醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第8章核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備

1、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué),第八章 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備,重點(diǎn)難點(diǎn),核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件 準(zhǔn)直器、晶體的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn) SPECT的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 PET的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,第一節(jié) 概 述,目錄,一、發(fā)展簡(jiǎn)史 二、分類及應(yīng)用特點(diǎn),核醫(yī)學(xué)定義 核醫(yī)學(xué)是研究核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及理論的學(xué)科。 應(yīng)用放射性核素或核射線診斷疾病、治療疾病或進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究的學(xué)科。 核醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)與核物理學(xué)、核電子學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物。 也是和平利用原子能的重要方面。,第一節(jié) 概述,核醫(yī)學(xué)成像 是一種以臟器內(nèi)外正常組織與病變組織之間的放射性濃度差別為基礎(chǔ)的臟器或病變的顯像方法。 將

2、放射性核素或其標(biāo)記化合物引入體內(nèi)，利用核醫(yī)學(xué)成像儀器在體外探測(cè)體內(nèi)放射性藥物的分布并成像。 亦稱為功能成像或代謝成像，這是其他技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。,第一節(jié) 概述,第一節(jié) 概述,一、發(fā)展簡(jiǎn)史,1951年，第一臺(tái)閃爍掃描儀（Benedict Cassen） 1957年，第一臺(tái)照相機(jī)（Hal O Anger） 1964年，商品化照相機(jī) 1976年，第一臺(tái)商業(yè)化PET（ECAT） 1979年，第一臺(tái)實(shí)用SPECT（ David Kuhl和Edwards ） 1998年，SPECT/CT（美國(guó)GE公司） 2000年，PET/CT（美國(guó)CTI公司） 2010年，全身一體化PET/MR（德國(guó)西門子公司）,Lan

3、dmark in the history of radionuclide imaging,第一節(jié) 概述,Cassen and scanner(掃描儀),1951年美國(guó)加州大學(xué)的 Cassen研制出第一臺(tái)閃爍掃描儀（Scintillation Scanner）； 逐點(diǎn)打印方式獲得器官的圖像； 促進(jìn)了顯像的發(fā)展； 美國(guó)核醫(yī)學(xué)會(huì)專門設(shè)立了 “Cassen award”。,第一節(jié) 概述,David Kuhl,1952年美國(guó)Pennsylvania大學(xué)一年級(jí)醫(yī)學(xué)生David Kuhl設(shè)計(jì)了掃描機(jī)光點(diǎn)打印法。 1959年用雙探頭掃描機(jī)進(jìn)行斷層掃描，并進(jìn)一步研制和完善斷層顯像儀器，使得SPECT和PET成為

4、核醫(yī)學(xué)顯像的主要方法。 1996年獲得“Cassen award”，被稱為 The Father of Emission Tomography 可以認(rèn)為，沒有他的遠(yuǎn)見，核醫(yī)學(xué)有可能不會(huì)發(fā)展成為具有特色的專業(yè)。,The father of emission tomography,第一節(jié) 概述,Robert Newell,1952年Robert Newell發(fā)明了聚焦多孔準(zhǔn)直器； 提出了Nuclear 一詞。,第一節(jié) 概述,Anger and camera,1957年Anger研制出第一臺(tái)照相機(jī)，稱之為 Anger照相機(jī)。 1963年在日內(nèi)瓦原子能和平會(huì)議上展出?？朔酥瘘c(diǎn)掃描打印的不足，使核醫(yī)學(xué)

5、顯像走向現(xiàn)代化階段。,第一節(jié) 概述,二、分類及應(yīng)用,第一節(jié) 概述,SPECT/CT PET/CT PET/MR,Fusion image,第一節(jié) 概述,（一）照相機(jī) 結(jié)構(gòu)： 閃爍探頭、電子線路、顯示記錄裝置以及一些附加設(shè)備。 優(yōu)勢(shì)： 通過連續(xù)顯像可進(jìn)行臟器動(dòng)態(tài)研究； 檢查時(shí)間相對(duì)較短，方便簡(jiǎn)單，特別適合兒童和危重病人檢查； 顯像迅速，便于多體位、多部位觀察； 通過圖像處理，可獲得有助于診斷的數(shù)據(jù)或參數(shù)。 已逐步被SPECT以及之后的SPECT/CT所替代。,大視野 一次快速成像,第一節(jié) 概述,（二）SPECT 結(jié)構(gòu)： 在一臺(tái)高性能照相機(jī)的基礎(chǔ)上增加了探頭旋轉(zhuǎn)裝置和圖像重建的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。 優(yōu)

6、勢(shì)： 發(fā)現(xiàn)較小的病灶和深部病變，幫助定量分析。 在心肌血流灌注、腦血流灌注、骨盆顯像、全身顯像等方面比相機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 兼有多種顯像方式。 提高靈敏度，縮短斷層采集的時(shí)間，提高圖像質(zhì)量。,第一節(jié) 概述,（二）SPECT 不足： 靈敏度低。 衰減及散射影響較大：體內(nèi)發(fā)射的光子碰到高密度物質(zhì)(例如骨、準(zhǔn)直孔邊緣等)發(fā)生的散射同樣也會(huì)使正常圖像疊加上一幅完全不均勻的偽像。這一直是發(fā)射顯像明顯存在的固有缺陷。 重建圖像的空間分辨率低：固有空間分辨率為 34mm半高寬度（full width at half maximum，F(xiàn)WHM），重建圖像固有空間分辨率為 68mm。,第一節(jié) 概述,（三）雙探頭

7、符合線路SPECT 結(jié)構(gòu)： 在常規(guī)雙探頭SPECT上通過改進(jìn)探頭設(shè)計(jì)、電子線路、圖像校正和圖像重建等方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)正電子核素探測(cè)的影像設(shè)備。,雙探頭SPECT符合探測(cè)外形圖及原理示意圖,第一節(jié) 概述,優(yōu)勢(shì)： 其在保證探測(cè)靈敏度和分辨率的前提下，兼顧常規(guī)低能核素顯像與正電子核素顯像（主要是18F-FDG），有效完成PET所具有的部分臨床診斷任務(wù)。 不足： 空間分辨率、靈敏度、圖像對(duì)比度和進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯像的能力顯然不如專用PET； 進(jìn)行18F-FDG顯像的檢查時(shí)間較長(zhǎng)，無法使用超短半衰期正電子核素（11C和15O等）。,（三）雙探頭符合線路SPECT,第一節(jié) 概述,（四）PET 結(jié)構(gòu)： 探測(cè)器和電子學(xué)線

8、路、掃描機(jī)架和同步檢查床、計(jì)算機(jī)及其輔助設(shè)備。,第一節(jié) 概述,（四）PET 優(yōu)勢(shì)： 所用正電子放射性核素（如11C、13N、15O等）可參與人體的生理、生化代謝過程；半衰期比較短。 PET對(duì)射線的限束是電子準(zhǔn)直（Electronic Collimator），其靈敏度比SPECT高10100倍；改善了分辨率（可達(dá)4mm），圖像清晰，診斷準(zhǔn)確率高。 衰減校正更準(zhǔn)確。 可進(jìn)行三維分布的“絕對(duì)”定量分析，遠(yuǎn)優(yōu)于SPECT。,核醫(yī)學(xué)史上劃時(shí)代的里程碑,第一節(jié) 概述,（五）動(dòng)物核醫(yī)學(xué)顯像儀器 分類： 動(dòng)物SPECT（micro-SPECT）和動(dòng)物PET（micro-PET）。 特點(diǎn)： 設(shè)計(jì)及工作原理與臨床

9、SPECT和PET設(shè)備一樣。 應(yīng)用對(duì)象：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。 具有更高的靈敏度和空間分辨率。 目前主要應(yīng)用于藥物研發(fā)和疾病研究等生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究。對(duì)動(dòng)物進(jìn)行活體、定量檢查，獲得活體內(nèi)的動(dòng)態(tài)信息，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可直接類推至臨床。,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備 的基本部件,目錄,一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理 二、準(zhǔn)直器 三、閃爍晶體,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理 準(zhǔn)直器 閃爍晶體 光電倍增管 放射性探測(cè)器 前置放大器 定位電路 顯示記錄裝置 機(jī)械支架和床,探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖,照相機(jī)的組成： 準(zhǔn)直器（collimator） 閃爍晶體 光電倍增管（PMT） 預(yù)放大器、放大器 X、Y位置電路

10、總和電路 脈沖高度分析器（PHA） 顯示或記錄器件等,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備基本部件示意圖,射線通過鉛準(zhǔn)直器孔道投射到晶體上； 晶體產(chǎn)生的閃爍熒光可同時(shí)經(jīng)光導(dǎo)傳輸?shù)剿械墓怆姳对龉苌?，靠近熒光點(diǎn)的光電倍增管接收到的光子多，輸出的電脈沖幅度大； 晶體中發(fā)生一個(gè)閃爍事件就會(huì)使排列有序的光電倍增管陽極輸出眾多的幅度不等的電脈沖信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)經(jīng)過權(quán)重處理，就可得到這一閃爍事件的位置信號(hào)P。,閃爍熒光傳輸?shù)礁鞴怆姳对龉艿氖疽鈭D,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,定位電路 在每個(gè)光電倍增管的輸出端加一個(gè)與位置有關(guān)的權(quán)重電阻或權(quán)重延遲線，每個(gè)管輸出的信

11、號(hào)進(jìn)行位置權(quán)重，再利用加法電路和減法電路將所有經(jīng)過的位置權(quán)重的信號(hào)總和，利用比分電路得出這一事件將有的位置信號(hào)P。,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,光電倍增管工作原理,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,每一個(gè)光電倍增管都與4個(gè)電阻相連接，各電阻的阻值根據(jù)管的位置不同而異。任何閃爍事件發(fā)生在晶體的某個(gè)部位，相對(duì)應(yīng)的光電倍增管通過位置權(quán)重電阻矩陣就會(huì)輸出特有的位置信號(hào)和能量信號(hào)。 每一個(gè)管都輸出經(jīng)過位置權(quán)重的X+、X、Y+和Y值，最后需由加法電路將各管的輸出值按X+、X、Y+和Y分別總和起來而給出此事件的X、Y、Z信號(hào)。,位置權(quán)重電阻矩陣示意圖,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,二、準(zhǔn)直器 安置在晶體

12、前方的一種特制屏蔽，使非規(guī)定范圍和非規(guī)定方向的射線不得入射晶體，起定位采集信息的作用。,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,（一）準(zhǔn)直器的主要性能參數(shù) 1. 幾何參數(shù) 2.空間分辨率 3.靈敏度 4. 適用能量范圍,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,1. 幾何參數(shù) 包括孔數(shù)、孔徑、孔長(zhǎng)、孔間壁厚度，它們決定準(zhǔn)直器的空間分辨率、靈敏度和適用能量范圍等性能參數(shù)。,準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,2.空間分辨率 對(duì)兩個(gè)鄰近點(diǎn)源加以區(qū)別的能力，通常以準(zhǔn)直器一個(gè)孔的線源響應(yīng)曲線的FWHM作為分辨率（R）的指標(biāo)，R越小表示空間分辨率越好。 空間分辨率隨被測(cè)物與準(zhǔn)直器外口距離的增加而減低（因此，

13、顯像時(shí)應(yīng)盡量將探頭貼近受檢者體表）。準(zhǔn)直器孔徑越小，分辨率越好。準(zhǔn)直器越厚，分辨率也越高。,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,3.靈敏度 靈敏度（S）為配置該準(zhǔn)直器的探頭實(shí)測(cè)單位活度（如1MBq）的計(jì)數(shù)率（計(jì)數(shù)s） S=106feE f為所測(cè)射線的豐度 e為光電子峰探測(cè)效率 E為準(zhǔn)直器幾何效率 此公式中未考慮射線在被檢物體內(nèi)的衰減。,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,4. 適用能量范圍 主要由孔長(zhǎng)及孔間壁厚度決定。 高能準(zhǔn)直器孔更長(zhǎng)，孔間壁也更厚。 厚度0.3mm左右者適用于低能（150keV）射線探測(cè) 1.5mm左右者適用于中能（150keV350keV）射線探測(cè) 2.0mm左右者適用于高能（3

14、50keV）射線探測(cè),第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,（二）準(zhǔn)直器的類型 1.按幾何形狀：針孔型、平行孔型、擴(kuò)散型、會(huì)聚型 2.按適用的射線能量：低能、中能、高能準(zhǔn)直器 3.按靈敏度和分辨率：高靈敏型、高分辨型、通用型,準(zhǔn)直器類型,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,某型準(zhǔn)直器參數(shù),第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件,三、閃爍晶體 閃爍晶體是將射線或X射線轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾奈镔|(zhì)。射入NaI:Tl閃爍晶體的射線在閃爍晶體內(nèi)與NaI:Tl晶體發(fā)生光電效應(yīng)和康普頓散射，這時(shí)射線失去能量，發(fā)出近似紫色的閃爍光。 NaI:Tl閃爍晶體是在NaI中摻入微量的Tl而形成的晶體；原子量大，

15、對(duì)射線吸收效率高，能制成大型晶體。 NaI:Tl閃爍晶體不耐急劇變化的溫度，1小時(shí)內(nèi)3的環(huán)境溫度變化即可使其破損（將此稱為潮解性）。 NaI:Tl晶體的厚度一旦增加，其吸收射線的靈敏度也會(huì)升高，但分辨率會(huì)下降。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,Single Photon Emission Computed Tomography,目錄,一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理 二、探測(cè)器 三、機(jī)架 四、檢查床 五、控制臺(tái)和計(jì)算機(jī) 六、外圍設(shè)備,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理 （一）基本結(jié)構(gòu) 探測(cè)器（探頭）、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、檢查床、圖像采集控制臺(tái)和圖像處理的計(jì)算機(jī)工作站以及外圍輔助設(shè)備

16、。 （二）工作原理 多探頭型（亦稱掃描機(jī)型）和照相機(jī)型。,單探頭 雙探頭 三探頭,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,二、探測(cè)器 （一）探測(cè)原理 由準(zhǔn)直器、NaI（Tl）閃爍晶體、光電倍增管（PMT）、前置放大器和計(jì)算電路等組成。 傳統(tǒng)SPECT實(shí)際上與相機(jī)的探測(cè)器相同。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,二、探測(cè)器 （二）技術(shù)進(jìn)展 采用新型準(zhǔn)直器（PMT）。 優(yōu)勢(shì)： 降低探頭和SPECT機(jī)架整體的重量； 提高了SPECT系統(tǒng)分辨率和圖像的信噪比； 在SPECT探測(cè)器整體性能提高的基礎(chǔ)上，大幅提高分辨率：如配置LEHR準(zhǔn)直器后SPECT系統(tǒng)分辨率可達(dá)到7.5mm（使用NEMA推薦的重建方

17、法）。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,二、探測(cè)器 （二）技術(shù)進(jìn)展 采用碲鋅鎘（CdZnTe，CZT）半導(dǎo)體探測(cè)器。 原理：當(dāng)具有電離能力的射線和CZT晶體作用時(shí)，晶體內(nèi)部產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，并且數(shù)量和入射光子的數(shù)量成正比。帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴朝不同的電極運(yùn)動(dòng)，形成的電荷脈沖經(jīng)過前置放大變成電壓脈沖，其強(qiáng)度與入射光子的能量呈正比。前置放大輸出的信號(hào)經(jīng)過后續(xù)電路處理，然后進(jìn)行圖像重建。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,二、探測(cè)器 （二）技術(shù)進(jìn)展 CZT半導(dǎo)體探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)： 對(duì)射線探測(cè)具有極高的系統(tǒng)靈敏度。 可以直接將射線轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，具有更高的探測(cè)效率和能量分辨率（10 keV6

18、 MeV）。 采用較厚的CZT晶體陣列（至少6mm）和小尺寸像素面元電極設(shè)計(jì)的面元陣列探測(cè)器，能同時(shí)得到好的能譜特性和高的空間分辨率，提高系統(tǒng)靈敏度從而減少放射性示蹤劑的用量，縮短掃描時(shí)間，提高圖像信噪比。 高度集成化后可減輕整個(gè)SPECT設(shè)備探頭的重量。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,二、探測(cè)器 （二）技術(shù)進(jìn)展 采用碲鋅鎘（CdZnTe，CZT）半導(dǎo)體探測(cè)器。,基于CZT探測(cè)器SPECT的性能,心臟專用SPECT,心臟專用SPECT 探頭是采用半環(huán)狀（180）排列的CZT半導(dǎo)體探測(cè)器； 心肌斷層顯像時(shí)，探頭無需旋轉(zhuǎn)，避免了運(yùn)動(dòng)偽影，提高了儀器的性能； 空間分辨率明顯提高： 固有空間分

19、辨率由48mm提高到2.46mm； 能量分辨率由9.512提高到6.2。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,乳腺專用顯像儀,乳腺專用顯像儀 探頭是采用兩個(gè)互成180的平板CZT半導(dǎo)體探測(cè)器構(gòu)成； 采用99mTc-MIBI等為顯像劑，對(duì)乳腺進(jìn)行顯像檢查。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,三、機(jī)架 由機(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)架手控盒及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示器、實(shí)時(shí)監(jiān)視器等組成。 （一）旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 圓環(huán)型機(jī)架SPECT旋轉(zhuǎn)機(jī)架的主要形式。 懸臂形機(jī)架。 懸吊式機(jī)架。 龍門型機(jī)架。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,三、機(jī)架 （二）運(yùn)動(dòng)

20、形式 1.運(yùn)動(dòng)方式： 探頭及其懸臂以機(jī)架機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸為中心，作順時(shí)針或逆時(shí)針的圓周或橢圓或人體輪廓的運(yùn)動(dòng)，檢查床與導(dǎo)軌垂直，主要適用于斷層采集； 探頭及其懸臂沿圓周運(yùn)動(dòng)，半徑方向作向心或離心直線運(yùn)動(dòng)，可以使探頭在采集數(shù)據(jù)時(shí)盡可能貼近病人，縮短旋轉(zhuǎn)半徑，提高空間分辨率，也稱身體輪廓紅外探測(cè)掃描； 探頭沿自身中軸作順時(shí)針和逆時(shí)針傾斜或直立運(yùn)動(dòng)，主要適用于雙探頭呈90o方式進(jìn)行180o心肌血流灌注斷層顯像或兼顧雙探頭時(shí)的質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)采集中。 2.控制方式：手動(dòng)和自動(dòng)。,“輪廓跟蹤技術(shù)”,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,三、機(jī)架 （三）功能 根據(jù)操作控制命令，完成不同采集條件所需要的機(jī)架的各種運(yùn)

21、動(dòng)； 把心電R波觸發(fā)信號(hào)以及探頭的位置信號(hào)、角度信號(hào)等通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-digital converter，ADC)傳輸給計(jì)算機(jī)，并接受計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行各種動(dòng)作； 保障整個(gè)系統(tǒng)(探頭、機(jī)架、檢查床、采集計(jì)算機(jī)及其輔助設(shè)備等)的供電，提供穩(wěn)定的各種規(guī)格的高低壓電源。,機(jī)架運(yùn)動(dòng)的精確度和穩(wěn)定性是SPECT質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,三、機(jī)架 （四）控制系統(tǒng) 受機(jī)架內(nèi)定位控制系統(tǒng)的控制。 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制電路； 位置信息存儲(chǔ)器； 定位處理器：實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，是控制探頭及機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)的角度、移動(dòng)的距離及識(shí)別位置。其受主計(jì)算機(jī)的控制，并將各種定位數(shù)據(jù)傳輸給主計(jì)算機(jī)

22、。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,四、檢查床 （一）普通功能床 升降可以手動(dòng)或自動(dòng)完成，但前進(jìn)和后退必須手動(dòng)完成。 （二）多功能床（目前SPECT/CT多采用） 可以一次進(jìn)行多床位的數(shù)據(jù)采集，而無需人工干預(yù)。為適應(yīng)旋轉(zhuǎn)斷層的需要，檢查床的床板多由碳纖維或鋁質(zhì)材料制成，具有重量輕、硬度大，韌性高，對(duì)射線的衰減少等特點(diǎn)（要求對(duì)射線的衰減5%），可承擔(dān)200kg以上的重量。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,五、控制臺(tái)和計(jì)算機(jī) （一）采集工作站 基本信息的錄入： 數(shù)據(jù)采集：采集模式：靜態(tài)模式采集（static mode acquisition）；動(dòng)態(tài)模式采集（dynamic mode a

23、cquisition）；門控模式采集（gated mode acquisition）；斷層模式采集（tomography mode acquisition）；門控?cái)鄬幽Ｊ讲杉╣ated tomography mode acquisition）；全身采集（whole body acquisition）。 采集數(shù)據(jù)管理： SPECT的質(zhì)量控制和各種校正：能量、線性、均勻性和旋轉(zhuǎn)中心校正圖實(shí)時(shí)校正采集數(shù)據(jù)。,其他：斷層均勻性、空間分辨率、斷層厚度、斷層靈敏度等,9,SPECT的質(zhì)量控制和性能評(píng)價(jià),第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,五、控制臺(tái)和計(jì)算機(jī) （二）

24、處理工作站 手工處理規(guī)程：感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的勾畫等。 臨床處理規(guī)程：心肌血流灌注斷層、肺通氣灌注、全身骨、腎動(dòng)態(tài)顯像的常規(guī)處理軟件等。 數(shù)據(jù)庫維護(hù)：數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢等。,在核醫(yī)學(xué)影像診斷中具有重要作用。,第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,六、外圍設(shè)備 （一） ECG觸發(fā)器 （二）多功能運(yùn)動(dòng)踏車功量?jī)x （三）肺通氣專用霧化器 （四）打印機(jī) （五）各種質(zhì)量控制模型 線性模型、四象限鉛柵模型、SLIT鉛柵模型、系統(tǒng)靈敏度測(cè)試面源以及PECT/PET斷層模型等。,SPECT-PET斷層模型（Model 76-823）,四象限鉛柵模型,第四節(jié) 正電子發(fā)射

25、型計(jì)算 機(jī)斷層掃描儀,目錄,一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理 二、探測(cè)器 三、機(jī)架 四、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,正電子發(fā)射體發(fā)射出的正電子（）在極短時(shí)間內(nèi)與其臨近的電子（）發(fā)生碰撞而發(fā)生湮沒輻射，即在二者湮沒的同時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的能量皆為511keV的光子。 兩個(gè)相對(duì)的閃爍探頭加符合電路組成湮沒符合探測(cè)裝置。上述兩個(gè)方向相反的光子可以同時(shí)分別進(jìn)入這兩個(gè)探頭，通過符合電路形成一個(gè)Z信號(hào)，而被探測(cè)到。,湮沒符合探測(cè),R,PMT,PMT,COINCIDENCE,PROCESSING,DETECTOR,RING,符合探測(cè)裝置示意圖,Coincidence Processor,D

26、ata Sorting, Histogram,Image Recon Computer,Images,第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,PET與照相機(jī)和SPECT相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 不需要準(zhǔn)直器 檢測(cè)靈敏度高 本底小，分辨率好 易于吸收校正 可正確定量,第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,二、探測(cè)器 探測(cè)器是PET設(shè)備的核心部分，它由閃爍晶體、光電倍增管和高壓電源組成。探測(cè)器的性能優(yōu)劣直接影響PET的整體性能好壞。 晶體是組成探測(cè)器的關(guān)鍵部件之一，其主要作用是能量轉(zhuǎn)換，即將高能光子轉(zhuǎn)換為可見光子，再由光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)一系列電子線路系統(tǒng)完

27、成記錄。 目前有鍺酸鉍（BGO）及硅酸镥（LSO）等晶體。,第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,性能優(yōu)良的探測(cè)器需滿足以下幾點(diǎn)要求： 高探測(cè)效率 高的空間分辨率 高可靠性和穩(wěn)定性 短分辨時(shí)間,第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,三、機(jī)架 機(jī)架主要用來固定探測(cè)器及讓探測(cè)器在其上以某種方式運(yùn)動(dòng)，根據(jù)探測(cè)器在機(jī)架上排列的陣列形狀，機(jī)架的中心孔可以是六角形或圓形的。 按探測(cè)器在機(jī)架上的排列形狀和運(yùn)動(dòng)方式，PET可分： 固定型 旋轉(zhuǎn)型 旋轉(zhuǎn)平移型 擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)型,四、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)是PET的重要組件，它控制所有的硬件設(shè)備，采集和組織數(shù)據(jù)，執(zhí)行各種誤差校正，重建斷層圖像，對(duì)圖像進(jìn)行處理和分析，顯示圖

28、像和有關(guān)信息。 PET的核心軟件還包括數(shù)據(jù)庫管理及操作、圖像顯示、圖像硬拷貝及文件存檔、文件格式轉(zhuǎn)換及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?第四節(jié)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀,第五節(jié) 雙模式分子影像技 術(shù)和設(shè)備,目錄,一、SPECT/CT設(shè)備 二、PET/CT設(shè)備 三、PET/MRI設(shè)備,SPECT/CT PET/CT PET/MR,多模式融合影像技術(shù),一、SPECT/CT設(shè)備 （一）SPECT/CT的基本結(jié)構(gòu) （二）SPECT/CT的優(yōu)勢(shì),第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,（一）SPECT/CT的基本結(jié)構(gòu) 機(jī)架：SPECT/CT是將SPECT和CT兩種設(shè)備安裝在 同一個(gè)機(jī)架 衰減校正：CT圖像提供的解剖結(jié)構(gòu)信息可以

29、用于對(duì)SPECT圖像進(jìn)行衰減校正 兩種融合方式：一個(gè)是配置低劑量CT的SPECT/CT另一個(gè)發(fā)展方向是配置具有診斷價(jià)值CT 的 SPECT/DCT,第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,（二）SPECT/CT的優(yōu)勢(shì) 提高了影像診斷的準(zhǔn)確性 可以進(jìn)行半定量分析 實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的診斷CT掃描，提升醫(yī)學(xué)影像檢查的效價(jià)比,第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,二、PET/CT設(shè)備 （一）PET/CT的基本結(jié)構(gòu) （二）PET/CT優(yōu)勢(shì),第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,（一） PET/CT的基本結(jié)構(gòu) 探測(cè)器：PET/CT探頭還是由分離的PET探頭和CT探頭組成，CT探頭在前，PET探頭在后。 掃描系統(tǒng)：將PET和

30、螺旋CT整合在一臺(tái)機(jī)器中，通過一個(gè)較長(zhǎng)的檢查床將兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、共軸的設(shè)備單元相連接，兩個(gè)設(shè)備單元將保持一個(gè)合理的距離，以避免電磁干擾。 兩套系統(tǒng)可各自獨(dú)立使用或聯(lián)合使用，一次掃描可獲得PET、CT及PET與CT的融合圖像，達(dá)到了取長(zhǎng)補(bǔ)短、信息互補(bǔ)的目的 。,第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,（二） PET/CT的優(yōu)勢(shì) 優(yōu)勢(shì)融合：一次掃描過程中，實(shí)現(xiàn)功能與結(jié)構(gòu)圖像的同機(jī)融合。 可以顯示病變部位的病理生理變化及形態(tài)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了1+12的效果，明顯提高了診斷的準(zhǔn)確性。,第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,圖像融合,+,PET,CT,PET/CT,第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,三、PET/MRI設(shè)備 （一） PET/MRI的基本結(jié)構(gòu) （二） PET/MRI臨床應(yīng)用 （三） PET/MRI優(yōu)勢(shì),第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備,（一）PET/MRI的基本結(jié)構(gòu) 1. PET/MRI 的四種模式 分離式結(jié)構(gòu)：PET和MRI并列放置于兩房間，