第三章核医学常用仪器

1、第三章第三章 核医学仪器核医学仪器 n一一.原理原理 在众多的在众多的放射性探测仪器放射性探测仪器中，中，其探测的基本原理都是建立在核射线其探测的基本原理都是建立在核射线与物质的相互作用的基础上。具体分与物质的相互作用的基础上。具体分为以下几种类型：为以下几种类型： 1.电离作用电离作用 2.荧光现象荧光现象 3.感光作用感光作用 二、探测器分类（二、探测器分类（依据能量转化依据能量转化） n（一）气体电离探测器（一）气体电离探测器（gas ionization detector ） 如正比计数管、电流电离室、如正比计数管、电流电离室、 G-M计数管计数管n（二）固体探测器（二）固体探测器（s

2、olid scintillation detector ） n 放免仪放免仪Radioimmunoassay detectorn（三）液体闪烁探测器（三）液体闪烁探测器（liduid scintillation detector）n（四）半导体探测器（四）半导体探测器（semiconductor detector）用于活化分析用于活化分析activation analysis三、仪器的组成n射线探测器射线探测器 （探头探头）感受射线n后续电子学线路及计算机输出系统：后续电子学线路及计算机输出系统：分析记录脉冲信号并输出测量结果n以测量射线的闪烁计数器闪烁计数器为例： （一）探头（闪烁探测器 ）

3、n1.闪烁体：将辐射能转化为光能的闪烁体：将辐射能转化为光能的介质如探测介质如探测射线的射线的NaI(Tl)NaI(Tl)晶体晶体n2.光电倍增管光电倍增管:光电转换器件光电转换器件n3.工作原理工作原理n4.井型闪烁探测器井型闪烁探测器n备注：备注：射线作用于晶体产生荧光的射线作用于晶体产生荧光的过程称过程称闪烁，闪烁，此类晶体称此类晶体称闪烁体闪烁体(二二)后续电子学线路后续电子学线路1.前置放大器前置放大器2.主放大器主放大器3.脉冲高度分析器脉冲高度分析器(甄别器甄别器)4.定标器数据处理和定时系统等定标器数据处理和定时系统等5、计算机输出系统、计算机输出系统 液体闪烁探测器液体闪烁探

4、测器 （liduid scintillation detector）n探测效率（探测效率（E） 经测量得到的放射源的计数率（经测量得到的放射源的计数率（cps）与）与该放射源在单位时间内的衰变数（该放射源在单位时间内的衰变数（dps）的比值的比值影响探测效率的因素影响探测效率的因素 1.几何位置几何位置 2.吸收吸收 3.核衰变方式核衰变方式 4.仪器分辨时间仪器分辨时间 5.散射和反散射散射和反散射 6.本底等其它因素本底等其它因素四、常用放射性测量仪器四、常用放射性测量仪器n（一）放射性活度测量仪器（一）放射性活度测量仪器 如：如：闪烁计数器、闪烁计数器、液体闪烁测量仪液体闪烁测量仪n （

5、二）诊断用仪器（二）诊断用仪器 如：脏器功能测定仪（如：脏器功能测定仪（甲甲状腺功能测定仪、肾图仪状腺功能测定仪、肾图仪） 、脏器显像仪器如、脏器显像仪器如SPECT、PETn（三）防护用仪器（三）防护用仪器 如：场所剂量监测仪、表面如：场所剂量监测仪、表面污染监测仪、个人剂量监测仪污染监测仪、个人剂量监测仪n（四（四 ）活度计）活度计 测量核素及其标记物活度测量核素及其标记物活度 常用核医学仪器常用核医学仪器1、闪烁探测器闪烁探测器 2、照相机照相机3、单光子发射断层扫描仪单光子发射断层扫描仪4、正电子发射断层扫描仪正电子发射断层扫描仪5、甲状腺功能测定仪、肾图仪甲状腺功能测定仪、肾图仪（上

6、尿路通否（上尿路通否？） 闪烁探测器闪烁探测器 照相机结构照相机结构-静态动态显像静态动态显像 准值器准值器collimator NaI（TlI）crystal 光导光导 photomultiplier tube matrix 位置电路位置电路 能量电路能量电路 成像及显示装置成像及显示装置探头探头照相机探头结构照相机探头结构 原理示意图原理示意图显示屏显示屏探头探头能量窗内，脉冲幅度分析器输出脉冲，做显示能量窗内，脉冲幅度分析器输出脉冲，做显示系统发光信号，选择显像光子能量。显示系统系统发光信号，选择显像光子能量。显示系统在位置信号和发光信号驱动下，显在位置信号和发光信号驱动下，显闪烁光点闪

7、烁光点，接着成像装置记录大量闪烁光点。接着成像装置记录大量闪烁光点。计算机采集计算机采集处理得到灰度不同的脏器放射性核素二惟分布处理得到灰度不同的脏器放射性核素二惟分布图，依据放射性浓度差异定位图，依据放射性浓度差异定位脏器和病变部位。脏器和病变部位。电脑屏幕显示屏探头床单光子发射断层扫描仪单光子发射断层扫描仪单光子发射断层扫描仪（单光子发射断层扫描仪（光子）光子）探头（探头（多个探头多角度采集信号提高多个探头多角度采集信号提高灵敏度、空间分辨率灵敏度、空间分辨率）机架、计算机机架、计算机光学照相、检查床光学照相、检查床图象重建系统图象重建系统SPECT与与X-CT的比较的比较仪器种类仪器种类

8、 SPECT（属于发射型（属于发射型CT） X-CT透射透射射线性质射线性质 射线，光子流射线，光子流 X射线，光子流射线，光子流 入射方式入射方式 体内发出射线体内发出射线 体外发出射线体外发出射线图象图象 粗糙，分辨率低粗糙，分辨率低 清晰，分辨率高清晰，分辨率高显像特点显像特点 动态动态 静态静态正电子核素正电子核素SPECT显像显像符合线路符合线路SPECT：利用互成：利用互成180。无准值器双或三探头无准值器双或三探头SPECT对正电子湮灭辐射产生的一对方向相反对正电子湮灭辐射产生的一对方向相反光子进光子进行符合探测成像。（行符合探测成像。（coincidence circuit S

9、PECT）结构结构 可变角可变角双或三探头双或三探头SPECT系统、符合探测系统、系统、符合探测系统、衰减校正系统衰减校正系统 （attenuation correction system）电子准直：用湮灭辐射和相对探头做符合测量对射线电子准直：用湮灭辐射和相对探头做符合测量对射线进行限束技术（进行限束技术（electrical collimation）正电子核素正电子核素SPECT显像显像核素发射正电子与物质作用，核素发射正电子与物质作用，湮灭辐射湮灭辐射产生方向相产生方向相反一对反一对光子在光子在15纳秒（纳秒（nanosecond，ns）被方）被方向相反的一对探头向相反的一对探头同时同时

10、测到，电子线路将在测到，电子线路将在5-15ns内产生的两脉冲信号送入显像系统，计算机合成处内产生的两脉冲信号送入显像系统，计算机合成处理并成像。理并成像。不在不在5-15ns产生的脉冲信号就不能被电产生的脉冲信号就不能被电子线路送入显像系统，不能成像。子线路送入显像系统，不能成像。PET 正电子发射断层扫描仪正电子发射断层扫描仪探头，探头，Detector防护罩防护罩 SHEILD床床 正电子发射断层扫描仪正电子发射断层扫描仪- 动静态断层显像动静态断层显像/分子显像分子显像（positron emission computed tomographer）结构：晶体（锗酸铋结构：晶体（锗酸铋

11、硅酸镥硅酸镥 硅酸钆硅酸钆Ga） 电子准直器电子准直器 符合线路符合线路 飞行时间测量装置飞行时间测量装置 计算机数据处理计算机数据处理 图象显示图象显示 断层床断层床 PET显像原理显像原理11C13N15O18F 引入体内引入体内+ANIHHILATION方向相反方向相反光子光子互成互成180。探头探头不同角度分组不同角度分组多角度核素多角度核素分布投影分布投影空间位置信空间位置信号能量信号号能量信号 计算机重建计算机重建 多断面影像多断面影像功能代谢影像功能代谢影像各种生理参数各种生理参数分子显像分子显像PET优点（优点（与与SPECT相比相比）1、仪器空间分辨率高、仪器空间分辨率高2=

12、采用电子准直符合线路，灵敏度提高采用电子准直符合线路，灵敏度提高10-20倍倍3、采用、采用11C13N15O18F均为人体构成元素，参与代谢，均为人体构成元素，参与代谢，使得显像更符合生理状况，反映机体生理、生化、代谢，使得显像更符合生理状况，反映机体生理、生化、代谢，准确显示脏器核素浓度代谢显像和各种生理参数准确显示脏器核素浓度代谢显像和各种生理参数4、更容易进行衰减校正和定量分析、更容易进行衰减校正和定量分析但但PET价格昂贵，要陪加速器、正电子核素标记价格昂贵，要陪加速器、正电子核素标记物贵物贵PET应用范围应用范围1、肿瘤诊断、疗效评价：肿瘤诊断、疗效评价：现多用于肺癌、乳腺癌、大肠

13、癌、卵现多用于肺癌、乳腺癌、大肠癌、卵巢癌、淋巴瘤，黑色素瘤等的检查，其诊断准确率在巢癌、淋巴瘤，黑色素瘤等的检查，其诊断准确率在90以上。以上。在肿瘤化疗、放疗的早期，在肿瘤化疗、放疗的早期，PET检查即可发现肿瘤治疗是否已检查即可发现肿瘤治疗是否已经起效经起效 。2、神经系统疾病和精神病患者神经系统疾病和精神病患者：可用于癫痫灶定位、老年性痴：可用于癫痫灶定位、老年性痴呆早期诊断与鉴别、帕金森病病情评价以及脑梗塞后组织受损呆早期诊断与鉴别、帕金森病病情评价以及脑梗塞后组织受损和存活情况的判断。和存活情况的判断。3、心血管疾病患者心血管疾病患者：能检查出冠心病心肌缺血的部位、范围，能检查出冠心病心肌缺血的部位、范围，并对心肌活力准确评价，确定是否需要行溶栓治疗、安