第五章核医学成像.ppt

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1、第五章核医学成像第五章核医学成像放射性核素显像放射性核素显像 Radio nuclear imaging,RNI将放射性药物通过注射或口服引入体内，吸收后能在某一器官内积聚而成为放射源。用核素成像仪器探测处理，显示核素浓度分布，反映人体代谢（功能）动态变化（物质的输运、集聚、排泄、物质代谢及其分布）RNI是四大医学影像之一功能性显像为主，形态解剖结构显像为辅 概概 述述一、放射性核素显像的技术特点一、放射性核素显像的技术特点主要技术：相机；单光子发射型计算机断层（SPECT）；正电子发射型计算机断层（PET）；RNI技术特点：检测灵敏度高；10-1410-18g，一般化学方法难以测出；定性、定

2、量、定位；测量简便：只对放射性核素示踪物进行测量；准确性高：微量示踪物，不干扰研究对象的正常生理、生化过程；功能性显像；二、核素示踪 示踪的基本根据：同一元素的同位素化学性质相同，在生物体内的化学变化和生物学过程相同，生物体不能区别，可以用放射性核素代替同位素中的稳定性核素；放射性核素能放射出易被探测到的射线（示踪原子），放射性测量仪器可以对它标记的物质进行定性、定量及定位测量。放射性核素分布反映了体内脏器的功能和代谢情况。如：甲状腺有摄取或浓集131I 的功能，131I 的摄取速度和摄取量与甲状腺功能状态有关核医学检查项目统计情况核医学检查项目统计情况检查项目检查项目 所占比例所占比例(%)

3、(%)骨显象骨显象 25 25 脑显象脑显象 2 2 心肌血流灌注显象心肌血流灌注显象 35 35 肿瘤定位显象肿瘤定位显象 15 肝胆肝胆/肾脏显象肾脏显象 5 5 呼吸系统显象呼吸系统显象 12 12 甲状腺显象甲状腺显象 5 5 其他其他 1 1 注注:骨和心肌显象占骨和心肌显象占60%60%的总检查的总检查 三、放射性制剂三、放射性制剂 放射性药物是能够安全用于诊断的放射性标记化合物 标记物放射性核素 被标记物化合物（药物）在特定组织内选择性积聚参与生理、生化代谢过程125I 125I-胰岛素18F 18F-脱氧葡萄糖（FDG)例如：核素要求 1.能量适中：100400KeV，一般临床

4、应用50500KeV 太低易被机体吸收，探测效率低；太高准值效果差（屏蔽困难），空间分辨率低 2.半衰期适中：T1/2 尽可能短减少辐射剂量；核素在靶器官有合适的存留时间，保障探测采集足够的数据；显像后，放射性药物应尽快地从体内清除掉，减少辐射危害。第一节第一节 核医学成像的物理基础核医学成像的物理基础一、核医学成像用放射性核素一、核医学成像用放射性核素4.稳定性好：化学结构稳定，不易发生分解、氧化还原等化学反应；核素与化合物结合稳定，不因体内介质条件或生物活性物质的改变（如酶作用）而发生分解、变性和脱落；对自身辐射作用耐受能力高。5.无毒害：核素的衰变产物应该是稳定产物。3.易标记：合适的化

5、学价态和较强的化学活性。2.碘(I)：98%;668KeV(伴有射线)；能量(偏高，探测效率低，分辨率差）；T1/28.04h。适合于甲状腺、肾、肝、脑、肺、胆显像，功能测量和治疗 常用于临床的放射性核素 1.锝（Tc)：90%;不伴有辐射；能量 140KeV(适合探测）；T1/26.02h适合所有器官显像。3.正电子衰变类（用于PET)11C20.3min;13N10min;15O123s;18F110min优点：人体的基本元素，易于标记各种生命所必需的化合物及其代谢产物，且易于参与人体生理、生化代谢过程；T短，检查时可给予较大的剂量，提高对比度和分辨率；反映人体生理、生化、病理和功能等方面

6、的改变。反映精神情感、思维、行为等人脑的活动。二、二、能谱能谱光电效应(PE)全部能量光电峰（全能峰）。表征核素特征康普顿散射部分能量、散射角脉冲幅度低、范围分布宽光电峰光电峰意义：计数率测定时，避免其他能量射线的干扰；鉴定放射性同位素种类和含量 1956年Anger发明了闪烁相机 同时纪录各脏器核素的射线，成像时间短；探头灵活，可进行多体位成像，使用方便；Polaroid相机一步显、定影，定时相机连续拍摄，反映代谢过程的动态变化；Thetumorsarethedarkareas5-2 相机相机探探头头位置信号位置信号能量信号能量信号照相照相示波器示波器XYZ射线源射线源一、一、照相机的基本结

7、构照相机的基本结构1、准直器 空间定位作用：允许特定方向光子进入探测器，屏蔽与孔角不符的散射光子。材料：铅或铅合金；屏蔽效果好；易加工（一）探头装置（一）探头装置类型类型 特点特点 临床应用临床应用 备注备注 针孔准直器针孔准直器 对小脏器具有放大作用对小脏器具有放大作用,计计数率高数率高 主要用于甲状腺显像主要用于甲状腺显像 准直器到脏器的距离影响脏器准直器到脏器的距离影响脏器图像的大小图像的大小 平行孔准直器平行孔准直器 准直器到脏器的距离影响准直器到脏器的距离影响图像质量图像质量,但不影响脏器大但不影响脏器大小小.临床上最常用的准直器临床上最常用的准直器,适用于各脏器适用于各脏器 扇型准

8、直器扇型准直器 明显提高计数率明显提高计数率,图像分辨图像分辨率不受影响率不受影响 常用于脑显像常用于脑显像 使用扇型准直器时使用扇型准直器时,不能同时使不能同时使用实时人体轮廓技术用实时人体轮廓技术 不同类型准值器临床应用不同类型准值器临床应用准直器类型准直器类型 孔径孔径mm mm 孔数孔数 （个）（个）长度长度(mm)(mm)壁厚壁厚(mm)(mm)系统灵敏度系统灵敏度kps/m Ci kps/m Ci 系统分辨率系统分辨率(mm)(mm)低能通用低能通用准直器准直器 1.9 1.9 32900 32900 35 35 0.2 0.2 270 270 8.7 8.7 低能高分辨低能高分辨

9、准直器准直器 1.5 1.5 18100 18100 35 35 0.2 0.2 160 160 7.9 7.9 中能通用中能通用准直器准直器 2.3 2.3 10000 10000 33 33 1.5 1.5 190 190 10.7 10.7 高能通用高能通用准直器准直器 2.6 2.6 5400 5400 36 36 2.6 2.6 140 140 10.4 10.4 不同准值器的物理性能不同准值器的物理性能2、闪烁晶体闪烁体：掺入约0.5%铊(Tl)做激活剂的碘化钠(NaI)透明晶体。NaI(Tl)晶体优点：射线阻滞本领高（探测效率高）；荧光闪烁时间短（时间分辨力高）；荧光光子数与射线

10、能量的线性关系好光学收集系统 提高光电转换传输效率（减少反射）反射层（氧化镁）和光耦合剂（硅油、甘油等）组成光收集系统 光导：非直接耦合 材料：聚乙烯基甲苯、有机玻璃、光导纤维等3、光电倍增管光电转换：光敏阴极受激产生光电子光电倍增：（106108）电信号放大；光子的数目越多，相应的脉冲数目也越多。（二）电子学系统（二）电子学系统位置信号和位置信号和 Z Z 信号信号位置通道能量通道示波器、照相机Z 辉度X、y位置将光电倍增管输出的电脉冲信号转换为确定晶体闪烁点位置的X、Y信号和确定入射 射线的能量信号脉冲高度分析器电阻矩阵（三）显示和记录（三）显示和记录基本显示装置示波器记忆示波器储存图像；

11、普通示波器照相；普通示波器图像观察功能测定装置计数率仪将计数率转化为直流电信号，绘制放射性活度随时间变化曲线，显示脏器功能状况二、二、照相机的性能指标及质量控制照相机的性能指标及质量控制测试标准：美国电器制造商会(NEMA)标准 NationalElectricalManufacturersAssociation空间分辨力：两个点（线）源的分辨距离；半高宽度FWHM；调制传递函数MTF图像质量控制：探测灵敏度和图像的线性 幅度分析器窗位全能峰探测灵敏度对比度、均匀性等 准直器、X、Y位置线路图像线性图像与实物比例、对称性5-3 单光子单光子 ECT ECTECT类型：ECT利用相机原理，加入计

12、算机信息处理功能，可对某一断层进行成像。据射线源性质的不同，ECT可分为两类。SPECT(SinglePhoton ECT):探测的示踪核素为放射出 射线（单光子）的核素；PECT(Positron ECT)：探测的核素为放射出正电子（+）的核素。1 1 1 1、SPECTSPECTSPECTSPECT成像的本质与方法成像的本质与方法成像的本质与方法成像的本质与方法l l探头围绕病人某一脏器进行探头围绕病人某一脏器进行360360旋转的旋转的相机，在旋转时每隔一定角度（相机，在旋转时每隔一定角度（33或或66）采集一）采集一帧图片帧图片 l l经计算机处理，将图像叠加，利用经计算机处理，将图像

13、叠加，利用滤波反投影方法滤波反投影方法，从一系列投影像重建横断层影像。由横，从一系列投影像重建横断层影像。由横断层影像的三维信息再经影像重新组合可以得到矢状、冠状断层和任意斜位方向的断层影像。断层影像的三维信息再经影像重新组合可以得到矢状、冠状断层和任意斜位方向的断层影像。SPECTSPECT断层厚度：断层厚度：采集全部数据并处理后任意选定SPECTSPECT成像原理：成像原理：2 2、数据的衰减校正、数据的衰减校正取决于人体衰减系数图取决于人体衰减系数图取决于人体衰减系数图取决于人体衰减系数图(map)(map)(map)(map)的获取和衰减校正的算法。的获取和衰减校正的算法。的获取和衰减

14、校正的算法。的获取和衰减校正的算法。量化精度量化精度量化精度量化精度 25%25%25%25%50%50%50%50%平均衰减校正：平均衰减校正：设人体等密度，衰减只与光子路经有关；设人体等密度，衰减只与光子路经有关；人体或脏器假定为椭圆；人体或脏器假定为椭圆；据指数衰减公式建立断层衰减图；据指数衰减公式建立断层衰减图；据图给出的光子通量与路径的关系对断层图像上各像素进行信号强度补偿据图给出的光子通量与路径的关系对断层图像上各像素进行信号强度补偿SPECTSPECT是通过是通过射线的体外技术来标定体内放射性活度，无衰减时计数率正比于放射性活度射线的体外技术来标定体内放射性活度，无衰减时计数率正

15、比于放射性活度断层中断层中射线的衰减与路经和组织成分等因素有关射线的衰减与路经和组织成分等因素有关3 3、旋转中心偏移检查、旋转中心偏移检查 断层时加以校正断层时加以校正 1.5mmSPECT:PET SPECT 扫描时间扫描时间:PETSPECT:PETSPECTPET/CT的发明是医学影像学的又一次革命PETPET/CT的主体CT的作用：为PET提供衰减校正为PET提供解剖位置信息提供诊断信息PET/CT的特点CT与PET硬件、软件同机融合解剖图像与功能图像同机融合同一幅图象既有精细的解剖结构又有丰富生理、生化分子功能信息可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程高灵敏度、高特异性、高准确性CT图像兼做衰减校正PET、CT单独能实现的，PET/CT一定能实现；PET/CT能实现的，PET或CT不一定能实现