核医学常用仪器课件

第三章放射性探测仪器

一.原理在众多的放射性探测仪器中，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。具体分为以下几种类型：1.电离作用2.荧光现象：射线作用于晶体产生荧光的过程称闪烁，此类晶体称闪烁体3.感光作用现代放射性探测仪器一般把射线辐射能转变为电能（脉冲信号）进行分析记录。

探测器分类（依据能量转化）

（一）气体电离探测器（gasionizationdetector）如正比计数管、电流电离室、

G-M计数管（二）固体探测器（solidscintillationdetector）放免仪Radioimmunoassaydetector（三）液体闪烁探测器（liduidscintillationdetector）（四）半导体探测器（semiconductordetector）用于活化分析activationanalysis仪器的组成探头+后续电子学线路1、射线探测器（探头）：感受射线2、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以测量γ射线的γ闪烁计数器为例：（一）探头（闪烁探测器）1.闪烁体：2.光电倍增管:光电转换器件3.工作原理4.井型闪烁探测器(二)后续电子学线路1.前置放大器2.主放大器3.脉冲高度分析器(甄别器)4.定标器数据处理和定时系统等5、计算机输出系统（现在常见4、5合一）美国Packard公司产（2250CA）液体闪烁探测器

探测器后续电子线路计算机系统辅助设备主要测量低能αβ等带电粒子探测效率及其影响因素探测效率（DE）经测量得到的放射源的计数率（cps）与该放射源在单位时间内的衰变数（dps）的比值。DE=cps/dps×100%品质因素：（figureofmerit,F）是衡量不同测量条件、不同测量方法优劣的指标，定义为：F=E2/Nb,一般而言，品质因素较大，仪器的质量较好。影响因素：1.几何位置2.吸收3.核衰变方式4.仪器分辨时间5.散射和反散射6.本底等其它因素放射性测量绝对测量(absolutecounting)和相对测量(relativecounting)绝对测量：将样品衰变的射线数100%记录下来。但这样做非常困难，需要进行探测器漏计校正、射线自吸收校正等，因此一般不用于常规测量，较常用于标准计量工作，如标准源的标定等。相对测量：以一个和待测样品相同或射线性质相似的标准源作为对照，间接计算出样品的放射性活度。放射性测量积分测量与微分测量积分测量：用只有一个甄别器的探测器进行放射性测量，将幅度大于甄别阈的全部脉冲记录下来，这样的测量称为积分测量。微分测量：用单道脉冲幅度分析器进行放射性测量，将幅度在上下甄别阈之间的脉冲记录下来，这样的测量称为微分测量。液体闪烁测量放射性样品溶解或悬浮于闪烁液中或分散吸附在固体支持物上浸于闪烁液中进行测量，样品与闪烁液接触紧密，样品的自吸收大大减少，因此对低能3H的探测效率也可达到60%。可测量αβ、化学发光、生物发光等。闪烁液99%溶剂+1%的闪烁剂（添加剂：萘）溶剂甲苯、二甲苯、对二甲苯、异丙基二联苯、1，2，4-三甲苯，二氧六环；助溶剂：乙醇、乙二醇二甲醚（极性化合物）。闪烁剂对联三苯TP、2，5-二苯基噁唑PPO、2-苯基-5-（4‘-联苯基）-1，3，4噁二唑PBD、2，2-（4-叔丁基苯）-5-（4‘-联苯基）-1，3，4噁二唑bPBD、2，5-双-（5‘-叔丁基苯噁唑（2’））-噻吩BBOT第二闪烁剂常用POPOP(1,4-双-【5-苯基恶唑基-2】-苯)

）β-射线样品的测量测量要点：合理制备样品，使之适合液闪测量的形式，并进行淬灭校正。1、测量方式：（1）均相测量：是样品以真溶液形式存在于闪烁液中进行测量，测量误差小，计数效率高，是理想的测量方式。（2）非均相测量：是放射性样品存在于非均相体系中，如固-液相或不混溶的液-液相中任一相进行测量。2、样品制备：常用的方法有酸、碱消化法（使难溶的生物样品经过某些化学变化，成为溶于闪烁液的分子进行测量）和燃烧法（使样品氧化或燃烧，无化学发光和明显的淬灭）。

淬灭分类与校正方法(1)化学淬灭：闪烁液和样品中，存在某些化合物会分散溶剂的激发能或与闪烁剂竞争激发能减少闪烁效率。化学淬灭的程度与淬灭物化学结构有关。(2)相淬灭：样品\支持物的自吸收、凝胶吸收、乳化剂引起的相分离。(3)颜色淬灭：激发的闪烁剂分子退激时发出的荧光光子被液体闪烁系统内(包括样品)的有色物质吸收而减少称为颜色淬灭。不同的颜色淬灭影响不同，以红、黄色最为明显，兰色相对影响较小。其它：电离淬灭、热淬灭、浓度和稀释淬、光子淬灭、电子学淬灭，无论何种淬灭，其结果均使到达PM管光阴极的光子减少，因此，淬灭引起的总的反应是：β谱左移，总计数率下降。淬灭校正及其方法淬灭校正（quenchcorrection）：由于各种因素导致探测效率低下。需作淬灭校正才能相互比较计数率。淬灭校正就是要求出每一样品的实际探测效率，再将其计数率cpm换算成衰变率dpm，从而将淬灭程度不同的因素消除掉。校正方法：内标准源法、内道比法、外道比法、H数法。淬灭校正及其方法(1)内标准源法：其原理为在待测样品的闪烁系统内加入已知放射性活度的同种标准源，并借助其测量效率来确定待测样品的放射性活度。该法准确，特别适用于严重化学或颜色淬灭的样品，以及乳状液和低水平样品的校正。淬灭校正及其方法采用标准淬灭剂四氯化碳对同活度液体放射源进行倍比稀释，构成淬灭梯度，然后封装。测量标准淬灭源，得到一组道比值Ri和计数率Ni，通过Ni和标准淬灭源的衰变率，可求出各淬灭源的测量效率Ei，以Ei为纵坐标，Ri为横坐标，建立效率-道比(Ei-Ri)曲线。可重复测量，不适于低活度生物样品。相同条件下，测得待测样品的道比值RX和计数率nx，通过RX在Ei-Ri曲线上查得对应的测量效率Ex，再根据nx和本底nb计算该样品的放射性活度AxAx=(nx-nb)/Ex淬灭校正及其方法(3)外标准道比法(Externalstandardchanneleratiomethod,ESCR)：该法要求仪器配有外标准γ源：226Ra或137CS，并设置两个外标准道。226Ra或137Cs照射样品，发生康普顿效应。两个外标准道分别监测高、低两个脉冲幅度的康普顿电子谱，两道计数比称为外道比。因为康普顿电子与β粒子一样，受淬灭影响而发生能谱峰值下降，峰位左移，因此与样品道比一样，外道比也随淬灭程度不同而改变。同内道比法一样，选择一套用淬灭剂倍比稀释的标准源（同活度）第一次无γ源，测量两道计数率nA。nB。第二次有外γ源，测量两道计数率nAnB,并计算该两道计数率的比值R。R=（nB-nB。）/（nA-nA。）Ei=计数率(无γ源)/衰变率然后以Ei为纵坐标，R为横坐标，建立外标准道比曲线。γ照相机探头结构原理示意图改进型SIGMA438γ照相机

Γ照相机探测接收人体内核素发出γ光子经准直器选择性到达晶体，将核素分布投射到晶体平面上。γ光子在晶体中产生闪烁光，晶体后排列数十个以上光电倍增管，晶体产生信号被光电倍增管吸收。位置电路根据各光电倍增管位置和输出脉冲幅度定出闪烁中心位置并输出相应幅度位置信号，形成显像图象。能量信号由脉冲幅度分析器处理，如果γ光子能量落在能量窗内，脉冲幅度分析器输出脉冲，作显示系统发光信号，选择显像光子能量。Γ照相机位置电路:图中7只光电倍增管按六角形排列，每个光电倍增管通过加权电阻与X+、X－、Y+、Y－4根输出导线连接。当闪烁事件在晶体内发生时，闪烁光便从闪烁点位置向四周发射。最靠近闪烁点的光电倍增管接受的光量最多，距离越远，接受的光量也就越少。通过计算每个光电倍增管4个输出脉冲信号的相对大小，便可确定γ射线在晶体中相互作用的位置。即核素在体内分布的平面投影。

Anger型模拟定位计算电路显示系统在位置信号和发光信号驱动下，显闪烁光点，接着成像装置记录大量闪烁光点。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图，依据放射性浓度差异定位脏器和病变部位。以色列变角SPECT双探头符合线路SPECT便携式甲状腺功能测定仪HH6001型核多功能仪（北京核海公司）测定指标：肾脏功能（肾常规测量，肾血浆流量、肾小球滤过率）甲状腺功能、胃排空、膀胱残余量等准直器探头（多个探头多角度采集信号提高灵敏度、空间分辨率）机架、计算机光学照相、检查床图象重建系统可旋转机架带着探头绕患者旋转，每隔一定角度采集一帧平面图像，它是该角度放射性分布的投影。得到人体某断层所有角度投影后，即可得到该断层放射性分布断层图—原始影像。将原始影像在各方向的投影值反向投影到影像矩阵单元中，将所有方向的反投影值相加得到靶器官显影。单光子（γ

）

发射断层扫描仪SPECTSPECT与X-CT的比较仪器种类SPECT（属于发射型CT）X-CT透射射线性质γ射线，光子流X射线，光子流入射方式体内发出射线体外发出射线图象粗糙，分辨率低清晰，分辨率高显像特点动态静态正电子核素SPECT显像符合线路SPECT：利用互成180。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γ光子进行符合探测成像。（coincidencecircuitSPECT）结构可变角双或三探头SPECT系统、符合探测系统、衰减校正系统（attenuationcorrectionsystem）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（electricalcollimation）正电子核素SPECT显像核素发射正电子与物质作用，湮没辐射产生方向相反一对γ光子在15纳秒（nanosecond，ns）被方向相反的一对探头同时测到，电子线路将在5-15ns内产生的两脉冲信号送入显像系统，计算机合成处理并成像。不在5-15ns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。PET正电子发射断层扫描仪完整的PET系统主要由PET扫描仪和质子回旋加速器两部分组成正电子发射断层扫描仪-

动静态断层显像/分子显像（positronemissioncomputedtomographer）结构：晶体（锗酸铋硅酸镥硅酸钆Ga）电子准直器符合线路飞行时间（湮没辐射两光子到探头时间差）测量装置计算机数据处理图象显示断层床PET显像原理11C13N15O18F引入体内β+ANIHHILATION方向相反γ光子互成180。探头不同角度分组多角度核素分布投影空间位置信号能量信号

计算机重建多断面影像功能代谢影像各种生理参数分子显像PET优点（与SPECT相比）1、仪器空间分辨率高2=采用电子准直符合线路，灵敏度提高10-20倍3、采用11C13N15O18F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，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但PET价格昂贵，要陪加速器、正电子核素标记物贵PET应用范围1、肿瘤诊断、疗效评价：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90％以上。在肿瘤化疗、放疗的早期，PET检查即可发现肿瘤治疗是否已