第六章-核医学成像ppt课件.ppt

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1、生物医学工程系生物医学工程系2010级级第六章第六章 核医学成像核医学成像系统系统n1.1.核医学成像概述核医学成像概述n2.2.核诊断用放射性同位素核诊断用放射性同位素n3.3.核物理学中的一些概念核物理学中的一些概念 n4.4.核诊断学的检测手段核诊断学的检测手段n5.5.核诊断仪器的组成核诊断仪器的组成 n6.6.分类及应用特点分类及应用特点n7.7.照相机（照相机（Gamma cameraGamma camera）n8.8.发射性计算机断层成像发射性计算机断层成像n9.9.核医学影成像图像质量指标核医学影成像图像质量指标第六章第六章 核医学成像核医学成像系统系统-主要内容主要内容202

2、3/5/302023/5/302 2 放射性核素成像的过程：放射性核素成像的过程：把某种放射性同位素标记在药物上形成把某种放射性同位素标记在药物上形成放射药物放射药物并引入并引入体内，当被人体的脏器和组织吸收后，就在体内形成体内，当被人体的脏器和组织吸收后，就在体内形成辐射源辐射源，然后，用核子探测装，然后，用核子探测装置可以从体外检测体内同位素在衰变过程中放出的射线，从而构成放射性同位素在置可以从体外检测体内同位素在衰变过程中放出的射线，从而构成放射性同位素在体内分布密度的图像。体内分布密度的图像。成像基础：成像基础：以脏内外或脏器内正常组织与病变组织之间的放射性浓度差别。以脏内外或脏器内正

3、常组织与病变组织之间的放射性浓度差别。基本条件：基本条件：具有具有能够选择性聚集在特定脏器或病变的放射性核素或其它标记化合物能够选择性聚集在特定脏器或病变的放射性核素或其它标记化合物，使该脏器或病变与邻近组织之间的使该脏器或病变与邻近组织之间的放射性浓度差达到一定程度放射性浓度差达到一定程度。利用核医学成像仪器利用核医学成像仪器探测到这种放射性浓度差探测到这种放射性浓度差，并根据需要以一定的方式，并根据需要以一定的方式将它们显示成像，即脏器和病变的影像。将它们显示成像，即脏器和病变的影像。核医学成像设备主要包含照相机、核医学成像设备主要包含照相机、SEPPECTSEPPECT和和PETPET等

4、。等。1.1.核医学成像概述核医学成像概述2023/5/302023/5/303 3 放射性同位素在医学上取得很多应用，已经形成科学上的一个分支：放射性同位素在医学上取得很多应用，已经形成科学上的一个分支：核医学核医学（Nuclear medicineNuclear medicine）。核医学可分为）。核医学可分为核诊断学（核诊断学（Nuclear DiagnosticNuclear Diagnostic）与核治疗）与核治疗学（学（Nuclear TherapyNuclear Therapy）两在分支。两在分支。放射性核素显像（放射性核素显像（radio nuclear imaging,RNI

5、radio nuclear imaging,RNI）是）是四大医学影像四大医学影像之一，是之一，是核核医学诊断中的重要技术手段医学诊断中的重要技术手段。核诊断学的主要方法：核诊断学的主要方法：放射性核素成像。放射性核素成像。放射性核素成像依赖于放射性核素成像依赖于放射性药物的定位和清除特性放射性药物的定位和清除特性，即利用某些，即利用某些半衰期短而半衰期短而能产生穿透力强能产生穿透力强的的 射线或射线或 射线的放射性药物易在人体的某些射线的放射性药物易在人体的某些器官和组织沉积和器官和组织沉积和清除的特性清除的特性，利用探测器在人体外采用计数方法探测放射性在人体内的分布，并利，利用探测器在人体

6、外采用计数方法探测放射性在人体内的分布，并利用计算机获得人体内放射性分布的二维图像或三维图像。图像对评价用计算机获得人体内放射性分布的二维图像或三维图像。图像对评价器官功能和代器官功能和代谢及形态改变谢及形态改变十分有效，成为医学诊断的一种重要手段。十分有效，成为医学诊断的一种重要手段。1.1.核医学成像概述核医学成像概述2023/5/302023/5/304 41.1.核医学成像概述核医学成像概述n1.11.1发展简史发展简史 18961896年，法国物理学家年，法国物理学家贝克勒尔贝克勒尔在研究铀矿时发现，在研究铀矿时发现，铀矿能使包在黑纸内的感光胶铀矿能使包在黑纸内的感光胶片感光片感光，

7、这是人类第一次认识到，这是人类第一次认识到放射现象放射现象，也是后来人们建立，也是后来人们建立放射显影放射显影的基础。的基础。1898 1898年，马丽年，马丽居里与她的丈夫皮埃尔居里与她的丈夫皮埃尔居里共同发现了居里共同发现了镭镭，此后又发现了钚和钍，此后又发现了钚和钍等许多等许多天然放射性元素天然放射性元素。1923 1923年，物理化学家年，物理化学家HevesyHevesy应用天然的放射性同位素铅应用天然的放射性同位素铅-212-212研究植物不同部分的铅研究植物不同部分的铅含量，后来又应用磷含量，后来又应用磷-32-32研究磷在活体的代谢途径等，并首先提出了研究磷在活体的代谢途径等，

8、并首先提出了“示踪技术示踪技术”的概念。的概念。1926 1926年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（BlumgartBlumgart）等首先应用放射性氡研究人）等首先应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，在人体内体动、静脉血管床之间的循环时间，在人体内第一次应用了示踪技术第一次应用了示踪技术。2023/5/302023/5/305 51.核医学成像概述 19511951年，美国加州大学的卡森（年，美国加州大学的卡森（CassenCassen）研制出）研制出第一台扫描机第一台扫描机，通过，通过逐点打印获得逐点打印获得器官的放射性分布图像器官的放射性分

9、布图像，促进了，促进了显像的发展显像的发展。1957 1957年，安格（年，安格（Hal O.AngerHal O.Anger）研制出）研制出第一台第一台照相机照相机，称，称安格照相机安格照相机，使得核医，使得核医学的显像由单纯的学的显像由单纯的静态步入动态阶段静态步入动态阶段，并于，并于6060年代初应用于临床。年代初应用于临床。1959 1959年，他又研制了年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描双探头的扫描机进行断层扫描，并首先提出了，并首先提出了发射式断层技术发射式断层技术，从而为日后从而为日后发射式计算机断层扫描机发射式计算机断层扫描机-ECT-ECT的研制奠定了基础。的研制奠定了

10、基础。1972 1972年，库赫博士应用三维显示法和年，库赫博士应用三维显示法和18F-18F-脱氧葡萄糖（脱氧葡萄糖（18F-FDG18F-FDG）测定了脑局部葡萄）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了糖的利用率，打开了18F-FDG18F-FDG检查的大门。他的发明成了检查的大门。他的发明成了正电子发射计算机断层显像正电子发射计算机断层显像（PETPET）和单光子发射计算机断层显像（）和单光子发射计算机断层显像（SPECTSPECT）的基础，人们称的基础，人们称库赫博士为库赫博士为“发射发射断层之父断层之父”。目前，绝大多数目前，绝大多数照相机照相机不是真正数字式不是真正数字式的，而是混合型

11、的，在的，而是混合型的，在探头内部仍以模探头内部仍以模拟式为主拟式为主，从，从探头输出位置信号开始进入数字式探头输出位置信号开始进入数字式。随着计算机在核医学中的应用，使核医学仪器趋向于随着计算机在核医学中的应用，使核医学仪器趋向于“智能化智能化”。2023/5/302023/5/306 61.2 1.2 当前核医学影像设备的应用概况当前核医学影像设备的应用概况 目前广泛使用的目前广泛使用的单光子发射计算机断层（单光子发射计算机断层（SPECTSPECT），），已从已从单探头、双探头和三探单探头、双探头和三探头头，直至现在发展为带衰减校正的能进行符合线路成像的，直至现在发展为带衰减校正的能进行

12、符合线路成像的SPECT.SPECT.PET-CTPET-CT的出现使医学影像技术进入了一个新的阶段。的出现使医学影像技术进入了一个新的阶段。分子生物学技术的迅速发展以及与核医学技术的相互融合，形成核医学又一个分子生物学技术的迅速发展以及与核医学技术的相互融合，形成核医学又一个新的分支学科新的分支学科分子核医学分子核医学（molecular nuclear medicinemolecular nuclear medicine）。）。把两种设备的图像融合起来进行分析。把两种设备的图像融合起来进行分析。1.3 SPECT1.3 SPECT与与PET-CTPET-CT的区别的区别 核医学中把应用核医

13、学中把应用计算机辅助断层技术进行显像的设备计算机辅助断层技术进行显像的设备统称为统称为ECTECT，它是医学影像，它是医学影像技术的重要组成部分。技术的重要组成部分。ECTECT的中文名称为发射型计算机断层显像，是其英文名称缩的中文名称为发射型计算机断层显像，是其英文名称缩写而成（写而成（Emission Computed TomographyEmission Computed Tomography）。）。ECTECT实际上又包括两大类设备即实际上又包括两大类设备即SPECTSPECT和和PEPET-T-CTCT1.核医学成像概述2023/5/302023/5/307 71.1.核医学成像概述

14、核医学成像概述 SPECT SPECT并不是一种很新的设备并不是一种很新的设备，其由，其由KuhlKuhl等人于等人于19791979年研制成功。经过多年不断年研制成功。经过多年不断的改进，产生了许多不同型号、不同档次的产品，其的改进，产生了许多不同型号、不同档次的产品，其显像的基本原理没有变化显像的基本原理没有变化，仍，仍属于属于比较低端的核医学设备比较低端的核医学设备。目前国内很多三级以上医院都已经配备目前国内很多三级以上医院都已经配备SPECTSPECT，数量达，数量达300300台以上。台以上。主要用途：用于主要用途：用于全身骨骼、心肌血流、脑血流、甲状腺全身骨骼、心肌血流、脑血流、甲

15、状腺等显像。等显像。PET PET所应用的所应用的显像剂显像剂如如C-11C-11、N-13N-13，O-15O-15等都是人体组织的基本元素，等都是人体组织的基本元素，易于标记易于标记到各种生命必须的化合物、代谢产物或类似物到各种生命必须的化合物、代谢产物或类似物上而不改变它们的生物活性，且可以上而不改变它们的生物活性，且可以参与人体的生理、生化代谢过程，能够深入分子水平反映人体的生理、生化过程，参与人体的生理、生化代谢过程，能够深入分子水平反映人体的生理、生化过程，从功能、代谢等方面前面评价人体的功能状态，达到早期诊断疾病、指导治疗的目从功能、代谢等方面前面评价人体的功能状态，达到早期诊断

16、疾病、指导治疗的目的。的。定性准确和一次性完成全身显像定性准确和一次性完成全身显像的特点极大地促进了其在的特点极大地促进了其在肿瘤、脑神经系统疾肿瘤、脑神经系统疾病以及心脏病病以及心脏病等方面的应用。等方面的应用。我国于我国于19951995年由山东淄博万杰医院引进国内第一台年由山东淄博万杰医院引进国内第一台PETPET，其后增长较为缓慢，其后增长较为缓慢。2023/5/302023/5/308 81.1.核医学成像概述核医学成像概述 PETPET的先进性显而易见的先进性显而易见，最大的缺点是，最大的缺点是解剖结构显示不够清晰解剖结构显示不够清晰。人们尝试把擅长功能显像的人们尝试把擅长功能显像

17、的PETPET与擅长显示解剖结构的全身与擅长显示解剖结构的全身CTCT结合起来，在结合起来，在20002000年世界上年世界上第一台同机一体化第一台同机一体化PET/CTPET/CT在美国在美国CTICTI公司研制成功，被美国公司研制成功，被美国时代时代杂志评杂志评选为选为年度最伟大的发明创造年度最伟大的发明创造。PET/CTPET/CT是目前是目前最先进的最先进的PETPET与最好的多排螺旋与最好的多排螺旋CTCT的完美组合的完美组合，达到了一加一大于，达到了一加一大于二的效果，目前二的效果，目前最豪华的医学影像诊断设备最豪华的医学影像诊断设备。PETPET与与CTCT的同机组合极大地提高了

18、临床的同机组合极大地提高了临床医生对医生对PETPET的认知度，一经问世便在世界范围内高速增长。的认知度，一经问世便在世界范围内高速增长。20022002年第一台年第一台PET/CTPET/CT在国在国内安家落户内安家落户，目前，目前PET/CTPET/CT在国内已经呈献快速发展的趋势。在国内已经呈献快速发展的趋势。SPECT SPECT的的最高探测效率仅为最高探测效率仅为PETPET的的1%-3%1%-3%左右左右，图像质量远不能与图像质量远不能与PET/CTPET/CT相比，诊相比，诊断效能上差距较大断效能上差距较大。比较：比较：二者一种是普及型的低端产品，价格较低；一种是世界上公认的最高

19、档二者一种是普及型的低端产品，价格较低；一种是世界上公认的最高档次的医学影像诊断设备，价格昂贵、投资巨大，很难普及和推广。次的医学影像诊断设备，价格昂贵、投资巨大，很难普及和推广。2023/5/302023/5/309 91.1.核医学成像概述核医学成像概述PET/CTPET/CT和其他检查的区别：和其他检查的区别：(1)(1)单纯单纯X X线线CTCT成像的基础：成像的基础：根据人体组织对外源性根据人体组织对外源性X X线的吸收程度不同来判断线的吸收程度不同来判断人体组织器官的结构改变情况；人体组织器官的结构改变情况；(2)(2)磁共振检查磁共振检查:将人体置入外加磁场内，然后探测人体内组织

20、成分的磁信号变将人体置入外加磁场内，然后探测人体内组织成分的磁信号变化情况；化情况；(3)(3)医学超声成像：医学超声成像：依靠超声在人体内传播，遇到不同的组织和器官时，会因依靠超声在人体内传播，遇到不同的组织和器官时，会因其声特性阻抗不同而产生声强有差异的回波（超声在人体组织上的反射波或背向散其声特性阻抗不同而产生声强有差异的回波（超声在人体组织上的反射波或背向散射波）来建立影像射波）来建立影像 (4)PET(4)PET检查：检查：探测人体内物质（或药物）代谢功能的动态变化。探测人体内物质（或药物）代谢功能的动态变化。四者的成像原理有本质的区别四者的成像原理有本质的区别。目前使用的目前使用的

21、PET/CTPET/CT是是PETPET和和CTCT两种技术的完美结合，相互补充两种技术的完美结合，相互补充。PET/CTPET/CT这种技这种技术的组合可以大大提高临床诊断的准确性（如需要对体内单个孤立性小病灶进行良术的组合可以大大提高临床诊断的准确性（如需要对体内单个孤立性小病灶进行良恶性鉴别诊断和手术前定位等），包括恶性鉴别诊断和手术前定位等），包括精确的定位和定性精确的定位和定性等，是其他检查不能比拟等，是其他检查不能比拟的。的。2023/5/302023/5/301010(1)(1)同位素：同位素：原子核中原子核中质子数相同质子数相同而而中子数不同中子数不同的化学元素。的化学元素。放

22、射性同位素放射性同位素与与非放射性同位素非放射性同位素在在化学性质化学性质上是上是相同相同的，不同的是的，不同的是前者可以衰变前者可以衰变，同时放出射线，放射性同位又称为同时放出射线，放射性同位又称为放射性核素（放射性核素（RadionuclideRadionuclide）。(2)(2)衰变：衰变：放射性同位素自发地放射出放射性同位素自发地放射出 射线后，本身转化为另一种核素，这种现射线后，本身转化为另一种核素，这种现象儿为象儿为“衰变衰变”。(3)(3)放射射线：放射射线：放射性核素放出的放射性核素放出的射线有三种射线有三种：，在核医学中主要用，在核医学中主要用射射线线（光子）和（光子）和（

23、正电子）射线来进行诊断，为什么？正电子）射线来进行诊断，为什么？注：注：射线穿透力不强，对人体辐射危害较大，而射线穿透力不强，对人体辐射危害较大，而 射线穿透力强，对人体辐射射线穿透力强，对人体辐射危害较小。危害较小。(4)(4)放射射线的性质：放射射线的性质：1.1.能使气体电离；能使气体电离；2.2.能激发荧光物质；能激发荧光物质；3.3.能使照相底片感光；能使照相底片感光；4.4.具有穿透性，射线足够强时，还会破坏生物组织的细胞。具有穿透性，射线足够强时，还会破坏生物组织的细胞。2.核诊断用放射性同位素核诊断用放射性同位素2023/5/302023/5/3011112.核诊断用放射性同位

24、素核诊断用放射性同位素 (5)(5)射线能量要求：射线能量要求：为了为了保证成像的质量保证成像的质量而而对患者的辐射剂量对患者的辐射剂量维持在容许的水平上，维持在容许的水平上，对射线的能量有一定的要求。对射线的能量有一定的要求。一般认为，发射能量在一般认为，发射能量在25-511kev25-511kev范围内的范围内的X X射线或射线的放射性核素射线或射线的放射性核素，对，对成像目成像目的有用的有用，而且要求放射性核素的，而且要求放射性核素的纯度必须足够高纯度必须足够高。(6)(6)核医学中用的放射性核素：核医学中用的放射性核素：一般是一般是人工制造人工制造的，的，利用原子反应堆或离子加速器产

25、利用原子反应堆或离子加速器产生的高能一碰撞粒子轰击某些原子核来产生生的高能一碰撞粒子轰击某些原子核来产生，然后用化学的方法进行分离。，然后用化学的方法进行分离。(7)(7)放射性核素的化学载体：放射性核素的化学载体：放射性核素必须要有适当的放射性核素必须要有适当的化学载体化学载体，即，即制成放射性药制成放射性药物物。(8)(8)放射性药物的要求：放射性药物的要求：放射性药物要能对放射性药物要能对靶器官有定位特性和清除率特性靶器官有定位特性和清除率特性，即能，即能被被靶器特定吸收而又能及时排出，要求无菌、无毒性（通过注射或口服）靶器特定吸收而又能及时排出，要求无菌、无毒性（通过注射或口服）。20

26、23/5/302023/5/301212(1)(1)核物理中的基本粒子：核物理中的基本粒子：在核物理中以基本粒子为单位参加核反应，基本粒子有：质在核物理中以基本粒子为单位参加核反应，基本粒子有：质子、中子、子、中子、粒子、粒子、粒子、粒子、粒子等。粒子等。(2)(2)蜕变：蜕变：原子核的质量或电荷的变化称为原子核的质量或电荷的变化称为蜕变蜕变。核蜕变方程：。核蜕变方程：碰撞粒子碰撞粒子+父核子核父核子核+发射粒子发射粒子(3)(3)自动核衰变：自动核衰变：特殊核蜕变称为自动核衰变特殊核蜕变称为自动核衰变,特殊核蜕变方程：特殊核蜕变方程：父核子核父核子核+发射粒子发射粒子(4)(4)放射性核素：

27、放射性核素：核能够自动衰变者称为放射性核素。核能够自动衰变者称为放射性核素。(5)(5)原子核的稳定性：原子核的稳定性：原子核的稳定性依赖于原子核的稳定性依赖于中子与质子的比值中子与质子的比值，比值越近于，比值越近于1 1越稳定，越稳定，越远离越远离1 1越具有自发蜕变的趋势，这种趋势的强烈程度可用越具有自发蜕变的趋势，这种趋势的强烈程度可用半衰期来表示半衰期来表示。(6)(6)半衰期：半衰期：放射性核素由于放射性核素由于衰变而使原有的一半成为其他元素所需的时间衰变而使原有的一半成为其他元素所需的时间。3.3.核物理学中的一些概念核物理学中的一些概念2023/5/302023/5/301313

28、 放射性核素放出的射线有三种：放射性核素放出的射线有三种：粒子粒子.粒子总是伴随粒子总是伴随 着粒子的发射。着粒子的发射。一种称为亚稳态的放射性核素能发射纯的一种称为亚稳态的放射性核素能发射纯的 粒子，粒子，粒子不带电，又称为粒子不带电，又称为光子，光子，穿透力最强；穿透力最强；粒子带电，带正电的粒子带电，带正电的 粒子叫正电子，穿透力较强；粒子叫正电子，穿透力较强；粒子带正电，穿透力不强。粒子带正电，穿透力不强。3.3.核物理学中的一些概念核物理学中的一些概念2023/5/302023/5/3014144.4.核诊断学的检测手段核诊断学的检测手段(1)(1)核诊断的计数与定位：核诊断的计数与

29、定位：核诊断需要对核诊断需要对发射粒子进行计数和定位发射粒子进行计数和定位。由于核蜕变不能直。由于核蜕变不能直接观察到，必须通过接观察到，必须通过探头测量其产生的效果探头测量其产生的效果。(2)(2)发射粒子的探测：发射粒子的探测：利用发射离子的吸收效果，有两种方法进行探测：利用发射离子的吸收效果，有两种方法进行探测：一、由电离而产生的电导性测量；一、由电离而产生的电导性测量；二、物质中产生的闪烁光的测量。二、物质中产生的闪烁光的测量。(3)(3)探测器的分类：探测器的分类：一是一是电离探测器电离探测器；二是二是闪烁探测器闪烁探测器。(4)(4)电离探测器：电离探测器：利用利用发射粒子的电离效

30、应发射粒子的电离效应，离子在电场的作用下将，离子在电场的作用下将产生电流的特产生电流的特性性。在随机碰撞所产生的重新组合发生之前，离子在电场中所通过。在随机碰撞所产生的重新组合发生之前，离子在电场中所通过路径越长，检测路径越长，检测的灵敏度越高，气体材料是适用于电离探测器的灵敏度越高，气体材料是适用于电离探测器。由于气体材料组成的探头物质的密。由于气体材料组成的探头物质的密度很低，对粒子的检测效率很低，气体电离探测器在核诊断中的作用是度很低，对粒子的检测效率很低，气体电离探测器在核诊断中的作用是次要次要的，主的，主要用于要用于X X射线的探测射线的探测。2023/5/302023/5/3015

31、154.4.核诊断学的检测手段核诊断学的检测手段 另外：另外：半导体材料组成半导体材料组成的探测器也属于的探测器也属于离子探测器离子探测器，发射离子在半超导体中并，发射离子在半超导体中并不形成离子，而只形成不形成离子，而只形成电子空穴电子空穴对，优点是对，优点是灵敏度高，电离能量只需气体材料的灵敏度高，电离能量只需气体材料的十分之一十分之一。(5)(5)闪烁探测器：闪烁探测器：辐射能量被吸收将引起辐射能量被吸收将引起电子层的重新排列电子层的重新排列，使能量转换成，使能量转换成紫外线紫外线或可见光或可见光，这种现象称为，这种现象称为闪烁闪烁，闪烁探测器常使用，闪烁探测器常使用碘化钠晶体材料碘化钠

32、晶体材料，并用光电倍增，并用光电倍增管来实现光能到电信号的转换。每一个管来实现光能到电信号的转换。每一个发射粒子引起的闪烁效应发射粒子引起的闪烁效应将产生一个将产生一个电脉冲电脉冲信号信号，对这个，对这个电脉冲进行计数电脉冲进行计数，就可得到，就可得到蜕变速率蜕变速率。放射性的检测主要是放射性的检测主要是蜕变速率的检测蜕变速率的检测。(6)(6)脉冲高度分析器：脉冲高度分析器：为了能与蜕变速率成正比，去掉随机产生的噪声，必须对脉为了能与蜕变速率成正比，去掉随机产生的噪声，必须对脉冲幅度（与发射粒子的能量有关）进行选择，选择那些由冲幅度（与发射粒子的能量有关）进行选择，选择那些由全部吸收均在探头

33、中发生全部吸收均在探头中发生的发射粒子引起的脉冲的发射粒子引起的脉冲，这在电路上称为，这在电路上称为“脉冲高度分析器脉冲高度分析器”。2023/5/302023/5/3016165.核诊断仪器的组成核诊断仪器的组成 (7)(7)脉冲高度分析器的原理：脉冲高度分析器的原理：如果没有如果没有康普顿效康普顿效应而只有应而只有光效益光效益，则，则发射发射粒子的放粒子的放射性物质的密度谱只在一定能量处有一峰值射性物质的密度谱只在一定能量处有一峰值。因此，用。因此，用加窗口技术的脉冲进行选择，加窗口技术的脉冲进行选择，可以保证计数率与蜕变的比例关系可以保证计数率与蜕变的比例关系。(8)(8)核诊断仪器的组

34、成：探测器、线性放大脉冲高度分析器（鉴别器）、脉冲计数器核诊断仪器的组成：探测器、线性放大脉冲高度分析器（鉴别器）、脉冲计数器及显示打印部分，以及探测器装置、病人床的机械运动机构及复杂的计算机控制与及显示打印部分，以及探测器装置、病人床的机械运动机构及复杂的计算机控制与图像处理系统。图像处理系统。(9)(9)探测器：由探测器：由准直器、准直器、NaINaI（T1T1）晶体、光电倍增管及前置放大器）晶体、光电倍增管及前置放大器等组成，其作用等组成，其作用是将是将射线的能量转换成电压脉冲信号射线的能量转换成电压脉冲信号，其，其幅度与幅度与射线的能量成正比射线的能量成正比。线性放大器：功能是将探测器

35、来的电信号进一步放大及处理。线性放大器：功能是将探测器来的电信号进一步放大及处理。脉冲高度分析器：利用加窗技术，脉冲高度分析器：利用加窗技术，选择具有一定幅值（通常采用光峰的）的脉冲通选择具有一定幅值（通常采用光峰的）的脉冲通过而其它幅值的脉冲抑制下去过而其它幅值的脉冲抑制下去。2023/5/302023/5/301717 脉冲记数器：脉冲记数器：对脉冲高度分析器出来的对脉冲高度分析器出来的脉冲进行测量脉冲进行测量，有两种测量方法：，有两种测量方法：一种计数法，称为记数器；一种计数法，称为记数器；另一种是对脉冲序列进行平均，称为速率计。另一种是对脉冲序列进行平均，称为速率计。不同类型的核诊断仪

36、器不同类型的核诊断仪器，对，对 射线光子的能量范围也有一定要求，一般认为，射线光子的能量范围也有一定要求，一般认为，2525511KeV511KeV范围内的范围内的X X射线或射线或 射线的放射性核素，对成像目的有用。射线的放射性核素，对成像目的有用。对于对于AngerAnger单晶闪烁照相机，单晶闪烁照相机，光子的能量范围为光子的能量范围为75-300KeV75-300KeV成像最有效；而直线扫成像最有效；而直线扫描仪则是此能量范围以上或以下了有效。正电子发射断层成像则利用正电子灭过程描仪则是此能量范围以上或以下了有效。正电子发射断层成像则利用正电子灭过程中解释放出的中解释放出的511KeV

37、511KeV的光子。的光子。5.核诊断仪器的组成核诊断仪器的组成2023/5/302023/5/3018186.6.分类及应用特点分类及应用特点1.1.照相机照相机(1)(1)照相机是核医学影像设备中照相机是核医学影像设备中最基本、最实用，而且最重要最基本、最实用，而且最重要的一种。的一种。(2)(2)照相机，又称照相机，又称闪烁照相机（闪烁照相机（Scintillation CameraScintillation Camera），），是一种能对脏器中的是一种能对脏器中的放射性核素分布进行一次成像和连续动态观察的仪器。放射性核素分布进行一次成像和连续动态观察的仪器。由四部分组成，即由四部分组成

38、，即闪烁探头、电子学线路、显示记录装置闪烁探头、电子学线路、显示记录装置以及以及附加设备附加设备。(3)(3)照相机可同时照相机可同时记录脏器内各个部份的射线记录脏器内各个部份的射线，以，以快速形成一帧器官的静态平面快速形成一帧器官的静态平面图像图像，同时因其，同时因其成像速度快成像速度快，亦可用于获取反映脏器内放射性分布变化的连续照片，亦可用于获取反映脏器内放射性分布变化的连续照片，经过数据处理后，可观察脏器的动态功能及其变化，因此经过数据处理后，可观察脏器的动态功能及其变化，因此照相机既是照相机既是显像仪又是显像仪又是功能仪功能仪。提高提高照相机性能的关键是增加它照相机性能的关键是增加它采

39、集的信息量采集的信息量,特别是断层采集特别是断层采集。2023/5/302023/5/3019196.6.分类及应用特点分类及应用特点2.ECT2.ECT 发射式计算机断层（发射式计算机断层（Emission Computed tomographyEmission Computed tomography，ECTECT）是利用仪器探测人是利用仪器探测人体内同位素动态分布成像，并通过计算机进行数据处理和断层重建，来获得脏器或体内同位素动态分布成像，并通过计算机进行数据处理和断层重建，来获得脏器或组织的横断面、矢状面以及冠状面的三维图像的。它可以组织的横断面、矢状面以及冠状面的三维图像的。它可以做功

40、能、代谢方面的影像做功能、代谢方面的影像观察观察，是由，是由电子计算机断层（电子计算机断层（CTCT）与核医学示踪原理）与核医学示踪原理相结合的高科技技术。相结合的高科技技术。ECTECT分为两大类：分为两大类：一类：一类：以发射单光子的核素为示踪剂以发射单光子的核素为示踪剂的，即单光子发射计算机断层显像仪的，即单光子发射计算机断层显像仪（single photon emission computed tomographysingle photon emission computed tomography，SPECTSPECT）；）；另一类：另一类：是以发射正电子的核素为示踪剂是以发射正电子的

41、核素为示踪剂的，即正电子发射计算机断层显像仪的，即正电子发射计算机断层显像仪（positron emission tomographypositron emission tomography，PETPET）。）。2023/5/302023/5/3020206.6.分类及应用特点分类及应用特点（1 1）SPECTSPECTSPECTSPECT是一个是一个探头可以围绕病人某一脏器进行探头可以围绕病人某一脏器进行360360旋转的旋转的相机相机，在旋转时每，在旋转时每隔一定角度（通常是隔一定角度（通常是5.65.6或或66）采集一帧图片，然后经电子计算机自动处理，）采集一帧图片，然后经电子计算机自动

42、处理，将图像叠加，并重建为该脏器的将图像叠加，并重建为该脏器的横断面、冠状面、矢状面或任何需要的不同方位的横断面、冠状面、矢状面或任何需要的不同方位的断层、切面图像断层、切面图像。近年来为提高诊断的近年来为提高诊断的灵敏度、分辨率和正确性灵敏度、分辨率和正确性，同时，同时缩短采集时间缩短采集时间，双探头的，双探头的SPECTSPECT也相继应用于临床中。也相继应用于临床中。SPECTSPECT同时也具有一般同时也具有一般相机的功能，可以进行脏器的平面和动态（功能）显像。相机的功能，可以进行脏器的平面和动态（功能）显像。2023/5/302023/5/3021216.6.分类及应用特点分类及应用

43、特点（2 2）PETPETPETPET是目前在分子水平上进行人体功能显像的是目前在分子水平上进行人体功能显像的最先进的医学影像技术最先进的医学影像技术，它的，它的空间空间分辨率明显优于分辨率明显优于SPECTSPECT。PETPET的基本原理是利用加速器生产的的基本原理是利用加速器生产的超短半衰期同位素超短半衰期同位素，如氟，如氟-18-18、氮、氮-13-13、氧、氧-1515、碳、碳-17-17等作为等作为示踪剂注入人体，参与体内的生理生化代谢过程示踪剂注入人体，参与体内的生理生化代谢过程。这些超短半衰。这些超短半衰期同位素是组成人体的主要元素，利用它们期同位素是组成人体的主要元素，利用它

44、们发射的正电子与体内的负电子结合释放发射的正电子与体内的负电子结合释放出一对伽玛光子出一对伽玛光子，被探头的晶体所探测，得到高分辨率、高清晰度的活体断层图像，被探头的晶体所探测，得到高分辨率、高清晰度的活体断层图像，以显示人脑、心脏、全身其它器官以及肿瘤组织的生理和病理的功能及代谢情况。以显示人脑、心脏、全身其它器官以及肿瘤组织的生理和病理的功能及代谢情况。PETPET在临床医学的应用主要集中于在临床医学的应用主要集中于神经系统、心血管系统、肿瘤三神经系统、心血管系统、肿瘤三大领域。大领域。2023/5/302023/5/3022227.7.照相机（照相机（Gamma cameraGamma

45、camera）直线扫描仪：直线扫描仪：5050年代出现的，通过年代出现的，通过机械驱动装置机械驱动装置，使，使探头在患者上方作屏幕扫探头在患者上方作屏幕扫描式移动，并同步地驱动一支笔依次在一张纸上做标记（打点），将一幅二维图像描式移动，并同步地驱动一支笔依次在一张纸上做标记（打点），将一幅二维图像记录下来记录下来。图像上。图像上打点的疏密程度表示脏器对放射性药物吸收程度的不同打点的疏密程度表示脏器对放射性药物吸收程度的不同。80 80年代初，国内有人采用计算机控制，并将不同的计数率赋与不同的颜色，打年代初，国内有人采用计算机控制，并将不同的计数率赋与不同的颜色，打印出彩色图像，称为印出彩色图像

46、，称为彩色扫描仪彩色扫描仪。直线扫描仪的缺点：直线扫描仪的缺点：成像时间长，无法提供动态图像，而且成像效率低，操作不灵活，对不同深度成像时间长，无法提供动态图像，而且成像效率低，操作不灵活，对不同深度的成像，要更换不同的焦距的准直器。的成像，要更换不同的焦距的准直器。2023/5/302023/5/3023237.7.照相机（照相机（Gamma cameraGamma camera）照相机是在照相机是在直线扫描仪直线扫描仪的基础上发展起来的，它可以摄下所的基础上发展起来的，它可以摄下所感兴趣的区域中放感兴趣的区域中放射性药物浓度的分布图，形成一幅完整的图像大约只需要零点几秒射性药物浓度的分布图

47、，形成一幅完整的图像大约只需要零点几秒，如果在一定时，如果在一定时间间隔中摄取一系列的药物分布图，就可以对间间隔中摄取一系列的药物分布图，就可以对脏器的功能进行动态分析脏器的功能进行动态分析。照相机照相机无需移动探测器无需移动探测器，可使大面积的人体或整个器官成像，而且它能提供，可使大面积的人体或整个器官成像，而且它能提供用来研究放射性药物沉积和清除率的动态图像的手段，其成像效率高，空间分辨高。用来研究放射性药物沉积和清除率的动态图像的手段，其成像效率高，空间分辨高。(1)(1)系统构成系统构成 整个系统由整个系统由准直器、闪烁晶体、光电倍增管阵列、位置计算电路、脉冲高度分准直器、闪烁晶体、光

48、电倍增管阵列、位置计算电路、脉冲高度分析器与相应的显示装置析器与相应的显示装置构成构成。2023/5/302023/5/302424前视图前视图侧视图侧视图视野视野闪烁晶体闪烁晶体放射源放射源7.7.照相机（照相机（Gamma cameraGamma camera）A.A.准直器准直器-最重要部件之一最重要部件之一 准直器的作用：准直器的作用：实现空间定位，使得来自不同空间部位的射线照射到闪烁体的实现空间定位，使得来自不同空间部位的射线照射到闪烁体的特定位置上。让人体内向外辐射的射线能准确地投射到闪烁晶体的相应位置上，以特定位置上。让人体内向外辐射的射线能准确地投射到闪烁晶体的相应位置上，以便

49、构成闪烁图像。闪烁晶体与准直器具有相同的直径，并紧贴也安装在准直器的背便构成闪烁图像。闪烁晶体与准直器具有相同的直径，并紧贴也安装在准直器的背后。后。在在照相机中使用的准直器是一块开了许多小孔的有一定厚度的铅板，根据小照相机中使用的准直器是一块开了许多小孔的有一定厚度的铅板，根据小孔的不同形式可将其分为孔的不同形式可将其分为平行孔型、张角型、聚焦型与针孔型平行孔型、张角型、聚焦型与针孔型等几种类型。等几种类型。(一一)平行孔型准直器平行孔型准直器 平行孔型准直器中所开的孔是相互平行的。平行孔型准直器中所开的孔是相互平行的。2023/5/302023/5/302525使用平行孔型准直器时，使用平

50、行孔型准直器时，照相机的视野与准直器的直径相当照相机的视野与准直器的直径相当。晶体上的图。晶体上的图像大小与人体放射源的实际大小相同。当人体与探测器的距离发生变化时，所得的像大小与人体放射源的实际大小相同。当人体与探测器的距离发生变化时，所得的图像大小并不会发生变化。图像大小并不会发生变化。注：注：灵敏度不会因为探查物距离的远近而发生明显变化灵敏度不会因为探查物距离的远近而发生明显变化。(二二)张角型准直器张角型准直器 发散型准直器，小孔面向探查对象呈扇形。发散型准直器，小孔面向探查对象呈扇形。使张角型准直器可以扩大视野，得到比晶体尺寸更大的放射源图像。被探查对使张角型准直器可以扩大视野，得到