医学影像设备--ECT设备(SPECT)

医学影像设备ECT主要内容•ECT概论•放射性药物•SPECT的基本结构及成像原理•SPECT采集、处理、显示技术•SPECT系统参数与质量控制•高能正电子显像技术欢迎随时提问第一节ECT概论(emissioncomputedtomographyoutline)PE:视,触,叩,听BloodworkX-raypictureUSXCTMRI……诊断方法伽玛射线g什么是核医学(Nuclearmedicine)?核医学是将放射性核素用于医学诊断和治疗的一门学科!临床核医学诊断核医学体内诊断核医学体外诊断核医学治疗核医学放射性核素显像非影像检查法实验核医学核医学核医学的分类放射性核素显像SPECTPETSPECT(singephotonemissioncomputedtomography)单光子发射型计算机断层。PET(positronemissiontomography)正电子发射型计算机断层。PETPET/CTSPECTSPECT/CT图像融合型的设备已成为主流！39%18%24%10%5%4%骨心肌甲状腺肾肿瘤其它一核物理基础基本概念–核素(nuclide)：凡核内具有相同的质子数（P）、中子数（N）以及相同能量状态的原子为同一种核素。–同位素(isotope)：凡质子数（P）相同，而中子数（N）不同的核素，彼此互为同位素。在元素周期表中，同位素处于同一位置。如1H2H3H–同质异能素(isomer):质子数（P）相同、中子数（N）相同，而能量状态不同的核素，彼此互为同质异能素。如99mTc,99Tc基本概念•稳定性核素：凡核素的半衰期大于1018年的核素，为稳定性核素。•放射性核素：凡核的素半衰期小于1018年的核素，为放射性核素。（biologicalhalflife）（physicalhalflife）（effectivehalflife）基本概念-核衰变•核衰变规律：N=N0e-λt•衰变常数λ：单位时间核衰变的几率。•放射性活度（radioactivity）：单位时间内原子核的衰变数量。•单位：贝克(Bq),居里(Ci)1Ci=3.7x1010Bq1贝克：放射性核素在1秒钟内发生1次衰变。二、ECT与XCT异同•穿透型CTTCT(XCT)（TRASMISSION）•发射型CTECT(EMISSION)单光子CTSPECT正电子CTPETCTECT与XCT异同1、采用的射线不同；CT:X射线，SPECT：γ射线2、成像原理不同；3、影像的重建参数和诊断依据不同。XCT衰变系数组织的物理密度变化ECT放射性浓度变化组织的代谢功能差异4、影像构成成分不同；5、空间分辨率不同；XCT机:1－3mmECT机:4－10mm6、功能不同；XCT－－精细解剖结构ECT－－功能显像＋解剖结构7、电离辐射损伤不同；8、探测技术都采用闪烁探测技术；9、影像重建技术都采用滤波反投影法。探测器γ射线X射线显像原理比较CT:利用外来的X射线作为放射源穿透人体，由于正常和病变组织的物理密度不同，构成一副反应人体组织密度差异的解剖图像。SPECT：利用注入体内的放射性药物发出的γ光子成像；放射药物可选择性聚集在特定的组织器官或病变部位中，使该脏器或病变与邻近组织之间有放射性浓度差，构成一副反应人体器官组织功能的解剖图像。三、SPECT特点a、同时显示脏器和病变的功能及解剖结构；b、可进行活体的分子水平研究（分子核医学）；c、定量计算脏器体积及功能；半定量分析局部血流量；d、疾病的早期诊断；E、细微结构的精确显示不足其他影像检查无法替代！！！1895X-Ray1892-2019年110年单一影像解剖结构水平时间诊断、指导治疗预防、诊断和治疗医学影像技术今天功能分子影像组织、细胞水平4DU/SPETSPECT-PET/CTNano-TechGeneticRecords未来全新的影像模式分子、基因水平HandheldLaboratories脑部不摄取放射性血流灌注显像剂是脑死亡的有力证据。该项诊断具有法律效率。疾病的发生发展时序及各种影像的诊断能力分子影像功能影像f-MRMR/CT灵敏度（mol）解剖显像10－3功能解剖显像10－5功能显像10－9分子显像10－13表达异常代谢异常功能异常结构改变临床表现四、SPECT的发展史•Scanner1950年Casson•g-Camera1956年Anger•电子计算机+γ照相机1970年•SPECT1979年Kuhl,etal•SPECT设备发展1、单探头机发展至双或三探头机2、SPECT-XCT3、SPECT-PET(XCT)SPECT应用发展美国：1989年耗资2.5亿购买800台，普及县级医院。中国：1983年首次从美国引进四台，88年44台，91年56台，2019-11-18为423台，2019-2为786台。PETBGO探测晶体2D+3D采集，重建单排螺旋CT前后孔径不一致融合后的图像不能进行再重建没有特殊设计的检查床第一代PET/CT=PET+CT五、ECT发展障碍1、光子通量限制X-CT断层光子总数为ECT断层图的103～104倍。2、衰减校正.衰减因素：组织的成分、脏器的大小、形状、放射性核素能量、时间等。现多用平均衰减校正，实验研究用模型校正。第二节放射性药物radiopharmaceutical能够探测脏器和病变中聚集的放射性并将之显示成像的核医学显像仪器（如：ECT）能够选择性聚集在特定脏器或病变的各种放射性示踪剂ECT显像的基本条件一、放射性药物1、放射性药物：能够安全用于诊断或治疗人体疾病的放射性核素及其标记化合物。2、放射性药物性质取决于两个基本成分：放射性核素(标记物):γ射线或ß射线药盒(被标记物):选择性聚集在特定的组织器官或病变部位的药物。(一)放射性核素(radionuclide)1、放射性核素适用于ECT显像的条件能发射中等能量的γ射线；合适的生物半衰期几小时至数天；合适的化学价态和较强的化学活性；无毒无害。2、常用放射性核素SPECT最常用的放射性核素目前为99Tcm其次为131IPET最常用的放射性核素目前为18F其次为11C、13N、15O3、医用放射性核素的生产方式①反应堆(Reactor):131I②加速器(Accelerator):18F,11C,13N,15O,123I,111In③放射性核素发生器(Generator):99Mo-99mTc113Sn-113mIn99Mo－99mTc发生器1、裂变型：干牛Al2O32、凝胶型：湿牛钼酸锆酰（ZrOMoO4）99mTc的产生——99Mo－99mTc发生器是一种内含母体核素99Mo能产生子体素99Tcm的装置。母体核素99Mo以99MoO4-的形式吸附在Al2O3或钼酸锆酰（ZrOMoO4）柱上，利用母子体化学性质不同,可用0.9％NaCl洗脱液将子体核素99Tcm以99TcmO4－的形式洗脱下来，而母体仍留在发生器内，子体核素随母体衰变而增长，同时又因它自身的衰变而减少。4、99Tcm特性99Tcm为目前最理想和最常用的放射性核素1、99Tcm由99Mo－99mTc发生器产生2、99Tcm是纯γ光子发射体；3、能量为141keV，T1/2为6.02h：4、99Tcm化学性质和碘相似，非常活泼，能够标记合成多种供临床使用的放射性药物，几乎可以用于所有脏器的显像。SPECT检查使用的放射性核素90%是99Tcm5、99Mo－99mTc的衰变-生长关系--------------------------------------------------------------------------------------0h3h6h12h18h23h48h66h72h132h----------------------------------------------------------------------------------------99Mo3.703.583.483.263.062.912.231.851.740.93(GBq)99mTc00.931.562.252.502.552.141.781.670.89(GBq)99mTc/99Mo026.045.068.981.987.795.996.296.196.2(%)-----------------------------------------------------------6、99Tcm放射性药物的制备99Tcm从99Mo－99Tcm发生器获得，以Na99TcmO4形式存在于洗脱液中。在此99Tcm以高氧化态(+7价)存在，不能用它直接制备供临床使用的标记药物，必须将高氧化态锝还原为低氧化态。而在低氧化态99Tcm化学性质活泼，在一定pH条件下可以和许多含O、N、S等有机或无机物产生作用形成络合物。还原反应•还原剂——氯化亚锡(SnCl2.2H2O)1、把99TcmO4-还原成低价态；2、作为双金属鳌合物中的第二种金属离子。•还原反应：299TcmO4-+16H++3Sn2+==299Tcm＋4+3Sn＋4＋8H2O•在其他物理化学条件下99Tcm还可能被还原为+3价或+5价。（二）放射性药盒1、作用：使放射性核素选择性聚集在特定的组织器官或病变部位中，使该脏器或病变与邻近组织之间的放射性浓度差达到一定程度。2、常用放射性药盒放射性药盒临床用途MIBI心肌灌注断层ECD、HMPAO脑血流断层MDP骨骼显像DTPA肾小球功能显像EC肾小管功能显像PHY肝脏显像EHIDA肝胆动态显像DX105淋巴显像MAA肺灌注显像（三）放射性药物1、放射性标记(Radiolabeling)：通过一些物理的、化学的或生物学的方法，将放射性核素的原子“引入”特定的化合物的分子结构中，这个过程称为标记。由此制成的放射性核素标记化合物即为放射性药物。放射性药物放射性药品临床用途99TcmO－4甲状腺、心血池、99Tcm-MIBI心肌灌注断层99Tcm-ECD脑血流断层99Tcm-MDP骨骼显像99Tcm-DTPA肾小球功能显像99Tcm-EC肾小管功能显像99Tcm-PHY肝脏显像99Tcm-EHIDA肝胆动态显像99Tcm-DX105淋巴显像99Tcm-MAA肺灌注显像、静脉血管造影2、放射性药物适用ECT成像的条件（一）良好的显像性能靶器官：非靶器官5：1（二）合适生物体内存留时间a:保障采集剂量b:较短的生物半衰期（三）制备过程简单、快速、不需复杂的设备和反应条件（四）具有良好的稳定性1、化学稳定性是指放射性药物具有确定的较为稳定的化学结构，不易发生分解氧化还原等化学变化。2、辐射稳定性是指药物对自身辐射作用的耐受能力。3、标记稳定性是指放射性核素的原子或基团与化合物结合的牢固程度，只有那些不易因时间、温度、介质等条件的影响而脱落的标记物，才适用于ECT的显像。4、体内稳定性是指当放射性药物引入机体后，不易发生分解、变性或标记核素的脱落。第四节SPECT的基本结构及成像原理SPECT系统构成1、探头（探测器）2、机架3、计算机及辅助设备一、探测器构成及工作原理1、准直器（collimator）2、晶体（Crystal）3、光导4、光电倍增管（PMT）5、预放大器与线性放大器6、模拟定位计算电路(一)准直器(collimator)1、准直器：它安装在探头的最外层，是由具有单孔或多孔的铅或铅合金块构成，其孔的长度、孔的数量、孔径大小、孔与孔之间的间隔厚度、孔与探头平面之间的角度等依准直器的功能不同而有所差异。2、准直器作用：是让一定视野范围内的一定角度方向上的γ射线通过准直器小孔进入晶体，而视野外的与准直器孔角不符的射线则被准直器所屏蔽，也就是限制γ光子通过准直器小孔进入晶体的方向角度，起到空间定位选择器的作用。3、准直器分类（1）平行孔准直器、针孔准直器扩散孔准直器、聚焦孔准直器（2）低能≤150keV）中能（150～350keV）高能（≥350keV）（3）通用型、高分辨率超高分辨率、高灵敏度4、准直器的性