高能正電子成像及醫(yī)學應用課件

高能正電子成像及醫(yī)學應用

高能正電子成像及醫(yī)學應用

CT與常規(guī)X線體層比較

高能正電子成像及醫(yī)學應用CTScan–PatientXReport:Normal高能正電子成像及醫(yī)學應用MonitoringTherapywithPETEffectsoftherapyontumormetabolismseeninhours.Anatomicchange(sizereduction)willtakeweeks.高能正電子成像及醫(yī)學應用MonitoringTherapywithPETEffectsoftherapyontumormetabolismseeninhours.Anatomicchange(sizereduction)willtakeweeks.高能正電子成像及醫(yī)學應用

高能正電子成像的定義及分類高能正電子成像及醫(yī)學應用高能正電子準直成像

HighEnergyPositronCollimationImaging正電子發(fā)射斷層

PositronEmissionTomography符合探測成像

CoincidenceDetectionImaging高能正電子成像及醫(yī)學應用歷史正電子掃描機1954年單光子及符合探測，平面像正電子伽瑪照相機1959年正電子發(fā)射斷層（PET）1976年分子符合探測（MCD）1994年高能正電子成像及醫(yī)學應用正電子的物理特性正電子發(fā)現(xiàn)于1934年正電子帶一個正電荷正電子有一定的能量和射程正電子只能瞬間存在正電子由β+衰變產(chǎn)生正電子與電子結(jié)合產(chǎn)生湮滅輻射高能正電子成像及醫(yī)學應用正電子的湮滅輻射（Annihilation）正電子與組織中電子結(jié)合產(chǎn)生湮滅輻射湮滅輻射產(chǎn)生2個511KeV的γ光子

——能量守恒2個γ光子互成180°(±0.25°）

——動量守恒湮滅輻射光子用符合探測法探測高能正電子成像及醫(yī)學應用PositronAnnihilation?Positrontravels1-3mm(dependingonenergy)beforeannihilation.?Annihilationprocessconserves:-Energy(photonsare511KeV).-Momentum(photonsarealmostexactlycolinear).?Simultaneousdetectionoftwo511KeVphotons-->eventalonglinebetweendetectors.nb+b-~1-3mm511KeV511KeV高能正電子成像及醫(yī)學應用CoincidenceDetectionEventsoccurringanywhereonlinebetweendetectorscontributecoincidencecountstodetectorpair.Recordedcountsareproportionaltolineintegralofactivitybetweenthedetectors.DET1DET2PulseProcessingANDPulseProcessing高能正電子成像及醫(yī)學應用RPMTPMTCOINCIDENCEPROCESSINGDETECTORRINGProjectionDataCollection

ProcessingElectronics

ProcessingElectronicsCoincidenceProcessorDataSorting,HistogramImageReconComputerImages高能正電子成像及醫(yī)學應用F-18的物理特性衰變類型：β+衰變，電子俘獲（EC）半衰期：109.8分主要射線：511KeV的γ光子正電子能量：Max633KeV,平均203KeV符合時間：10-9秒高能正電子成像及醫(yī)學應用511KeVγ光子的物理特性穿透能力強

為99mTc的3.65倍,131I的1.6倍衰減系數(shù)：

μ=0.096cm-1(水)99mTc為0.14cm-1半吸收厚度：

511KeV：7.14cm(水),4.1mm(鉛)140KeV：5.0cm(水),0.17mm(鉛)康普頓散射：

511KeV：170～341KeV60%140KeV：130KeV80%高能正電子成像及醫(yī)學應用符合探測事件的類型單光子(single,singles)真符合(truecoincidence)隨機符合(randomcoincidence)散射符合(scattercoincidence)

散射符合也是真符合，只是改變了方向高能正電子成像及醫(yī)學應用3-DDetectionProvidesHighest

GeometricalEfficiencyLowestisCollimated(0.3X)DetectorDetector2Intermediateis2-Dimensional(1X)Highestis3-Dimensional(5X)AcceptsonlyperpendiculareventsAcceptstransverseeventsAcceptstransverseandcaudal/cephaliceventsDetector2Detector1Detector1高能正電子成像及醫(yī)學應用高能正電子成像的晶體和材料鍺酸鉍晶體(bismuthgerminate,BGO)碘化鈉晶體(NaI)硅酸镥(lutetiumoxyorthosillicate,LSO)硅酸釔(yttriumoxyorthosillicate,YSO)硅酸釓(gadoliniumorthosillicate,GSO)半導體,銻鋅鎘(cadmiumzinctelluride,CZT)三明治晶體(sandwichYSO/LSO,1～2cm)高能正電子成像及醫(yī)學應用

各種晶體性能的比較

性能BGOLSOYSOGSONaI

密度(g/cm3)7.13 7.44.546.713.67

有效原子序數(shù)74 663460*51

衰減系數(shù)(cm-1)0.960.870.43*0.67 0.34

衰變常數(shù)(ns)300 40 70 65230

光輸出量(%) 15 60 12035100

能量分辨(%) 1012～18<7.59 7.8

注:晶體主要要求:靈敏度、最大計數(shù)率、能量分辨高能正電子成像及醫(yī)學應用1英寸晶體的優(yōu)勢高能正電子成像及醫(yī)學應用高能正電子成像及醫(yī)學應用CrystalStoppingPower3/8”5/8”1”Photofraction 61%511keVefficiency37%Photofraction 51%511keVefficiency17%Photofraction47%511keVefficiency9%Problem:StoppingPowerSolution:ThickerCrystals高能正電子成像及醫(yī)學應用PET/CT的發(fā)明是醫(yī)學影像學

的又一次革命

高能正電子成像及醫(yī)學應用CT與PET比較高能正電子成像及醫(yī)學應用高能正電子成像及醫(yī)學應用FirstInstallationinZurichMarch2001DiscoveryLS高能正電子成像及醫(yī)學應用高能正電子成像及醫(yī)學應用PET/CT的特點CT與PET硬件、軟件同機融合解剖圖像與功能圖像同機融合同一幅圖象既有精細的解剖結(jié)構(gòu)又有豐富生理、生化分子功能信息可用于腫瘤診斷、治療及預后隨診全過程高靈敏度、高特異性、高準確性PET、CT單獨能實現(xiàn)的，PET/CT一定能實現(xiàn)；PET/CT能實現(xiàn)的，PET或CT單獨不一定能實現(xiàn)高能正電子成像及醫(yī)學應用PET/CT的發(fā)展歷史1953年正電子探測腦腫瘤1963年發(fā)射斷層1973年Hounsfield發(fā)明CT1976年P(guān)ET用于臨床1991年螺旋CT問世1995年Townsend研制PET/CT,NCIGrant2000年P(guān)ET/CT在北美放射學會問世2001年P(guān)ET/CT用于臨床2002年LSOPET/CTUPMC高能正電子成像及醫(yī)學應用IMAGEFUSION200020012002PET/CT133355PET/MRI142521SPECT/CT11814SPECT/MRI518649’SNM高能正電子成像及醫(yī)學應用同機圖像融合的類型PET/C