第八章 核医学成像原理与设备

2020/2/161NuclearMedicalInstrument伽玛照相机人体骨骼的全身γ成像第八章核医学成像2020/2/162主要内容概述核医学成像的物理基础核医学成像设备γ照相机单光子发射型计算机体层设备（SPECT）正电子发射型计算机体层设备（PET）2020/2/163一、概述核医学成像的过程：将放射线药物引入人体形成发射源。用γ射线检测装置可以从体外检测体内放射性核素在衰变过程中放出的γ射线。核医学成像的基本条件：放射性药物（标记化和物）核医学成像设备。2020/2/164核医学成像的特点：以脏器内外或脏器内各部分之间的放射性核数浓度差别为基础，显示静态或动态图像。多种动态成像方式。放射性核素具有向脏器或病变组织的特异性聚集。总之，既可以进行解剖成像，又可以提供有关脏器与病变的功能和分子水平的信息。2020/2/165核医学成像设备分类及特点单光子成像设备，有γ相机，SPECT正电子成像设备，有PET重叠成像，有γ相机计算机断层成像，有SPECT，PET2020/2/166γ照相机：组成：1、闪烁探头；2、电子线路；3、显示记录装置；4、附加设备。特点：1、连续显像；2、成像时间短；2020/2/167单光子发射型计算机体层设备(SPECT)利用γ照相机围绕着诊断感兴趣的人体区域，采集各种不同角度上放射出的γ光子并计数，然后利用X-CT中所使用的图像重建方法，得到人体某一体层上的放射性药物浓度的分布，即可得到多层面的各方位的体层图像或三维立体像。与X-CT的区别：图像粗造，空间分辨率低。属发射型体层摄影；2020/2/168正电子发射型计算机体层设备(PET)使用发射正电子的放射性核素；测量湮没辐射产生的γ光子。优点：空间分辨率高，一般4~5mm，最佳3mm。2020/2/169核医学成像的物理基础稳定性核素和不稳定性核素：若原子核在不受外力的作用时，核内的成分及能级不发生变化，为稳定性核素。若原子核需要通过核内结构或能级调整才能趋于稳定，这种核素被称为不稳定核素。2020/2/1610核衰变(nucleardecay)和放射性：核内能级和结构的调整过程称为核衰变。核衰变的同时，将释放出一种或一种以上的射线，这种性质叫做放射性，包括衰变、衰变、衰变。核衰变过程中的放射性强度：核衰变过程中的原子核数：teII0teNN02020/2/1611核素的物理半衰期：任何放射性原子核数衰减到原来的一半所需要的时间，称为该核素的物理半衰期核素的生物半衰期：当核素进入人体后，放射性药物由于排泄、分泌使其在体内的含量减少到原来的一半所用的时间，称为生物半衰期。2020/2/1612γ照相机2020/2/1613光电倍增管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2020/2/1614位置计算电路2020/2/1615准直器作用：滤除非规定范围和非规定方向的γ射线。准直器类型：(1)、针孔形(2)、平行孔形(3)、扩散型(4)、会聚型2020/2/1616性能参数：空间分辨力：表征了对两个邻近点源加以区别的能力。R值越小，空间分辨率越高。灵敏度：准直孔越大，灵敏度越高；准直器越厚，孔间壁越厚，灵敏度越低。准直器的灵敏度和空间分辨率难以两头兼顾。适用的能量范围：与孔间壁的厚度有关。2020/2/1617单光子发射型计算机体层设备SinglePhotonEmissionComputedTomography利用引入人体内的单光子放射性核素发出的γ射线，在体外测定其分布浓度并转化为电信号，在计算机辅助下经过重建影像，从而得到体层图像。什么是单光子？2020/2/1618SPECT基本结构和工作原理分类：多探头环形（扫描型）：结构与X线CT类似，由数量众多的探头围成环状，同时分别检测各个方向的γ射线。照相机型：探头固定型：探头旋转型：2020/2/1619基本成像原理人体发射的γ光子横向断层扫描检测投影数据采集预处理电路吸收校正图像重建和显示2020/2/1620探测器略2020/2/1621旋转机架2020/2/1622控制台和计算机略2020/2/1623PET设备PositronEmissionComputedTomography(PECT)，特点：使影像技术从简单的解剖结构、吸收功能成像迈向新的分子显像、代谢显像和基因成像，不仅提供诊断信息，还提供治疗信息。2020/2/1624正电子和正电子放射性核素正电子放射性核素通常为富质子的核素，它们衰变时会发射正电子。原子核中的质子释放正电子和中微子并衰变为中子：P→β＋+n+ν其中P为质子，n为中子，β＋为正电子，ν为中微子。正电子的质量与电子相等，电量与电子的电量相同，只是符号相反。2020/2/1625临床应用的正电子放射核数：使用回旋加速器生产；常用：，半衰期短。FONC18151311,,,2020/2/1626•正电子湮灭前在人体组织内行进1-3mm。•湮灭作用产生：能量(光子是511KeV)。n+~1-3mm511KeV511KeV•同时产生互成180度的511keV的γ光子。正电子湮灭2020/2/1627正电子成像的基本原理正电子放射性核素是易于标记各种生命必需的化合物及其代谢产物，如：引入人体的放射性核素参与人体代谢，反映了人体组织器官的机能和代谢状态。正电子与人体组织的电子相结合而湮灭，转换成一对方向相反、能量为511Kev的γ光子。从各个角度收集γ光子，进行图像重建。FONC18151311,,,2020/2/1628湮灭符合探测装置符合事件测定区2020/2/1629PET的电子准直湮灭γ光子对只有在两个互成180度的探测器的FOV立体角内才能被探测。利用湮灭辐射的特点和两个相对探测器的符合来确定闪烁事件位置和时间的方法称电子准直。2020/2/1630PET的基本结构扫描装置：机架：检查床：计算机接口及计算机系统：2020/2/1631MRI图像和PET图像对比2020/2/16322020/2/1633N（中子）P（质子）+β-