核医学核仪器
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六、模数转换器（ADC）
第三节 SPECT及SPECT/CT
一、SPECT
SPECT：Single Photon Emission Computed Tomography 单光子发射型电子计算机断层
γ照照相机与电子计算机技术相结合发展起来的一种核医学显像
检查仪器，在γ照相机平面显像的基础上，应用电子计算机技术 增加了断层显像功能
上甄别器
下甄别器
A
B
输入信号C 输入信号B,C
C
反 符 输出信号B 合 线 路
B
单道脉冲高度分析器工作原理
核射线测量仪器的组成框图
光前
核 射 线
闪 烁 体
光 导
电Leabharlann Baidu倍 增
置 放 大
管器
主 放 大 器
脉 冲 高 度 分 析
记 录 装 置
器
工作电源
第二节 γ照相机
1957年，由Hal Anger研制成功，因此，也称为Anger型γ照相机(γ- Camera)
（二）迭代重建法
•给待求断层图像赋予一个初始估计值 •根据初始值计算出理论投影值 •将它和实测投影值进行比较，计算出每 个像素的修正量，对初始图像进行修正 •然后再根据新的断层图像估计值计算理 论投影值，与实测投影值比较，再次修正 断层图像估计值。 •接着是第三次循环、第四次循环……。
五、图像的衰减校正
1.闪烁体(scintillator)：
NaI（Tl），BGO，GSO，LSO
2.光导（lightguide）： 硅油，有机玻璃
3.光电倍增管
（photomultiplier tube，PMT）
光电倍增管工作原理
（二）电离型探测器 电离室（ionization chamber）， 正比计数器（proportional counter） 盖革计数器（Geiger-Muller counter）
为什么要进行衰减校正？
•显像用放射性核素γ射线的能量主要在80~500keV之间 •人体组织的衰减(Attenuation)对投影值有较大影响。 •SPECT断层重建算法忽略了组织对γ射线的衰减作用，使图
像定量不准，出现伪影。 •图像衰减校正(Attenuation Correction，AC)是解决人体衰减的主要方法。
重建方法：
（一）滤波反投影法（filtered backprojection，FBP） 滤波(Filter)，反投影(Backprojection) 。 滤波：Ramp，Hann，Hanning，Butterworth
反投影重建
• 按照投影方向把 投影数据反投向 来的方向。
滤波反投影重建
• 用滤波函数去除反 投影重建图像伪影。
（二）断层采集
SPECT探头绕患者旋转180°～360° 每隔一定角度（3°～6°）采集1帧图像 获得靶器官各个方向的放射性分布信息 经过电子计算机重建断层图像。
四、SPECT的图像重建
由已知不同方向的物体投影值求该物体内各点的分布称为 图像重建，也就是利用物体在多个轴向投影图像重建目标 图像的过程。
（二）SPECT与CT结合的两种方式
SPECT和CT位于同一机架： 在SPECT探头机架上安装一个X线球管，对侧安装探测器
SPECT与CT位于不同的机架： 在SPECT机架后再并排安装一个高档螺旋CT
SPECT/CT
三、SPECT的图像采集
（一）采集方式
静态采集与动态采集 平面采集与断层采集 局部采集与全身采集 门控采集
配置该准直器的γ照 相机探头测量单位 活度(如1MBq)的放 射性核素的计数率 (计数／s)。
孔间壁厚度与γ射线 能量：
0.3mm适用于低能 （≤150kev）
1.5mm适用于中能 （150～350kev）
2.0mm适用于高能 （＞350keV）。
4.准直器的类型
二、闪烁晶体 NaI（Tl）晶体 三、光电倍增管（PMT） 四、X、Y位置电路 五、脉冲高度分析器
第2章 核医学仪器
核医学仪器发展简史
1950 1951
井型晶体闪烁计数器 闪烁扫描机
1957 γ照相机
闪烁扫描机
PET
1974
SPECT
1979
PET/CT SPECT/CT
2001
第一节 核探测仪器的基本原理
一、放射性探测的基本原理
电离作用
荧光现象
感光作用
二、放射性探测器的种类
（一）闪烁型探测器
主要提供组织器官的功能和代谢变化信息
组成：探测器（探头）、机架、检查床和图像采集处理工作站 探头是SPECT的核心部件，探头数通常为1~3个
（一） 单探头SPECT
（二） 双探头SPECT
（三）三探头SPECT
（四）双探头符合线路断层显像仪
二、SPECT/CT
（一）SPECT/CT
SPECT和CT两种成熟技术相结合形成的一种新的核医学显像仪器 实现了SPECT功能代谢影像与CT解剖形态学影像的同机融合 一次显像检查可分别获得SPECT图像、CT图像及SPECT/CT融合图像 可以采用X线CT图像对SPECT图像进行衰减校正
六、SPECT的质量控制和性能评价
（三）半导体探测器 碲锌镉（Cadmium-Zinc-Telluride，CZT）
（四）感光材料探测器 感光材料
三、核探测器的电子学线路
（一）放大器
前置放大器（preamplifier） 主放大器（main mplifie） 作用：对电脉冲进行放大、整形、
倒相的电子学线路
（二）脉冲高度分析器 （pulse height analyzer，PHA）
核医学显像仪器与X线显像仪器的区别
γ照相机的组成：
– 准直器（collimator） – 闪烁晶体 – 光电倍增管（PMT） – 预放大器、放大器 – X、Y位置电路 – 总和电路 – 脉冲高度分析器（PHA） – 显示或记录器件等
一、准直器
1.空间分辨率
2.灵敏度
3.适用能量范围
半峰值全宽度 (Full Width at Half Maximum， FWHM)，简称半 高宽。
衰减校正方法
•在探头的对侧设置放射源，利用放射源发射出的γ射线由患者体外穿透 人体，在SPECT探头上成像。 •在同一台SPECT上同时获得透射(transmission)图像和发射(emission)图 像，从透射图像求得被显像部位的三维衰减系数分布图，对发射型断层 图像进行衰减校正。 •目前，SPECT/CT可采用X线进行图像衰减校正。
第三节 SPECT及SPECT/CT
一、SPECT
SPECT：Single Photon Emission Computed Tomography 单光子发射型电子计算机断层
γ照照相机与电子计算机技术相结合发展起来的一种核医学显像
检查仪器，在γ照相机平面显像的基础上，应用电子计算机技术 增加了断层显像功能
上甄别器
下甄别器
A
B
输入信号C 输入信号B,C
C
反 符 输出信号B 合 线 路
B
单道脉冲高度分析器工作原理
核射线测量仪器的组成框图
光前
核 射 线
闪 烁 体
光 导
电Leabharlann Baidu倍 增
置 放 大
管器
主 放 大 器
脉 冲 高 度 分 析
记 录 装 置
器
工作电源
第二节 γ照相机
1957年，由Hal Anger研制成功，因此，也称为Anger型γ照相机(γ- Camera)
（二）迭代重建法
•给待求断层图像赋予一个初始估计值 •根据初始值计算出理论投影值 •将它和实测投影值进行比较，计算出每 个像素的修正量，对初始图像进行修正 •然后再根据新的断层图像估计值计算理 论投影值，与实测投影值比较，再次修正 断层图像估计值。 •接着是第三次循环、第四次循环……。
五、图像的衰减校正
1.闪烁体(scintillator)：
NaI（Tl），BGO，GSO，LSO
2.光导（lightguide）： 硅油，有机玻璃
3.光电倍增管
（photomultiplier tube，PMT）
光电倍增管工作原理
（二）电离型探测器 电离室（ionization chamber）， 正比计数器（proportional counter） 盖革计数器（Geiger-Muller counter）
为什么要进行衰减校正？
•显像用放射性核素γ射线的能量主要在80~500keV之间 •人体组织的衰减(Attenuation)对投影值有较大影响。 •SPECT断层重建算法忽略了组织对γ射线的衰减作用，使图
像定量不准，出现伪影。 •图像衰减校正(Attenuation Correction，AC)是解决人体衰减的主要方法。
重建方法：
（一）滤波反投影法（filtered backprojection，FBP） 滤波(Filter)，反投影(Backprojection) 。 滤波：Ramp，Hann，Hanning，Butterworth
反投影重建
• 按照投影方向把 投影数据反投向 来的方向。
滤波反投影重建
• 用滤波函数去除反 投影重建图像伪影。
（二）断层采集
SPECT探头绕患者旋转180°～360° 每隔一定角度（3°～6°）采集1帧图像 获得靶器官各个方向的放射性分布信息 经过电子计算机重建断层图像。
四、SPECT的图像重建
由已知不同方向的物体投影值求该物体内各点的分布称为 图像重建，也就是利用物体在多个轴向投影图像重建目标 图像的过程。
（二）SPECT与CT结合的两种方式
SPECT和CT位于同一机架： 在SPECT探头机架上安装一个X线球管，对侧安装探测器
SPECT与CT位于不同的机架： 在SPECT机架后再并排安装一个高档螺旋CT
SPECT/CT
三、SPECT的图像采集
（一）采集方式
静态采集与动态采集 平面采集与断层采集 局部采集与全身采集 门控采集
配置该准直器的γ照 相机探头测量单位 活度(如1MBq)的放 射性核素的计数率 (计数／s)。
孔间壁厚度与γ射线 能量：
0.3mm适用于低能 （≤150kev）
1.5mm适用于中能 （150～350kev）
2.0mm适用于高能 （＞350keV）。
4.准直器的类型
二、闪烁晶体 NaI（Tl）晶体 三、光电倍增管（PMT） 四、X、Y位置电路 五、脉冲高度分析器
第2章 核医学仪器
核医学仪器发展简史
1950 1951
井型晶体闪烁计数器 闪烁扫描机
1957 γ照相机
闪烁扫描机
PET
1974
SPECT
1979
PET/CT SPECT/CT
2001
第一节 核探测仪器的基本原理
一、放射性探测的基本原理
电离作用
荧光现象
感光作用
二、放射性探测器的种类
（一）闪烁型探测器
主要提供组织器官的功能和代谢变化信息
组成：探测器（探头）、机架、检查床和图像采集处理工作站 探头是SPECT的核心部件，探头数通常为1~3个
（一） 单探头SPECT
（二） 双探头SPECT
（三）三探头SPECT
（四）双探头符合线路断层显像仪
二、SPECT/CT
（一）SPECT/CT
SPECT和CT两种成熟技术相结合形成的一种新的核医学显像仪器 实现了SPECT功能代谢影像与CT解剖形态学影像的同机融合 一次显像检查可分别获得SPECT图像、CT图像及SPECT/CT融合图像 可以采用X线CT图像对SPECT图像进行衰减校正
六、SPECT的质量控制和性能评价
（三）半导体探测器 碲锌镉（Cadmium-Zinc-Telluride，CZT）
（四）感光材料探测器 感光材料
三、核探测器的电子学线路
（一）放大器
前置放大器（preamplifier） 主放大器（main mplifie） 作用：对电脉冲进行放大、整形、
倒相的电子学线路
（二）脉冲高度分析器 （pulse height analyzer，PHA）
核医学显像仪器与X线显像仪器的区别
γ照相机的组成：
– 准直器（collimator） – 闪烁晶体 – 光电倍增管（PMT） – 预放大器、放大器 – X、Y位置电路 – 总和电路 – 脉冲高度分析器（PHA） – 显示或记录器件等
一、准直器
1.空间分辨率
2.灵敏度
3.适用能量范围
半峰值全宽度 (Full Width at Half Maximum， FWHM)，简称半 高宽。
衰减校正方法
•在探头的对侧设置放射源，利用放射源发射出的γ射线由患者体外穿透 人体，在SPECT探头上成像。 •在同一台SPECT上同时获得透射(transmission)图像和发射(emission)图 像，从透射图像求得被显像部位的三维衰减系数分布图，对发射型断层 图像进行衰减校正。 •目前，SPECT/CT可采用X线进行图像衰减校正。