医学核医学影像设备

1、第七章 现代生物医学影像设备 第四节 核医学影像设备 信息与通信工程学院 姓名： 7.4 7.4 核医学影像设备核医学影像设备 7.4.1 核医学影像设备概述 7.4.2 闪烁相机 7.4.3 单光子发射计算机断层设备 7.4.4 正电子发射型计算机断层设备 7.4.1 7.4.1 核医学影像设备概述核医学影像设备概述 1、核医学影像设备概念 2、核医学影像设备发展历史 3、核医学影像设备分类 4、射线能谱 核医学概念 （1）核医学：即原子（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。 核医学就 是利用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究 的学科。核医学最重要的特点是能提供

2、身体内各 组 织功能性的变化，而功能性的变化常发生在疾病的 早期，能够更早地发现和诊断某些疾病 。 核医学显像特点： 具有简单、灵敏、特异、无创 伤性、安全、易于重复、结果准确等特点。 核医学影像设备概念 （2）核医学影像设备： X射线和超声成像设备都 是从外部向人体发射某种形式的能量，根据能量的衰 减或反射情况来成像，表征组织情况；核医学影像设 备则是向人体内注射放射性示踪剂 (俗称同位素药物)， 使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织 ，然后 测量放射性核在人体脏器内的分布成像 ，以诊断脏器 是否存在病变和确定病变所在的位置。 核医学影像优势：核医学影像优势：核医学影像检查ECT与CT、

3、 MRI等相比，能够更早地发现和诊断某些疾病 。 核医 学显像属于功能性的显像，即放射性核素显像。是五 大医学影像之一，是核医学诊断中的重要技术手段。 2、核医学影像设备发展简史、核医学影像设备发展简史 1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀矿 时发现，铀矿能使包在黑纸内的感光胶片感光，这 是人类第一次认识到放射现象 ，也是后来人们建立 放射自显影的基础。科学界为了表彰他的杰出贡献， 将放射性物质的射线定名为“贝克勒尔射线”。 1898年，马丽居里与她的丈夫皮埃尔 居里共 同发现了镭，此后又发现了钚和钍等许多天然放射 性元素。 1923年，物理化学家Hevesy应用天然的放射性同 位素铅-2

4、12研究植物不同部分的铅含量，发现了某些 元素受X光照射后会发出独特的射线，为 X-线射荧光 分析法奠定了基础；后来又应用磷 -32研究磷在活体的 代谢途径等，并首先提出了 “ 示踪技术” 的概念。 1926年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（ Blumgart）等首先应用放射性氡研究人体动、静脉血 管床之间的循环时间，在人体内第一次应用了示踪技 术，有“临床核医学之父”之称。 赫维西 1934年 Enrico Fermi发明核反应堆，生产第一 个碘的放射性同位素。 1936年 John Lawrence 首先用32P磷治疗白血 病，这是人工放射性同位素治疗疾病的开始 。 1937年Herz首先

5、在兔进行碘 128I 半衰期（半 衰期T1/2 25分）的甲状腺试验，以后被131I（8.4 天）替代。 反应堆 费米Fermi 1942年Joseph Hamilton首先应用131I测定甲状 腺功能和治疗甲状腺功能亢进症 ; 1946年7月14日，美国宣布放射性同位素可以进 行临床应用，开创了核医学的新纪元 ; 1951年，美国加州大学的卡森（ Cassen）研制 出第一台扫描机，通过逐点打印获得器官的放射性分 布图像，促进了显像的发展。 最早的摄碘试验最早的扫描机 1957年，安格（Hal O. Anger）研制出第一台照 相机，称安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静 态步入动态阶段，

6、并于 60年代初应用于临床。 1959年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫 描，并首先提出了发射式断层的技术，从而为日后发 射式计算机断层扫描机 ECT的研制奠定了基础。 50年代，钼 99Mo- 锝 99mTc (99Mo-99mTc) 发生 器的出现。 最早的伽玛相机 钼 99Mo- 锝 99mTc (99Mo-99mTc)发生器 70年代单光子断层仪的应用和80年代后期正电 子断层仪进入临床应用，使影像核医学在临床医学 中的地位有了显著提高 ； 1972年，库赫博士应用三维显示法和 18F-脱氧 葡萄糖（18F-FDG）测定了脑局部葡萄糖的利用率 ，打开了18F-FDG检查的大门。他的

7、发明成为了正 电子发射计算机断层显像（ PET）和单光子发射计算 机断层显像（SPECT）的基础，人们称库赫博士为 “发射断层之父”。 单光子发射型计算机断层扫描仪 正电子发射计算机断层显像(PET) 3、核医学成像设备分类： 按照放射性示踪剂不同，分为两大类： （1）单光子成像设备，有 相机，SPECT，这类放射 性示踪剂具有稳定的 ?射线放射性，如锝同位素 99mTC、碘同位素131I和123I及镓同位素67Ga， 寿命长，半衰期约为几个小时至几天； （2）正电子成像设备，有 PET，为采用正电子发射能 力的示踪剂，如碳同位素 11C，氮同位素13N，氧同 位素15O，氟同位素18F，寿命

8、很短，只有几十分 钟。 4、射线能谱 测出射线能谱可以用来鉴定和分析放射性同位素 。 利用闪烁能谱仪可测出射线能谱，其探头内接 收射线的闪烁体通常是碘化钠（铊激活）晶体 NaI(Tl) 。 射线射在NaI(Tl)晶体上可以产生光电子、康普顿 散射电子等次级电子，这些电子都会在 闪烁能谱仪中 形成计数，从而获得脉冲高度分布曲线，就可以确定 射线的能谱。 由于同一能量的射线 在NaI(Tl)晶体中产生的次级 电子，其能量各不相同，因 此即使对于单能射线，闪 烁能谱仪测得的脉冲高度谱 也很复杂，如图所示。其能 量最大的峰对应140keV。 在射线能谱中能量最大的 峰称为光电峰，是表示核素 特征的峰。

9、 测出测出射线能谱对于临床医学的意义：射线能谱对于临床医学的意义： （1）脉冲计数器中测得某种放射性同位素的特定能量）脉冲计数器中测得某种放射性同位素的特定能量 射射 线的计数率；线的计数率； （2）检定放射性同位素或放射性药物，例如混杂定量计算。）检定放射性同位素或放射性药物，例如混杂定量计算。 7.4.2 7.4.2 闪烁?相机 1、 ?相机的基本组成及原理 2、 ?相机定位网络的设计 3、 ?相机成像原理 4、 ?相机的性能指标 ?7.4.2 闪烁?相机 ?相机是将人体内放射性核素分布快速、一次 性显像和连续动态观察的设备 ，它不仅可以提供静 态图像，而且可提供动态图像，了解血液和代谢过

10、 程，图像中功能信息丰富，是 诊断肿瘤及循环系统 疾病的重要设备。 1、?相机的基本组成及原理 ?相机主要由探头、电子线路和显示系统三部分 组成： 重点：不知道不行！重点：不知道不行！ 1、?相机的基本组成及原理 工作原理：受检查者注射放射性同位素标记药物后， 放射性核素浓聚在被检脏器内，该脏器就成了一个立体射线 源，?射线通过准直器射在NaI(Tl)晶体上，立即产生闪烁光 点，闪烁光点发出的微弱荧光被光导耦合至光电倍增管，输 出电流脉冲信号，经过后续电子线路处理形成一定能量的脉 冲在显示屏上显示出一个个闪烁的光点，经过一定时间积累 便形成一幅闪烁图像，图像可用照相机拍摄下来，就完成了 一次检

11、查。 7.4.2 闪烁?相机组成 （1）探头： 探头是照相机的核心，其性能的 好坏决定了整台机器性能机图像性能的 好坏，它包括准直器、闪烁晶体、光电 倍增管、前置放大电路、光导和定位网 络电路。 作用:是把人体内分布的放射性核素 辐射的射线限束、定位，利用多个光 电倍增管将由射线在闪烁晶体激起的荧 光转化为电脉冲，再将这些电脉冲转化 为控制像点位置的位置信号和控制像点 亮度的Z信号。 （a）由19个光电倍增管构成的 闪烁?相机探头 （a）由19个光电倍增管构成的闪烁?相机探头 （1）探头准直器 准直器 功能：引入放射性制剂的人体中的?射线是各向同性的， 记录?射线的闪烁计数器会接收2?立体角内

12、的?射线，这样 导致所形成的核素显像是模糊混乱的，不能形成反应放射 性核素数量在人体脏器内的分布图像，也就不能获得脏器 的形态图像。如图所示： （1）探头准直器 准直器准直器 为了建立放射性核素 与图像空间对应关系 ，必 须局限于某一空间单元的 射线能进入闪烁计数器， 其他区域的射线不能进入， 因此需要准直器起 决定脏 器所发射?射线位置的作用， 排除对成像起干扰作用的 射线，是重要的成像部件。 如图所示： （1）探头准直器 准直器准直器 点源发射的 ?射线在准直器 的限制下能直接射入晶体的区 域叫做视野，也叫做 广义视野 ， 如图所示。视野以外的射线不 能达到的区域叫做 屏蔽区 。视 野分为

13、两部分：一为点源能直 接射入的区域，叫做 全灵敏区 ， 也叫做 狭义视野 ；余下的为 半 影区。在灵敏区域内的计数率 是比较均匀的，在半影区内计 数率急剧下降。 （1）探头准直器 准直器 材料及类型：准 直器用能吸收射线的高 密度物质制成，通常采 用铅（吸收作用大）， 且易加工，目前有 针孔 型、平行多孔型、张角 型（扩散型）和聚焦孔 型（会聚型） 等，其中 平行多孔准直器是最常 用的。 (1)、针孔形(2)、平行孔形 (3)、扩散型(4)、会聚型 （1）探头准直器 平行多孔准直器根据核素能量分为 高能、中能和 低能三类： A：低能准直器适用于能量小于 150keV（千电子 伏特）的?射线，厚

14、度约为，孔数为 20000-40000孔； B: 中能准直器适用于核素能量为 150-410keV的 ?射线，厚度约为，孔数为 8000-16000孔； C: 高能准直器适用于能量大于 410keV的?射线， 厚度大于，孔数为1000-4000孔； 准直器准直器 （1）探头准直器 准直器准直器 准直器的技术参数： A：灵敏度：射线通过准直器的效率 （射向准直 器的?射线只有一部分通过准直器，其余部分被准 直器吸收）。主要取决于准直器的几何参数（准 直器的孔径、长度、焦点距离等） B:空间分辨力：显像装置能分辨两线源或点源的 最小距离的倒数称为装置的空间分辨力。定量评价 分辨力有三种方法：两线源

15、分辨距离 R；半峰宽度 FWHM;调制传递函数。 （1）探头准直器准直器 R是按照如下的方法测得：将 两线源平行放置，用一带有准直器 的探测器在垂直线源的方向上逐点 探测计数，可获得探测计数与探测 位置的一条响应曲线，当两线源相 距较远，曲线有两个峰值，峰值对 应线源的位置。当两线源距离逐渐 变小达到刚好可以分辨的极限时 ， 响应曲线仍可以看成由两个峰曲线 叠加而成，但其特征是 一个峰曲线 的最小值刚好落在另一峰曲线的最 大值位置上。 （1）探头闪烁晶体 闪烁晶体闪烁晶体: 普通放射性核元素产生的 ?射线为高能量、短 波长的光子，它 不能直接被晶体后面的光电倍增管 接收，因此需要闪烁晶体起波长

16、转换 的作用。 闪烁晶体是由一定量的 闪烁物质加以少量激活 物质以适当的方式组成。当快速带电粒子通过闪烁 体时，使闪烁体的原子或分子电离或激发，在它的 复合或退激时即发生荧光。当中性粒子（如光子） 通过晶体时，与闪烁晶体发生各种效应（如光大效 应、康普顿散射）产生次级带电粒子产生荧光。 （1）探头闪烁晶体 闪烁晶体: NaI（TI）晶体的优点： A：密度大，?=/cm3，荧光反应作用截面积大， 对?射线阻 止本领高，即吸收效率高，探测效率高可达20%-30%。 B：发光效率高，晶体透明度高 C：荧光闪烁衰减时间短 ，约0.23-0.25?s，所以时间分辨 率很高，约10-6s，适合于高计数率工

17、作。 D: NaI（TI）晶体产生荧光光子的数量与入射?射线能量之间 线性好，且范围较宽，而且发射光谱（在 410nm处有最大强 度）与光电倍增管光阴极的光谱（在 400nm波长处有最大光 电发射）响应匹配很好，提高了光电转换效率。 E：制备较为方便，大小形状（圆形、方形、矩形）可满足 临床应用要求。 NaI（TI）晶体的缺点：易潮解，所以必须密闭封装。 （1）探头光导、耦合剂 光导、耦合剂 光导：闪烁晶体和光电倍增管之间用 光导作耦合 作用，光导材料有有机玻璃、石英玻璃、光导纤维等， 通常采用有机玻璃板制成。 光学耦合剂： 有效的把光传递给光电倍增管的光 阴极，减少光在闪烁晶体与光阴极窗界面

18、的反射，可 使光输出比不加耦合剂时增加 1/3到1倍（与超声耦合 剂作用类似）。耦合剂材料有硅油、甘油、硅脂等， 其中硅油使用的较多。 （1）探头光电倍增管 光电倍增管 光电倍增管是一个将 光子转换成电子 的真空光电器件。 其内部由光阴极K、聚焦极F、二次发射倍增系统（D1、D2、 D3也称为联极）组成。其工作过程为当闪烁晶体产生的光 子入射到光电倍增管光阴极上便产生光电子，光电子经聚焦极 进入倍增系统，使电子得到倍增，最后在阳极收集电子，形成 阳极电流和电压。阳极收集的电子总数与光阴极发射的光电子 数成正比，而光电子数与闪烁晶体发射荧光光子数成正比，即 电流脉冲幅度与入射?射线的能量成正比。

19、 图：光电倍增管工作原理示意图 各部分作用：各部分作用：光阴极材料为锑、钾、铯，在400nm波长处有最大的光电发射，与 闪烁晶体有很好的匹配，而且稳定度较高；聚焦极在光阴极和第一倍增极之间，是 光阴极产生的光电子尽可能多的集中到第一倍增极的有效面积上；二次倍增系统由 若干倍增极组成，工作时各电极一次加上递增电位，从光阴极发射的光电子经聚焦 极入射到第一倍增极上，产生一定数量的二次电子，这些二次电子在电场加速作用 下又打在下一个倍增极上，数量得到倍增，依次倍增下去，直到电子流被阳极收集。 （1）探头光电倍增管 光电倍增管 ?相机中光电倍增管是在闪烁晶体之后排成 六角形的多 个光电倍增管，其数目有

20、19、37、61、91等规格。每一个 光电倍增管阳极给出一个电流脉冲信号到电阻网络。 注：每一个边排列 3个， 总共19个 ；若每一个边 排列4个，总共37个 ；若 每一个边排列 5个，总共 61个 ；若每一个边排列6 个，总共91个 （1）探头前置放大和定位网络 前置放大和定位网络前置放大和定位网络 每个光电倍增管的输出分别经过一个前置放 大器后加到定位网络上，产生与 ?光子位置相对应 的四个位置信号X+X-Y+Y-。 （2）电子线路部分电子线路部分 ?相机电子线路部分主要由 能量信号通道 和位 置信号通道两个部分组成。 （2）电子线路部分电子线路部分 能量信号通道产生 Z脉冲Z= X+X-

21、+Y+Y-，该 信号称为脉冲总和信号，然后进入脉冲高度分析器 （脉冲幅度分析器），确定该信号是否在所选定能 量区，这样可以消除绝大部分散射的 ?射线和天然本 底（天然本底是指天然本底辐射，包括宇宙射线和 自然界中天然放射性核素发出的射线），使只有与 所选能量 ?射线相应的 Z脉冲信号能通过而送到显示 示波器的输入端，控制像点的亮度。 位置通道通过对 X+X-Y+Y-处理得到 X=( X+-X- )/Z, Y=( Y+-Y-)/Z的位置信号，这就是闪烁光点的 位置。 （2）电子线路部分 脉冲幅度分析器：脉冲幅度分析器： 所产生 电流脉冲的的幅度和辐射光子 的能量成正比，如测出 脉冲幅 度和计数的

22、关系曲线 就等于测 出了辐射能谱。 我们可以设计一种只允许 一定幅度（称为 甄别阈值 ）脉 冲通过的电路，通过的脉冲送 到计数器中记录，即脉冲幅度 甄别器。脉冲幅度低于阈值的 脉冲予以剔除，逐渐改变甄别 阈值的大小就可以得到计数率 随甄别阈值的变化曲线即辐射 能谱，如图所示： 图：脉冲幅度甄别器原理 单道脉冲幅度高度分析器 （3）显示系统显示系统 显示系统由示波器和照相机组成，照相机可 以对准显示荧光屏进行摄影 。目前?相机的显示 系统都由微型计算机的显示器实现。 2、?相机定位网络的设计相机定位网络的设计 定位网络是确定?光子入射到闪烁晶体中位置 的重 要电路，定位精度的高低将直接影响被监测

23、脏器中病 变的位置，常用定位网络有电阻加权、电容加权和延 迟线加权三种，最常用的是 电阻加权定位网络。 电阻加权定位网络的设计： 2、?相机定位网络的设计 （1）位置信号X，Y的数学模型 图：19个光电倍增管排成六角形的 ?相机探头 如 图 所 示 19 个光电倍增管排成 六角形的?相机探 头，定位网络采用 电阻加权矩阵。 2、?相机定位网络的设计相机定位网络的设计 设第i个倍增管的中心坐标为（ xi，yi），闪烁 点的位置为（x，y），d为光导的厚度。根据照度公 式，第i个光电倍增管接收来自（ x，y）闪烁点的光 强与下式成正比： 3222 )()(dyyixxi d ? 如果第i个光电倍增

24、管输出脉冲为Zi，则 Zi=GNi（G为该倍增管的倍增系数， Ni为第i个光 电倍增管光阴极输出的光子数） 2、?相机定位网络的设计相机定位网络的设计 在?相机中，若一个光子入射到闪烁晶体中，入 射到（x，y）点，则该点产生的光被所有的光电倍 增管所接收，不过其接收光量随倍增管与闪烁点的 距离不同而有所差异。若 ?光子正好落在晶体中心， 则X+=X-，Y+=Y-；若?光子落在第三象限，则 X-，Y- 比X+，Y+绝对值大，这时X= X+-X-0，Y= Y+-Y-0 为了确定X向和Y向的位置，将每个光电倍增管 产生的脉冲用线性分压器分成两部分，即 19.21 19.21 1921 1921 Zv

25、ZvZvY ZhZhZhX ? ? 2、?相机定位网络的设计相机定位网络的设计 在?相机中，若一个光子入射到闪烁晶体中，入 射到（x，y）点，则该点产生的光被所有的光电倍 增管所接收，不过其接收光量随倍增管与闪烁点的 距离不同而有所差异。若 ?光子正好落在晶体中心， 则X+=X-，Y+=Y-；若?光子落在第三象限，则 X-，Y- 比X+，Y+绝对值大，这时X= X+-X-0，Y= Y+-Y-0 为了确定X向和Y向的位置，将每个光电倍增管 产生的脉冲用线性分压器分成两部分，即 19.21 19.21 1921 1921 ZvZvZvY ZhZhZhX ? ? 而总强度 ： Z=Z1+Z2+Z19

26、 2、?相机定位网络的设计相机定位网络的设计 由于光导厚度 d很小，我们先讨论单个光电倍增 管看看hi，vi的意义，设闪烁点在第 i个光电倍增管上， 可得： 说明hi，vi与各个光电倍增管的坐标成正比。 实际上，我们将 X,Y分成X-，Y-，X+，Y+四个分 量，并用它们之间的差表示光点的位置，所以有hi+， vi+，hi-，vi-四个系数，从光电倍增管的位置可以直接 定出这四个系数。 2、?相机定位网络的设计 （2）电阻矩阵的确定 实际上，我们将 X,Y分成X-，Y-，X+，Y+ 四个 分量，并用它们之间的差表示光点的位置 ，所以有 hi+，vi+，hi-，vi-四个系数，从 光电倍增管的位

27、置 可以直接定出这四个系数 。 19个光电倍增管的电阻矩阵定位网络如图所示， 图中中心是第 10号管子，若光点正好落在中心，则 P10产生的信号最大， P1，P3，P8，P12，P17， P19位置相同接收的荧光量最小且相等，其余 18个管 子的相应的加权电阻随各管子位置坐标而定，其系数 如图所示，可以确定所有管子的系数。采用电阻分压， 并取10号管的四个电阻都为 4.42k?，则整个电阻网 络的电阻值为： 3、?相机成像原理 ?相机把人体脏器内的放射性核素的三维分布变成一张二 位分布的图像或照片位分布的图像或照片，其成像原理包括以下步骤： 1.I(X,Y,Z) S(X,Y)转 换 ： 是 将

28、 体 内 放 射 性 三 维分 布 I(X,Y,Z)转换成NaI（TI）晶体中闪烁点的二维分布S(X,Y)； 2.S(X,Y)C(n1，n2，nm)变换：将闪烁图中每一点 的X,Y坐标变换成 m个光电倍增管的光电子数代码 (n1， n2，nm)，或变换成光电倍增管阳极输出代码 （G1n1，G2n2，Gmnm），其中 Gi代表光电倍增 管的倍增系数，ni是代表光阴极产生的光电子数。一般调 节光电倍增管，使得G1=G2=Gm=G； 3.C(n1，n2，nm)D1(X-，Y-，X+，Y+)：光电倍增 管输出通过电阻加权网络变换成闪烁图中每一点的四个 定位参数X-，Y-，X+，Y+； 3、?相机成像原

29、理 ?相机把人体脏器内的放射性核素的三维分布变成一张二 位分布的图像或照片，其成像原理包括以下步骤： 4.D1(X-，Y-，X+，Y+)D2(X，Y)：通过相加和归一化将 四个定位参数变换成闪烁点在闪烁图中的坐标X,Y； 5.D2(X，Y)P(X，Y)：对应于每个闪烁点坐标X,Y，在显 示器上显示出一个光点， P(X,Y)是显示器上光点的坐标， 于是便可得到一张反映脏器的二维图像。 6.D2(X，Y)M(DX，DY)：将X,Y的电压进行A/D转换，变 成计算机可接收的数字信号量DX，DY，然后由计算机对 其进行处理，也可以得到脏器的二维图像。 4、?相机的性能指标 （1 1）图像分辨率：主要受

30、三个方面的影响 反射性核素药物的影响 ，主要是?射线能量的大小 （能量越高，?相机本征分辨率越高），由于同一用核 素99mTc，因此一般情况不考虑此影响； 准直器分辨率Rg的影响，一般情况下为7mm- 10mm； ?相机本征分辨率（也叫固有分辨率） Ri的影响， 一般情况下约为3.5mm； 平行孔准直器的?相机总的分辨率： 22 gi RRR? 4、?相机的性能指标 （2）灵敏度：准直器是影响灵敏度的首要因素，在 满 足屏蔽的条件下，准直器孔多而密，则灵敏度高 ；其 次是闪烁晶体的厚度，厚度越厚，则灵敏度越高，但 是本征分辨率下降。 （3）均匀性：描述?相机对入射?事件响应的一致性或 把整个视

31、野范围内的信息灵敏度一致性 的衡量尺度称 为图像的均匀性。 将视野分成许多面积相等的小区域，分别探测其 效率。假设探测的最大计数率为 Cmax，最小的计数率 为Cmin，则图像均匀度，一般情况下， 不校正时均匀性在?10%，经过校正后可达?4%-?5%； %100 minmax minmax ? ? ? ? CC CC M 4、?相机的性能指标 （4）线性度：描述?相机对入射?事件（在有效视野内） 的原有分布进行再显的能力，反映对原有 ?事件分布的 位置畸变程度，线性度不好脏器图像将失真。 闪烁晶体中央至闪烁光子作用的距离 D，与显示 图像屏幕相应亮度折合到闪烁晶体中央的实测距离 R 之差相对

32、于该距离的比值定义为 ?相机线性度： （5）能量分辨率：表示?相机对放射性核素中产生光 电效应那部分?事件的鉴别能力，通常定义为能谱响应 的半宽度与峰值之比：，一般情况下 与?射线能量有关，能量越高，分辨率越好 。 4、?相机的性能指标 （6）最大计数率： ?相机能够记录的最大计数率， 反应了?相机对入射?事件的响应能力。 （7）死时间： 描述?相机对两个相邻入射 ?事件 能够分辨的能力，能分辨开的最小时间间隔定义为 死时间。 （8）有效视野： ?相机平均均匀度不超过?10% 的视野。标准型 ?相机有效视野为 左右，大视野? 相机为35左右。 7.4.3 7.4.3 单光子发射计算机断层单光子

33、发射计算机断层 （SPECT） 1、 SPECT结构与工作原理 2、 SPECT的优势与特点 3、 SPECT诊断的应用范围 7.4.3 单光子发射计算机断层 （SPECT） SPECT实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器进行 360旋转的相机，在旋转时每隔一定角度（通常是5. 6或 6）采集一帧图片，然后经电子计算机自动处理，将图像叠 加，并重建为该脏器的横断面、冠状面、矢状面或任何需要 的不同方位的断层、切面图像。 由于疾病的发生首先是组织器官的代谢和功能改变，随 后才有组织器官的解剖形态学改变， SPECT能显示脏器或病 变的血流、功能和代谢的改变，有利于疾病的早期诊断及特 异性诊断，

34、在临床当中的应用十分广泛，是核素显像技术中 继扫描机和?相机问世后的又一次突破。例如：SPECT骨扫 描一次成像显示全身骨骼，比X光、CT早36个月发现肿瘤骨 转移灶，灵敏度高达95%。 1、SPECT结构与工作原理 SPECTSPECT结构结构：SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography) ，是单光子发射计算机断层 显像 , SPECT系统一般由六部分组成：探头（旋转型 照相机）、机架、断层床、控制台、计算机（包括接 口）和光学照相系统，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。 1、SPECT工作原理 利用放射性

35、同位素作为示踪剂，将该 示 踪剂注入人体内，使该示踪剂浓聚在被测脏 器上，从而使该脏器称为 ?射线源；在体外 用绕人体旋转的探测器记录脏器组织中放射 性的分布，探测器旋转一个角度可得到一组 数据，旋转180?和/或360?旋转可得到人体各 个角度的多组数据，根据这些数据可以建立 该断层的平面图形，计算机以轴向截面的方 式重建成像。 2、SPECT的优势与特点的优势与特点 SPECT与?相机比较，有三个优势： （1）SPECT可以得到真正的 三维立体信息 ，即 由许多二维断层图像重叠而成的三维图像，而 ? 相机只能得到二维重叠图像； （2）SPECT提供了全定量的分析手段， ?相机测 得的放 射

36、性活 度是 单位面 积的迭 加信息 ； SPECT可得到 单位体积 的放射性浓度，能 反应 脏器深度方面的活性差异。 （3）SPECT改变了脏器深度 方面的空间分布率 ， 而一般?相机对表浅部位容易探测，在深部就很 困难，深部信息重叠在一起，很难分辨。 2、SPECT的优势与特点的优势与特点 SPECT与XCT都是断层成像设备，区别有以下 几点： 1. XCT为透射式成像设备，射线源在 体外；SPECT 是发射式成像设备，射线源在人体 内部； 2. XCT空间分辨率较高 ，可以达到小于 0.5mm，因 此图像清晰； SPECT图像分辨率只有 4mm左右， 图像清晰度不如XCT; 3. XCT射

37、线源是X射线；SPECT射线源是?射线； 4. XCT测得的图像是 反映脏器形态 ；SPECT测得的 图像可反映脏器的结构和功能； 5. XCT与SPECT图像重建方面均采用滤波反投影的 重建方法； 6. SPECT比XCT便宜，约为XCT的1/3. 3SPECT诊断的应用范围： 临床上常用于下列检查临床上常用于下列检查 ： （1）、全身骨显像；（ 2）、骨三相显像； （3）、局部骨断层显像；（ 4）、甲状腺显像； （5）、甲状旁腺显像；（ 6）、异位甲状腺显像； （7）、131I全身显像；（8）、肾功能显像； （9）、肾上腺髓质显像；（ 10）、脑血流灌注显像 （11）、脑静态显像；（12）

38、、脑肿瘤显像； （13）、肺肿瘤显像；（ 14）、乳腺肿瘤显像； （15）、甲状腺肿瘤显像；（ 16）、心功能显像； （17）、心肌血流灌注断层显像；（ 18）、肺灌注显 像；（19）、异位胃粘膜探查；（ 20）、消化道出血显 像等 7.4.47.4.4正电子发射型计算机断层显像正电子发射型计算机断层显像 PET 1、 PET检查仪的原理 2、 PET检查的优点 3、 PET诊断的应用范围 7.4.4正电子发射型计算机断层显像正电子发射型计算机断层显像 PET 最近各医院主要使用的物质是 氟代脱氧葡萄糖，简称 FDG。其机制是，人体不同组织的代谢状态不同，在高代 谢的恶性肿瘤组织中葡萄糖代谢旺

39、盛，聚集较多，这些特 点能通过图像反映出来，从而可对病变进行诊断和分析。 正电子发射型计算机断层显像（Positron Emission Computed Tomography），是核医学领域比较先进的临床 检查影像技术。其大致方法是，将某种物质，一般是生 物生命代谢中必须的物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸 、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素（如F18，碳11等 ），注入人体后，通过对于该物质在代谢中的聚集，来 反映生命代谢活动的情况，从而达到诊断的目的。 1、PET工作原理 一些短寿命的物质 ，在衰变过程中释放出正电子，一 个正电子在行进十分之几毫米到几毫米后 遇到一个电子后发 生湮灭，从而产生方向相反（180度）的一对能量为511KeV 的光子（based on pair production）。这对光子，通过高度灵 敏的照相机捕捉，并经计算机进行散射和随机信息的校正。 经过对不同的正电子进行相同的分析处理，我们可以 得到在 生物体内聚集情况的三维图像。 2、PET的优势的优势 PET是目前惟一可在活体上显示生物分子代谢、受体