核医学仪器放射性药物

SPECT（单探头）
SPECT特点


可采集有关脏器的血流、代谢等随时间变化 的动态信息； 一次采集可得到平面和断层影像； 可任意选择断层角度等。
第三节 PET、PET/CT、 PET/MRI及小动物 PET 一、 PET基本结构及原理 （一）基本结构 PET主要由探测系统（包括晶体、电子准直、 符合线路和飞行时间技术）、图像显示和断层 床等组成。探头是PET的最重要的组成部分，它 由成百上千个相对排列的由晶体、光电倍增管 及电子线路组成的闪烁探测器排成多层环形装 置组成。
（二）工作原理 PET显像使用的放射性核素是发射正电子的核素， 其发射的正电子在体内经湮灭辐射产生两个方向 相反但能量均为511 keV的γ光子几乎同时入射至互 成180o环绕人体的探测器所接收，再置换成空间 位置和能量信号，经计算机处理可重建成三个断 面的断层图像，一次断层可获得几个甚至几十个 断层图像，高精度地显示活体内功能代谢活动， 并可用于精确的定量分析。
三、PET/MRI
PET/MRI是最新研制成功的高端影像融合设 备，目前尚未广泛应用于临床。由于MRI不存在 辐射损伤，因此可以反复多次进行检查。
四、小动物PET
小动物PET目前主要应用于生命科学基础研究。
应用
PET可进行静态和动态断层显像，并能进行定 量分析，是肿瘤、神经系统和心血管疾病诊断和 医学研究的重要设备。 与SPECT相比较，PET具有（1）分辨率高； （2）采用电子准直符合计数，灵敏度比SPECT 高10-20倍；（3）常用的正电子核素如11碳、 13氮、15氧和18氟为人体生命元素，是参于机体代 谢的重要物质，能准确显示受检脏器的代谢影像 和定量参数；（4）易于衰减校正，可进行定量 分析等。
放射性药物是一类特殊药物，有以下特点： 1.具有放射性：放射性药物中放射性核素发 出的射线是医学诊疗的基础，但也会产生 一定的辐射损害，应加强防护。 2.具有物理半衰期和有效半衰期。 3.计量单位和使用量：放射性药物以放射性 活度为计量单位，而不是用化学量，放射 性药物引入的化学量极少。 4.脱标及辐射自分解。
γ相机
探头是γ照相 机的核心，其性能 的好坏决定了整台 机器性能机图像性 能的好坏。
第二节 SPECT、SPECT/CT及双探头符合探 测
一、 SPECT基本结构 SPECT其结构相当于大视野的γ相机并多了脏 器断层的功能（增加了探头旋转装置和图像重 建的计算机软件系统）。主要由探头、旋转运 动机架、计算机、检查床和图像重建软件等组 成。其探头可围绕躯体旋转180o或360o采集。主 要有单探头和双探头两种。 SPECT是在γ照相机的基础上发展而来。
三、SPECT成像特点
SPECT的图象是反映放射性药物在体内 的断层分布图。放射性药物能够选择性地聚集 在特定脏器、组织或病变部位，使其与邻近组 织的放射性分布形成浓度差，SPECT在体外可 探测、记录到这种放射性浓度差，从而显示脏 器、组织或病变部位和形态、位置大小及脏器 功能变化。
四、SPECT数据采集和断层图象重建 SPECT数据采集，实质上是用大视野γ 照相机探头通过可旋转机架围绕患者旋转， 每隔一定角度采集一帧图象，然后通过计 算机处理、重建成断层图象。
三、 诊断用放射性药物
诊断用放射性药物用于获得体内靶器官或病 变组织的影像或功能 的一类放射性药物，也称 为显像剂或示踪剂。其共性要求如下： 1.衰变方式： 要求发射γ或X射线。 2.光子能量： 适合SPECT显像的光子能量范围 100-250KeV。 3.有效半衰期： 诊断用放射性药物的有效计衰期 不能太短也不能太长。 4.靶/非靶比值 （T/NT）： 平面显像要求靶/非 靶比值在5：1以上，断层显像靶/非靶比值在2： 1左右。
二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理： 通常由两大部分组成：放射性探测器、后续电子学单元
放射性探测器通常被称为 探头，实质上它是一个可 以将射线能量转换为电能的换能器。 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，可以将探头传过来的电信号进行相关处理，并 加以记录和显示，从而完成对射线的探测、分析过程。
SPECT和CT都是用计算机断层技术构成图像， 但两者的射线来源不同，SPECT接受的γ光子由体 内发射出来，为发射型CT（ECT），反映器官组 织的功能代谢；而X线CT是由X线从体外穿透人体 而成像，为穿透型CT（TCT），主要反映器官的 解剖形态。近来将核医学功能代谢影像和主要反 映形态解剖的CT、MRI图像进行融合，成为医学 影像学发展的又一亮点，已有SPECT/CT、 PET/CT问世，并广泛应用于临床，为病变的定性 和定位提供了一种有用的手段。
准直器（collimator）
准直器位于探头的最前端它是由铅或铅钨合金铸成的机械装置，它 的作用是把人体内四面八方分散的伽玛射线定向准直到闪烁晶体的一定 部位上。这种采用准直器的方法称作机械准直，以确别于电子准直。
准直器(collimator)的分类

孔的形状： 针孔型、平行孔型、发散型、会聚型
二、 放射性药物靶向作用原理
核医学显像是以分子水平的靶向作用为基础， 将放射性药物引入人体后，在体外进行放射性核素 显像，可在活体内直接观察到疾病起因、发生、发 展等一系列的病理生理变化和特征。
核医学显像属于核素示踪法的范畴，可以显示 人体某一系统、脏器和组织的形态、功能和代谢的 变化，达到对疾病进行定位、定性、定量的诊断目 的。
及斜孔型。

能量范围：低能（<150Kev）、中能（150Kev－
350Kev）高能（> 350Kev）。

灵敏度和空间分辨：高灵敏、高分辨及通用型。
光 电 倍 增 管
很微弱的电信号
脉冲信号只有几 毫伏~几百毫伏
γ射线
探 测 仪 器 记 录
γ照相机工作原理 ： γ照相机探测人体内的放射性核素发出的γ光 子，γ光子经准直器选择性地到达晶体后产生的 信号被晶体后的光电倍增管吸收。位置电路根 据各个光电倍增管的位置和脉冲幅度定出位置 并输出相应的位置信号，形成显像图像。 三、应用 γ相机是大晶体一次性成像，可以完成各种脏 器的静态显像，又可进行快速连续的动态显像。 通过探头和床的配合运动，还可以进行全身显 像。
表面污染监测仪
γ井型闪烁计数器
活度计
14碳-幽门螺杆菌呼气试验仪
第三章 放射性药物
第一节 基本概念
放射性药物：是指能引入体内用于诊断和 治疗的放射性核素及其标记物。 分类：
1. 诊断用放射性药物：包括显像剂（成像）和示踪 剂（功能测定），如131I、99Tcm-DTPA等； 2. 治疗用放射性药物：如131I、89Sr、32P等。 *注：用于放免体外分析药物的属放射性试剂。
射线才能通过准直器而被晶体探测到。
晶体：碘化钠（NaI）将射线能量转换成荧光光子，
铊的作用是转换光子波长（将NaI发出的光子吸收， 重新释放出波长与光电倍增管的吸收峰范围相匹配 的光子，以增加探测效率）。

光电倍增管：阴极吸收晶体发出的荧光光子后通
过光电效应产生光电子，在高压电场作用下光电子 加速射到下一联极时产生放大作用，电子数可增加 3-6倍，经过10多个联极的作用，电子数可增加到 106-108倍，形成一个强大的电子流射入阳极并产生 一个电压降而形成一个负电压脉冲。
固体闪烁计数器是目前核医学中最常用的的核探测仪器之一， 主要由下列部分构成： 晶体
光学耦合剂
光电倍增管 前置放大器 后续电子学电路 显示记录装置
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。
三、 γ照相机基本结构
γ照相机是核医学最基本的仪器，是一种能对脏器 中放射性核素的分布进行一次成像和连续动态成像的 仪器。 它由探头、电子学线路、显示记录装置、显像床 四部分组成。探头是γ照相机的核心部件。
PET
PET-CT
GE discovery-ST PET/CT
Micro PET
第四节 脏器功能测定仪
一、甲状腺功能仪 包括探头和定标器。 二、肾图仪 普通肾图仪包括两个探头、两套计数率仪和 记录仪。 三、多功能仪 多功能仪可同时测定一个脏器多个部位或多 个脏器的功能。
二、体外样本测量仪器及辐射防护仪器 （一） γ闪烁计数器与手持式γ探测仪 1.γ闪烁计数器 测量样品γ射线的装置是井型闪烁 计数器 。井型闪烁计数器 的探测效率高，本 底低。电子线路通常有放大器、单道或多道 脉冲幅度分析器、定时器、打印机等。 2.手持式γ探测仪 手持式γ探测仪由探头和信号处 理显示器组成。可用于手术中的探测。
五、SPECT/CT图像融合技术
SPECT/CT是将SPECT和CT这两种设备安装 在同一个机架上，两次扫描期间保持体位不变， 两种检查的影像进行实时融合，达到功能和解 剖结构影像的完美融合。 CT还可以给SPECT提供衰减校正，可以有 效提高SPECT的图像质量。
SPECT/CT



二、PET/CT及图象融合技术
图象融合技术是将相同或不同成像方式的 图像进行处理，使它们间空间位置、空间坐标 达到匹配的一种技术。PET显示的是一种功能 图象，解剖位置不清晰，CT图象解剖结构清 晰，但不能反映脏器功能。将两者结合，可将 优势互补。图象融合包括异机图象融合和同机 图象融合，但是它绝不是二者功能的简单叠加。
第一节 核探测仪器的基本原理
一、核探测仪器的基本原理：
（一）电离作用：利用射线可引起物质电离的原理而产生 了电离室等仪器。例如：电离室、正比计数管、盖格计 数管。 （二）激发-荧光现象：荧光现象是由于射线可引起一些 物质发出荧光，荧光可以转变成电信号。电信号的大小 与此同时射线数量有关， γ闪烁探测器就是利用这种原 理制成。 （三）感光作用：利用射线可使感光材料形成“潜影”的 原理来进行射线的探测。依据这一原理，放射性自显影 技术得以发展。
（二）医用核素活度计 医用核素活度计的射线 探测器是电离室，可用于测量各种常用放射性 核素的活度。 （三）液体闪烁计数器 主要用于测量低能β 射 线。 （四）辐射防护和剂量监测仪器 1.表面污染和工作环境剂量监测仪。用于监测工 作中是否有污染。 2.个人剂量监测仪。 用于监测工作中个人所受 到的照射剂量。
核医学仪器与放射性药物
－－－通大附院核医学科 葛呈春
第二章 核医学仪器
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仪器，统 称为核医学仪器。
核医学显像仪器的发展历程

扫描仪 γ照相机
1951年美国加州大学Cassen 1958年H.Anger
二、SPECT工作原理 SPECT工作原理类似于γ相机，是利用引入人体 内的放射性核素发出的γ射线经碘化钠晶体产生闪 烁光子，闪烁光子再与光电倍增管的光阴极发生 光电效应产生光电子，经联极放大后在阳极产生 电脉冲，其经过放大后再经位置电路处理后形成 X、Y位置信号，并进一步形成闪烁影像。借助计 算机的处理系统可重建成横断层、矢状断层和冠 状断层影像。
SPECT
1979年 Kuhl等
PET 正电子发射型计算机断层仪（positron emission tomography, PET），2001年《时代周刊》21世纪最 具有创意且已商业化的三大发明之一

SPECT/CT; PET/CT Micro PET、Micro SPECT、Micro PET/CT PET/MRI
（一）准直器 （二）γ闪烁探测器：1、晶体 2、光电倍增管 3、定位电路和能量电路
γ闪烁探测器实际上是一种能量转换器， 其作用是将射线能量转换成可记录的电脉冲 信号。主要部件由碘化钠（铊）晶体、光电 倍增管和前置放大器组成。 光电倍增管由光阴极、10多个联极和阳极 组成。

准直器：位于病人与晶体之间，只有垂直入射的
nuclear medicine－unclear mede －clear medicine 软件融合 硬件同机融合

SPECT探头 X线管球、探测器
六、双探头符合探测 近来用互成180o的无准直器的双探头对正电子湮 灭辐射产生的两个方向相反的 511keV γ光子进行 符合探测成像，称之为符合线路SPECT。可用于 18F这一发射正电子核素的显像，但其空间分辩率 低于PET，且不能快速动态采集。 六、应用 SPECT是我国三级甲等医院核医学科的必备仪 器，目前已广泛应用于全身各系统的各种显像。