第十七章核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備

1、 第十七章第十七章 核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備濮陽市中醫(yī)院放射科 郭廣卿第一節(jié) 概述一、核醫(yī)學(xué)成像的特點(diǎn) 核醫(yī)學(xué)成像的特點(diǎn)：核醫(yī)學(xué)成像的特點(diǎn)： 以臟器內(nèi)外或臟器內(nèi)各部分之間的放射性核素濃度差別為基礎(chǔ)，顯示靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像 多種動(dòng)態(tài)成像方式 放射性核素具有向臟器或病變組織的特異性聚集總之，既可以進(jìn)行解剖成像，又可以提供有關(guān)臟器總之，既可以進(jìn)行解剖成像，又可以提供有關(guān)臟器與病變的功能和分子水平的信息與病變的功能和分子水平的信息二、核醫(yī)學(xué)成像的發(fā)展簡史 1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾在研究鈾礦時(shí)發(fā)現(xiàn)，鈾礦能使包在黑紙內(nèi)的感光膠片感光，這是人類第一次認(rèn)識(shí)到放射現(xiàn)象，也是后來人們建立放射自顯影的基礎(chǔ)。

2、 1898年，馬麗居里與她的丈夫皮埃爾居里共同發(fā)現(xiàn)了鐳，此后又發(fā)現(xiàn)了钚和釷等許多天然放射性元素。 1923年，物理化學(xué)家Hevesy應(yīng)用天然的放射性同位素鉛-212研究植物不同部分的鉛含量，后來又應(yīng)用磷-32研究磷在活體的代謝途徑等，并首先提出了“示蹤技術(shù)”的概念。 1926年，美國波士頓內(nèi)科醫(yī)師布盧姆加特（Blumgart）等首先應(yīng)用放射性氡研究人體動(dòng)、靜脈血管床之間的循環(huán)時(shí)間，在人體內(nèi)第一次應(yīng)用了示蹤技術(shù)。 1951年，美國加州大學(xué)的卡森（Cassen）研制出第一臺(tái)掃描機(jī)，通過逐點(diǎn)打印獲得器官的放射性分布圖像，促進(jìn)了顯像的發(fā)展。 1957年，安格（Hal O. Anger）研制出第一臺(tái)照相

3、機(jī)，稱安格照相機(jī)，使得核醫(yī)學(xué)的顯像由單純的靜態(tài)步入動(dòng)態(tài)階段，并于60年代初應(yīng)用于臨床。 1959年，他又研制了雙探頭的掃描機(jī)進(jìn)行斷層掃描，并首先提出了發(fā)射式斷層的技術(shù)，從而為日后發(fā)射式計(jì)算機(jī)斷層掃描機(jī)ECT的研制奠定了基礎(chǔ)。 1972年，庫赫博士應(yīng)用三維顯示法和18F-脫氧葡萄糖（18F-FDG）測(cè)定了腦局部葡萄糖的利用率，打開了18F-FDG檢查的大門。他的發(fā)明成為了正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET）和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（SPECT）的基礎(chǔ)，人們稱庫赫博士為“發(fā)射斷層之父”。三、核醫(yī)學(xué)成像的基本過程 (一一)核醫(yī)學(xué)成像的基本條件：核醫(yī)學(xué)成像的基本條件：放射性藥物（標(biāo)記化和物）核醫(yī)學(xué)成像

4、設(shè)備 （二）放射性成像的基本過程 1.放射性或標(biāo)記化合物的制備 以放射性示蹤法為基礎(chǔ)，針對(duì)不同的靶器官或靶細(xì)胞、不同的部位和不同的檢查目的，制備相應(yīng)的放射性示蹤劑。 2.將放射性示蹤劑引入體內(nèi) 通過注射、口服等方法將示蹤劑引入體內(nèi)，示蹤劑在體內(nèi)根據(jù)其化學(xué)及生物學(xué)的行為特性，經(jīng)生理生化、生理、病理、排泄等因素積聚濃縮于特定的靶器官和組織，形成體內(nèi)的隨空間和時(shí)間而分布不同的圖像。 3.體外測(cè)定射線 靶器官或組織放射性釋放穿透組織的射線 ，使用靈敏的放射性探測(cè)器可以很容易地在人體外表探測(cè)到它們分布的所在位置，并定量地測(cè)定其大小并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 4.數(shù)據(jù)處理 對(duì)采集到的基本圖像信息送入電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中

5、，進(jìn)行一系列的校正，再經(jīng)處理或重建成為圖像數(shù)據(jù)。 5.圖像顯示與儲(chǔ)存 由計(jì)算機(jī)重建而成的基本圖像，再以灰階、彩色、動(dòng)態(tài)、三維層面、表面三維立體、電影、雙減影成像等方式將體層面的輻射分布重現(xiàn)為一個(gè)精確的核醫(yī)學(xué)圖像，即可以獲得反映放射性在臟器和組織中濃度分布及其隨時(shí)間變化的圖像，顯示出臟器和組織的形態(tài)、位置、大小及其功能結(jié)構(gòu)的變化。第二節(jié) 照相機(jī) 照相機(jī)也稱為閃爍照相機(jī)，是診斷腫瘤及循環(huán)系統(tǒng)疾病的重要設(shè)備 可進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究 檢查時(shí)間短，適合兒童和危重病患 顯像迅速，便于多體位，多部位觀察 對(duì)圖像處理，獲得有助于診斷的數(shù)據(jù)和參數(shù)一、閃爍照相機(jī)的工作原理 注入人體的放射性核素發(fā)射出的伽瑪射線首先經(jīng)過準(zhǔn)直

6、器準(zhǔn)直，然后打在碘化鈉晶體上，碘化鈉晶體產(chǎn)生的閃光由一組光電倍增管收集。任何一次閃爍均將在各個(gè)光電倍增管上產(chǎn)生不同的響應(yīng)。 響應(yīng)的強(qiáng)弱與光電倍增管距閃爍點(diǎn)的位置有關(guān)，距閃爍點(diǎn)愈近，產(chǎn)生的響應(yīng)愈強(qiáng)，將所有光電倍增管的響應(yīng)加起來可以產(chǎn)生位置信號(hào)和能量信號(hào)。 位置信號(hào)確定了閃爍事件發(fā)生的位置，能量信號(hào)確定那些閃爍事件該啟輝，那些閃爍事件不該啟輝。 經(jīng)過上述處理的信號(hào)成為一個(gè)計(jì)數(shù)被記錄，形成一幅人體放射性濃度分布圖像，即為一幅相機(jī)圖像。二、 射線的探測(cè)技術(shù) （一）核輻射探測(cè)原理 核醫(yī)學(xué)成像必定涉及核輻射探測(cè)，核輻射探測(cè)一般是指對(duì)核輻射線的強(qiáng)度和能量的測(cè)量。它一般分為兩類：對(duì)于帶電粒子，是利用它對(duì)物質(zhì)的

7、電離和激發(fā)效應(yīng)來探測(cè)的，對(duì)不帶電的射線，主要是通過探測(cè)它與物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的次級(jí)帶電粒子而作間接探測(cè)。據(jù)此，制成各種輻射探測(cè)器。 （二） 射線探測(cè)器 放射性醫(yī)學(xué)成像中主要通過間接作用來探測(cè)射線的，而且所探測(cè)的射線一般屬于低能量范圍。由于射線與原子序數(shù)高的物質(zhì)作用概率大，故射線探測(cè)器的探測(cè)介質(zhì)一般選取Z值盡可能大的材料，如碘化鈉、鍺半導(dǎo)體、碘、鍺等的原子序數(shù)均較高。根據(jù)射線探測(cè)的記錄方法的不同，目前成像用的射線探測(cè)器主要有以下幾種。 1.晶體閃爍探測(cè)器 閃爍探測(cè)器是目前使用最廣泛的探測(cè)器，其探測(cè)介質(zhì)是閃爍晶體，射線照射到閃爍晶體發(fā)生熒光效應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熒光，它既可探測(cè)射線強(qiáng)度，又可測(cè)定射線能量，

8、探測(cè)效率高。晶體閃爍探測(cè)器主要由閃爍晶體、光導(dǎo)、光電倍增管和前置放大器等組成，外面用鉛屏蔽，靠近閃爍晶體面向人體的端面還置有鉛準(zhǔn)直器。 （1）閃爍晶體：閃爍晶體是能在高能粒子或光子作用下發(fā)射短暫熒光的物體。 光子進(jìn)入閃爍晶體與其相互作用產(chǎn)生的次級(jí)電子使閃爍晶體的原子或分子電離或激發(fā)，它們復(fù)合或退激時(shí)即發(fā)射熒光，故又稱為熒光體。 射線探測(cè)器用的閃爍晶體一般為無機(jī)晶體，常用的除碘化鈉外，還有鍺酸鉍（Bi4Ge3O12，BGO)、镥-氧-正硅酸鹽(LSO）和氟化銫（CsF)等。NaI是無色透明晶體，滲入少量（0.1%0.5%)激活物質(zhì)鉈后其發(fā)光效率提高近1倍。它廣泛用于測(cè)量射線。 但其能量分辨率較差

9、，一般在8%12%(用137Cs產(chǎn)生的611KeV射線測(cè)試）。BGO的有效原子序數(shù)高，符合探測(cè)效率為NaI的10倍，易于探測(cè)高能射線。CsF的發(fā)光衰減時(shí)間短（5ns),可用于“飛行時(shí)間”測(cè)量中。 2.多絲正比室 多絲正比室是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型氣體電離探測(cè)器。它是一種對(duì)位置空間非常靈敏的探測(cè)器，空間分辨率一般為0.52mm，主要取決于陽極絲間距，也與各極間距有關(guān)；分辨時(shí)間短，適于高計(jì)數(shù)率工作；但它只適于探測(cè)較低能量的射線（對(duì)于2580KeV的射線探測(cè)效率為10%50%）；其相機(jī)大多只能拍攝前表器官（如甲狀腺、乳腺等）的圖像。 多絲正比室的結(jié)構(gòu)，如圖17-1所示，它主要由3個(gè)互相平

10、行的柵極組成（極間距離為310mm).這些柵級(jí)都是由許多被拉緊的互相平行的金屬絲（絲間距為13mm）制成的（多絲由此而得），它們被封裝在一個(gè)充有Xe（93%)-CH4（7%）或Xe-CO2混合氣體的密封室內(nèi)，充氣壓強(qiáng)范圍為01 013kPa.改變充氣種類（原子序數(shù)）和壓強(qiáng)（密度相應(yīng)改變）可改變射線能量的測(cè)量上限。中央柵極亦稱為0陽極，由鍍金鎢絲（直徑1225mm)制成，每條絲都連在一起。 2個(gè)外柵極 直徑50m或更粗的金屬絲構(gòu)成，各條絲互不連接。這2個(gè)柵極的絲軸互相正交，絲軸與陽極絲平行的柵極稱0陰極；另一個(gè)稱90陰極。使用時(shí)在陰極與陽極之間加上直流高電壓。光子射入多絲正比室內(nèi)的有效容積（靈敏

11、區(qū)）時(shí)，與氣體作用產(chǎn)生光電效應(yīng)，生成的光電子大部分通過對(duì)氣體電離而將能量消耗在生成它的附近的較小區(qū)域內(nèi)。 電離產(chǎn)生的次級(jí)電子在電場(chǎng)作用下向陽極移動(dòng)，并在某根絲周圍的小區(qū)域內(nèi)中造成約10的5次方倍的雪崩放大(次級(jí)電子的連鎖電離),形成一個(gè)放大的電信號(hào)脈沖，其大小與光電子的能量成正比。同時(shí)，雪崩產(chǎn)生的正離子移動(dòng)至陰極絲上產(chǎn)生相反極性的電脈沖。室內(nèi)電離事件的位置信息是通過相互正交的陰極絲及連接的電磁延遲線獲取的。 3.半導(dǎo)體探測(cè)器 半導(dǎo)體探測(cè)器具有能量分辨率高、線性響應(yīng)好、脈沖上升時(shí)間短、工作電壓低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：一般需要用電荷靈敏前置放大器，以消除結(jié)電容的影響。半導(dǎo)體探測(cè)器實(shí)際

12、上是一種PN的結(jié)式的電離室， 使用時(shí)，在電極K與A之間(某種形式的PN結(jié)之間）加上反向偏電壓，在半導(dǎo)體介質(zhì)內(nèi)形成電場(chǎng)。無光子入射時(shí)反向絕緣電阻很大，漏電流極小，無輸出信號(hào)；當(dāng)有光子入射時(shí)，由于光子的電離作用而產(chǎn)生大量的電子空穴對(duì)，在外電場(chǎng)作用下，它們分別向兩電極作漂移運(yùn)動(dòng)，在收集極 A上形成電流，通過負(fù)載電阻RL產(chǎn)生電壓脈沖信號(hào)。在半導(dǎo)體探測(cè)器中產(chǎn)生一對(duì)電子空穴的平均電離能比氣體探測(cè)器要小一個(gè)數(shù)量級(jí)（約3ev）。對(duì)于一定能量的射線粒子可產(chǎn)生較多的導(dǎo)電粒子，故她的靈敏度和能量分辨力較高。半導(dǎo)體探測(cè)器種類很多，主要有鋰漂移探測(cè)器、高純度鍺探測(cè)器、碲化鎘半導(dǎo)體探測(cè)器三種。三、照相機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 閃爍照

13、相機(jī)主要由四部分組成，即閃耀探頭，電子線路，顯示記錄裝置以及一些輔助裝置。閃爍探頭包括準(zhǔn)直器，閃爍晶體，光電倍增管。電子線路包括位置計(jì)算電路，能量信號(hào)電路（前置放大器，主放大器和分析器均勻性校正器線路等）。顯示裝置包括示波器，照相機(jī)等。還有其轉(zhuǎn)移架和操作控制臺(tái)等。操縱臺(tái)上裝有能量選擇器、顯示選擇器、控制器、定時(shí)器、定標(biāo)器、攝影顯示器?，F(xiàn)代相機(jī)都裝備有計(jì)算機(jī)圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。四、 照相機(jī)的探頭 照相機(jī)的探頭結(jié)構(gòu)，由外殼、接裝環(huán)、準(zhǔn)直器、閃爍晶體、光導(dǎo)、光電倍增管陳列及前置電路組成。 （一）準(zhǔn)直器 1.準(zhǔn)直器的作用 準(zhǔn)直器位于探頭的最前端它是由鉛或鉛鎢合金鑄成的機(jī)械裝置，它的作用是把人體內(nèi)四面八方

14、分散的伽瑪射線定向準(zhǔn)直到閃爍晶體的一定部位上。這種采用準(zhǔn)直器的方法稱作機(jī)械準(zhǔn)直，以確別于電子準(zhǔn)直。 2.準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu) 準(zhǔn)直器是在有一定厚度的重金屬屏板上制作出不同形狀和數(shù)目的小孔而成的。在實(shí)際應(yīng)用中大多采用鉛，有時(shí)為增強(qiáng)其屏蔽能力，在關(guān)鍵部分用鎢合金鑄成。 3.準(zhǔn)直器的類型 孔的形狀： 針孔型、平行孔型、發(fā)散型、會(huì)聚型及斜孔型。 能量范圍：低能（ 350Kev）。 靈敏度和空間分辨：高靈敏、高分辨及通用型。 4.各種準(zhǔn)直器的特點(diǎn) （1）平行孔型準(zhǔn)直器 空間分辨力隨距離增加而變差 靈敏度隨距離增加變化不太 圖像大小與靶器官和準(zhǔn)直器之間的距離無關(guān) 分為低能通用型、低能高分辨率、低能高靈敏度 （2）

15、張角型準(zhǔn)直器 擴(kuò)大了有效視野10%-20% 靈敏度和分辨率較平行孔差，隨放射源與準(zhǔn)直器距離的增加而變壞 易產(chǎn)生圖像畸變 （3）聚集型準(zhǔn)直器 提高靈敏度和分辨率 易出現(xiàn)圖像畸變 適用于總計(jì)數(shù)時(shí)間受限的動(dòng)態(tài)研究 （4）針孔型準(zhǔn)直器 與小孔成像原理一樣，像與實(shí)物的方向相反 成像大小與距離成反比，距離越近，成像越大 （二）閃爍晶體 緊靠準(zhǔn)直器，將射線轉(zhuǎn)化為熒光 晶體為碘化鈉晶體NaI(T1)，晶體在探頭中起波長轉(zhuǎn)換器的作用 普通放射性核素產(chǎn)生的伽瑪射線為高能量，短波長的光子，它不能直接被晶體后面的光電倍增管(PMT)接受，必須把它轉(zhuǎn)換成波長與可見光一樣的光子才能被PMT接受（10-19nm 400nm

16、左右)。 晶體的形狀可以是方形、矩形和圓形， 圓形用得最多。 晶體的主要規(guī)格是它的大小和厚度。 矩形和方形晶體則以邊長表示。 目前大面積的晶體面積可達(dá)600400mm2。晶體厚度用毫米表示(傳統(tǒng)用英寸)。 （三）光導(dǎo) 位于閃爍晶體和光電倍增管陣列之間的薄層郵寄玻璃片或光學(xué)玻璃片 把光電倍增管通過光耦合計(jì)與閃爍晶體耦合 把閃爍晶體受射線照射后產(chǎn)生的閃爍光有效地傳送至光電倍增管得光電陰極上 （四）光電倍增管 呈蜂窩狀排列成陣列狀 圓形探測(cè)器PMT數(shù)量為37-91個(gè)，方形或矩形探測(cè)器PMT一般為55-96個(gè)。 PMT有圓形和六角形，六角形優(yōu)點(diǎn)：去除光導(dǎo)，直接與晶體緊密相貼，消除探測(cè)間隙，提高靈敏度和

17、空間分辨力五、 照相機(jī)電路照相機(jī)電路 照相機(jī)電路：位置信號(hào)通道和能量信號(hào)通道 能量信號(hào)通道：脈沖總和電路、脈沖高度分析器、自動(dòng)曝光電路，生理標(biāo)記電路等 （一）位置計(jì)算電路 由定位電路和位置信號(hào)通道完成 定位電路作用：將光電倍增輸出的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成為確定晶體閃爍點(diǎn)位置的X、Y信號(hào)和確定入射射線強(qiáng)度的信號(hào) 兩種類型 一加權(quán)電阻矩陣網(wǎng)絡(luò)型（Anger型） 延遲線時(shí)間轉(zhuǎn)換型 （二）能量信號(hào)電路 通過前置放大器和主線性放大器把電信號(hào)整形和放大 1.前置放大器：對(duì)探測(cè)器信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大 2.主線性放大器：將前置放大器輸出的電脈沖信號(hào)成比例地進(jìn)行放大并濾波整形 3. 脈沖幅度分析器 有選擇性地記錄從晶體和光

18、電倍增管輸送來的電脈沖信號(hào)。 排除本底及其他干擾信號(hào)。 單道脈沖高度分析器：選擇具有一定能量范圍的射線進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定射線能量分布（能譜） 多道脈沖高度分析器：測(cè)定能譜方面，效率和精度比單道要高 4.均勻性校正電路 要使空間分辨力好，像素?cái)?shù)目就要多，而在一定的閃爍計(jì)數(shù)數(shù)目下，每一個(gè)像素的光子計(jì)數(shù)數(shù)目就會(huì)小，統(tǒng)計(jì)漲落會(huì)對(duì)像素造成不良影響。一幅質(zhì)量較好的圖像，每個(gè)像素顯示必須要在4050以上個(gè)計(jì)數(shù)?，F(xiàn)代照相機(jī)都有均勻性校正線路，它由微處理器來完成。 5.脈沖計(jì)數(shù)器 其功能是測(cè)定某一段時(shí)間內(nèi)由探頭輸出的脈沖信號(hào)的絕對(duì)數(shù)目，以獲取射線強(qiáng)度或能量的具體數(shù)據(jù)。將這段時(shí)間的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)除以這段時(shí)間便得計(jì)數(shù)率。

19、 （三）信號(hào)數(shù)字處理 現(xiàn)代數(shù)字式相機(jī)，由于大規(guī)模集成電路的模數(shù)變換器、微處理器、高密度數(shù)字存儲(chǔ)器的使用，實(shí)現(xiàn)了相機(jī)的完善的數(shù)據(jù)處理。它包括相機(jī)的數(shù)據(jù)采集、圖像處理、圖像顯示、感興趣區(qū)顯示、局部動(dòng)態(tài)曲線的制作與分析和數(shù)據(jù)檢查等。 （四）圖像顯示處理 當(dāng)我們一次次地記錄了閃爍點(diǎn)的位置后，就可以構(gòu)成一幅呈矩陣形式排列的數(shù)字化圖像。核醫(yī)學(xué)的圖像一般采用3232,6464,128128或256256像素點(diǎn)的矩陣圖像。矩陣的像素點(diǎn)愈密集，圖像的空間分辨率愈高。但是，由于給病人使用的放射性藥物的劑量不能很大，數(shù)據(jù)采集的時(shí)間也不能時(shí)間太長， 所以每幅圖像能包含的射線光子計(jì)數(shù)是有限的。如果采用像素點(diǎn)較多的矩陣，

20、每個(gè)像素的射線光子計(jì)數(shù)就很少，于是統(tǒng)計(jì)漲落的影響就比較明顯，或者說圖像的信號(hào)比較差。相機(jī)的圖像一般在監(jiān)視器的熒光屏上顯示，記錄圖像的方法大多以膠片為主。六、多絲正比室照相機(jī) 探測(cè)器采用多絲正比室的照相機(jī)稱為多絲正比室相機(jī)。這種相機(jī)的位置坐標(biāo)由電磁延遲線經(jīng)電容耦合至每個(gè)絲極的正交平面來確定。它的分辨時(shí)間短，有利于動(dòng)態(tài)檢查。對(duì)于2580keV的射線的探測(cè)效率為10%50%,可獲得毫米級(jí)分辨率的圖像。恢復(fù)時(shí)間長是缺點(diǎn)。近年來國外已研制成功比一般相機(jī)成本低一個(gè)數(shù)量級(jí)的多絲正比室相機(jī)。多絲正比絲相機(jī)具有很大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景。第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體層設(shè)備（SPECT）一、SPECT的成像原

21、理及類型 （一）成像原理 是一臺(tái)高性能的照相機(jī)的基礎(chǔ)上增加了支架旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部分、斷層床和圖像重建（reconstruction）軟件，使探頭能圍繞軀體旋轉(zhuǎn)360o或180o，從多角度、多方位采集一系列平面投影像。通過圖像重建和處理，可獲得橫斷面（transverse section）、冠狀面（coronal section）和矢狀面（sagittal section）及其它斜斷面的斷層影像。 （二）類型 1.掃描機(jī)型SPECT 檢查時(shí)探頭須知平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器沿病人某一截面在不同方向上作直線掃描，將每一條線上的體內(nèi)示蹤劑 放出的射線總和記錄下來，形成一個(gè)投影。這些直線投影的集會(huì)形成一個(gè)

22、投影截面。每做完一次直線掃描，探測(cè)器旋轉(zhuǎn)一定角度， 再掃描一次，取得另一個(gè)投影截面，如此反復(fù)，直到整個(gè)掃描結(jié)束。由計(jì)算機(jī)對(duì)取樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并重建為體層像。這類SPECT體層速度快，適用于快速動(dòng)態(tài)研究，但因價(jià)格較高，不能同時(shí)兼用于平面顯像和全身顯像，故在實(shí)際應(yīng)用中掃描型SPECT僅占5%，趨于淘汰。 2. 相機(jī)型SPECT 相機(jī)型的SPECT是由高性能、大視野、多功能的照相機(jī)和支架旋轉(zhuǎn)裝置、圖像重建軟件等組成，可進(jìn)行多角度、多方位的采集數(shù)據(jù)。圖像采集完畢存入硬盤以備圖像重建。 相機(jī)型SPECT 有兩種具體實(shí)施方法。 （1）固定型：固定型是采用結(jié)構(gòu)固定式探測(cè)器。它由互成90度的4臺(tái)相機(jī)組成。用多針

23、孔準(zhǔn)直器或旋轉(zhuǎn)斜孔準(zhǔn)直器采集不同角度的投影而進(jìn)行圖像重建，90度內(nèi)的掃描通過旋轉(zhuǎn)病訂來實(shí)現(xiàn)。 （2）旋轉(zhuǎn)型：旋轉(zhuǎn)型是目前常用的方法，是用1臺(tái)或2臺(tái)閃爍相機(jī)，將整個(gè)探測(cè)器裝在可旋轉(zhuǎn)360度的框架上。 應(yīng)用大視野閃爍晶體、多個(gè)光電管的相機(jī)探頭圍繞身體旋轉(zhuǎn)360度或180度進(jìn)行完全角度或有限角度取樣，可以重建各種切面的符合臨床要求的體層像。旋轉(zhuǎn)相機(jī)型SPECT既可獲取平面投影像，又可獲取人體橫斷層面像和全身顯像。一次旋轉(zhuǎn)即得到多個(gè)層面的重建數(shù)據(jù)，靈敏度高，速度快。近幾年為了提高靈敏度和空間分辨力，加快采集速度，已有雙探頭和三探頭的旋轉(zhuǎn)相機(jī)型問世。二、SPECT的基本組成 由探測(cè)器、機(jī)架、床、控制臺(tái)、

24、計(jì)算機(jī)和外周裝置組成。 1.探測(cè)器 SPECT探測(cè)器與照相機(jī)探測(cè)器相同 2.機(jī)架 機(jī)械運(yùn)動(dòng)組件 機(jī)架運(yùn)動(dòng)控制電路 電源保障系統(tǒng) 機(jī)架操縱器 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示器 3.計(jì)算機(jī)及外圍裝置 計(jì)算機(jī)：微型機(jī)、小型機(jī)、單功能多處理器等 外圍裝置：磁帶機(jī)、可讀寫光盤、高精度的黑白或彩色顯示器、生理信號(hào)檢測(cè)輸出設(shè)備三、SPECT的性能特點(diǎn) 1.體層圖像 2.衰減校正 3.空間分辨率較低 4.靈敏度比較低 5.價(jià)格便宜第四節(jié) 正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體層設(shè)備（PET）一、正電子放射性核素 正電子又稱+粒子，是放射性核素在衰變過程中發(fā)射出來的帶正電荷的電子，其質(zhì)量與帶負(fù)電荷的電子相同。發(fā)射正電子的放射性核素幾乎都是人工生產(chǎn)

25、的放射性核素，自然界中的天然放射性核素一般不會(huì)發(fā)射正電子。正電子在物質(zhì)中經(jīng)過極短距離的運(yùn)行后，與臨近的負(fù)電子結(jié)合而消失，從而轉(zhuǎn)化成一對(duì)方向相反、能量各為0. 511MeV的y光子，通常將這一過程稱為湮沒輻射，這也是當(dāng)今進(jìn)行PET成像的基礎(chǔ)。 目前醫(yī)用正電子核素主要是由回旋加速器生產(chǎn)。用加速的質(zhì)子或zH轟擊相應(yīng)的穩(wěn)定性原子而獲得，如應(yīng)用穩(wěn)定的元素18O可以制備目前常用的正電子放射性核素18F，其物理半衰期為109min，應(yīng)用18F標(biāo)記的脫氧葡萄糖(18F - FDG)又是用PET診斷腫瘤最常用的顯像藥物或顯像劑。 除了18F外，回旋加速器生產(chǎn)的PET顯像用正電子核素還有13N，11C和150等，

26、這些核素的物理半衰期都非常矩，其中150僅122s，13N為lOmin，11C為20. 3min。由于這些核素的半衰期太短，不便于長途運(yùn)輸，故一般都在醫(yī)院內(nèi)生產(chǎn)。其他目前應(yīng)用比較少的正電子核素還有62 Cu，64CL1，68 Ga，124I等，有些可通過發(fā)生器生產(chǎn)制備。二、PET探測(cè)原理 PET的基本原理是利用加速器生產(chǎn)的超短半衰期同位素，如氟-18、氮-13、氧-15、碳-17等作為示蹤劑注入人體，參與體內(nèi)的生理生化代謝過程。這些超短半衰期同位素是組成人體的主要元素， 利用它們發(fā)射的正電子與體內(nèi)的負(fù)電子結(jié)合釋放出一對(duì)伽瑪光子，被探頭的晶體所探測(cè)，得到高分辨率、高清晰度的活體斷層圖像，以顯示人

27、腦、心臟、全身其它器官以及腫瘤組織的生理和病理的功能及代謝情況。 1.符合電路 僅有電子準(zhǔn)直還不能確定閃爍事件的空間位置。少林湮沒輻射的兩個(gè)光子是空間某點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的閃爍事件，必須把它們同時(shí)測(cè)定下來才能確定事件發(fā)生的空間位置。探測(cè)同時(shí)發(fā)生的信號(hào)采用符合探測(cè)技術(shù)。符合線路與單道分析器中應(yīng)用的符合線路相反，前者是兩個(gè)閃爍事件同時(shí)進(jìn)入則被探測(cè)，不同時(shí)進(jìn)入的閃爍事件則被剔出，后者則剛好把同時(shí)進(jìn)入的閃爍事件剔出于門外。 2.隨機(jī)符合 除真實(shí)符合外，短于分辨時(shí)間進(jìn)入符合線路的兩個(gè)無關(guān) 光子也會(huì)被 探測(cè)下來，實(shí)際上這兩個(gè)光子并不是發(fā)生湮滅事件時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)相關(guān)光子，而是由于某種其他原因同時(shí)到達(dá)檢測(cè)器的兩個(gè)不相

28、關(guān)的光子，這種符合稱為隨機(jī)符合。 發(fā)生隨機(jī)符合可能有以下幾種情況：一是散射后發(fā)生的符合事件，占全部真實(shí)符合事件的8%30%，二是所謂的偶然符合事件，約占真實(shí)事件的15%，隨機(jī)符合 的存在是PET中一個(gè)十分嚴(yán)重的問題，它造成了偽像損害圖像質(zhì)量。減少隨機(jī)符合最簡單的方法是采用低計(jì)數(shù)率，也有采用減法電路，把隨機(jī)符合從總計(jì)數(shù)中剔出。 3.衰減校正 為了準(zhǔn)確地確定放射性核素在人體內(nèi)的密度分布，PET系統(tǒng)也需要進(jìn)行衰減校正，其原理和SPECT類似，但比SPECT系統(tǒng)的校正更精確。 4.飛行時(shí)間技術(shù) 在成對(duì)探測(cè)器視野內(nèi)的一對(duì)光子到達(dá)兩個(gè)探測(cè)器的時(shí)間可能有差別或無差別，根據(jù)t和光速可計(jì)算出發(fā)生湮沒輻射的確切位

29、置，這一技術(shù)應(yīng)用于提高空間分辨力，稱為飛行時(shí)間技術(shù)。三、PET的基本結(jié)構(gòu) PET掃描系統(tǒng)主要由掃描儀、顯像床、電子柜、操作與分析工作站和影像硬拷貝工作站等組成。 1.PET掃描儀 PET掃描儀的外形類似CT，為一個(gè)柱狀的支架，掃描視野位于支架的中央，為一個(gè)環(huán)狀、筒形的空洞。掃描儀由探測(cè)器、射線屏蔽裝置、棒源、符合事件探測(cè)及符合事件處理系統(tǒng)等組成 2. 電子柜 電子柜主要由陣列處理器組成，用于貯存符合事件處理系統(tǒng)傳來的光子信號(hào)，并在工作站指令指導(dǎo)下通過重建將其轉(zhuǎn)化為圖像。 3. 操作與分析工作站 操作與分析工作站通過人機(jī)對(duì)話控制掃描儀、顯像床及電子櫥進(jìn)行圖像采集、重建處理等，并對(duì)重建后圖像重新切

30、層和進(jìn)行圖像顯示、圖像分析和定量計(jì)算等。四、PET成像特點(diǎn)與應(yīng)用 （一）優(yōu)點(diǎn) PET是目前惟一可在活體上顯示生物分子代謝、受體及神經(jīng)介質(zhì)活動(dòng)的新型影像技術(shù)，現(xiàn)已廣泛用于多種疾病的診斷與鑒別診斷、病情判斷、療效評(píng)價(jià)、臟器功能研究和新藥開發(fā)等方面。 （1）靈敏度高。PET是一種反映分子代謝的顯像，當(dāng)疾病早期處于分子水平變化階段，病變區(qū)的形態(tài)結(jié)構(gòu)尚未呈現(xiàn)異常，MRI、CT檢查還不能明確診斷時(shí)，PET檢查即可發(fā)現(xiàn)病灶所在，并可獲得三維影像，還能進(jìn)行定量分析，達(dá)到早期診斷，這是目前其它影像檢查所無法比擬的。 （2）特異性高。MRI、CT檢查發(fā)現(xiàn)臟器有腫瘤時(shí)，是良性還是惡性很難做出判斷，但PET檢查可以根據(jù)惡性腫瘤高代謝的特點(diǎn)而做出診斷。 （3）全身顯像。PET一次性全身顯像檢查便可獲得全身各個(gè)區(qū)域的圖像。 （4）安全性好。PET檢查需要的核素有