000000 000000000000 000000000000 000000000000 000000000000
0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0
Y 000000000000 000000000000 000000000000 000000000000
Radionuclide Imaging
特点： 形态＋血流，功能，代谢 －functional image 动态研究 特异性 早期诊断
小结
概念
SPECT PET
探头的组成及工作原理
Lesson 15
begin
开始 • begin-began
thousand 千 • see-saw
Rest imaging Stress imaging
PET : Mechanism
Image fusion CT- PET
CT-PET:
IMAGE FUSION
Image fusion CT- PET
Radionuclide Scintigraphy
图象分析的几个有关概念 本底 background 靶／本底比值 放射性分布：浓聚，稀疏，缺损 感兴趣区 (Region of Interest, ROI) 时间－放射性曲线 (time-activity curve)
最新核医学-第二章核医学 仪器-药学医学精品资料
Radionuclide Scintigraphy
Imaging agents
(Radiopharmaceuticals)
Target organs
Detection & Image processing
(γ CAMERA,SPECT, PET)
临床应用
多功能性
Other
Whole Body
General SPECT
Cardiac SPECT
能完成所有核医学临床检查
探头自由可变角度
多功能性
能适应所有需要
各种类型的SPECT
ECT 常规临床应用
综合医院
30％骨扫描 30％心脏检查 10%肺灌注检查 10%肾动态 10%甲状腺治疗 10%其他
肿瘤专科医院 心脏专科医院
滤波 当图像数据在频域中表达时，噪声可以通过 滤波的方式滤除。汉宁滤波，巴特沃斯滤波，低通 余弦滤波，韦纳滤波都是经典的滤波函数。
核医学基础
成像原理：
Radionuclide Imaging Mechanism
SPECT的组成
探头、机架、检查床、工作站
探头包括：
➢ 准直器 ➢ 碘化钠 NaI 晶体 ➢ 光导 ➢ 光电倍增管阵列 ➢ 模数转换器(ADCs) ➢ 位置与能量信号处理器
准直器性能
准直器的孔径大小决定了准直器的空间分辨率和灵敏度
高灵敏度型
孔径大，孔深度浅 与分辨率成相反关系
高分辨率型
10 cm 距离分辨率 6 - 12 mm （FWHM）
孔径小，孔较深的铅栅 分辨率与放射源距离密切相关
NaI 晶体
对 g射线具有相当灵敏度 单块薄型晶体 (40 x 50 cm ) 厚度可分为3/8，5/8和1英寸 将 g射线转变成可见光 易碎：对碰撞和温度敏感
Static imaging Dynamic imaging
Early imaging Delayed imaging
Planar imaging Tomography
Regional imaging Whole-body imagaing
Positive imaging (hot spot imaging) Negative imaging (cold spot imaging)
核医学基础
探头（晶体，光电倍增管 PMT，电子线路）
准直器
保证投影图的正确 基本结构 距离对图像的影响 空间分辨率与灵敏度
25 mm
准直器由铅铸造
1.2 mm 射向铅栅的g射线被吸收
准直器作用
准直器由具有孔道的γ射线吸收材料构成， 这类材料主要包括铅或钨。 其作用是让一定视野范围内的及一定角 度方向上的γ射线通过小孔达到晶体，以 保证探头能对射线的发生位置做准确的 空间定位。
投影 当SPECT的探头沿人体旋转的时候，它就得到一系 列平面图像，这些图像就被称为投影。当得到人体某一断 层所有的角度的投影后，就可以根据这些投影得到这个断 层的放射性分布断层图。
反投影 只有垂直于探头的发射光子才能被记录，形成原 始图像。反投影就是将原始影像在各个方向上的投影值反 向投影到影像矩阵的各个矩阵单元中，将所有方向上的反 投影值相加后，放射性药物浓聚区显影就清晰了。
>70％ 骨扫描
80% 心脏检查
10% 碘131甲状腺治疗 20% 其他
5% 碘123放免显像
5% 镓67肿瘤显像
5% 铟111放免显像
5% 其他
单光子 ECT 飞跃发展
2003年 分子药物全面发展 分子核医学
双能X线骨密度仪 单光子骨密度仪
影像重建技术
SPECT的影像重建是利用投影数据求得放射性示踪剂的分 布状态。临床最常用的重建方法有两种，即滤波反投影法 和迭代重建法。
全数字电路
ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC
数字信号处理器
信号加权, 定位计算, 能量计算, 归一化 和 脉冲高度分析 全都由软件完成.
数字X坐标 数字Y坐标
能量信号
位置信号
.......
NaI(Tl) 晶体
PMT ARRAY
准直器
脉冲高度 分析器
模式图
探头 光电倍增管
能量信号
位高度 分析
X YZ
NaI(Tl) 晶体
准直器
图像显示
γ射线
光电倍增管 (PMT)
将可见光信号转换成电脉冲 通过打拿极进行信号放大
总增益约为 106
打拿极
可见光
阳极
光阴极
可见光打到光阴极后释放出电子，电子经过打拿 极逐级放大，获得足够强度的电脉冲信号.