【學(xué)習(xí)】第三章核醫(yī)學(xué)常用儀器

1、.第三章第三章 核醫(yī)學(xué)儀器核醫(yī)學(xué)儀器 n一一.原理原理 在眾多的在眾多的放射性探測儀器放射性探測儀器中，中，其探測的基本原理都是建立在核射線其探測的基本原理都是建立在核射線與物質(zhì)的相互作用的基礎(chǔ)上。具體分與物質(zhì)的相互作用的基礎(chǔ)上。具體分為以下幾種類型：為以下幾種類型： 1.電離作用電離作用 2.熒光現(xiàn)象熒光現(xiàn)象 3.感光作用感光作用 .二、探測器分類（二、探測器分類（依據(jù)能量轉(zhuǎn)化依據(jù)能量轉(zhuǎn)化） n（一）氣體電離探測器（一）氣體電離探測器（gas ionization detector ） 如正比計(jì)數(shù)管、電流電離室、如正比計(jì)數(shù)管、電流電離室、 G-M計(jì)數(shù)管計(jì)數(shù)管n（二）固體探測器（二）固體探測器

2、（solid scintillation detector ） n 放免儀放免儀Radioimmunoassay detectorn（三）液體閃爍探測器（三）液體閃爍探測器（liduid scintillation detector）n（四）半導(dǎo)體探測器（四）半導(dǎo)體探測器（semiconductor detector）用于活化分析用于活化分析activation analysis.三、儀器的組成n射線探測器射線探測器 （探頭探頭）感受射線n后續(xù)電子學(xué)線路及計(jì)算機(jī)輸出系統(tǒng)：后續(xù)電子學(xué)線路及計(jì)算機(jī)輸出系統(tǒng)：分析記錄脈沖信號并輸出測量結(jié)果n以測量射線的閃爍計(jì)數(shù)器閃爍計(jì)數(shù)器為例： .（一）探頭（閃爍探

3、測器 ）n1.閃爍體：將輻射能轉(zhuǎn)化為光能的閃爍體：將輻射能轉(zhuǎn)化為光能的介質(zhì)如探測介質(zhì)如探測射線的射線的NaI(Tl)NaI(Tl)晶體晶體n2.光電倍增管光電倍增管:光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換器件n3.工作原理工作原理n4.井型閃爍探測器井型閃爍探測器n備注：備注：射線作用于晶體產(chǎn)生熒光的射線作用于晶體產(chǎn)生熒光的過程稱過程稱閃爍，閃爍，此類晶體稱此類晶體稱閃爍體閃爍體.(二二)后續(xù)電子學(xué)線路后續(xù)電子學(xué)線路1.前置放大器前置放大器2.主放大器主放大器3.脈沖高度分析器脈沖高度分析器(甄別器甄別器)4.定標(biāo)器數(shù)據(jù)處理和定時(shí)系統(tǒng)等定標(biāo)器數(shù)據(jù)處理和定時(shí)系統(tǒng)等5、計(jì)算機(jī)輸出系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輸出系統(tǒng) . 液體閃爍探

4、測器液體閃爍探測器 （liduid scintillation detector）.n探測效率（探測效率（E） 經(jīng)測量得到的放射源的計(jì)數(shù)率（經(jīng)測量得到的放射源的計(jì)數(shù)率（cps）與）與該放射源在單位時(shí)間內(nèi)的衰變數(shù)（該放射源在單位時(shí)間內(nèi)的衰變數(shù)（dps）的比值的比值.影響探測效率的因素影響探測效率的因素 1.幾何位置幾何位置 2.吸收吸收 3.核衰變方式核衰變方式 4.儀器分辨時(shí)間儀器分辨時(shí)間 5.散射和反散射散射和反散射 6.本底等其它因素本底等其它因素.四、常用放射性測量儀器四、常用放射性測量儀器n（一）放射性活度測量儀器（一）放射性活度測量儀器 如：如：閃爍計(jì)數(shù)器、閃爍計(jì)數(shù)器、液體閃爍測量儀

5、液體閃爍測量儀n （二）診斷用儀器（二）診斷用儀器 如：臟器功能測定儀（如：臟器功能測定儀（甲甲狀腺功能測定儀、腎圖儀狀腺功能測定儀、腎圖儀） 、臟器顯像儀器如、臟器顯像儀器如SPECT、PETn（三）防護(hù)用儀器（三）防護(hù)用儀器 如：場所劑量監(jiān)測儀、表面如：場所劑量監(jiān)測儀、表面污染監(jiān)測儀、個(gè)人劑量監(jiān)測儀污染監(jiān)測儀、個(gè)人劑量監(jiān)測儀n（四（四 ）活度計(jì)）活度計(jì) 測量核素及其標(biāo)記物活度測量核素及其標(biāo)記物活度 .常用核醫(yī)學(xué)儀器常用核醫(yī)學(xué)儀器1、閃爍探測器閃爍探測器 2、照相機(jī)照相機(jī)3、單光子發(fā)射斷層掃描儀單光子發(fā)射斷層掃描儀4、正電子發(fā)射斷層掃描儀正電子發(fā)射斷層掃描儀5、甲狀腺功能測定儀、腎圖儀甲狀腺

6、功能測定儀、腎圖儀（上尿路通否（上尿路通否？）. 閃爍探測器閃爍探測器 .照相機(jī)結(jié)構(gòu)照相機(jī)結(jié)構(gòu)-靜態(tài)動(dòng)態(tài)顯像靜態(tài)動(dòng)態(tài)顯像 準(zhǔn)值器準(zhǔn)值器collimator NaI（TlI）crystal 光導(dǎo)光導(dǎo) photomultiplier tube matrix 位置電路位置電路 能量電路能量電路 成像及顯示裝置成像及顯示裝置探頭探頭.照相機(jī)探頭結(jié)構(gòu)照相機(jī)探頭結(jié)構(gòu). 原理示意圖原理示意圖.顯示屏顯示屏探頭探頭.能量窗內(nèi)，脈沖幅度分析器輸出脈沖，做顯示能量窗內(nèi)，脈沖幅度分析器輸出脈沖，做顯示系統(tǒng)發(fā)光信號，選擇顯像光子能量。顯示系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)光信號，選擇顯像光子能量。顯示系統(tǒng)在位置信號和發(fā)光信號驅(qū)動(dòng)下，顯在位置

7、信號和發(fā)光信號驅(qū)動(dòng)下，顯閃爍光點(diǎn)閃爍光點(diǎn)，接著成像裝置記錄大量閃爍光點(diǎn)。接著成像裝置記錄大量閃爍光點(diǎn)。計(jì)算機(jī)采集計(jì)算機(jī)采集處理得到灰度不同的臟器放射性核素二惟分布處理得到灰度不同的臟器放射性核素二惟分布圖，依據(jù)放射性濃度差異定位圖，依據(jù)放射性濃度差異定位臟器和病變部位。臟器和病變部位。.電腦屏幕顯示屏探頭床單光子發(fā)射斷層掃描儀單光子發(fā)射斷層掃描儀.單光子發(fā)射斷層掃描儀（單光子發(fā)射斷層掃描儀（光子）光子）探頭（探頭（多個(gè)探頭多角度采集信號提高多個(gè)探頭多角度采集信號提高靈敏度、空間分辨率靈敏度、空間分辨率）機(jī)架、計(jì)算機(jī)機(jī)架、計(jì)算機(jī)光學(xué)照相、檢查床光學(xué)照相、檢查床圖象重建系統(tǒng)圖象重建系統(tǒng).SPECT

8、與與X-CT的比較的比較儀器種類儀器種類 SPECT（屬于發(fā)射型（屬于發(fā)射型CT） X-CT透射透射射線性質(zhì)射線性質(zhì) 射線，光子流射線，光子流 X射線，光子流射線，光子流 入射方式入射方式 體內(nèi)發(fā)出射線體內(nèi)發(fā)出射線 體外發(fā)出射線體外發(fā)出射線圖象圖象 粗糙，分辨率低粗糙，分辨率低 清晰，分辨率高清晰，分辨率高顯像特點(diǎn)顯像特點(diǎn) 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) 靜態(tài)靜態(tài).正電子核素正電子核素SPECT顯像顯像符合線路符合線路SPECT：利用互成：利用互成180。無準(zhǔn)值器雙或三探頭無準(zhǔn)值器雙或三探頭SPECT對正電子湮滅輻射產(chǎn)生的一對方向相反對正電子湮滅輻射產(chǎn)生的一對方向相反光子進(jìn)光子進(jìn)行符合探測成像。（行符合探測成像。（

9、coincidence circuit SPECT）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 可變角可變角雙或三探頭雙或三探頭SPECT系統(tǒng)、符合探測系統(tǒng)、系統(tǒng)、符合探測系統(tǒng)、衰減校正系統(tǒng)衰減校正系統(tǒng) （attenuation correction system）電子準(zhǔn)直：用湮滅輻射和相對探頭做符合測量對射線電子準(zhǔn)直：用湮滅輻射和相對探頭做符合測量對射線進(jìn)行限束技術(shù)（進(jìn)行限束技術(shù)（electrical collimation）.正電子核素正電子核素SPECT顯像顯像核素發(fā)射正電子與物質(zhì)作用，核素發(fā)射正電子與物質(zhì)作用，湮滅輻射湮滅輻射產(chǎn)生方向相產(chǎn)生方向相反一對反一對光子在光子在15納秒（納秒（nanosecond，ns）被方）

10、被方向相反的一對探頭向相反的一對探頭同時(shí)同時(shí)測到，電子線路將在測到，電子線路將在5-15ns內(nèi)產(chǎn)生的兩脈沖信號送入顯像系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)合成處內(nèi)產(chǎn)生的兩脈沖信號送入顯像系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)合成處理并成像。理并成像。不在不在5-15ns產(chǎn)生的脈沖信號就不能被電產(chǎn)生的脈沖信號就不能被電子線路送入顯像系統(tǒng)，不能成像。子線路送入顯像系統(tǒng)，不能成像。.PET 正電子發(fā)射斷層掃描儀正電子發(fā)射斷層掃描儀探頭，探頭，Detector防護(hù)罩防護(hù)罩 SHEILD床床. 正電子發(fā)射斷層掃描儀正電子發(fā)射斷層掃描儀- 動(dòng)靜態(tài)斷層顯像動(dòng)靜態(tài)斷層顯像/分子顯像分子顯像（positron emission computed tomogra

11、pher）結(jié)構(gòu)：晶體（鍺酸鉍結(jié)構(gòu)：晶體（鍺酸鉍 硅酸镥硅酸镥 硅酸釓硅酸釓Ga） 電子準(zhǔn)直器電子準(zhǔn)直器 符合線路符合線路 飛行時(shí)間測量裝置飛行時(shí)間測量裝置 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理 圖象顯示圖象顯示 斷層床斷層床 .PET顯像原理顯像原理11C13N15O18F 引入體內(nèi)引入體內(nèi)+ANIHHILATION方向相反方向相反光子光子互成互成180。探頭探頭不同角度分組不同角度分組多角度核素多角度核素分布投影分布投影空間位置信空間位置信號能量信號號能量信號 計(jì)算機(jī)重建計(jì)算機(jī)重建 多斷面影像多斷面影像功能代謝影像功能代謝影像各種生理參數(shù)各種生理參數(shù)分子顯像分子顯像.PET優(yōu)點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)（與與SPECT

12、相比相比）1、儀器空間分辨率高、儀器空間分辨率高2=采用電子準(zhǔn)直符合線路，靈敏度提高采用電子準(zhǔn)直符合線路，靈敏度提高10-20倍倍3、采用、采用11C13N15O18F均為人體構(gòu)成元素，參與代謝，均為人體構(gòu)成元素，參與代謝，使得顯像更符合生理狀況，反映機(jī)體生理、生化、代謝，使得顯像更符合生理狀況，反映機(jī)體生理、生化、代謝，準(zhǔn)確顯示臟器核素濃度代謝顯像和各種生理參數(shù)準(zhǔn)確顯示臟器核素濃度代謝顯像和各種生理參數(shù)4、更容易進(jìn)行衰減校正和定量分析、更容易進(jìn)行衰減校正和定量分析但但PET價(jià)格昂貴，要陪加速器、正電子核素標(biāo)記價(jià)格昂貴，要陪加速器、正電子核素標(biāo)記物貴物貴.PET應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍1、腫瘤診斷、療

13、效評價(jià)：腫瘤診斷、療效評價(jià)：現(xiàn)多用于肺癌、乳腺癌、大腸癌、卵現(xiàn)多用于肺癌、乳腺癌、大腸癌、卵巢癌、淋巴瘤，黑色素瘤等的檢查，其診斷準(zhǔn)確率在巢癌、淋巴瘤，黑色素瘤等的檢查，其診斷準(zhǔn)確率在90以上。以上。在腫瘤化療、放療的早期，在腫瘤化療、放療的早期，PET檢查即可發(fā)現(xiàn)腫瘤治療是否已檢查即可發(fā)現(xiàn)腫瘤治療是否已經(jīng)起效經(jīng)起效 。2、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神病患者神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神病患者：可用于癲癇灶定位、老年性癡：可用于癲癇灶定位、老年性癡呆早期診斷與鑒別、帕金森病病情評價(jià)以及腦梗塞后組織受損呆早期診斷與鑒別、帕金森病病情評價(jià)以及腦梗塞后組織受損和存活情況的判斷。和存活情況的判斷。3、心血管疾病患者心血管疾病患者：能檢查出冠心病心肌缺血的部位、范圍，能檢查出冠心病心肌缺血的部位、范圍，并對心肌活力準(zhǔn)確評價(jià)，確定是否需要行溶栓治療、安放冠