第8章 核医学影像设备与应用
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生物效应受到辐射类型、剂量与剂量率大小、照射条件、 生物种类和个体生理差异等因素的影响 。为了比较不同类 型辐射引起的有害效应，在辐射防护中引进了一些系数， 当吸收剂量乘上这些修正系数后，就可以用同一尺度来比 较不同类型辐射照射所造成的生物效应的严重程度或产生 机率。
把乘上了适当的修正系数后的吸收剂量称为当量剂量 （equivalent dose），用符号h表示。当量剂量只限于防护 中应用。
能使包在黑纸内的感光胶片感光，这是人类第一次认识到 放射现象，也是后来人们建立放射自显影的基础。
1898年，马丽·居里与她的丈夫皮埃尔·居里共同发现了镭， 此后又发现了钚和钍等许多天然放射性元素。
1923年，物理化学家Hevesy应用天然的放射性同位素铅212研究植物不同部分的铅含量，后来又应用磷-32研究磷 在活体的代谢途径等，并首先提出了“示踪技术”的概念。
上海艾乐影像材料有限公司
总体上讲，SPECT与PET相比二者可以说具有本质的 区别，数据表明，SPECT的最高探测效率仅为PET的1%3%左右，图像质量远不能与PET/CT相比，诊断效能上差 距较大。二者一种是普及型的低端产品，价格较低；一种 是世界上公认的最高档次的医学影像诊断设备，价格昂贵、 投资巨大，很难普及和推广。
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年代初应用于临床。
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。
由光子释放的全部电子（负电子和正电子）在空气中完全 被阻止时所产生的离子总电荷的绝对量。X=dQ/dm. ③吸收剂量（absorbed dose）定义为dε除以dm所得的商，其 中dε是致电离辐射给予质量为dm的受照射物质的平均能量。 吸收剂量的单位是焦耳·千克-1，专名是戈[瑞]（gray），
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1926年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（Blumgart）等 首先应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时 间，在人体内第一次应用了示踪技术。
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1951年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出第一台扫描 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。
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（1）SPECT SPECT实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器进行
360°旋转的γ相机，在旋转时每隔一定角度（通常是5. 6°或6°）采集一帧图片，然后经电子计算机自动处理， 将图像叠加，并重建为该脏器的横断面、冠状面、矢状面 或任何需要的不同方位的断层、切面图像。 近年来为提高诊断的灵敏度、分辨率和正确性，同时缩短 采集时间，双探头的SPECT也相继应用于临床中。SPECT 同时也具有一般γ相机的功能，可以进行脏器的平面和动 态（功能）显像。
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SPECT并不是一种很新的设备，其由Kuhl等人于1979 年研制成功。经过多年不断的改进，SPECT技术已经有了 很大的发展，产生了许多不同型号、不同档次的产品，但 是其显像的基本原理没有变化，总体上仍属于比较低端的 核医学设备。目前国内很多三级以上医院都已经配备 SPECT，数量达300台以上，主要用于全身骨骼、心肌血 流、脑血流、甲状腺等显像。
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ECT的另一类设备PECT是以发射正电子的放射性核素 做为发射体，称为正电子发射型计算机断层显像，其英文 名称为 positron emission computed tomography，即我们通 常所说的PET。PET是核医学领域中最先进的显像设备， 被视为核医学史上划时代的里程碑，是最高水平核医学的 标志。
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PET/CT和其他检查的区别： 单纯X线CT成像的基础是根据人体组织对外源性X线
的吸收程度不同来判断人体组织器官的结构改变情况；磁 共振检查是将人体置入外加磁场内，然后探测人体内组织 成分的磁信号变化情况；而PET检查是探测人体内物质 （或药物）代谢功能的动态变化。三者的成像原理有本质 的区别。而我们目前使用的PET/CT是PET和CT两种技术 的完美结合，相互补充。PET/CT这种技术的组合可以大 大提高临床诊断的准确性（如需要对体内单个孤立性小病 灶进行良恶性鉴别诊断和手术前定位等），包括精确的定 位和定性等，是其他检查不能比拟的。
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8.1.2 核医学影像设备功能
1.γ相机 γ相机是核医学影像设备中最基本、最实用，而且最重
要的一种。γ相机，又称闪烁照相机（Scintillation Camera），是一种能对脏器中的放射性核素分布进行一 次成像和连续动态观察的仪器。该仪器主要由四部分组 成，即闪烁探头、电子学线路、显示记录装置以及附加 设备。 γ相机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，同时因其成像速度快，亦可 用于获取反映脏器内放射性分布变化的连续照片，经过 数据处理后，可观察脏器的动态功能及其变化，因此γ 相机既是显像仪又是功能仪。
PET在临床医学的应用主要集中于神经系统、心血管系统、
肿瘤三大领域。
PET-CT检查记
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8.1.3 核医学影像设备主要指标及性能要求
1. 核医学成像安全指标 （1）常用辐射量及其单位 ①放射性活度（radioactivity）简称活度，专用单位名称是贝
可勒尔（Becquerel），符号为Bq，其中1Bq＝1次衰变/秒。 ②照射剂量（exposure dose）dq的值是在质量为dm空气中，
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PET的先进性显而易见，但其最大的缺点是解剖结构 显示不够清晰。因此人们尝试把擅长功能显像的PET与擅 长显示解剖结构的全身CT结合起来，于是在2000年世界 上第一台同机一体化PET/CT在美国CTI公司研制成功，被 美国《时代》杂志评选为年度最伟大的发明创造。由于 PET/CT是目前最先进的PET与最好的多排螺旋CT的完美 组合，达到了一加一大于二的效果，一举成为目前最豪华 的医学影像诊断设备。PET与CT的同机组合极大地提高了 临床医生对PET的认知度，所以一经问世便在世界范围内 高速增长。2002年第一台PET/CT在国内安家落户，目前 PET/CT在国内已经呈献快速发展的趋势。
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3. SPECT与PET-CT的区别 核医学中把应用计算机辅助断层技术进行显像的设备统称
为ECT，它是医学影像技术的重要组成部分。ECT的中文 名称为发射型计算机断层显像，是其英文名称缩写而成 （Emission Computed Tomography）。 ECT实际上又包括两大类设备即SPECT和PET-CT
1972年，库赫博士应用三维显示法和18F-脱氧葡萄糖（18FFDG）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了18F-FDG检查 的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层显像（PET） 和单光子发射计算机断层显像（SPECT）的基础，人们称 库赫博士为“发射断层之父”。
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2. 当前核医学影像设备的应用概况 目前广泛使用的单光子发射计算机断层（SPECT），已从
照射量x与吸收剂量d是两个意义完全不同的辐射量。 照射量只能作为x或γ射线辐射场的量度，描述电离辐射在 空气中的电离本领；而吸收剂量则可以用于任何类型的电 离辐射，反映被照介质吸收辐射能量的程度。
对于同种类、同能量的射线和同一种被照物质来说， 吸收剂量是与照射量成正比的。
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④当量剂量 相同的吸收剂量未必产生同样程度的生物效应，因为
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2. ECT 发射式计算机断层（Emission Computed tomography，
ECT）是利用仪器探测人体内同位素动态分布成像，并通 过计算机进行数据处理和断层重建，来获得脏器或组织的 横断面、矢状面以及冠状面的三维图像的。它可以做功能、 代谢方面的影像观察，是由电子计算机断层（CT）与核 医学示踪原理相结合的高科技技术。
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（2）PET
PET是目前在分子水平上进行人体功能显像的最先进的医 学影像技术，它的空间分辨率明显优于SPECT。
PET的基本原理是利用加速器生产的超短半衰期同位素， 如氟-18、氮-13、氧-15、碳-17等作为示踪剂注入人体， 参与体内的生理生化代谢过程。这些超短半衰期同位素是 组成人体的主要元素，利用它们发射的正电子与体内的负 电子结合释放出一对伽玛光子，被探头的晶体所探测，得 到高分辨率、高清晰度的活体断层图像，以显示人脑、心 脏、全身其它器官以及肿瘤组织的生理和病理的功能及代 谢情况。
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（2）人体辐射的生物学效应 当人体受辐射作用时，根据照射剂量、照射方式的不
同，人体所产生的生物效应也不同。 放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核
辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。它有α、β、γ三种辐 射形式。 α辐射只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害 大； β辐射是高速电子，皮肤沾上后烧伤明显； γ辐射和X 射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。宇宙、自 然界能产生放射性的物质不少，但危害都不太大，只有核 爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员 造成伤亡。
于重复、结果准确等特点
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8.1 核医学影像设备简介
核医学影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。
核医学影像检查ECT与CT、MRI等相比，能够更早地发现 和诊断某些疾病。
核医学显像属于功能性的显像，即放射性核素显像。
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单探头、双探头和三探头，直至现在发展为带衰减校正的 能进行符合线路成像的SPECT PET-CT的出现使医学影像技术进入了一个新的阶段 分子生物学技术的迅速发展以及与核医学技术的相互融合， 形成核医学又一个新的分支学科—分子核医学（molecular nuclear medicine） 把两种设备的图像融合起来进行分析
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PET所应用的显像剂如C-11、N-13，O-15等都是人体 组织的基本元素，易于标记到各种生命必须的化合物、代 谢产物或类似物上而不改变它们的生物活性，且可以参与 人体的生理、生化代谢过程，因而能够深入分子水平反映 人体的生理、生化过程，从功能、代谢等方面前面评价人 体的功能状态，达到早期诊断疾病、指导治疗的目的。定 性准确和一次性完成全身显像的特点极大地促进了其在肿 瘤、脑神经系统疾病以及心脏病等方面的应用。我国于 1995年由山东淄博万杰医院引进国内第一台PET，其后增 长较为缓慢。
第8章 核医学影像设备与应用
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第8章 核医学影像设备与应用
核医学，又称原子（核）医学 核医学是研究同位素及核辐射的医学应用及理论基础的科
学 核医学最重要的特点是能提供身体内各组织功能性的变化，
而功能性的变化常发生在疾病的早期 核医学显像具有简单、灵敏、特异、无创伤性、安全、易
8.1.1 核医学影像设备发展概况
1. 核医学仪器伴随着核医学这门学科的飞快的速度向前发 展。
2. 核医学仪器与核医学本身是共生的, 它渗透在整个核医 学治疗的过程中, 无论是过去单功能的测量仪还是现在 综合大型检测仪, 以及最新发展起来的各种治疗仪都推 动核医学的发展。
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1. 核医学影像设备的发展历史 1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀矿时发现，铀矿
ECT分为两大类，一类是以发射单光子的核素为示踪剂的， 即单光子发射计算机断层显像仪（single photon emission computed tomography，SPECT）；而另一类是以发射正电 子的核素为示踪剂的，即正电子发射计算机断层显像仪 （positron emission tomography，PET）。
把乘上了适当的修正系数后的吸收剂量称为当量剂量 （equivalent dose），用符号h表示。当量剂量只限于防护 中应用。
能使包在黑纸内的感光胶片感光，这是人类第一次认识到 放射现象，也是后来人们建立放射自显影的基础。
1898年，马丽·居里与她的丈夫皮埃尔·居里共同发现了镭， 此后又发现了钚和钍等许多天然放射性元素。
1923年，物理化学家Hevesy应用天然的放射性同位素铅212研究植物不同部分的铅含量，后来又应用磷-32研究磷 在活体的代谢途径等，并首先提出了“示踪技术”的概念。
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总体上讲，SPECT与PET相比二者可以说具有本质的 区别，数据表明，SPECT的最高探测效率仅为PET的1%3%左右，图像质量远不能与PET/CT相比，诊断效能上差 距较大。二者一种是普及型的低端产品，价格较低；一种 是世界上公认的最高档次的医学影像诊断设备，价格昂贵、 投资巨大，很难普及和推广。
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年代初应用于临床。
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。
由光子释放的全部电子（负电子和正电子）在空气中完全 被阻止时所产生的离子总电荷的绝对量。X=dQ/dm. ③吸收剂量（absorbed dose）定义为dε除以dm所得的商，其 中dε是致电离辐射给予质量为dm的受照射物质的平均能量。 吸收剂量的单位是焦耳·千克-1，专名是戈[瑞]（gray），
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1926年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（Blumgart）等 首先应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时 间，在人体内第一次应用了示踪技术。
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1951年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出第一台扫描 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。
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（1）SPECT SPECT实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器进行
360°旋转的γ相机，在旋转时每隔一定角度（通常是5. 6°或6°）采集一帧图片，然后经电子计算机自动处理， 将图像叠加，并重建为该脏器的横断面、冠状面、矢状面 或任何需要的不同方位的断层、切面图像。 近年来为提高诊断的灵敏度、分辨率和正确性，同时缩短 采集时间，双探头的SPECT也相继应用于临床中。SPECT 同时也具有一般γ相机的功能，可以进行脏器的平面和动 态（功能）显像。
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SPECT并不是一种很新的设备，其由Kuhl等人于1979 年研制成功。经过多年不断的改进，SPECT技术已经有了 很大的发展，产生了许多不同型号、不同档次的产品，但 是其显像的基本原理没有变化，总体上仍属于比较低端的 核医学设备。目前国内很多三级以上医院都已经配备 SPECT，数量达300台以上，主要用于全身骨骼、心肌血 流、脑血流、甲状腺等显像。
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ECT的另一类设备PECT是以发射正电子的放射性核素 做为发射体，称为正电子发射型计算机断层显像，其英文 名称为 positron emission computed tomography，即我们通 常所说的PET。PET是核医学领域中最先进的显像设备， 被视为核医学史上划时代的里程碑，是最高水平核医学的 标志。
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PET/CT和其他检查的区别： 单纯X线CT成像的基础是根据人体组织对外源性X线
的吸收程度不同来判断人体组织器官的结构改变情况；磁 共振检查是将人体置入外加磁场内，然后探测人体内组织 成分的磁信号变化情况；而PET检查是探测人体内物质 （或药物）代谢功能的动态变化。三者的成像原理有本质 的区别。而我们目前使用的PET/CT是PET和CT两种技术 的完美结合，相互补充。PET/CT这种技术的组合可以大 大提高临床诊断的准确性（如需要对体内单个孤立性小病 灶进行良恶性鉴别诊断和手术前定位等），包括精确的定 位和定性等，是其他检查不能比拟的。
上海艾乐影像材料wk.baidu.com限公司
8.1.2 核医学影像设备功能
1.γ相机 γ相机是核医学影像设备中最基本、最实用，而且最重
要的一种。γ相机，又称闪烁照相机（Scintillation Camera），是一种能对脏器中的放射性核素分布进行一 次成像和连续动态观察的仪器。该仪器主要由四部分组 成，即闪烁探头、电子学线路、显示记录装置以及附加 设备。 γ相机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，同时因其成像速度快，亦可 用于获取反映脏器内放射性分布变化的连续照片，经过 数据处理后，可观察脏器的动态功能及其变化，因此γ 相机既是显像仪又是功能仪。
PET在临床医学的应用主要集中于神经系统、心血管系统、
肿瘤三大领域。
PET-CT检查记
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8.1.3 核医学影像设备主要指标及性能要求
1. 核医学成像安全指标 （1）常用辐射量及其单位 ①放射性活度（radioactivity）简称活度，专用单位名称是贝
可勒尔（Becquerel），符号为Bq，其中1Bq＝1次衰变/秒。 ②照射剂量（exposure dose）dq的值是在质量为dm空气中，
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PET的先进性显而易见，但其最大的缺点是解剖结构 显示不够清晰。因此人们尝试把擅长功能显像的PET与擅 长显示解剖结构的全身CT结合起来，于是在2000年世界 上第一台同机一体化PET/CT在美国CTI公司研制成功，被 美国《时代》杂志评选为年度最伟大的发明创造。由于 PET/CT是目前最先进的PET与最好的多排螺旋CT的完美 组合，达到了一加一大于二的效果，一举成为目前最豪华 的医学影像诊断设备。PET与CT的同机组合极大地提高了 临床医生对PET的认知度，所以一经问世便在世界范围内 高速增长。2002年第一台PET/CT在国内安家落户，目前 PET/CT在国内已经呈献快速发展的趋势。
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3. SPECT与PET-CT的区别 核医学中把应用计算机辅助断层技术进行显像的设备统称
为ECT，它是医学影像技术的重要组成部分。ECT的中文 名称为发射型计算机断层显像，是其英文名称缩写而成 （Emission Computed Tomography）。 ECT实际上又包括两大类设备即SPECT和PET-CT
1972年，库赫博士应用三维显示法和18F-脱氧葡萄糖（18FFDG）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了18F-FDG检查 的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层显像（PET） 和单光子发射计算机断层显像（SPECT）的基础，人们称 库赫博士为“发射断层之父”。
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2. 当前核医学影像设备的应用概况 目前广泛使用的单光子发射计算机断层（SPECT），已从
照射量x与吸收剂量d是两个意义完全不同的辐射量。 照射量只能作为x或γ射线辐射场的量度，描述电离辐射在 空气中的电离本领；而吸收剂量则可以用于任何类型的电 离辐射，反映被照介质吸收辐射能量的程度。
对于同种类、同能量的射线和同一种被照物质来说， 吸收剂量是与照射量成正比的。
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④当量剂量 相同的吸收剂量未必产生同样程度的生物效应，因为
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2. ECT 发射式计算机断层（Emission Computed tomography，
ECT）是利用仪器探测人体内同位素动态分布成像，并通 过计算机进行数据处理和断层重建，来获得脏器或组织的 横断面、矢状面以及冠状面的三维图像的。它可以做功能、 代谢方面的影像观察，是由电子计算机断层（CT）与核 医学示踪原理相结合的高科技技术。
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（2）PET
PET是目前在分子水平上进行人体功能显像的最先进的医 学影像技术，它的空间分辨率明显优于SPECT。
PET的基本原理是利用加速器生产的超短半衰期同位素， 如氟-18、氮-13、氧-15、碳-17等作为示踪剂注入人体， 参与体内的生理生化代谢过程。这些超短半衰期同位素是 组成人体的主要元素，利用它们发射的正电子与体内的负 电子结合释放出一对伽玛光子，被探头的晶体所探测，得 到高分辨率、高清晰度的活体断层图像，以显示人脑、心 脏、全身其它器官以及肿瘤组织的生理和病理的功能及代 谢情况。
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（2）人体辐射的生物学效应 当人体受辐射作用时，根据照射剂量、照射方式的不
同，人体所产生的生物效应也不同。 放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核
辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。它有α、β、γ三种辐 射形式。 α辐射只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害 大； β辐射是高速电子，皮肤沾上后烧伤明显； γ辐射和X 射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。宇宙、自 然界能产生放射性的物质不少，但危害都不太大，只有核 爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员 造成伤亡。
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核医学影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。
核医学影像检查ECT与CT、MRI等相比，能够更早地发现 和诊断某些疾病。
核医学显像属于功能性的显像，即放射性核素显像。
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单探头、双探头和三探头，直至现在发展为带衰减校正的 能进行符合线路成像的SPECT PET-CT的出现使医学影像技术进入了一个新的阶段 分子生物学技术的迅速发展以及与核医学技术的相互融合， 形成核医学又一个新的分支学科—分子核医学（molecular nuclear medicine） 把两种设备的图像融合起来进行分析
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PET所应用的显像剂如C-11、N-13，O-15等都是人体 组织的基本元素，易于标记到各种生命必须的化合物、代 谢产物或类似物上而不改变它们的生物活性，且可以参与 人体的生理、生化代谢过程，因而能够深入分子水平反映 人体的生理、生化过程，从功能、代谢等方面前面评价人 体的功能状态，达到早期诊断疾病、指导治疗的目的。定 性准确和一次性完成全身显像的特点极大地促进了其在肿 瘤、脑神经系统疾病以及心脏病等方面的应用。我国于 1995年由山东淄博万杰医院引进国内第一台PET，其后增 长较为缓慢。
第8章 核医学影像设备与应用
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第8章 核医学影像设备与应用
核医学，又称原子（核）医学 核医学是研究同位素及核辐射的医学应用及理论基础的科
学 核医学最重要的特点是能提供身体内各组织功能性的变化，
而功能性的变化常发生在疾病的早期 核医学显像具有简单、灵敏、特异、无创伤性、安全、易
8.1.1 核医学影像设备发展概况
1. 核医学仪器伴随着核医学这门学科的飞快的速度向前发 展。
2. 核医学仪器与核医学本身是共生的, 它渗透在整个核医 学治疗的过程中, 无论是过去单功能的测量仪还是现在 综合大型检测仪, 以及最新发展起来的各种治疗仪都推 动核医学的发展。
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1. 核医学影像设备的发展历史 1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀矿时发现，铀矿
ECT分为两大类，一类是以发射单光子的核素为示踪剂的， 即单光子发射计算机断层显像仪（single photon emission computed tomography，SPECT）；而另一类是以发射正电 子的核素为示踪剂的，即正电子发射计算机断层显像仪 （positron emission tomography，PET）。