核医学成像原理及设备共43页文档
核医学成像原理及设备课件
多模态成像技术
总结词
多模态成像技术是核医学成像的另一个重要 发展趋势，通过结合多种成像模式，能够提 供更全面的医学信息，有助于医生更全面地 了解患者的病情。
详细描述
多模态成像技术是利用多种成像模式进行医 学影像获取的方法。这种技术能够结合不同 模式的成像特点，提供更全面的医学信息， 有助于医生更全面地了解患者的病情，提高
和医学影像技术的不断发展，分子成像技术在核医学成像中的应用将越来越广泛。
06 核医学成像设备安全与防 护
辐射防护原则
辐射防护三原则
防护、隔离、减量。
辐射防护最优化
在满足诊断和治疗效果的前提下，尽量减少患者 和医务人员的辐射剂量。
剂量限值
根据不同人群和不同照射情况，设定合理的剂量 限值，确保辐射安全。
肿瘤治疗
核医学成像设备还可以用于肿瘤 的治疗，如放射性碘治疗甲状腺 癌、骨转移瘤的放射性核素治疗 等。
心血管疾病诊断
冠心病诊断
核医学成像技术可以检测心肌缺血和 心肌梗死，通过心肌灌注显像和代谢 显像等方法，评估心脏功能和诊断冠 心病。
心功能评估
核医学成像设备可以评估心脏功能， 通过放射性核素心室造影等技术，测 定心脏射血分数等指标，了解心脏的 收缩和舒张功能。
规定。
个人剂量监测
为医务人员配备个人剂量计，实时 监测和记录个人辐射剂量，保障医 务人员健康。
环境辐射监测
对核医学成像设备周围的环境进行 辐射监测，确保环境安全。
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核医学成像的优点
无创、无痛、无辐射，能 够提供人体生理和病理过 程的详细信息。
核医学成像的应用
在肿瘤、心血管、神经系 统等领域具有广泛的应用 价值。
第七章 核医学成像-完全版(给学生)
第七章核医学成像第一节概述第二节核医学成像的基本原理和技术第三节γ照相机第四节单光子发射计算机体层仪第五节正电子发射计算机体层设备第一节概述一、核医学成像原理核医学成像的过程是先把某种放射性同位素标记在药物上，形成放射性药物并引入人体内，当它被人体的脏器和组织吸收后，就在体内形成了辐射源。
用γ射线检测装置可以从体外检测体内放射性核素在衰变过程中放出的γ射线，从而构成放射性同位素在体内分布密度的图像。
核医学成像的特点⑴核医学成像是以脏器内、外，或脏器内各部分之间的放射性浓度差别为基础，显示的静态和动态图像。
图像不仅能反映人体组织、脏器和病变的位置、形态和大小，而且还提供了包括整体或局部组织功能，以及脏器功能的每个微小局部变化的差别。
⑵核医学成像具有多种动态成像方式。
由于脏器对放射性药物的摄取、吸收、排泄等作用，使脏器、病变的血流和功能情况得以动态且定量的显示出来。
⑶一些放射性核素具有向脏器或病变的特异性聚集，由此而获得的核素成像具有较高的特异性，可显示不同组织类型的肿瘤、各种神经受体、炎症、转移灶等组织器官的影像。
而这些单靠形态学检查常常难以实现。
二、核医学成像的发展1、20世纪30年代后期，人们借助131I开始研究甲状腺病症；2、50年代，核医学设备开始问世。
1951年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出第一台自动γ闪烁扫描机，通过逐点打印获得器官的放射性分布图像，促进了显像的发展，1952年纽厄尔(Newell )等设计出扫描机的聚焦型准直器。
但这些早期的成像设备只能对放射源逐点扫描，成像速度很慢；3、1957年，安格（Hal O. Anger）研制出第一台γ照相机，称安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶段，并于60年代应用于临床。
1959年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描，并首先提出了发射式断层的技术，从而为日后发射式计算机断层扫描机—ECT的研制奠定了基础；4、70年代后期，研制出正电子发射型计算机体层成像设备（Positron emission Computed tomography，PET），和单光子发射型计算机体层成像设备（Single photon emission Computed tomography，SPECT），总称为发射型计算机体层（Emission Computed tomopraphy，ECT）。
核医学成像原理
闪烁探测器是利用晶体使射线能量 转换成荧光光子，记录荧光光子的 产生数量，便可反映射线的活度和 能量，这类仪器主要用于核医学显 像、功能测定和体外分析。
核医学显像始于20世纪50年代。 1950年建立了晶体井型计数仪，用于体外 的放射性测量。 1951年cassen用晶体加准直器研制成功闪 烁扫描仪，获得了人体第一张甲状腺扫描 图。 1957年Hal Anger研制了γ照相机。 1964年世界上便有了商品γ照相机供应， 开创了核医学显像的新纪元。 1979年Kuhl等人在长期研究基础上制成了 世界上第一台发射型计算机断层(ECT)。
二、发射型计算机体层显像(ECT)
X-CT与ECT的主要区别：
1、X-CT是利用常规X线从外部穿透机体 后，根据组织密度的差异成像，ECT显 像是反映放射性药物在体内的分布图。
2、X-CT是反映解剖结构，ECT是既反映 解剖结构又反映器官的生理和功能。
探头1
X-ray
探头2
CT
SPECT
PET
ECT的主要特点
前列腺治疗仪等。
（三）防护用核医学仪器
个人剂量监测仪: 袖珍剂量仪、胶片 剂量计、热释光剂量仪。
表面污染监测仪: 探测a、β、γ射线 污染,以每计数/s读出。
场所剂量监测仪: 直接获得辐射场强 度 ,rad/h,Gy/h.
辐射剂量监测仪
表面污染监测仪
显像仪器
核医学显像仪器起源于扫描机年代。
图21 扫描机
第三节 核医学仪器
一、放射线探测的原理和显像发展的历史 二、核医学仪器的类型 三、显像仪器
核医学成像-完全版
第七章核医学成像第一节概述第二节核医学成像的基本原理和技术第三节γ照相机第四节单光子发射计算机体层仪第五节正电子发射计算机体层设备第一节概述一、核医学成像原理核医学成像的过程是先把某种放射性同位素标记在药物上，形成放射性药物并引入人体内，当它被人体的脏器和组织吸收后，就在体内形成了辐射源。
用γ射线检测装置可以从体外检测体内放射性核素在衰变过程中放出的γ射线，从而构成放射性同位素在体内分布密度的图像。
核医学成像的特点⑴核医学成像是以脏器内、外，或脏器内各部分之间的放射性浓度差别为基础，显示的静态和动态图像。
图像不仅能反映人体组织、脏器和病变的位置、形态和大小，而且还提供了包括整体或局部组织功能，以及脏器功能的每个微小局部变化的差别。
⑵核医学成像具有多种动态成像方式。
由于脏器对放射性药物的摄取、吸收、排泄等作用，使脏器、病变的血流和功能情况得以动态且定量的显示出来。
⑶一些放射性核素具有向脏器或病变的特异性聚集，由此而获得的核素成像具有较高的特异性，可显示不同组织类型的肿瘤、各种神经受体、炎症、转移灶等组织器官的影像。
而这些单靠形态学检查常常难以实现。
二、核医学成像的发展1、20世纪30年代后期，人们借助131I开始研究甲状腺病症；2、50年代，核医学设备开始问世。
1951年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出第一台自动γ闪烁扫描机，通过逐点打印获得器官的放射性分布图像，促进了显像的发展，1952年纽厄尔(Newell )等设计出扫描机的聚焦型准直器。
但这些早期的成像设备只能对放射源逐点扫描，成像速度很慢；3、1957年，安格（Hal O. Anger）研制出第一台γ照相机，称安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶段，并于60年代应用于临床。
1959年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描，并首先提出了发射式断层的技术，从而为日后发射式计算机断层扫描机—ECT的研制奠定了基础；4、70年代后期，研制出正电子发射型计算机体层成像设备（Positron emission Computed tomography，PET），和单光子发射型计算机体层成像设备（Single photon emission Computed tomography，SPECT），总称为发射型计算机体层（Emission Computed tomopraphy，ECT）。
医学影像设备学第8章 核医学成像设备
不足：
空间分辨率、灵敏度、图像对比度和进行动态显像的能力显然不 如专用PET；
进行18F-FDG显像的检查时间较长，无法使用超短半衰期正电子 核素（11C和15O等）。
第一节 概述
（四）PET
结构： 探测器和电子学线路 、扫描机架和同步检 查床、计算机及其辅 助设备。
第一节 概述
（四）PET
第一节 概述
（二）SPECT
不足： 灵敏度低。 衰减及散射影响较大：体内发射的光子碰到高密度物 质(例如骨、准直孔边缘等)发生的散射同样也会使正 常图像叠加上一幅完全不均匀的伪像。这一直是发射 显像明显存在的固有缺陷。 重建图像的空间分辨率低：固有空间分辨率为 3～ 4mm半高宽度（full width at half maximum， FWHM），重建图像固有空间分辨率为 6～8mm。
主要由孔长及孔间壁厚度决定。
高能准直器孔更长，孔间壁也更厚。
• 厚度0.3mm左右者适用于低能（＜150keV）射线探测 • 1.5mm左右者适用于中能（150keV～350keV）射线探测 • 2.0mm左右者适用于高能（＞350keV）射线探测
第二节核医学成像设备的基本部件
（二）准直器的类型
SPECT/CT
PET/CT
PET/MR
k
H LV V H 1 C
C
第一节 概述
（一）γ照相机
结构： 闪烁探头、电子线路、显示记录装置以及一些附加设备。 优势：
通过连续显像可进行脏器动态研究； 检查时间相对较短，方便简单，特别适合儿童和危重病人检查； 显像迅速，便于多体位、多部位观察； 通过图像处理，可获得有助于诊断的数据或参数。
(初稿)核医学成像原理
四、核医学成像的特点
1、功能性图像 （1）显示组织或器官的形态 或动态图像。 （2）反映生理生化过程的图 像。 （3）反映组织或器官功能状 态的图像。
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闪烁探测器是利用晶体使射 线能量转换成荧光光子，记 录荧光光子的产生数量，便 可反映射线的活度和能量， 这类仪器主要用于核医学显 像、功能测定和体外分析。
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Siemens PET
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3、 PET成像过程
（1）标记核素制备 （2）标记物引入体内积 聚 （3）γ光子对探测 （4）数据处理 （5）图像显示与储存
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4、SPECT和 PET的比较
SPECT不必配备回旋加速器， 价格相对便宜，因此在临床中 广泛使用。 SPECT能进行放射性核素体 内分布相对比较显像，但进行 体内定量显像就比较困难，也 不太准确。
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六、PET
PET是通过注入人体的放射性核素在衰变过程中 产生的正负电子湮没辐射实现断层成像的。它克服了 平面显影的缺点，促进了核医学影像学的发展，被认 为是核医学发展的一个重要的、划时代的里程碑。 PET可以用人体物质组成元素(150，11C，13N等) 来制造放射性药物，PET特别适合做人体器官功能和 生理变化等方面观察与研究，尤其是对脑神经功能的 研究具有独到之处，其图像的清晰性、真实性被称为 “生命体层”或“生化体层”，它也是目前唯一能够 提供神经活动信息的医学仪器设备。
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SPECT与PET的共同点：
都能得到断层显像，显像 原理都是利用晶体转换γ光子 射线能量成荧光光子并被光电 倍增管探测和放大，得到与放 射性核素在体内分布、活性强 弱一致的图像。
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PET的应用特点
1、示踪剂具有生物学活性。 2、放射性损伤小。 3、灵敏度与分辨率比 SPECT要高。 4、系统复杂费用高。
第八章 核医学成像原理与设备
若原子核在不受外力的作用时，核内的成 分及能级不发生变化，为稳定性核素。
若原子核需要通过核内结构或能级调整才 能趋于稳定，这种核素被称为不稳定核素。
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核衰变(nuclear decay)和放射性：
核内能级和结构的调整过程称为核衰变。
核衰变的同时，将释放出一种或一种以上的射线，这种
迈向新的分子显像、代谢显像和基因成像，不
仅提供诊断信息，还提供治疗信息。
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正电子和正电子放射性核素
正电子放射性核素通常为富质子的核素 ， 它们衰变时会发射正电子。原子核中的 质子释放正电子和中微子并衰变为中子： P → β＋ + n + ν
其中 P为质子，n为中子，β＋为正电子，ν 为中微子。
与X-CT的区别：
图像粗造，空间分辨率低。 属发射型体层摄影；
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正电子发射型计算机体层设备(PET)
使用发射正电子的放射性核素； 测量湮没辐射产生的γ光子。 优点：
空间分辨率高，一般4~5mm，最佳3mm。
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核医学成像的物理基础
利用湮灭辐射的特点和两个相对探测器的符合来 2019/确9/17定闪烁事件位置和时间的方法称电子准直。 29
PET的基本结构
扫描装置： 机架： 检查床： 计算机接口及计算机系统：
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MRI图像和PET图像对比
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N（中子）P（质子）+ β-
投影数据采集 预处理电路
第九章核医学成像设备
99Mo-99mTc发生器
99Mo（T1/2=2.7d） 99mTc (T1/2=6h) 99Tc
母体核素
子体核素
99mTc是显像检查中最常用的放射性核素， 99mTc络合物是目前临床应用最广泛的放射性
药物，占SPEC显影剂的90%以上
广泛用于心、脑、肾、骨、肺、甲状腺等多种 脏器疾患的检查，并且大多已有配套药盒供应
PET优点
机架和床
机械运动组件
机架运动控制电路
机架
电源保障系统 机架操纵器 运动状态显示器
旋转机架
计算机及外围装置
计算机：微型机、小型机、单功能多处理器等 外围装置：磁带机、可读写光盘、高精度的黑 白或彩色显示器、生理信号检测输出设备 操作人员所做工作 摆好体位，位于视野中心 控制好采集时间，平均30min 选择合适的准直器
光电倍增管(PMT)
呈蜂窝状排列成阵列状 圆形探测器PMT数量为37-91个，方形或矩形探 测器PMT一般为55-96个。 PMT有圆形和六角形，六角形优点：去除光导， 直接与晶体紧密相贴，消除探测间隙，提高灵 敏度和空间分辨力
三、主要电路
γ照相机电路：位置信号通道和能量信号通道 能量信号通道：脉冲总和电路、脉冲高度分析 器、自动曝光电路，生理标记电路等
C , N , O, F
引入人体的放射性核素参与人体代谢，反映了人体组 织器官的机能和代谢状态。 正电子与人体组织的电子相结合而湮灭，转换成一对 方向相反、能量为511Kev的γ光子。 从各个角度收集γ光子，进行图像重建。
湮灭符合探测装置
符合事件 测定区
PET的电子准直
核医学显像原理共56页文档
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
核医学显像原理
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联