医学核医学仪器专题知识讲座课件
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分析器等单元。 6. 显示记录装置 主要有定标器、计数率仪、显像仪器等。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
晶体、耦合剂、光电倍增管、前置放大器等部件共同组成探测器的探头，是探测仪器最 重要的部分
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
单道脉冲高度分析器是最基 本的电子学分析电路，由上、 下两路甄别器和一个反符合 电路组成。只有当输入脉冲 的高度大于V同时小于V+∆V 时，才能触发反符合线路而 输出电脉冲信号，使之进入 计算机进行分析和记录。
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
探头
− 准直器（collimator） − 闪烁晶体 − 光电倍增管（PMT）
电子学线路
− 定位电路和能量电路
显示记录装置 显像床
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
1. 准直器（collimator）
准直器是安置于晶体前方、由铅 或铅钨合金制成的一种特殊装置，有 若干个小孔贯穿其中，称为准直孔。 准直器的作用是只允许与准直孔角度 相同的射线到达晶体并被探测，其他 方向的射线则被吸收或阻挡。
熟悉 1. 放射性探测的基本原理 2. 常用的脏器功能测定仪器和放射性计数测量仪器 3. 正电子放射性药物合成系统和分装仪
了解 1. 多模态生物医学成像系统及动物显像设备
核医学（第9版）
核医学仪器
核医学仪器的定义
核医学仪器是在医学中用于探测和记录放射性核素发出射线的种类、能量、活度，以及随 时间变化规律和空间分布的各种仪器的统称，是实现核医学工作必不可少的基本工具。
核医学仪器的分类
根据使用目的不同，核医学仪器可分为显像仪器（包括γ 相机、SPECT、PET等）、脏器功 能测量仪器、放射性计数测量仪器，以及放射性药物合成与分装仪器等。
第一节
放射性探测仪器的基本原理
核医学（第9版）
一、放射性探测的基本原理
放射性探测是用探测仪器把射线能量转换成可记录和定量的光能、电能等，通过一定的电 子学线路分析计算，表示为放射性核素的活度、能量、分布的过程，其基本原理是建立在射线 与物质相互作用的基础上。
在核医学领域，一般利用以下三种现象作为放射性探测的基础： 1. 电离 各种射线均可引起物质电离，产生相应的电荷数或电离电流。根据此原理制成的探测器 称为电离探测器，如电离室、盖革计数器等。 2. 激发 带电粒子能直接激发闪烁物质发出荧光，γ射线则是通过与物质相互作用产生的次级电 子激发闪烁物质发出荧光。根据该原理制成的探测器称为闪烁探测器，目前最常用的核医学仪 器都是采用该类探测器。 3. 感光 核射线与普通光线一样，可使X光胶片和核乳胶感光。依据这一原理，放射自显影技术 得以建立并发展。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
光前
核 射 线
闪 烁 体
光 导
电 倍 增
置 Baidu Nhomakorabea 大
管器
主 放 大 器
脉 冲 高 度 分 析 器
显 示 记 录 装 置
放射性探测仪 器的组成框图
工作电源
第二节
γ相机
核医学（第9版）
肾脏扫描图
肾脏γ照相图 1957年Hal O. Anger 研制成功第一台γ照相机，一次成像可以同时获取视野内所有的γ射线，实现了 连续动态显像，把脏器显像与功能测定结合起来观察，这在放射性核素显像技术上是一个质的飞跃。
核医学（第9版）
尽管X射线和γ 射线在本质上都属 于光子流，但两者的成像原理却 完全不同。X线成像基于射线穿 透人体时不同密度和厚度的组织 对射线的吸收不同，射线方向是 可控的，几乎所有射线均可用于 成像；核医学成像则基于组织脏 器的功能变化，使摄入的放射性 核素分布不同，射线方向是不可 控的，仅少量射线可用于成像。 因此成像设备结构有很大不同。
下面以实验核医学和临床核医学最常用的固体闪烁计数器为例，简要介绍放射性探测仪器 的基本构成和工作原理。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
固体闪烁计数器主要由以下部件组成： 1. 晶体 其作用是将射线的辐射能转变为光能，最常用的晶体是碘化钠晶体。 2. 光学耦合剂 其作用是有效地把光传递给光电倍增管的光阴极，以减少全反射。 3. 光电倍增管 其作用是将微弱的光信号转换成可测量的电信号，是一种光电转换器件。 4. 前置放大器 一般紧跟在光电倍增管的输出端，对信号进行跟踪放大。 5. 后续电子学线路 用于对探测器输出电脉冲信号进一步分析处理，包括主放大器、脉冲高度
γ 相机的晶体基本上都采用大型NaI（Tl）晶体，晶体的直径可以从28.0cm到56.4cm，厚度从 6.35mm（1/4in）到15.9mm（5/8in）。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
用于放射性探测的仪器种类繁多，但其基本构成是一致的，通常都由两大部分组成：放射 性探测器和后续电子学单元。
放射性探测器通常被称为探头，其作用是使射线在其中发生电离或激发，再将产生的离子 或荧光光子收集并转变为可以记录的电信号，因此实质上它是一个将射线能量转变为电能的换 能器。后续电子学单元是由一系列电子学线路和外部显示装置构成，可以将放射性探测器输入 的电信号进行放大、运算、分析、选择等处理，并加以记录和显示，从而完成对射线的探测、 分析过程。
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
1. 准直器（collimator）
目前使用的准直器主要有两类： 平行孔准直器和针孔准直器。
准直器按适用的γ射线的能量分 为低能、中能、高能和超高能准直器； 按灵敏度和分辨率又可分为三类：高 灵敏型、高分辨型和通用型。
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
2. 闪烁晶体（scintillation crystal）
核医学仪器专题知识讲座
第一节 放射性探测仪器的基本原理 第二节 γ相机 第三节 SPECT与SPECT/CT 第四节 PET与PET/CT、PET/MR 第五节 脏器功能测定仪器 第六节 放射性计数测量仪器 第七节 放射性药物合成、分装仪
重点难点
掌握
1. 放射性探测仪器的基本构成和工作原理 2. γ相机的显像原理与动态显像 3. SPECT工作原理与显像特点 4. PET的显像原理 5. PET/CT和PET/MR的显像特点
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
晶体、耦合剂、光电倍增管、前置放大器等部件共同组成探测器的探头，是探测仪器最 重要的部分
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
单道脉冲高度分析器是最基 本的电子学分析电路，由上、 下两路甄别器和一个反符合 电路组成。只有当输入脉冲 的高度大于V同时小于V+∆V 时，才能触发反符合线路而 输出电脉冲信号，使之进入 计算机进行分析和记录。
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
探头
− 准直器（collimator） − 闪烁晶体 − 光电倍增管（PMT）
电子学线路
− 定位电路和能量电路
显示记录装置 显像床
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
1. 准直器（collimator）
准直器是安置于晶体前方、由铅 或铅钨合金制成的一种特殊装置，有 若干个小孔贯穿其中，称为准直孔。 准直器的作用是只允许与准直孔角度 相同的射线到达晶体并被探测，其他 方向的射线则被吸收或阻挡。
熟悉 1. 放射性探测的基本原理 2. 常用的脏器功能测定仪器和放射性计数测量仪器 3. 正电子放射性药物合成系统和分装仪
了解 1. 多模态生物医学成像系统及动物显像设备
核医学（第9版）
核医学仪器
核医学仪器的定义
核医学仪器是在医学中用于探测和记录放射性核素发出射线的种类、能量、活度，以及随 时间变化规律和空间分布的各种仪器的统称，是实现核医学工作必不可少的基本工具。
核医学仪器的分类
根据使用目的不同，核医学仪器可分为显像仪器（包括γ 相机、SPECT、PET等）、脏器功 能测量仪器、放射性计数测量仪器，以及放射性药物合成与分装仪器等。
第一节
放射性探测仪器的基本原理
核医学（第9版）
一、放射性探测的基本原理
放射性探测是用探测仪器把射线能量转换成可记录和定量的光能、电能等，通过一定的电 子学线路分析计算，表示为放射性核素的活度、能量、分布的过程，其基本原理是建立在射线 与物质相互作用的基础上。
在核医学领域，一般利用以下三种现象作为放射性探测的基础： 1. 电离 各种射线均可引起物质电离，产生相应的电荷数或电离电流。根据此原理制成的探测器 称为电离探测器，如电离室、盖革计数器等。 2. 激发 带电粒子能直接激发闪烁物质发出荧光，γ射线则是通过与物质相互作用产生的次级电 子激发闪烁物质发出荧光。根据该原理制成的探测器称为闪烁探测器，目前最常用的核医学仪 器都是采用该类探测器。 3. 感光 核射线与普通光线一样，可使X光胶片和核乳胶感光。依据这一原理，放射自显影技术 得以建立并发展。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
光前
核 射 线
闪 烁 体
光 导
电 倍 增
置 Baidu Nhomakorabea 大
管器
主 放 大 器
脉 冲 高 度 分 析 器
显 示 记 录 装 置
放射性探测仪 器的组成框图
工作电源
第二节
γ相机
核医学（第9版）
肾脏扫描图
肾脏γ照相图 1957年Hal O. Anger 研制成功第一台γ照相机，一次成像可以同时获取视野内所有的γ射线，实现了 连续动态显像，把脏器显像与功能测定结合起来观察，这在放射性核素显像技术上是一个质的飞跃。
核医学（第9版）
尽管X射线和γ 射线在本质上都属 于光子流，但两者的成像原理却 完全不同。X线成像基于射线穿 透人体时不同密度和厚度的组织 对射线的吸收不同，射线方向是 可控的，几乎所有射线均可用于 成像；核医学成像则基于组织脏 器的功能变化，使摄入的放射性 核素分布不同，射线方向是不可 控的，仅少量射线可用于成像。 因此成像设备结构有很大不同。
下面以实验核医学和临床核医学最常用的固体闪烁计数器为例，简要介绍放射性探测仪器 的基本构成和工作原理。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
固体闪烁计数器主要由以下部件组成： 1. 晶体 其作用是将射线的辐射能转变为光能，最常用的晶体是碘化钠晶体。 2. 光学耦合剂 其作用是有效地把光传递给光电倍增管的光阴极，以减少全反射。 3. 光电倍增管 其作用是将微弱的光信号转换成可测量的电信号，是一种光电转换器件。 4. 前置放大器 一般紧跟在光电倍增管的输出端，对信号进行跟踪放大。 5. 后续电子学线路 用于对探测器输出电脉冲信号进一步分析处理，包括主放大器、脉冲高度
γ 相机的晶体基本上都采用大型NaI（Tl）晶体，晶体的直径可以从28.0cm到56.4cm，厚度从 6.35mm（1/4in）到15.9mm（5/8in）。
核医学（第9版）
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理
用于放射性探测的仪器种类繁多，但其基本构成是一致的，通常都由两大部分组成：放射 性探测器和后续电子学单元。
放射性探测器通常被称为探头，其作用是使射线在其中发生电离或激发，再将产生的离子 或荧光光子收集并转变为可以记录的电信号，因此实质上它是一个将射线能量转变为电能的换 能器。后续电子学单元是由一系列电子学线路和外部显示装置构成，可以将放射性探测器输入 的电信号进行放大、运算、分析、选择等处理，并加以记录和显示，从而完成对射线的探测、 分析过程。
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
1. 准直器（collimator）
目前使用的准直器主要有两类： 平行孔准直器和针孔准直器。
准直器按适用的γ射线的能量分 为低能、中能、高能和超高能准直器； 按灵敏度和分辨率又可分为三类：高 灵敏型、高分辨型和通用型。
核医学（第9版）
一、γ相机的基本结构
2. 闪烁晶体（scintillation crystal）
核医学仪器专题知识讲座
第一节 放射性探测仪器的基本原理 第二节 γ相机 第三节 SPECT与SPECT/CT 第四节 PET与PET/CT、PET/MR 第五节 脏器功能测定仪器 第六节 放射性计数测量仪器 第七节 放射性药物合成、分装仪
重点难点
掌握
1. 放射性探测仪器的基本构成和工作原理 2. γ相机的显像原理与动态显像 3. SPECT工作原理与显像特点 4. PET的显像原理 5. PET/CT和PET/MR的显像特点