核医学成像设备简版课件

1、第八章 核医学成像设备第一节 概述第二节 照相机第三节 SPECT第四节 PET和 PET-CT黄榕第一节 概述一、发展简史二、分类及应用特点 核医学成像设备的主要特点 伽玛相机、SPECT与CT、MR的主要不同点是前者侧重功能成像，空间分辨力低，无法准确定位；而后者侧重解剖成像，空间分辨力高，定位准确。PET-CT则结合了PET功能成像好的优势及CT解剖结构好的优势，成为当前核医学成像设备的代表。PET-CT图像发展思路和发展历程一、相机1、 相机概况2、 相机的发展 模拟到数字3、 相机的不足之处4、解决方案 SPECT 多发骨折发展思路和发展历程2、SPECT的不足之处（1）乃用机械准直

2、器，检测灵敏度低。（2）药物还是用锝， 锝不直接参与代谢， 因此特异性不好。3、解决方案 PET发展思路和发展历程四、PET-CTPET-CT的特点图像融合 PET-CT把PET的图像和CT图像融合在一起，实现强强互补，大大提高了诊断的准确率。 PET-CT二、 分类及应用特点（一）分类1、 相机 2、SPECT 3、PET4、PET-CT SPECT图像采集应做好以下工作： 采集前应仔细摆好病人位置，使被检查的体层脏器在任何方位都置于探头的视野内，最好位于视野中心。 注意采集时间 还应注意对准直器的选择，一般用平行孔型准直器，为了补偿空间分辨力损失以采用低能高分辨力准直器为宜。应用特点3、

3、PET PET被认为“在核医学史上奠定了一个划时代的里程碑”。 与SPECT相比，其特点是： 所用发射正电子的放射性核素，如碳11、氮13、氧15等都是人体组织的基本元素，易于标记各种生命必需的化合物及其代谢产物或类似物而不改变它们的生物活性，且可参与人体的生理、生化代谢过程，准确地反应机体的代谢情况。应用特点PET不用机械准直器，而是用电子准直的方法，因此检测灵敏度大大提高均匀度好，有利于图像的重建真正的三维探测技术 PET与SPECT相比，具有灵敏度高和能用于较精确定量分析的优点，加上所用核素多为人体组织天然元素的同位素，能进行真正的示踪研究，故PET已成为当前最理想的定量代谢显像设备。思

4、考题、讨论题、作业：1、与CT、MR相比，核医学成像设备 有什么特点？2、与SPECT相比，PET有哪些特点？3、简述核医学成像设备的发展思路 和发展历程。第二节 照相机一、基本结构与工作原理二、准直器三、闪烁晶体思考题、讨论题、作业：1、准直器的作用是什么？对成像有何影响？2、NaI（Tl）闪烁晶体的作用是什么？使用中应注意什么问 题？一、基本结构与工作原理1、基本结构 p2282、工作原理 p2283、系统框图4、探测器结构示意图二、准直器（一）作用定位（二）主要性能参数 1、空间分辨力 2、 灵敏度 3、适用能量范围 （三）类型（四）实际性能准直器的分类1、按几何形状分为四类（1）针孔型

5、 （2）平行孔型（3）扩散型 （4）会聚型2、按适用的能量范围分为三类（1）低能 （2）中能 （3）高能3、按灵敏度和分辨力分为三类（1）高灵敏型 （2）高分辨型（3）通用型第三节 SPECT一、基本结构与工作原理二、探测器三、机架四、控制台五、计算机六、外围设备思考题、讨论题、作业：1、SPECT与CT有何不同？2、SPECT通常由哪些硬件组成？3、画出SPECT的结构框图。双探头SPECT一、基本结构与工作原理1、主流机型伽玛照相机型2、双探头、三探头SPECT的优点3、SPECT的基本工作原理图 p2334、SPECT的结构框图 （图8-8）SPECT的结构框图第四节 PET一、基本结构

6、与工作原理二、探测器三、机架四、计算机与外围设备五、图像融合设备PET-CT的基本结构与原理思考题、讨论题、作业：1、什么叫电子准直？电子准直有何优点？2、PET与SPECT相比有何不同？有哪些优点？3、什么叫图像融合？PET-CT有何优点？基本结构与工作原理 PET的基本结构与SPECT的基本结构相同，主要由探测器、机架、控制台、计算机及外围设备组成。图8-11为全身用PET结构示意图。GE产PET-CT基本结构与工作原理用小型回旋加速器产生的11C、13N、15O和18F都是在放出正电子的同时，衰变成相应的同位素。将其标记在水、氧、糖、氨基酸等代谢物质上，注射给病人，通过摄像，将生理的、药

7、理的、生化的过程等转变为图像 。回旋加速器药物制备室基本结构与工作原理正电子发射体发射出的正电子(+)在极短时间内与其邻近的电子(-)发生碰撞而发生湮没辐射，即在二者湮没的同时，产生两个方向相反的能量皆为51lkeV的光子。 基本结构与工作原理两个相对的闪烁探头加符合电路组成湮没符合探测装置。上述两个方向相反的光子可以同时分别进入这两个探头，通过符合电路形成一个Z信号，而被探测到(图8-12)。 基本结构与工作原理湮没辐射发生的位置限于这两个探头的有效视野内，故探头视野越小，Z信号的定位范围越窄，精度(空间分辨力)越高。凡在此视野外或在此视野内发生的湮没辐射，所产生的两个光子不能同时入射两个探

8、头者，皆不能形成符合信号而不能被记录。 基本结构与工作原理可见这种位置探测不需要一般的屏蔽型准直器，而是依靠两个光子的特殊方向和符合电路来实现的，故称为“光子准直”或“电子准直”。由于免去了一般的屏蔽型准直器，极大地提高了探测灵敏度(一般准直器挡去90以上的应该入射视野的射线)。基本结构与工作原理 PET与照相机和SPECT相比 具有以下优点：1、不需要准直器；2、检测灵敏度高；3、本底小，分辨力好；4、易于吸收校正；5、可正确定量。 基本结构与工作原理PET是专门为探测体内湮没辐射并进行体层显像的仪器，最常用的探头是由数百个成对分布的小型闪烁探测器组成的环形装置。人体置于环中，体内的湮没辐射

9、产生。成对光子乃可投影到相应的成对探测器中，四周众多探测器获得的这些投影信息就可以重建体层影像(图813)，影像重建的原理和方法与X线CT和SPECT基本相同。 二、探测器为了探测正电子核素产生的高能光子探测器的晶体面积一般较小而厚度大。现在用作PET的闪烁晶体95为锗酸铋(BGO)，主要因为它不易潮解，有很高的密度（7.13g/cm3）,对51lkeV光电子的线性衰减系数为0。92cm，因此探测效率高(50kcpm37kBqMI-1)，比NaI(T1)高10倍。它可以被切割成甲3mm的小块，使FWHM近乎极限值(2。526mm) 二、探测器BGO的缺点是发光衰减常数较长，影响了时间分辨力，这

10、对提高空间分辨力不利，因此发光衰减常数低的其它晶体也被广泛研究利用，如CsF和BaF2等 。二、探测器飞行时间技术 在成对探测器探测视野内的一对光子到达两个探头的时间可能有差别(t)，也可能无差别(t=0)，根据t和光速可计算出发生湮没辐射的确切位置，这是近年为提高空间分辨力的又一技术进展，称为飞行时间(time off light)技术。若能将它与尽可能小的晶体结合起来，就有可能进一步提高PET的空间分辨力。二、探测器PET的另一个特点是用互成180的两个探测器进行探测，故湮没辐射的位置深度对测量结果无明显影响，并可以得到极正确的衰减校正(SPECT的衰减校正问题从数学上尚未彻底解决，故称为

11、相对校正)，因此可用实测数和经衰减校正的真实数进行“绝对”定量分析(精度为土10)，远优于SPECT(精度为土25土50)。三、机架机架主要用来固定探测器并使其在机架上以某种方式运动。为提高性能，一些环形PET带有旋转装置，其探测器排列方式是在直径50l00cm的圆周上，将数十数百个锗酸铋(BGO)或氟化钡闪烁晶体呈环形排列成14列均等的圆形，并且在机械传动系统的驱动下做圆周运动 。三、机架PET与SPECT的最大不同，在于各自的准直方法，由于PET采用的是电子准直方法，所以在机架上没有SPECT所使用的铅准直器。 三、机架在机械系统方面，PET与SPECT的要求一样，一般要求稳定、可靠，安全

12、，还应能迅速灵活地调整定位，采集数据时应旋转平稳、精确，旋转中心准确 。四、计算机与外围设备PET的计算机与SPECT的计算机的工作原理与功能基本相同，但由于在生产年代上PET比SPECT晚，所以所采用的计算机主频、内存容量、硬盘容量及其它硬件的配置上都要高一些 。五、图像融合设备的结构与原理PET-CT融合设备就是将PET和螺旋CT整合成一台设备它是通过一个较长的检查床将两个相对独立的、共轴的设备相连接，两个设备保持一个合理的距离，以避免电磁干扰，CT和PET的扫描检测也是分别进行，数据也是先由各自的工作站处理重建。 五、图像融合设备的结构与原理以GE Discovery LS型PET-CT

13、设备为例，它是由Advance NXi PET和LightSpeed Plus CT组合而成，CT和PET都是由6个连续的、长约146mm的扫描单元构成，扫描长度范围共计867mm。 五、图像融合设备的结构与原理而siemens ECTA-biograph PET-CT设备的PET部分采用锗酸铋探测器块，155mm轴向视野，32个探头环，可同时扫描63个层面、层厚为245mm的图像，可以进行动静态三维采集和图像重建。 五、图像融合设备的结构与原理CT部分使用螺旋CT，扫描层厚110mm。PET和CT可各自独立使用或联合使用，一次扫描可获得PET、CT及PET与CT的融合图像，达到了取长补短、信息互补的目的 。五、图像融合设备的结构与原理 目前PET-CT主要的应用领域是肿瘤诊治和疗效分析。CT可清晰地显示肿瘤的形态、大小和部位氟18脱氧葡萄糖PET，代谢活性增加，有助于恶性肿瘤的定性诊断，从而提高肿瘤的早期诊断、TNM分期，以决定治疗方案和疗效监测、分析等。