(精品)第二章 仪器.ppt

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1、第二章 仪 器Instruments of Nuclear Medicine重庆医科大学重庆医科大学 李晓愚李晓愚吉林大学中日联谊医院吉林大学中日联谊医院 马庆杰马庆杰 内容提要1.核探测仪器的基本原理电离作用、荧光现象、感光作用2.体外样品测量仪器医用活度计液体闪烁测量仪器辐射防护和剂量检测仪器3.照相机 基本结构工作原理内容提要4.SPECT，SPECT/CT SPECT基本结构 SPECT工作原理 SPECT成像特点 数据采集和断层图像重建 双探头符合探测 5.PET、PET/CT图像融合技术 PET基本结构与原理 PET/CT图像融合技术内容提要6.功能测定仪器 甲状腺功能测定仪 肾图

2、仪 多功能仪概 述核核 医医 学学 仪仪 器器 核医学诊疗、防护需要的各种核辐射或射线探测仪器核医学诊疗、防护需要的各种核辐射或射线探测仪器,主要由射线探测器、电子测量装置和计算机等组成主要由射线探测器、电子测量装置和计算机等组成。常用仪器常用仪器 主要包括显像仪器、脏器功能测定仪器、体外样本分主要包括显像仪器、脏器功能测定仪器、体外样本分析测量仪器、辐射防护仪器和放射性核素治疗仪器等析测量仪器、辐射防护仪器和放射性核素治疗仪器等 发展简史发展简史 盖革弥勒计数器盖革弥勒计数器扫描机扫描机 相机相机发射型计算机断发射型计算机断层显像仪层显像仪(ECT)(ECT)ECT+CT ECT+CT第一节

3、 核探测仪器的基本原理 核探测仪器的核探测仪器的基本原理基本原理是建立在射线与物质相互作用是建立在射线与物质相互作用基础上的基础上的 电离作用电离作用 荧光现象荧光现象 感光作用感光作用第一节 核探测仪器的基本原理放射性探测仪器的组成辐射探测器（radiation detector）利用射线和物质相互作用产生的各种效应将射线的辐射能转变为电子线路部分能处理的电信号。电子学单元 根据不同的测量要求和探测器的特点而设计的分析和记录电信号的电子测量仪器。数据处理系统 按不同的检测目的和需要而配备的计算机数据处理系统、自动控制系统、显示系统和储存系统等。第一节 核探测仪器的基本原理放射性探测仪器的分类

4、 按照测量原理分电离探测仪（ionization detector）闪烁探测仪（scintillation detector）按用途分显像仪器功能测定仪器体外样本测量仪器 第一节 核探测仪器的基本原理体外样本测量仪器闪烁测量计数器（scintillation detector）NaI晶体 光电倍增管（PMT）前置放大器 闪烁荧光闪烁荧光 photoelectric effectphotoelectric effect电子数倍增电子数倍增电子流电子流(电位降电位降)一个入射光子一个入射光子产生一个闪烁事件产生一个闪烁事件产生一个脉冲产生一个脉冲第一节 核探测仪器的基本原理NaI晶体柱各种型号的光

5、电倍增管第一节 核探测仪器的基本原理手持式探测仪 闪烁型探头 半导体型探头 信号处理显示器 第一节 核探测仪器的基本原理医用核素活度计（dose calibrator）几何测量效率高 无核素选择性第一节 核探测仪器的基本原理液体闪烁计数器 样品溶解在闪烁液中 测量衰变和衰变的放射性核素（比如3H，14C）第一节 核探测仪器的基本原理辐射防护与剂量监测仪器表面污染监测仪个人剂量监测仪第二节 照相机 1957年Anger研制出第一台照相机，称之为 Anger照相机组成：准直器、晶体、光导、光电倍增管矩阵、位置电路、能量电路、显示系统和成像装置等 第二节 照相机准直器 由铅或铅钨合金从中央打孔或者是

6、四周合拢形成的装置，放于病人与晶体之间。保证照相机的分辨率和定位的准确 针孔型准直器多孔型准直器第二节 照相机晶体 NaI（Tl）掺铊碘化钠。作用是把经准直器进入的射线能量转换成荧光光子。Tl元素在这里仍作激活剂用，减少信号失真，增加探测效率。第二节 照相机光电倍增管 为数众多的光电倍增管均匀地排列在晶体的后面，紧贴着晶体。数量多少与定位的准确性有关。脉冲幅度分析器 有选择性地记录从晶体和光电倍增管输送来的电脉冲信号。排除本底及其他干扰信号。第二节 照相机信号分析和数据处理系统 包括电子学线路和计算机。电子学线路除脉冲幅度分析器外还有前置放大器、主放大器及均匀性校正电路、位置线路等。第二节 照

7、相机照相机工作原理照相机工作原理探测到探测到 光子经电子学线路分析形成脉冲信号，经计算机采集光子经电子学线路分析形成脉冲信号，经计算机采集,处理处理,最后以不同灰度或色阶显示二维脏器显影或放射性分布。最后以不同灰度或色阶显示二维脏器显影或放射性分布。应用：各种脏器静应用：各种脏器静态显像，快速连续态显像，快速连续动态显像，附有特动态显像，附有特殊装置，可进行全殊装置，可进行全身显像。身显像。第三节 SPECT及双探头符合探测 SPECT基本结构基本结构 单光子计算机发射断层显像仪单光子计算机发射断层显像仪single photon emission computed tomography组成：

8、在高性能组成：在高性能 相机上增加了支架旋转的机械部分、断层床、图像相机上增加了支架旋转的机械部分、断层床、图像重建软件重建软件单探头SPECT双探头SPECT第三节 SPECT及双探头符合探测SPECT工作原理工作原理 探头围绕受检对象或部位呈探头围绕受检对象或部位呈180180 和和/或或360360 旋转，从多角度、旋转，从多角度、多方位采集一系列平面投影像，经计算机图像处理系统重建获得横断多方位采集一系列平面投影像，经计算机图像处理系统重建获得横断层面、冠状面和矢状面影像。层面、冠状面和矢状面影像。第三节 SPECT及双探头符合探测SPECT成像成像特点特点SPECT的图像是反映放射性

9、药物在体内的断层分布图放射性药物能够选择性聚集在特定脏器、组织或病变部位，使其与邻近组织之间的放射性分布形成一定程度浓度差 第三节 SPECT及双探头符合探测SPECT数据采集数据采集和和断层图像重建断层图像重建 图像重建方法：滤波反投影技术（filtered back-projection）第三节 SPECT及双探头符合探测双探头符合探测双探头符合探测（coincidence circuit SPECT）既可以做常规的SPECT，又可以对正电子湮灭辐射产生的两个方向相反的 511 keV 光子进行符合探测成像。主要由可变角双探头SPECT系统、符合探测技术和衰减校正装置构成。第三节 SPEC

10、T及双探头符合探测符合线路SPECT衰减校正方法 放射源技术（铯放射源技术（铯 137137CsCs、钡、钡 133133BaBa）X-CT X-CT 技术技术 X-CT X-CT 技术可进行同机解剖结构与功能代谢图像融合，技术可进行同机解剖结构与功能代谢图像融合，（fusion imagingfusion imaging）对病灶可做出精确定位诊断。）对病灶可做出精确定位诊断。图像融合图像融合:是指不同图像是指不同图像(SPECT,PET,CT,MRI)之间的空间配准或结之间的空间配准或结合。利用各种成像方式的特点，为合。利用各种成像方式的特点，为不同的影像提供互补信息，增加图不同的影像提供互

11、补信息，增加图像质量，以期对临床诊断和治疗的像质量，以期对临床诊断和治疗的定位、观察提供有效的方法。定位、观察提供有效的方法。第三节 SPECT及双探头符合探测SPECTSPECT配置高能准直器配置高能准直器 一种单光子探测方式。主要用于心肌锝一种单光子探测方式。主要用于心肌锝 99m99mTc-MIBITc-MIBI 心肌血流灌注和氟心肌血流灌注和氟 1818F-FDGF-FDG心肌代谢断层显像心肌代谢断层显像SPECTSPECT配置配置1 1英寸晶体英寸晶体技术技术1英寸厚碘化钠晶体特殊切割小槽优势优势最大限度提高高能灵敏度提高中能灵敏度最大限度减少低能探测的散射作用第三节 SPECT及双

12、探头符合探测1英寸切割晶体英寸切割晶体符合线路符合线路SPECT18F-FDG 显像显像（冠状面）（冠状面）第三节 SPECT及双探头符合探测SPECT/CT同时提供功能血流灌注、代谢影像同时提供功能血流灌注、代谢影像和解剖形态结构影像，为临床提供和解剖形态结构影像，为临床提供科学诊断依据科学诊断依据第四节第四节 PET、PET/CT及图像融合技术及图像融合技术 PET positron emission tomography正电子发射计算机断层显像仪正电子发射计算机断层显像仪第四节第四节 PET、PET/CT及图像融合技术及图像融合技术PET基本结构及原理 基本结构由探头基本结构由探头(晶体

13、、光电倍增管、高压电源晶体、光电倍增管、高压电源)、电子学线路、数、电子学线路、数据处理系统、扫描机架及同步检查床组成。据处理系统、扫描机架及同步检查床组成。511 KeV Gamma Ray511 KeV Gamma Ray+-发射发射+正电子放射性核素在体内经正电子放射性核素在体内经湮灭辐射产生两湮灭辐射产生两个能量相同、方向相反的个能量相同、方向相反的511keV 511keV 光子同时入射至光子同时入射至互成互成180180 环绕人体的多个探测器而被接收，把这些环绕人体的多个探测器而被接收，把这些 光子对按不同的角度分组，可获得放射性核素分布光子对按不同的角度分组，可获得放射性核素分布

14、在各个角度的投影。在各个角度的投影。常用发射正电子核素主要有：常用发射正电子核素主要有：1818F F、碳、碳 1111CC、氧、氧 1515OO、氮氮 1313NN、溴、溴 7676BrBr等。等。第四节第四节 PET、PET/CT及图像融合技术及图像融合技术PET/CTPET/CT及图像融合技术及图像融合技术图像融合技术是将来自相同或不同成像方式的图像进行一定的变换处图像融合技术是将来自相同或不同成像方式的图像进行一定的变换处理，使其之间的空间位置、空间坐标达到匹配的一种技术。理，使其之间的空间位置、空间坐标达到匹配的一种技术。PET/CTPET/CT以以PETPET特特性为主，同时性为主

15、，同时将将PETPET影像叠加影像叠加在在CTCT图像上，图像上，使得使得PETPET影像更影像更加直观，解剖加直观，解剖定位更加准确。定位更加准确。第四节第四节 PET、PET/CT及图像融合技术及图像融合技术女性患者，女性患者，50yr50yr，非霍奇金病，非霍奇金病8 8年。年。CT(CT(上上):):左腋下腺病；左腋下腺病；PET-PET-FDG(FDG(中中):CT):CT见病变部位呈明显局限性异常见病变部位呈明显局限性异常FDGFDG摄取增高；摄取增高；PET/CT(PET/CT(下下):):病变组织的功能代谢状况和定位明确。病变组织的功能代谢状况和定位明确。第四节第四节 PET、

16、PET/CT及图像融合技术及图像融合技术小动物PET专门用于小动物显像的专门用于小动物显像的PETPET扫描仪的空扫描仪的空间分辨率等主要指标要远高于人体间分辨率等主要指标要远高于人体PETPET，正逐渐成为现代生物医学研究的一，正逐渐成为现代生物医学研究的一项重要工具。项重要工具。19911991年，年，Ingvar MIngvar M等将临床用等将临床用PETPET扫描仪扫描仪进行了大鼠脑显像，首次将进行了大鼠脑显像，首次将PETPET用于动物用于动物实验研究。实验研究。主要应用：药物开发、疾病研究、基因显像等主要应用：药物开发、疾病研究、基因显像等。第五节第五节 功能测定仪器功能测定仪器

17、 功能测定仪由一个或多个探头、电子线路、计算机和记录显示装置组成。甲状腺功能测定仪采用带张角型准直器的采用带张角型准直器的 闪烁探头和定标器闪烁探头和定标器组合的装置。组合的装置。又称为甲状腺吸碘率测定仪。又称为甲状腺吸碘率测定仪。a：正常志愿者b：甲亢c：甲亢高峰前移d：甲低第五节第五节 功能测定仪器功能测定仪器肾图仪肾图仪肾图仪由带铅屏蔽壳和准直器的闪烁探头和计数率仪的微机组成。肾图仪由带铅屏蔽壳和准直器的闪烁探头和计数率仪的微机组成。第五节第五节 功能测定仪器功能测定仪器多功能仪可同时测定一个脏器多个部位或多个脏器的功能。可同时测定一个脏器多个部位或多个脏器的功能。可进行的功能检查包括肾图、甲状腺摄碘率、过氯酸钾释可进行的功能检查包括肾图、甲状腺摄碘率、过氯酸钾释放试验、肾小球滤过率、分肾血浆流量等。放试验、肾小球滤过率、分肾血浆流量等。