医学成像技术(第四章 放射性核素成像系统SPECT)
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医学影像设备 ECT设备(SPECT)
临床表现
灵敏度 （mol）
解剖显像
10－3
功能解剖显像 10－5
功能影像
分子影像
功能显像
10－9
分子显像
10－13
31
四、SPECT的发展史
• Scanner
1950年 Casson
• g-Camera
1956年 Anger
• 电子计算机+γ照相机 1970年
• SPECT
1979年 Kuhl,etal
50
还原反应
• 还原剂——氯化亚锡(SnCl2.2H2O) 1、把99TcmO4-还原成低价态； 2、作为双金属鳌合物中的第二种金属离子。
• 还原反应： 299TcmO4- + 16H+ + 3Sn2+ == 299Tcm＋4 + 3Sn＋4 ＋ 8H2O
• 在其他物理化学条件下99Tcm还可能被还原 为+3价或+5价。
–同质异能素 (isomer) :质子数（P）相同、中子数（ N）相同，而能量状态不同的核素，彼此互为同 质异能素。如 99mTc, 99Tc
11
基本概念
• 稳定性核素 ： 凡核素的半衰期大于1018年 的核素，为稳定性核素。
• 放射性核素 ： 凡核的素半衰期小于1018年 的核素，为放射性核素。
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核医学知识点整理
核医学整理
核医学显像
核医学的PET、SPECT显像侧重于显示功能、血流、代谢、受体、配体等的改变，能早期为临床、科研提供有用的信息。
1.通过放射性核素显像仪（如SPECT）对选择性聚集在或流经特定脏器或病变的放射性核素或其标记物发
射出的具一定穿透力的射线进行探测后以一定的方式在体外成像，借以判断脏器或组织的形态、位置、大小、代谢及其功能变化，从而对疾病实现定位、定性、定量诊断的目的。
2.基本条件：用于示踪的放射性核素能够在靶组织或器官中与邻近组织之间形成放射性分布的差异。
3.用于显像的放射性核素或其标记物通称为显像剂（imaging agent），显像剂在机体内的生物学特性决定了
显像的主要机制
4.诊断和治疗用（含正电子）体内放射性药品浓集原理
1)合成代谢
2)细胞吞噬
3)循环通路：血管、蛛网膜下腔或消化道，暂时性嵌顿。
4)选择性浓聚
5)选择性排泄
6)通透弥散
7)离子交换和化学吸附
8)被动扩散
9)生物转化
10)特异性结合
11)竞争性结合
12)途径和容积指示
5.核医学仪器的基本结构：
探头、前置放大器、主放大器、甄别器、定标电路、数字显示器
常用显像仪器：γ照相机、SPECT、PET等。
二、分为诊断用放射性药物（显像剂和示踪剂）和治疗用放射性药物。放射性药品指含有放射性核素供医学诊断和治疗用的一类特殊药品。
γ射线能量为:141KeV
三、SPECT显像方法：
1.每例检查均需使用显像剂
2.给药方式：iv，po，吸入，灌肠，皮下注射等
3.仪器：SPECT
4.给药后等待检查时间：即刻，20--30min, 1h, 2--3h
医学成像技术(第四章 放射性核素成像系统SPECT)
平面成像
相机固定在病人上方，获取单一角度数据 相机固定在病人上方，
平面动态成像
固定角度，长时间观察放射性示踪剂运动 固定角度，
SPECT成像 SPECT成像
绕病人旋转， 绕病人旋转，获取放射性示踪剂三维分布
门控SPECT成像 门控SPECT成像
结合ECG获取心动周期不同阶段的图像 结合ECG获取心动周期不同阶段的图像
γ射线衰减与X射线衰减不同之处？ 射线衰减与X射线衰减不同之处？
SPECT的示踪剂 SPECT的示踪剂
由放射性同位素标记的放射性药物会产生 内部辐射。 这种放射性药物称为示踪剂， 内部辐射。 这种放射性药物称为示踪剂， 可以是注射也可以是吸入。 可以是注射也可以是吸入。正是示踪剂的 衰减放射出γ射线。 衰减放射出γ射线。 常用能够标记放射性药物有：MIBI（ 常用能够标记放射性药物有：MIBI（心肌 显象）； MDP（全身骨显象）； ECD（ 显象）； MDP（全身骨显象）； ECD（脑 血流显象） 血流显象）
光电倍增管阵列
相机准直器
准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ 线相接触的部分。 线相接触的部分。准直器的性能在很大成度 上决定了探头的性能。 上决定了探头的性能。准直器能够限制散射 光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。 光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。
相机固定在病人上方，获取单一角度数据 相机固定在病人上方，
平面动态成像
固定角度，长时间观察放射性示踪剂运动 固定角度，
SPECT成像 SPECT成像
绕病人旋转， 绕病人旋转，获取放射性示踪剂三维分布
门控SPECT成像 门控SPECT成像
结合ECG获取心动周期不同阶段的图像 结合ECG获取心动周期不同阶段的图像
γ射线衰减与X射线衰减不同之处？ 射线衰减与X射线衰减不同之处？
SPECT的示踪剂 SPECT的示踪剂
由放射性同位素标记的放射性药物会产生 内部辐射。 这种放射性药物称为示踪剂， 内部辐射。 这种放射性药物称为示踪剂， 可以是注射也可以是吸入。 可以是注射也可以是吸入。正是示踪剂的 衰减放射出γ射线。 衰减放射出γ射线。 常用能够标记放射性药物有：MIBI（ 常用能够标记放射性药物有：MIBI（心肌 显象）； MDP（全身骨显象）； ECD（ 显象）； MDP（全身骨显象）； ECD（脑 血流显象） 血流显象）
光电倍增管阵列
相机准直器
准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ 线相接触的部分。 线相接触的部分。准直器的性能在很大成度 上决定了探头的性能。 上决定了探头的性能。准直器能够限制散射 光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。 光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。
医学成像第四章：放射性核素成像
核医学的方法
在进行脏器显像和/或功能测定时，医生根 据检查目的，给病人口服或静脉注射某种放 射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定 器官组织的循环和代谢，并不断地放出射线。
这样我们就可在体外用各种专用探测仪器追 踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式 显示出病人体内脏器的形态和功能。
核医学的特点
放射性核素成像
放射性核素成像的主要特点是 能同时提供脏器或组织的形态与功能 信息。如将含有131I 的制剂引体内后， 由于甲状腺对碘具有自然的亲合性， 就可以在体外观察甲状腺摄碘的功能。 一般来说，在疾病形成过程中，脏器 或组织功能上的变化要早于其形态上 的变化，因此放射性核素成像在临床 中有特殊重要的意义。
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
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核衰变
核衰变主要由以下几种
α 衰变
反应式：ZA X
Y A 4
Z 2
Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
4 2
He
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能 － 衰变
反应式：ZA X
Y A
Z 1
Q
粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核
1.放射性核素成像的物理基础
1:同位素 指具有相同质子数(原子序数)但具有不同
医学影像学：放射性核素显像
• 方法:显像剂
正常影像：注意对称性
•周边放射性浓影：大脑皮质。 •“岛状”团块浓影：丘脑、基底核、脑干等灰质核团。 •小脑皮质放射性分布亦高于髓质。 •影像上所见的放射性分布高低，反映不同局部脑血流灌注、 脑神经细胞功能和代谢的活跃程度。
horizontal slices
Cerebellum Thalamus Basal ganglia: caudate nucleus Occipital lobe: visual cortex Temporal lobe Frontal lobe: gyrus cinguli
Citrate FDG
Sulfur
能量 (KeV) 140 140 70 140 364 364 140 140 81 90 511 140
T 1/2 应用(hours) 6 6 73 6
8 days 8 days
6 6 62 78 2 6
诊断和治疗用（含正电子）体内
放射性药品浓集原理 ㈠ 参与代谢原理 ㈡ 被动扩散原理 ㈢ 渗透原理 ㈣ 生物转化原理 ㈤ 受体、转运体特异性结合原理 ㈥ 抗原—抗体结合原理 ㈦ 竞争性结合原理 ㈧ 离子交换原理 ㈨ 途径和容积指示原理 ㈩ 暂时性栓塞原理
level
Coronal slices
Sagittal slices
异常影像
1、放射性减低或缺损区：多见于脑血管病、癫痫发作间期、 偏头痛等。
正常影像：注意对称性
•周边放射性浓影：大脑皮质。 •“岛状”团块浓影：丘脑、基底核、脑干等灰质核团。 •小脑皮质放射性分布亦高于髓质。 •影像上所见的放射性分布高低，反映不同局部脑血流灌注、 脑神经细胞功能和代谢的活跃程度。
horizontal slices
Cerebellum Thalamus Basal ganglia: caudate nucleus Occipital lobe: visual cortex Temporal lobe Frontal lobe: gyrus cinguli
Citrate FDG
Sulfur
能量 (KeV) 140 140 70 140 364 364 140 140 81 90 511 140
T 1/2 应用(hours) 6 6 73 6
8 days 8 days
6 6 62 78 2 6
诊断和治疗用（含正电子）体内
放射性药品浓集原理 ㈠ 参与代谢原理 ㈡ 被动扩散原理 ㈢ 渗透原理 ㈣ 生物转化原理 ㈤ 受体、转运体特异性结合原理 ㈥ 抗原—抗体结合原理 ㈦ 竞争性结合原理 ㈧ 离子交换原理 ㈨ 途径和容积指示原理 ㈩ 暂时性栓塞原理
level
Coronal slices
Sagittal slices
异常影像
1、放射性减低或缺损区：多见于脑血管病、癫痫发作间期、 偏头痛等。
医学物理学知识点
医学物理学是研究应用物理学在医学领域中的原理、方法和技术的学科。它在医学诊断、治疗和研究中起着重要的作用。以下是关于医学物理学的一些重要知识点，供您参考。
一、医学物理学概述
1. 介绍：医学物理学是将物理学的原理和方法应用于医学领域，用于研究和解决与医学相关的物理问题。
2. 研究内容：医学物理学的研究内容包括医学成像技术、放射治疗、核医学、生物医学工程等方面。
3. 作用：医学物理学的主要作用是提供医学影像的获取、分析和解释方法，以及辅助放射治疗计划和监测。
二、医学成像技术
1. X射线成像：利用X射线的穿透性质和不同组织对X射线的吸收能力的差异，通过X射线摄影、计算机断层扫描（CT）等技术进行影像采集。
2. 核磁共振成像（MRI）：利用核磁共振现象，通过对人体内部的氢
原子核进行磁场和射频场的作用，获得对组织结构和功能的影像。
3. 超声成像：利用超声波在组织中传播时的反射、散射和吸收等特性，获得对组织结构和血流情况的图像。
4. 正电子发射断层扫描（PET）：利用正电子放射性示踪剂的核衰变过程，通过测量放射性示踪剂释放的正电子对产生图像。
5. 单光子发射计算机断层扫描（SPECT）：利用放射性示踪剂的γ射线，通过测量γ射线在体内的发射和吸收，获得图像。
三、放射治疗
1. 放射治疗的原理：利用高能射线（X射线、γ射线）破坏癌细胞的DNA结构，使其失去生物学活性。
2. 外部放射治疗：将射线源放置在患者体外，通过射线束照射患者体内的肿瘤组织，使其受到辐射而被破坏。
3. 内部放射治疗：将放射性物质直接植入或注入患者体内，使放射性物质释放的射线辐射作用于肿瘤组织。
医学影像学放射性核素显像
心脏功能显像
用于检测动脉硬化和狭窄，评价血管的通畅程度和血流速度。
血管功能显像
03
肿瘤疗效评价
通过治疗前后的核素显像对比，评估治疗效果和肿瘤坏死程度。
肿瘤诊断与分期
01
肿瘤定位显像
通过放射性核素标记的肿瘤特异性示踪剂，检测肿瘤的位置和大小。
02
肿瘤分期显像
利用不同显像剂对肿瘤不同发展阶段的特异性表现，对肿瘤进行分期。
用于检测骨骼炎症和感染，如骨髓炎和关节炎等。
骨骼炎症显像
用于检测肿瘤骨转移的位置和数量，对治疗方案的选择有指导意义。
骨骼转移显像
通过骨密度测定，评估骨质疏松症的严重程度和骨折的风险。
骨质疏松症显像
骨骼系统疾病
甲状腺疾病显像
肾上腺功能显像
内分泌腺体功能显像
内分泌系统疾病
放射性核素显像与其他医学影像技术的比较
xx年xx月xx日
《医学影像学放射性核素显像》
CATALOGUE
目录
放射性核素显像概述放射性核素显像技术常见疾病的放射性核素显像放射性核素显像与其他医学影像技术的比较放射性核素显像的未来发展趋势与挑战
放射性核素显像概述
01
放射性核素显像是利用放射性核素及其标记化合物对疾病进行诊断和研究的一类方法。
定义
通过口服或注射等方式将含有放射性核素标记的药物导入人体，然后利用γ相机等设备捕捉体内放射性核素发出的γ射线，从而得到人体各部位的放射性分布图像。
用于检测动脉硬化和狭窄，评价血管的通畅程度和血流速度。
血管功能显像
03
肿瘤疗效评价
通过治疗前后的核素显像对比，评估治疗效果和肿瘤坏死程度。
肿瘤诊断与分期
01
肿瘤定位显像
通过放射性核素标记的肿瘤特异性示踪剂，检测肿瘤的位置和大小。
02
肿瘤分期显像
利用不同显像剂对肿瘤不同发展阶段的特异性表现，对肿瘤进行分期。
用于检测骨骼炎症和感染，如骨髓炎和关节炎等。
骨骼炎症显像
用于检测肿瘤骨转移的位置和数量，对治疗方案的选择有指导意义。
骨骼转移显像
通过骨密度测定，评估骨质疏松症的严重程度和骨折的风险。
骨质疏松症显像
骨骼系统疾病
甲状腺疾病显像
肾上腺功能显像
内分泌腺体功能显像
内分泌系统疾病
放射性核素显像与其他医学影像技术的比较
xx年xx月xx日
《医学影像学放射性核素显像》
CATALOGUE
目录
放射性核素显像概述放射性核素显像技术常见疾病的放射性核素显像放射性核素显像与其他医学影像技术的比较放射性核素显像的未来发展趋势与挑战
放射性核素显像概述
01
放射性核素显像是利用放射性核素及其标记化合物对疾病进行诊断和研究的一类方法。
定义
通过口服或注射等方式将含有放射性核素标记的药物导入人体，然后利用γ相机等设备捕捉体内放射性核素发出的γ射线，从而得到人体各部位的放射性分布图像。
医学影像学课件放射性核素显像PPT课件
人工智能在放射性核素显像中应用前景
图像自动分析和识别
利用深度学习等人工智能技术，对放射性核素显像图像进行自动 分析和识别，提高诊断效率。
辅助诊断和预后评估
基于大数据和机器学习算法，挖掘显像数据与疾病之间的关联，为 医生提供辅助诊断和预后评估支持。
个性化治疗方案制定
结合患者特异性基因、蛋白等生物信息，利用人工智能分析放射性 核素显像结果，为患者制定个性化治疗方案。
原理
通过引入放射性核素或其标记化合物，利用其在体内或体外的 代谢、分布和排泄等生物学行为，结合放射性探测技术，获取 反映机体生理、生化或病理过程的图像信息。
发展历程及现状
发展历程
从早期的X射线成像到现代的放射性核素显像，医学影像学经历了多个发展阶 段。随着放射性核素和标记技术的不断发展，放射性核素显像已成为医学影像 学的重要分支。
医学影像学课件放射性核素 显像PPT课件
目 录
• 放射性核素显像概述 • 放射性核素显像技术基础 • 放射性核素显像在临床应用 • 放射性核素显像实验操作规范 • 放射性核素显像质量控制与安全防护 • 放射性核素显像新技术发展趋势
01 放射性核素显像 概述
定义与原理
定义
放射性核素显像是利用放射性核素或其标记化合物在体内或体 外的分布来进行疾病诊断或研究的一种医学影像技术。
SPECT扫描仪
医学成像技术
• X线摄影时，辐射强度相对较大，但照射时间短； • 放射性同位素材料浓度虽低，但对人体的照射持续较长时
间，直至其排出体外或衰变结束。 • 因此，进行X线检查时应尽可能减少对人体的照射剂量；
选择放射性材料时，应考虑其具有较短的半衰期。 • 超声成像无损、无创，特别是对敏感区域，如胎儿与眼部
的检查，比X线安全得多。但对发育初期的胚胎，也应慎 用。
• 2、空气对超声波呈现明显的衰减特性；而空气对 X线的衰减作用可忽略不计
• 3、超声成像可直接获取三维空间中某一特定点的 信息，即可方便地获取人体断面图像；而X线难 以有选择地对所指定的平面成像。
• 4、对人体有无危害是它们之间的一个重要区别。
• 5、具有各自最适宜的临床应用范围。脉冲回波式 超声适用于腹内软组织结构或心脏的显像，不宜 对胸腔肺部进行检查；X线探查胸腔很成功，但 对腹部检查只能显示极少的器官（若采用X线造 影法，也可有选择地对特定器官显像。）
• 按其成像原理和技术的不同，分为两大领 域：
• 一、以研究生物体微观结构为主要对象的 生物医学显微图像学(biomedical microimaging,BMMI)
• 二、以人体宏观解剖结构及功能为研究对 象的现代医学影像学(modern medical imaging,MMI)
• 现代医学成像按其信息载体可分为以下几种基本 类型：
课程介绍
间，直至其排出体外或衰变结束。 • 因此，进行X线检查时应尽可能减少对人体的照射剂量；
选择放射性材料时，应考虑其具有较短的半衰期。 • 超声成像无损、无创，特别是对敏感区域，如胎儿与眼部
的检查，比X线安全得多。但对发育初期的胚胎，也应慎 用。
• 2、空气对超声波呈现明显的衰减特性；而空气对 X线的衰减作用可忽略不计
• 3、超声成像可直接获取三维空间中某一特定点的 信息，即可方便地获取人体断面图像；而X线难 以有选择地对所指定的平面成像。
• 4、对人体有无危害是它们之间的一个重要区别。
• 5、具有各自最适宜的临床应用范围。脉冲回波式 超声适用于腹内软组织结构或心脏的显像，不宜 对胸腔肺部进行检查；X线探查胸腔很成功，但 对腹部检查只能显示极少的器官（若采用X线造 影法，也可有选择地对特定器官显像。）
• 按其成像原理和技术的不同，分为两大领 域：
• 一、以研究生物体微观结构为主要对象的 生物医学显微图像学(biomedical microimaging,BMMI)
• 二、以人体宏观解剖结构及功能为研究对 象的现代医学影像学(modern medical imaging,MMI)
• 现代医学成像按其信息载体可分为以下几种基本 类型：
课程介绍
核医学成像设备分类、特点及核医学成像过程简介
核医学成像设备分类、特点及核医学成像过程简介
核医学成像设备分类、特点及核医学成像过程简介
核医学成像设备是指探测并显示放射性核素药物(俗称同位素药物) 体内分布图像的设备。核医学成像是一种以脏器内外或脏器正常组织与病变组织之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病变组织的显像方法。核医学成像检查ECT与CT、MRI等相比，能够更早地发现和诊断某些疾病。核医学成像属于功能性的显像，即放射性核素显像。
一、核医学成像设备分类及特点核医学成像设备(一)、相机
1、相机组成：
(1)、闪烁探头：包括准直器、闪烁探测器、光电倍增管等。
(2)、电子线路：包括前置放大器、单脉冲高度分析器、校正电路等。
(3)、显示装置：示波器、照相机等。
(4)、相机附加设备。
2、特点：
(1)、通过连续显像，追踪和记录放射性药物通过某脏器的形态和功能进行动态研究;
(2)、由于检查时间相对较短，方便简单，特别适合儿童和危重病人检查;
(3)、由于显像迅速，便于多体位、多部位观察;
(4)、通过对图像相应的处理，可获得有助于诊断的数据或参数。
核医学成像设备(二)、单光子体层成像设备(SPECT)
1、成像原理：利用照相机围绕着诊断感兴趣的人体区域，采集各种不同角度上放射出的光子并计数，然后利用X-CT中所使用的图像重建方法，得到人体某一体层上的放射性药物浓度的分布，即可得到多层面的各方位的体层图像或三维立体像。
目前SPECT核医学成像设备的能量测量范围为50~600keV，空间分辨率6~11mm。
2、与X-CT的区别：(1)、图像粗造，空间分辨率低。
【核医学】SPECT和γ相机
【核医学】SPECT和γ相机
1、目前临床使用的SPECT均是以γ相机为基础的旋转型设备，其核心部件为γ相机，可用于获得人体内放射性核素的三维立体分布图像。
2、脏器动态显像应选用：γ相机
3、SPECT与γ相机系统均由硬件系统及软件系统组成。
①硬件系统由探头、电子线路部分机架、扫描床及计算机组成。
②软件系统由采集软件、校正软件、图像处理软件及显示软件等组成。
4、γ相机的探头尺寸通常较小，多为圆形(直径30cm左右)；而SPECT探头尺寸通常较大，多为矩形(边长40cmx50cm左右)。
5、探头的功能为探测从人体发出的射线。
6、探头由准直器、晶体、光电倍增管(PMT)组成。
7、临床使用的γ相机通常只有一个探头，而SPECT通常配有两个或三个探头。
8、准直器置于探测晶体表面。
9、准直器的功能是限制进入晶体的γ射线的范围和方向，只允许一定入射方向及范围内的射线通过，从而使人体内放射性核素的分布投影到探测晶体上。
10、准直器吸收了来自患者体内的大多数光子,只允许一小部分γ光子通过，这是造成γ相机及SPECT灵敏度低的主要原因。
11、准直器由单孔或多孔的铅合金制成。
12、准直器可以从探头上卸下更换。
13、γ照相机中准直器的主要作用：按照一定规律把放射性核素的分布投影到γ照相机探头的晶体上。
14、准直器的几何参数有孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度。
15、在同样能量下，准直器的空间分辨率与灵敏度不能同时提高，空间分辨率的提高导致灵敏度的降低，灵敏度的提高导致空间分辨率的降低。
16、准直器的空间分辨率：描述区别两个邻近点源的能力，通常以点源或线源扩展函数的半高宽(full width at half maximum,FWHM)表示准直器的空间分辨率，半高宽度越小，表示空间分辨率越好。
核医学成像 PPT
源自文库
Y照相
发射型计算机断层ECT
• ECT的本质是由在体外测量发自体内的射线 技术来确定在体内的放射性核素的活度。 • SPECT的放射性制剂都是发生衰变的同位素， 体外进行的是单个光子数量的探测。 • SPECT的成像算法与X-CT类似，也是滤波反 投影法。即由探测器获得断层的投影函数， 再用适当的滤波函数进行卷积处理，将卷 积处理后的投影函数进行反投影，重建二 维的活度分布。
子发射型计算机断层（SPECT）
正电子发射型计算机断层 （PET）
正电子发射型计算机断层的技术优势
• PET所用的放射性制剂中的核素是 构成人体生物分子的主要元素， 在理论上可以显示机体进行的生 理、生化过程。 • 由于采用了贫中子核素，其半衰 期极短,故对人体的放射性剂量很 小，在临床检查上可以进行多次 给药、重复成像检查。
核医学成像可用于检测——
• 肿瘤 • 动脉瘤（血管壁的薄弱点） • 各种组织中的非正常或者不充足的血 流 • 血细胞混乱和器官的功能失常，如甲 状腺和肺的功能缺陷
——谢谢
原理
若将一定量的放射核素引入人体，它将 参与人体的新陈代谢，或者在特定的脏 器或组织中聚集。RNI的本质就是体内放 射活度分布的外部测量，并将测量结果 以图像的形式显示出来。它含有丰富的 人体内部功能性信息，因此，RNI以功能 性显像为主。
Y照相机
• 照相机是将人体内放射性核素分布 快速、一次性显像的设备。 • 它不仅可以提供静态图像也可以进 行动态观测，既可提供局部组织脏 器的图像，也可以提供人体人身的 照片。 • 图像中功能信息丰富，是诊断肿瘤 及循环系统疾病的重要装置。 • 照相机的探头也就是发射型计算机 断层（ECT）中的单光子发射型计 算机断层（SPECT）的探头。
Y照相
发射型计算机断层ECT
• ECT的本质是由在体外测量发自体内的射线 技术来确定在体内的放射性核素的活度。 • SPECT的放射性制剂都是发生衰变的同位素， 体外进行的是单个光子数量的探测。 • SPECT的成像算法与X-CT类似，也是滤波反 投影法。即由探测器获得断层的投影函数， 再用适当的滤波函数进行卷积处理，将卷 积处理后的投影函数进行反投影，重建二 维的活度分布。
子发射型计算机断层（SPECT）
正电子发射型计算机断层 （PET）
正电子发射型计算机断层的技术优势
• PET所用的放射性制剂中的核素是 构成人体生物分子的主要元素， 在理论上可以显示机体进行的生 理、生化过程。 • 由于采用了贫中子核素，其半衰 期极短,故对人体的放射性剂量很 小，在临床检查上可以进行多次 给药、重复成像检查。
核医学成像可用于检测——
• 肿瘤 • 动脉瘤（血管壁的薄弱点） • 各种组织中的非正常或者不充足的血 流 • 血细胞混乱和器官的功能失常，如甲 状腺和肺的功能缺陷
——谢谢
原理
若将一定量的放射核素引入人体，它将 参与人体的新陈代谢，或者在特定的脏 器或组织中聚集。RNI的本质就是体内放 射活度分布的外部测量，并将测量结果 以图像的形式显示出来。它含有丰富的 人体内部功能性信息，因此，RNI以功能 性显像为主。
Y照相机
• 照相机是将人体内放射性核素分布 快速、一次性显像的设备。 • 它不仅可以提供静态图像也可以进 行动态观测，既可提供局部组织脏 器的图像，也可以提供人体人身的 照片。 • 图像中功能信息丰富，是诊断肿瘤 及循环系统疾病的重要装置。 • 照相机的探头也就是发射型计算机 断层（ECT）中的单光子发射型计 算机断层（SPECT）的探头。
医学影像学放射性核素显像
适用范围
放射性核素显像主要用于肿瘤、心血管和神经系统等疾病的诊断和评估； 而MRI则广泛应用于全身各部位的检查，尤其对中枢神经系统、关节等 部位的病变有很高的诊断价值。
与超声等影像技术的比较
成像原理
放射性核素显像是通过检测放射性核素发射的射线进行成 像；而超声则是利用超声波在人体内的反射和传播进行成 像。
THANKS
感谢观看
现状
目前，放射性核素显像技术已经成为医学影像学领域的重要分支之一，广泛应 用于临床诊断和治疗。同时，随着技术的不断创新和发展，其在医学领域的应 用前景将更加广阔。
应用领域及价值
01
02
03
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应用领域：放射性核素 价值：放射性核素显像 显像技术广泛应用于多 技术具有以下价值 个医学领域，如心血管 系统、神经系统、肿瘤 学、内分泌系统等。通 过放射性核素显像技术， 可以对这些系统的疾病 进行早期诊断、治疗监 测和预后评估。
指导治疗方案制定和调整
个体化治疗方案的制定
根据放射性核素显像结果，可以为患 者制定个体化的治疗方案，提高治疗 效果。
治疗过程中的调整
在治疗过程中，通过放射性核素显像 技术可以实时监测治疗效果，并根据 情况及时调整治疗方案。
04 放射性核素显像 与其他影像技术 的比较
与X线、CT等影像技术的比较
显像方法
放射性核素显像主要用于肿瘤、心血管和神经系统等疾病的诊断和评估； 而MRI则广泛应用于全身各部位的检查，尤其对中枢神经系统、关节等 部位的病变有很高的诊断价值。
与超声等影像技术的比较
成像原理
放射性核素显像是通过检测放射性核素发射的射线进行成 像；而超声则是利用超声波在人体内的反射和传播进行成 像。
THANKS
感谢观看
现状
目前，放射性核素显像技术已经成为医学影像学领域的重要分支之一，广泛应 用于临床诊断和治疗。同时，随着技术的不断创新和发展，其在医学领域的应 用前景将更加广阔。
应用领域及价值
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应用领域：放射性核素 价值：放射性核素显像 显像技术广泛应用于多 技术具有以下价值 个医学领域，如心血管 系统、神经系统、肿瘤 学、内分泌系统等。通 过放射性核素显像技术， 可以对这些系统的疾病 进行早期诊断、治疗监 测和预后评估。
指导治疗方案制定和调整
个体化治疗方案的制定
根据放射性核素显像结果，可以为患 者制定个体化的治疗方案，提高治疗 效果。
治疗过程中的调整
在治疗过程中，通过放射性核素显像 技术可以实时监测治疗效果，并根据 情况及时调整治疗方案。
04 放射性核素显像 与其他影像技术 的比较
与X线、CT等影像技术的比较
显像方法
医学影像学课件放射性核素显像
3
随着人们健康意识的提高和医疗技术的不断发 展，放射性核素显像在疾病早期筛查中的应用 将越来越广泛。
THANK YOU.
2023
医学影像学课件放射性核 素显像
目 录
• 放射性核素显像基础 • 放射性核素显像技术 • 放射性核素显像临床应用 • 放射性核素显像与其他影像学技术的比较 • 放射性核素显像的未来发展趋势
01
放射性核素显像基础
放射性核素显像的物理基础
γ射线衰变
描述放射性核素的生成和衰变过程，以及伴随的能量和半衰 期特征。
多模态成像能够提供更多的影像信息，提高成像的准确性 和分辨率，有助于疾病的早期发现和精确定位。
放射性核素显像在疾病早期筛查中的应用
1
放射性核素显像在疾病早期筛查中具有重要意 义，尤其是针对肿瘤、心血管疾病等重大疾病 。
2
通过放射性核素显像对高危人群进行筛查，能 够提早发现病变，为后续治疗提供宝贵时间， 提高治愈率和生存率。
放射性核素显像与超声成像
优缺点比较
放射性核素显像可以反映生物活性分子和生理过程， 具有较高的灵敏度和特异性，可用于全身各部位成像 。而超声成像操作简便、实时性高、成本低廉，广泛 应用于乳腺、腹部、心脏等器官的成像，但成像质量 受限于操作者的技术水平。
05
放射性核素显像的未来发展趋势
新型放射性核素显像剂的研究与应用
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4.3 单光子发射计算机断层成像
SPECT的总体特点 SPECT的总体特点
示踪剂适应面广，特异性高，放射性小， 示踪剂适应面广，特异性高，放射性小，不干扰 体内环境的稳定，有独到的诊断价值。 体内环境的稳定，有独到的诊断价值。 时域解像精度不到千分之一秒 。 放射性核的等离子放射物可能对孩子和孕妇有危 险性。 险性。 保留了γ 保留了γ照相机全部平面显像的性能 分层脏器功能观察到脏器功能动态变化， 分层脏器功能观察到脏器功能动态变化，化学物 质在脏器内代谢分布、血管量的变化、 质在脏器内代谢分布、血管量的变化、肿瘤免疫 及受体定位等。 及受体定位等。
4 特点
5 优势
核医学显像方法简单、灵敏、特异、 核医学显像方法简单、灵敏、特异、 无创伤性、安全（ 无创伤性、安全（病人所受辐射剂量低 于一次X摄片所受剂量）、易于重复、 ）、易于重复 于一次X摄片所受剂量）、易于重复、 结果准确、可靠， 结果准确、可靠，并能反映脏器的功能 和代谢， 和代谢，因此在临床和基础研究中的应 用日益广泛。 用日益广泛。
位置电路和 位置电路和数据处理计算机
位置逻辑电路紧跟在光电倍增管阵列后面 并在求和矩阵电路(SMC)中接收来自倍增管 并在求和矩阵电路(SMC)中接收来自倍增管 的电流脉冲。 的电流脉冲。这使得位置电路能够决定闪 烁事件在探测晶体的何处发生。 烁事件在探测晶体的何处发生。 最后， 最后，一台数据处理计算机处理进来的投 影数据， 影数据，使它成为一张可读的反映病人体 内三维活性分布的图像。 内三维活性分布的图像。计算机可能使用 各种方法来重建图像，比如滤波反投影算 各种方法来重建图像， 法或迭代重建。 法或迭代重建。
闪烁探测器
一种铊激活碘化钠[NaI(Tl)]探测晶体普遍用于 一种铊激活碘化钠[NaI(Tl)]探测晶体普遍用于γ相 探测晶体普遍用于γ 机中。在核医学中， 机中。在核医学中，这种晶体对于放射性核发射 射线能量有最佳的探测效率。 的γ射线能量有最佳的探测效率。探测晶体一般为 圆形或矩形。典型的是3/8’’厚且尺度为30’’厚且尺度为 圆形或矩形。典型的是3/8’’厚且尺度为30-50 cm。 cm。 由于光电效应和与晶体内碘化物的离子的康普顿 散射， 光子与探测器互相作用。 散射，γ光子与探测器互相作用。这种相互作用导 致电子释放而继续与晶体的网格相互作用产生光。 致电子释放而继续与晶体的网格相互作用产生光。 这种过程称为闪烁 闪烁。 这种过程称为闪烁。
常用的放射性示踪剂
用放射性Tc-99m(锝 用放射性Tc-99m(锝)标记的各种化合物
SPECT成像基本步骤 SPECT成像基本步骤
用短半衰期核素Tc-99m 用短半衰期核素Tc-99m等标记某些特殊化 合物经静脉注入人体 探测聚集于人体一定器官、组织内， 探测聚集于人体一定器官、组织内，标记 于化合物上的Tc-99m衰变所发出的γ 于化合物上的Tc-99m衰变所发出的γ射线 射线转化为电信号并输入计算机， 将γ射线转化为电信号并输入计算机，经计 算机断层重建为反映人体某一器官生理状 况的断面或三维图像
SPECT的原理 SPECT的原理
SPECT检测通过放射性原子（ SPECT检测通过放射性原子（称为放射性 检测通过放射性原子 TC-99m TI-201）发射的单γ射线。 核，如TC-99m 、TI-201）发射的单γ射线。 放射性核附上的放射性药物可能是一种蛋 白质或是有机分子， 白质或是有机分子，选择的标准是它们的 用途或在人体中的吸收特性。比如， 用途或在人体中的吸收特性。比如，能聚 集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT 集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT 成像。 成像。这些能吸收一定量放射性药物的器 官会在图像中呈现亮块。 官会在图像中呈现亮块。如果有异常的吸 收状况就会导致异常的偏亮或偏暗， 收状况就会导致异常的偏亮或偏暗，表明 可能处于有病的状态。 可能处于有病的状态。
闪烁晶体:
与γ 射线作用产生荧光. 要求: (1) 对γ 射线应有较高的俘获率 (2) 与入射光子相互作用后的发光效率高, 但发光持续时间短. (3) 具有良好的光学特性,对荧光的传播透 明,折射小.
γ 相机成像原理
γ 相机将人体内 的放射性核素的三维 分布变为二维分布的 图像或照片.
γ相机成像方案
正电子发射计算机断层成像
(Positron Emission Tomography,PET)
放射性核素成像必备的物质条件
放射性核素成像系统的 性能指标
系统的灵敏度
系统对每单位放射性所能探测并用于成像 的光子数. 影响系统的灵敏度的因素: (1) 准直器,其孔径越大,则灵敏度越高,但图像 会越模糊 (2) 闪烁晶体厚度.过薄则大量γ光子未与晶体 发生荧光闪烁就直接穿过了晶体,较厚则图像模糊 (3) 脉冲高度分析器中能量阈值.大约只有3% 的光子真正对成像起作用.
γ 相机的基本结构
相机准直器（Collimator） 相机准直器（Collimator） 闪烁探测器（NaI晶体 晶体） 闪烁探测器（NaI晶体） 光电倍增管( 光电倍增管(PMT) 位置电路 数据分析计算机
探头周围铅屏蔽 NaI 晶体 光电倍增管
准直器固 定结构
准直器孔
γ相机收集病 人体内发射的 γ射线，使我 射线， 们重建出发射 部位的图像， 部位的图像， 了解特定器官 或系统的功能。 或系统的功能。
SPECT重建算法步骤 SPECT重建算法步骤
数据投影 数据傅立叶变换 数据滤波 数据反变换 反投影 衰减校正 散射校正
滤波反投影( 滤波反投影(FBP)
FBP方法是把探头采集 FBP方法是把探头采集 到的二维投影数据经过 预滤波降低统计噪声后， 预滤波降低统计噪声后， 将二维投影数据反投影 到预先设定的三维矩阵 过程。 过程。 FBP方法的优点 计算过程简单，重建速度快， FBP方法的优点：计算过程简单，重建速度快， 方法的优点： 重建后的SPECT图像分辨率能够满足临床需要 图像分辨率能够满足临床需要。 重建后的SPECT图像分辨率能够满足临床需要。 FBP方法的缺点 FBP方法的缺点：该方法重建的图像存在固有 方法的缺点： 星状伪影，重建后的图像分辨率较差。 星状伪影，重建后的图像分辨率较差。
第四章Leabharlann Baidu放射性核素成像系统
4.1 概述
1 原理
将某种放射性同位素标记在药 物上形成放射性药物并置入体内,当 它被人体的组织或器官吸收后,在体 内形成辐射源.
2 成像
用核子探测装置从体外检测体 内同位素衰变过程中放出的γ 射线.从 而构成放射性同位素在体内分布密 度的图像.
3 作用
由于放射性药物保持了对应稳 定核素或被标记药物的化学性质与 生物学行为,能够参与体内的物质代 谢,因此,放射性同位素图像不仅反 映了组织与器官的形态,而且提供了 有关功能,生理及生化信息.
衰减校正
目前的SPECT理论把投影数据近似为病人 目前的SPECT理论把投影数据近似为病人 体内的放射性药物分布沿投影线的积分， 体内的放射性药物分布沿投影线的积分， 忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。 忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。 然而，对于核医学所使用的能量在60～ 然而，对于核医学所使用的能量在60～ 511keV的 射线来说， 511keV的γ射线来说，人体组织的衰减对 投影数据有相当大的影响， 投影数据有相当大的影响，因此需要进行 衰减校正。 衰减校正。 一方面取决于人体衰减系数图( map)的获 一方面取决于人体衰减系数图(µ map)的获 另一方面取决于衰减校正的算法。 取，另一方面取决于衰减校正的算法。
γ射线衰减与X射线衰减不同之处？ 射线衰减与X射线衰减不同之处？
SPECT的示踪剂 SPECT的示踪剂
由放射性同位素标记的放射性药物会产生 内部辐射。 这种放射性药物称为示踪剂， 内部辐射。 这种放射性药物称为示踪剂， 可以是注射也可以是吸入。 可以是注射也可以是吸入。正是示踪剂的 衰减放射出γ射线。 衰减放射出γ射线。 常用能够标记放射性药物有：MIBI（ 常用能够标记放射性药物有：MIBI（心肌 显象）； MDP（全身骨显象）； ECD（ 显象）； MDP（全身骨显象）； ECD（脑 血流显象） 血流显象）
SPECT的原理 SPECT的原理
SPECT成像方法 SPECT成像方法
一个探头可以围绕病人某一脏器进行360° 一个探头可以围绕病人某一脏器进行360° 旋转的γ相机， 旋转的γ相机，在旋转时每隔一定角度 （3°或6°）采集一帧图片 经电子计算机自动处理，将图像叠加， 经电子计算机自动处理，将图像叠加，利 用滤波反投影（FBP）方法， 用滤波反投影（FBP）方法，可以从一系 列投影像重建横向断层影像。 列投影像重建横向断层影像。由横向断层 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 到矢状、 影像。 影像。
光电倍增管
每7到10个光子入射到 10个光子入射到 光电阴极上， 光电阴极上，就会产 生一个电子。 生一个电子。从阴极 来的电子聚焦到倍增 管电极上被吸收后会 放出更多的电子（ 放出更多的电子（一 般是6 10个）。这些 般是6到10个）。这些 电子再聚焦到下一个 倍增管电极上， 倍增管电极上，这个 过程在倍增管电极阵 列上不断重复。 列上不断重复。
同位素:
属于一种化学元素(具有相同原子 序数),但有不同中子数的核素称为同位 素. 同位素有放射性与非放射性两种 衰变: 放射性同位素在自发地放射出γ 射 线后,自身会变成另外一种核素,这种现象 称为衰变.
放射性核素成像模式
γ 相机 单光子发射计算机断层成像
(Single Photon Emmision Computed Tomography,SPECT)
组织或器官对特定药物有特殊的集聚能力. 因此它们的生理,病理状态会直接影响系统的 对比度.
均匀性
相机在整个成像区域中具有相同的灵敏度 则成像均匀性好. 光电倍增管的均匀性.
系统噪声
放射性同位素衰变的随机性.
4.2 γ 相机
可同时记录脏器内各个部份的射线， 可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速 形成一帧器官的静态平面图像 可观察脏器的动态功能及其变化 既是显像仪又是功能仪
平面成像
相机固定在病人上方，获取单一角度数据 相机固定在病人上方，
平面动态成像
固定角度，长时间观察放射性示踪剂运动 固定角度，
SPECT成像 SPECT成像
绕病人旋转， 绕病人旋转，获取放射性示踪剂三维分布
门控SPECT成像 门控SPECT成像
结合ECG获取心动周期不同阶段的图像 结合ECG获取心动周期不同阶段的图像
光电倍增管阵列
相机准直器
准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ 线相接触的部分。 线相接触的部分。准直器的性能在很大成度 上决定了探头的性能。 上决定了探头的性能。准直器能够限制散射 光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。 光子,允许特定方向γ光子和晶体发生作用。
Siemens的 Siemens的SPECT
GE的SPECT系统 GE的SPECT系统
SPECT的发展 SPECT的发展
1959 David Kuhl 和 Roy Edwards取得了 Edwards取得了 世界上第一台横截面发射断层图 1963 Kuhl 和 Edwards发展出来的放射断 Edwards发展出来的放射断 层系统成为SPECT SPECT的前身 层系统成为SPECT的前身 1976 Keyes发明第一台γ相机SPECT系统 Keyes发明第一台 相机SPECT系统 发明第一台γ 1983 商业化γ相机SPECT问世 商业化γ相机SPECT问世 2003 利用迭代重建算法进行衰减修正的 SPECT
系统模糊度或分辨率
系统分辨率是单位距离内线对数.与模糊度 成反比. 影响系统模糊度或分辨率的因素: (1) 准直器孔径大小.小孔越大,视野越大,分 辨率越差.小孔越小则会减小系统的模糊度. (2) 准直器厚度.增加小孔长度会提高分辨率. (3) 相机与成像物体间的距离.距离越大则 越模糊.
对比度