第 二 章 仪 器 Instruments of Nuclear Medicine 重 庆 医 科 大 学 李 晓 愚 吉 林 大 学 中 日 联 谊 医 院 马 庆 杰
内 容 提 要 1. 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 电 离 作 用 荧 光 现 象 感 光 作 用 2. 体 外 样 品 测 量 仪 器 1 医 用 活 度 计 2 液 体 闪 烁 测 量 仪 器 3 辐 射 防 护 和 剂 量 检 测 仪 器 3. γ 照 相 机 1 基 本 结 构 2 工 作 原 理
内 容 提 要 4. SPECT, SPECT/CT 1SPECT 基 本 结 构 2SPECT 工 作 原 理 3SPECT 成 像 特 点 4 数 据 采 集 和 断 层 图 像 重 建 5 双 探 头 符 合 探 测 5. PET PET/CT 图 像 融 合 技 术 1PET 基 本 结 构 与 原 理 2PET/CT 图 像 融 合 技 术
6. 功 能 测 定 仪 器 1 甲 状 腺 功 能 测 定 仪 2 肾 图 仪 3 多 功 能 仪 内 容 提 要
概 述 核 医 学 仪 器 核 医 学 诊 疗 防 护 需 要 的 各 种 核 辐 射 或 射 线 探 测 仪 器, 主 要 由 射 线 探 测 器 电 子 测 量 装 置 和 计 算 机 等 组 成 常 用 仪 器 主 要 包 括 显 像 仪 器 脏 器 功 能 测 定 仪 器 体 外 样 本 分 析 测 量 仪 器 辐 射 防 护 仪 器 和 放 射 性 核 素 治 疗 仪 器 等 发 展 简 史 盖 革 弥 勒 计 数 器 扫 描 机 γ 相 机 发 射 型 计 算 机 断 层 显 像 仪 (ECT) ECT+CT
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 是 建 立 在 射 线 与 物 质 相 互 作 用 基 础 上 的 电 离 作 用 荧 光 现 象 感 光 作 用
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 放 射 性 探 测 仪 器 的 组 成 辐 射 探 测 器 (radiation detector ) 利 用 射 线 和 物 质 相 互 作 用 产 生 的 各 种 效 应 将 射 线 的 辐 射 能 转 变 为 电 子 线 路 部 分 能 处 理 的 电 信 号 电 子 学 单 元 根 据 不 同 的 测 量 要 求 和 探 测 器 的 特 点 而 设 计 的 分 析 和 记 录 电 信 号 的 电 子 测 量 仪 器 数 据 处 理 系 统 按 不 同 的 检 测 目 的 和 需 要 而 配 备 的 计 算 机 数 据 处 理 系 统 自 动 控 制 系 统 显 示 系 统 和 储 存 系 统 等
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 放 射 性 探 测 仪 器 的 分 类 按 照 测 量 原 理 分 电 离 探 测 仪 (ionization detector) 闪 烁 探 测 仪 (scintillation detector) 按 用 途 分 显 像 仪 器 功 能 测 定 仪 器 体 外 样 本 测 量 仪 器
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 体 外 样 本 测 量 仪 器 γ 闪 烁 测 量 计 数 器 (γ scintillation detector ) NaI 晶 体 光 电 倍 增 管 (PMT) 前 置 放 大 器 闪 烁 荧 光 photoelectric effect 电 子 数 倍 增 电 子 流 ( 电 位 降 ) 一 个 入 射 光 子 产 生 一 个 闪 烁 事 件 产 生 一 个 脉 冲
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 NaI 晶 体 柱 各 种 型 号 的 光 电 倍 增 管
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 手 持 式 γ 探 测 仪 闪 烁 型 探 头 半 导 体 型 探 头 信 号 处 理 显 示 器
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 医 用 核 素 活 度 计 (dose calibrator) 几 何 测 量 效 率 高 无 核 素 选 择 性
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 液 体 闪 烁 计 数 器 样 品 溶 解 在 闪 烁 液 中 测 量 α 衰 变 和 β 衰 变 的 放 射 性 核 素 ( 比 如 3 H, 14 C)
第 一 节 核 探 测 仪 器 的 基 本 原 理 辐 射 防 护 与 剂 量 监 测 仪 器 表 面 污 染 监 测 仪 个 人 剂 量 监 测 仪
第 二 节 γ 照 相 机 1957 年 Anger 研 制 出 第 一 台 γ 照 相 机, 称 之 为 Anger 照 相 机 组 成 : 准 直 器 晶 体 光 导 光 电 倍 增 管 矩 阵 位 置 电 路 能 量 电 路 显 示 系 统 和 成 像 装 置 等
第 二 节 γ 照 相 机 准 直 器 由 铅 或 铅 钨 合 金 从 中 央 打 孔 或 者 是 四 周 合 拢 形 成 的 装 置, 放 于 病 人 与 晶 体 之 间 保 证 γ 照 相 机 的 分 辨 率 和 定 位 的 准 确 针 孔 型 准 直 器 多 孔 型 准 直 器
第 二 节 γ 照 相 机 晶 体 NaI(Tl) 掺 铊 碘 化 钠 作 用 是 把 经 准 直 器 进 入 的 射 线 能 量 转 换 成 荧 光 光 子 Tl 元 素 在 这 里 仍 作 激 活 剂 用, 减 少 信 号 失 真, 增 加 探 测 效 率
第 二 节 γ 照 相 机 光 电 倍 增 管 为 数 众 多 的 光 电 倍 增 管 均 匀 地 排 列 在 晶 体 的 后 面, 紧 贴 着 晶 体 数 量 多 少 与 定 位 的 准 确 性 有 关 脉 冲 幅 度 分 析 器 有 选 择 性 地 记 录 从 晶 体 和 光 电 倍 增 管 输 送 来 的 电 脉 冲 信 号 排 除 本 底 及 其 他 干 扰 信 号
第 二 节 γ 照 相 机 信 号 分 析 和 数 据 处 理 系 统 包 括 电 子 学 线 路 和 计 算 机 电 子 学 线 路 除 脉 冲 幅 度 分 析 器 外 还 有 前 置 放 大 器 主 放 大 器 及 均 匀 性 校 正 电 路 位 置 线 路 等
第 二 节 γ 照 相 机 γ 照 相 机 工 作 原 理 探 测 到 γ 光 子 经 电 子 学 线 路 分 析 形 成 脉 冲 信 号, 经 计 算 机 采 集, 处 理, 最 后 以 不 同 灰 度 或 色 阶 显 示 二 维 脏 器 显 影 或 放 射 性 分 布 应 用 : 各 种 脏 器 静 态 显 像, 快 速 连 续 动 态 显 像, 附 有 特 殊 装 置, 可 进 行 全 身 显 像
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 SPECT 基 本 结 构 单 光 子 计 算 机 发 射 断 层 显 像 仪 single photon emission computed tomography 组 成 : 在 高 性 能 γ 相 机 上 增 加 了 支 架 旋 转 的 机 械 部 分 断 层 床 图 像 重 建 软 件 单 探 头 SPECT 双 探 头 SPECT
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 SPECT 工 作 原 理 探 头 围 绕 受 检 对 象 或 部 位 呈 180 和 / 或 360 旋 转, 从 多 角 度 多 方 位 采 集 一 系 列 平 面 投 影 像, 经 计 算 机 图 像 处 理 系 统 重 建 获 得 横 断 层 面 冠 状 面 和 矢 状 面 影 像
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 SPECT 成 像 特 点 SPECT 的 图 像 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 聚 集 在 特 定 脏 器 组 织 或 病 变 部 位, 使 其 与 邻 近 组 织 之 间 的 放 射 性 分 布 形 成 一 定 程 度 浓 度 差
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 SPECT 数 据 采 集 和 断 层 图 像 重 建 图 像 重 建 方 法 : 滤 波 反 投 影 技 术 (filtered backprojection)
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 双 探 头 符 合 探 测 (coincidence circuit SPECT) 既 可 以 做 常 规 的 SPECT, 又 可 以 对 正 电 子 湮 灭 辐 射 产 生 的 两 个 方 向 相 反 的 511 kev γ 光 子 进 行 符 合 探 测 成 像 主 要 由 可 变 角 双 探 头 SPECT 系 统 符 合 探 测 技 术 和 衰 减 校 正 装 置 构 成
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 符 合 线 路 SPECT 衰 减 校 正 方 法 1 放 射 源 技 术 ( 铯 [ 137 Cs] 钡 [ 133 Ba]) 2X-CT 技 术 X-CT 技 术 可 进 行 同 机 解 剖 结 构 与 功 能 代 谢 图 像 融 合, (fusion imaging) 对 病 灶 可 做 出 精 确 定 位 诊 断 图 像 融 合 : 是 指 不 同 图 像 (SPECT, PET, CT, MRI) 之 间 的 空 间 配 准 或 结 合 利 用 各 种 成 像 方 式 的 特 点, 为 不 同 的 影 像 提 供 互 补 信 息, 增 加 图 像 质 量, 以 期 对 临 床 诊 断 和 治 疗 的 定 位 观 察 提 供 有 效 的 方 法
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 SPECT 配 置 高 能 准 直 器 一 种 单 光 子 探 测 方 式 主 要 用 于 心 肌 锝 [ 99m Tc]-MIBI 心 肌 血 流 灌 注 和 氟 [ 18 F]-FDG 心 肌 代 谢 断 层 显 像 SPECT 配 置 1 英 寸 晶 体 技 术 1 英 寸 厚 碘 化 钠 晶 体 特 殊 切 割 小 槽 优 势 最 大 限 度 提 高 高 能 灵 敏 度 提 高 中 能 灵 敏 度 最 大 限 度 减 少 低 能 探 测 的 散 射 作 用
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 1 英 寸 切 割 晶 体 符 合 线 路 SPECT 18 F-FDG 显 像 ( 冠 状 面 )
第 三 节 SPECT 及 双 探 头 符 合 探 测 SPECT/CT 同 时 提 供 功 能 血 流 灌 注 代 谢 影 像 和 解 剖 形 态 结 构 影 像, 为 临 床 提 供 科 学 诊 断 依 据
第 四 节 PET PET/CT 及 图 像 融 合 技 术 PET positron emission tomography 正 电 子 发 射 计 算 机 断 层 显 像 仪
第 四 节 PET PET/CT 及 图 像 融 合 技 术 PET 基 本 结 构 及 原 理 基 本 结 构 由 探 头 ( 晶 体 光 电 倍 增 管 高 压 电 源 ) 电 子 学 线 路 数 据 处 理 系 统 扫 描 机 架 及 同 步 检 查 床 组 成 +- 511 KeV Gamma Ray 511 KeV Gamma Ray 发 射 β + 正 电 子 放 射 性 核 素 在 体 内 经 湮 灭 辐 射 产 生 两 个 能 量 相 同 方 向 相 反 的 511keV γ 光 子 同 时 入 射 至 互 成 180 环 绕 人 体 的 多 个 探 测 器 而 被 接 收, 把 这 些 γ 光 子 对 按 不 同 的 角 度 分 组, 可 获 得 放 射 性 核 素 分 布 在 各 个 角 度 的 投 影 常 用 发 射 正 电 子 核 素 主 要 有 : 18 F 碳 [ 11 C] 氧 [ 15 O] 氮 [ 13 N] 溴 [ 76 Br] 等
第 四 节 PET PET/CT 及 图 像 融 合 技 术 PET/CT 及 图 像 融 合 技 术 图 像 融 合 技 术 是 将 来 自 相 同 或 不 同 成 像 方 式 的 图 像 进 行 一 定 的 变 换 处 理, 使 其 之 间 的 空 间 位 置 空 间 坐 标 达 到 匹 配 的 一 种 技 术 PET/CT 以 PET 特 性 为 主, 同 时 将 PET 影 像 叠 加 在 CT 图 像 上, 使 得 PET 影 像 更 加 直 观, 解 剖 定 位 更 加 准 确
第 四 节 PET PET/CT 及 图 像 融 合 技 术 女 性 患 者,50yr, 非 霍 奇 金 病 8 年 CT ( 上 ): 左 腋 下 腺 病 ;PET- FDG ( 中 ):CT 见 病 变 部 位 呈 明 显 局 限 性 异 常 FDG 摄 取 增 高 ; PET/CT( 下 ): 病 变 组 织 的 功 能 代 谢 状 况 和 定 位 明 确
第 四 节 PET PET/CT 及 图 像 融 合 技 术 小 动 物 PET 1991 年,Ingvar M 等 将 临 床 用 PET 扫 描 仪 进 行 了 大 鼠 脑 显 像, 首 次 将 PET 用 于 动 物 实 验 研 究 专 门 用 于 小 动 物 显 像 的 PET 扫 描 仪 的 空 间 分 辨 率 等 主 要 指 标 要 远 高 于 人 体 PET, 正 逐 渐 成 为 现 代 生 物 医 学 研 究 的 一 项 重 要 工 具 主 要 应 用 : 药 物 开 发 疾 病 研 究 基 因 显 像 等
第 五 节 功 能 测 定 仪 器 甲 状 腺 功 能 测 定 仪 功 能 测 定 仪 由 一 个 或 多 个 探 头 电 子 线 路 计 算 机 和 记 录 显 示 装 置 组 成 采 用 带 张 角 型 准 直 器 的 γ 闪 烁 探 头 和 定 标 器 组 合 的 装 置 又 称 为 甲 状 腺 吸 碘 率 测 定 仪 a: 正 常 志 愿 者 b: 甲 亢 c: 甲 亢 高 峰 前 移 d: 甲 低
第 五 节 功 能 测 定 仪 器 肾 图 仪 肾 图 仪 由 带 铅 屏 蔽 壳 和 准 直 器 的 闪 烁 探 头 和 计 数 率 仪 的 微 机 组 成
第 五 节 功 能 测 定 仪 器 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 可 进 行 的 功 能 检 查 包 括 肾 图 甲 状 腺 摄 碘 率 过 氯 酸 钾 释 放 试 验 肾 小 球 滤 过 率 分 肾 血 浆 流 量 等