技師-儀器-核醫(yī)學上崗證培訓-耿建華-081125

1、中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學科中國醫(yī)學科學院腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學科耿建華耿建華2008-11-25計量儀器計量儀器活度計活度計輻射防護輻射防護測污儀、環(huán)境監(jiān)測、個人劑量儀測污儀、環(huán)境監(jiān)測、個人劑量儀體外樣品測定儀器體外樣品測定儀器計數(shù)器、液閃儀、放免儀計數(shù)器、液閃儀、放免儀非顯像測定儀器非顯像測定儀器甲狀腺功能測定儀、腎功能儀、甲狀腺功能測定儀、腎功能儀、探針探針顯像設備顯像設備相機、相機、SPECTSPECT、PETPET放藥生產及質控設備放藥生產及質控設備回旋加速器、藥物合成儀、薄層掃描儀、高壓液相儀回旋加速器、藥物合成儀、薄層掃描儀、高壓液相儀基本構成由三部分組成基本構成由三部分組成l探頭探頭

2、將射線的輻射能轉變?yōu)殡娦盘枌⑸渚€的輻射能轉變?yōu)殡娦盘杔電子線路部分電子線路部分對探頭輸出的電信號進行處理（如信號放大、能對探頭輸出的電信號進行處理（如信號放大、能量甄別，信號定位、時間符合、各種校正等）量甄別，信號定位、時間符合、各種校正等）l各種附加部件各種附加部件輔助作用，按不同的檢測目的而配備（如床、計輔助作用，按不同的檢測目的而配備（如床、計算機、自動控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)等）算機、自動控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)等）lSPECTSPECT（single photon emission computed tomography)single photon emission comp

3、uted tomography)由由相機旋轉構成，核心部件為相機旋轉構成，核心部件為相機。相機。l獲得平面、斷層獲得平面、斷層 、全身圖像。具有、全身圖像。具有相機的所有功能，其相機的所有功能，其性能高于普通性能高于普通相機。相機。l在很多臨床應用中，在很多臨床應用中，SPECTSPECT只應用了其只應用了其相機的功能，相機的功能，l相機逐漸被相機逐漸被SPECTSPECT取代取代l硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)探頭、電子線路部分、機架、掃描床及計算機探頭、電子線路部分、機架、掃描床及計算機l軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采集軟件、校正軟件、圖像處理軟件及顯示軟件等采集軟件、校正軟件、圖像處理軟件及顯示軟件等l準直器準直

4、器l晶體晶體NaINaI( (TlTl) )l光電倍增管光電倍增管(PMT)(PMT)l構成構成: : 由單孔或多孔的鉛合金制作成由單孔或多孔的鉛合金制作成l功能：讓一定方向入射的功能：讓一定方向入射的射線通過，吸收其射線通過，吸收其它方向入射的它方向入射的射線，按照一定規(guī)律把放射性射線，按照一定規(guī)律把放射性核素的分布投影到核素的分布投影到照相機探頭的晶體上。照相機探頭的晶體上。 l空間分辨率：區(qū)別兩個鄰近點源的空間分辨率：區(qū)別兩個鄰近點源的能力，以點源或線源響應曲線的半能力，以點源或線源響應曲線的半高寬度（高寬度（FWHMFWHM）表征準直器的空間）表征準直器的空間分辨率分辨率半高寬度越小，

5、表示空間分辨率越好半高寬度越小，表示空間分辨率越好幾何參數(shù)決定分辨率幾何參數(shù)決定分辨率l幾何參數(shù)：孔數(shù)、孔徑、孔長及孔間壁厚度幾何參數(shù)：孔數(shù)、孔徑、孔長及孔間壁厚度l靈敏度：準直器對靈敏度：準直器對光子的通過率光子的通過率- -幾何參數(shù)決定分辨率幾何參數(shù)決定分辨率l適用能量范圍：由孔長和孔間壁厚度決定適用能量范圍：由孔長和孔間壁厚度決定高能準直器孔長，孔間壁厚高能準直器孔長，孔間壁厚l從形狀分類從形狀分類平行孔型平行孔型發(fā)散孔型發(fā)散孔型針孔型針孔型聚焦型聚焦型類型類型特點特點臨床應用臨床應用備注備注平行孔準直器平行孔準直器準直器到源的距離影響準直器到源的距離影響圖像質量圖像質量,但不影響圖像但

6、不影響圖像大小大小. 應用最廣泛，應用最廣泛，適用于各臟器適用于各臟器顯像顯像圖像大小與臟圖像大小與臟器相同，沒有器相同，沒有失真失真針孔準直器針孔準直器圖像倒置，圖像大小與圖像倒置，圖像大小與源到準直器的距離有關源到準直器的距離有關甲狀腺顯像甲狀腺顯像圖像失真圖像失真匯聚孔準直器匯聚孔準直器從準直器表面到匯聚點從準直器表面到匯聚點內的物體產生放大的圖內的物體產生放大的圖像像腦顯像腦顯像圖像失真圖像失真發(fā)散孔準直器發(fā)散孔準直器擴大視野，圖像縮小，擴大視野，圖像縮小，不同深度的分布有不同不同深度的分布有不同的縮小的縮小尺寸小的探頭尺寸小的探頭對大器官成像對大器官成像圖像失真圖像失真l分辨率分辨率

7、: : 準直孔越小，準直器越厚準直孔越小，準直器越厚( (孔孔長越長），探頭距病人距離越長越長），探頭距病人距離越近，分辨率越高近，分辨率越高l靈敏度靈敏度: : 準直孔越大，準直器越薄準直孔越大，準直器越薄( (孔孔長越短），孔間壁越小，靈敏長越短），孔間壁越小，靈敏度越高。與被顯像物與準直器度越高。與被顯像物與準直器間距無關間距無關l分辨率分辨率靈敏度靈敏度準直器類型準直器類型適用的能量適用的能量范圍范圍臨床應用臨床應用準直器名稱準直器名稱縮寫縮寫低能通用準直器低能通用準直器 Low energy general purposeLow energy general purposeLEGPL

8、EGP7575170 keV170 keV99m99mTCTC標記的放射標記的放射性藥物性藥物低能高分辨準直器低能高分辨準直器 Low energy high resolutionLow energy high resolutionLEHRLEHR中能通用準直器中能通用準直器 High energy general purposeMEGPMEGP170170300 keV300 keV6767GAGA標記的放射標記的放射性藥物性藥物高能通用準直器高能通用準直器 High energy general purpHEGPHEGP270270360 keV360 keV131131I I標記的放射標

9、記的放射性藥物性藥物超高能高分辨準直器超高能高分辨準直器 Ultra high energy general purposeUHEHRUHEHR511 keV511 keV1818F-FDGF-FDG代謝類顯代謝類顯像劑像劑 l功能：功能：把高能的把高能的光子轉換成可見閃爍光光子轉換成可見閃爍光l 射線入射到射線入射到晶體上，晶體上， 射線與射線與晶體原子相互作用晶體原子相互作用l光電效應光電效應l康普頓散射康普頓散射使晶體原子激發(fā)。使晶體原子激發(fā)。退激回到基態(tài)，發(fā)射熒光（閃爍光退激回到基態(tài)，發(fā)射熒光（閃爍光 ）410nm410nm 光子產生多個熒光光子。光子產生多個熒光光子。l閃爍晶體閃爍晶

10、體(scintillating crystal)(scintillating crystal)，閃爍成像，閃爍成像(scintillating imaging)(scintillating imaging)lNaINaI 晶體厚度：晶體厚度：厚度厚度分辨率分辨率，靈敏度，靈敏度? ?厚度厚度分辨率分辨率，靈敏度，靈敏度l2/8 (6.35mm ) 2/8 (6.35mm ) 低能單光子成像低能單光子成像l3/8 (9.525mm ) 3/8 (9.525mm ) 低能單光子成像低能單光子成像l5/8 (15.875mm) 5/8 (15.875mm) 兼顧低能、高能單光子及符合成像兼顧低能、高

11、能單光子及符合成像l8/8 (25.4mm ) 8/8 (25.4mm ) 兼顧低能、高能單光子及符合成像兼顧低能、高能單光子及符合成像lNaINaI 晶體大小晶體大小30cm30cm30cm-50cm30cm-50cm60cm60cml功能：把晶體產生的閃爍光信功能：把晶體產生的閃爍光信號轉換成電信號并將之放大。號轉換成電信號并將之放大。光電倍增管由光陰極、電子聚焦光電倍增管由光陰極、電子聚焦系統(tǒng)、多級倍增極和陽極組成：系統(tǒng)、多級倍增極和陽極組成： 熒光熒光光陰極光陰極光電子光電子倍增極倍增極二次發(fā)射電子二次發(fā)射電子倍增極倍增極倍增倍增級級l光電倍增管接收閃爍光的表面光電倍增管接收閃爍光的表

12、面形狀有圓形、六角形及方形等形狀有圓形、六角形及方形等l光電倍增管數(shù)量依據(jù)探頭尺寸，光電倍增管數(shù)量依據(jù)探頭尺寸，從十幾個到上百個從十幾個到上百個光電倍增管的數(shù)量越多，空光電倍增管的數(shù)量越多，空間分辨率越高間分辨率越高l光電倍增管的輸出分為兩路光電倍增管的輸出分為兩路位置電路：位置電路：X X、Y Y定位信號定位信號能量電路：能量總和、甄別能量電路：能量總和、甄別l放大放大l位置電路位置電路l能量電路能量電路l各種校正各種校正ll位置電路位置電路光電倍增管接收光強光電倍增管接收光強IiIi，根據(jù)，根據(jù)位置，權重為位置，權重為 XiXi和和Yi Yi ，輸出，輸出幅度分別為：幅度分別為： XiIi

13、XiIi 和和YiIiYiIil能量電路能量電路輸出信號幅度為全部光電倍增輸出信號幅度為全部光電倍增管探測到的光強度之合管探測到的光強度之合IiIi，Z Z信號（總和電路），代表了信號（總和電路），代表了射線的能量，將之輸入到射線的能量，將之輸入到PHAPHA，進行能量甄別，在能窗，進行能量甄別，在能窗內，記錄內，記錄l閃爍光的位置：閃爍光的位置：iiiIIXXiiiIIYY lX X、Y Y的數(shù)值不受的數(shù)值不受射線能量大小的影響，圖像的大小與射線能量大小的影響，圖像的大小與射線的能量無關射線的能量無關l功能：甄別能量，選擇一定能量范圍，剔除散功能：甄別能量，選擇一定能量范圍，剔除散射、噪聲射

14、、噪聲總和電路輸出幅度為總和電路輸出幅度為 的脈沖信號，由脈沖的脈沖信號，由脈沖幅度分析器（幅度分析器（PHAPHA）分析，使?jié)M足設定能窗的）分析，使?jié)M足設定能窗的光光子被記錄，剔除低能子被記錄，剔除低能光子（例如，散射光子）及光子（例如，散射光子）及高能高能光子。光子。對對99m99mTcTc發(fā)出的發(fā)出的140keV140keV，能窗為，能窗為10%10%，只記錄能量，只記錄能量為為126154 126154 keVkeV的光子。經放大的電脈沖幅度的光子。經放大的電脈沖幅度入入射射射線能量射線能量l單道脈沖分析器單道脈沖分析器-單能窗單能窗l(fā)多道脈沖分析器多道脈沖分析器-多能窗多能窗l(fā)，iI

15、lSPECTSPECT與與相機的機架與掃描床相機的機架與掃描床相機的機架：固定支撐探頭相機的機架：固定支撐探頭SPECTSPECT機架：還提供使探頭繞掃描床旋轉的功能機架：還提供使探頭繞掃描床旋轉的功能相機通常沒有專用的掃描床相機通常沒有專用的掃描床SPECTSPECT配有專用的掃描床，掃描時，掃描床可移動，獲得全身配有專用的掃描床，掃描時，掃描床可移動，獲得全身圖像。圖像。l計算機計算機SPECTSPECT或或相機的工作站相機的工作站功能：控制功能：控制SPECTSPECT或或相機的采集、處理、存儲及顯示圖像相機的采集、處理、存儲及顯示圖像SPECTSPECT的斷層圖像需重建及各種校正軟件，

16、并需要更大圖像存的斷層圖像需重建及各種校正軟件，并需要更大圖像存儲空間，因此要求更高配置的計算機儲空間，因此要求更高配置的計算機l將特定放射性藥物注入患者體內將特定放射性藥物注入患者體內l一定的時間后一定的時間后, ,放射性藥物在體內達到顯像的要求，開始進行放射性藥物在體內達到顯像的要求，開始進行相機或相機或SPECTSPECT成像成像l從人體中發(fā)射出的從人體中發(fā)射出的光子首先到達準直器，準直器限制入射光子首先到達準直器，準直器限制入射光光子的方向，只允許與準直器孔方向相同的子的方向，只允許與準直器孔方向相同的光子透過，以便于光子透過，以便于光子定位光子定位l到達晶體的到達晶體的光子與晶體相互

17、作用，被晶體吸收并產生多個閃爍光子與晶體相互作用，被晶體吸收并產生多個閃爍光子光子l閃爍光經過光導被各個光電倍增管接收。光電倍增管將閃爍光轉閃爍光經過光導被各個光電倍增管接收。光電倍增管將閃爍光轉變成電脈沖信號變成電脈沖信號l該電脈沖信號經過特殊位置電路定位、能量電路甄別被記錄，成該電脈沖信號經過特殊位置電路定位、能量電路甄別被記錄，成為一個計數(shù)為一個計數(shù)l成像裝置記錄大量的閃爍光點，經過處理、校正，形成一幅人體成像裝置記錄大量的閃爍光點，經過處理、校正，形成一幅人體放射性濃度分布圖像，即為一幅放射性濃度分布圖像，即為一幅相機圖像或相機圖像或SPECTSPECT平面圖像。平面圖像。l旋轉采集旋

18、轉采集探頭圍繞患者旋轉探頭圍繞患者旋轉l投影圖像投影圖像根據(jù)需要在預定時間內采集根據(jù)需要在預定時間內采集360360度或度或180180度范圍內不同度范圍內不同角度處的平面圖像，任一角度處的平面圖像稱為投影角度處的平面圖像，任一角度處的平面圖像稱為投影圖像（圖像（projection imageprojection image）。）。l重建重建利用多幅投影圖像，通過數(shù)據(jù)處理、校正、圖像重建利用多幅投影圖像，通過數(shù)據(jù)處理、校正、圖像重建獲得體內斷層圖像，即獲得體內斷層圖像，即SPECTSPECT斷層圖像。斷層圖像。重建算法重建算法l濾波反投影法濾波反投影法 l迭代法迭代法l相機探頭繞人體旋轉相機

19、探頭繞人體旋轉SPECTSPECTlSPECTSPECT與與照相機相同照相機相同SPECTSPECT探頭與探頭與相機探頭結構原理相同相機探頭結構原理相同SPECTSPECT具備具備相機的功能相機的功能lSPECTSPECT與與照相機不同照相機不同SPECTSPECT性能（均勻性、線性、穩(wěn)定性）優(yōu)于性能（均勻性、線性、穩(wěn)定性）優(yōu)于相機相機SPECTSPECT探頭繞人體旋轉，圖像重建探頭繞人體旋轉，圖像重建SPECTSPECT斷層圖像斷層圖像SPECTSPECT可獲得斷層圖像、全身平面圖像及局部平面圖像可獲得斷層圖像、全身平面圖像及局部平面圖像相機只能獲得局部平面圖像相機只能獲得局部平面圖像SPE

20、CTSPECT要求高配置工作站要求高配置工作站SPECTSPECT機架及掃描床比機架及掃描床比相機復雜相機復雜l衰減校正衰減校正l散射校正散射校正光子在人體內的衰減造成光子在人體內的衰減造成SPECTSPECT重建斷層圖像重建斷層圖像 “ “中中空空”或稱或稱“熱邊熱邊”現(xiàn)象，使深部計數(shù)減低，圖像失真現(xiàn)象，使深部計數(shù)減低，圖像失真需要衰減校正需要衰減校正lI=II=I0 0e e-d-dl軟件校正軟件校正用某種算法，在圖像重建前或后或重建中，進行校正。用某種算法，在圖像重建前或后或重建中，進行校正。l假設成像的組織器官是均勻的，非均勻衰減的校正效果不理想假設成像的組織器官是均勻的，非均勻衰減的

21、校正效果不理想l透射掃描校正法透射掃描校正法用放射源或用放射源或CTCT投射掃描獲得成像組織衰減的分布，即衰投射掃描獲得成像組織衰減的分布，即衰減圖。利用衰減圖在圖像重建過程中進行衰建校正。減圖。利用衰減圖在圖像重建過程中進行衰建校正。l對于非均勻衰減的情況能校正出較為理想的重建圖像對于非均勻衰減的情況能校正出較為理想的重建圖像l用用X-CTX-CT獲取透射投影，由于獲取透射投影，由于X X光和光和光子的能譜不同，人體組光子的能譜不同，人體組織對它們的衰減系數(shù)是不一樣的，所以織對它們的衰減系數(shù)是不一樣的，所以X-CTX-CT測量出的衰減系數(shù)測量出的衰減系數(shù)值需要修正后才能用來校正。值需要修正后

22、才能用來校正。( (XrayXray for Attenuation) for Attenuation)l射線在患者體內及晶體內行進的過程中，與體內組織及晶體相射線在患者體內及晶體內行進的過程中，與體內組織及晶體相互作用發(fā)生康普頓散射互作用發(fā)生康普頓散射l散射使光子能量損失，且運動方向發(fā)生偏移，使位置信息產生偏散射使光子能量損失，且運動方向發(fā)生偏移，使位置信息產生偏差，造成混淆和假計數(shù)，使圖像變模糊，分辨率下降。本底計數(shù)差，造成混淆和假計數(shù)，使圖像變模糊，分辨率下降。本底計數(shù)提高，造成不均勻的本底噪聲，降低了圖像的對比度，可使小病提高，造成不均勻的本底噪聲，降低了圖像的對比度，可使小病灶淹沒在

23、本底中。灶淹沒在本底中。l散射校正基本原理散射校正基本原理估計散射光子對成像的貢獻估計散射光子對成像的貢獻將其從投影數(shù)據(jù)或重建圖像中減掉散射成分將其從投影數(shù)據(jù)或重建圖像中減掉散射成分lSPECTSPECT性能性能探頭性能（平面圖像性能）探頭性能（平面圖像性能）相機性能指標相機性能指標l反映平面圖像的質量反映平面圖像的質量 斷層性能指標斷層性能指標l反映斷層圖像的質量反映斷層圖像的質量全身掃描性能全身掃描性能l反映全身掃描圖像的質量反映全身掃描圖像的質量l固有（固有（intrinsicintrinsic）性能）性能: :卸下準直器卸下準直器與準直器性能無關與準直器性能無關l系統(tǒng)系統(tǒng) （ syst

24、em system ）性能）性能: : 安裝準直器安裝準直器 與準直器性能有關與準直器性能有關l有效視野（有效視野（useful field of viewuseful field of view，UFOVUFOV）探頭尺寸的探頭尺寸的95%95%l中心視野（中心視野（central field of viewcentral field of view，CFOVCFOV）UFOVUFOV的的75%75%l1.1.空間分辨率空間分辨率l2. 2. 空間線性空間線性l3. 3. 能量分辨率能量分辨率l4. 4. 均勻性均勻性l5. 5. 多窗空間配準度多窗空間配準度l6. 6. 計數(shù)率特征計數(shù)率特

25、征l7. 7. 靈敏度靈敏度l8. 8. 探頭屏蔽性能探頭屏蔽性能l反映能分辨兩點間最小距離反映能分辨兩點間最小距離l用點源、線源擴展函數(shù)半高寬、十分之一高寬表示用點源、線源擴展函數(shù)半高寬、十分之一高寬表示l半高寬半高寬(full width at half maximum, FWHM(full width at half maximum, FWHM）l十分之一高寬十分之一高寬(full width at tenth (full width at tenth maximum,FWTMmaximum,FWTM) )l固有分辨率（固有分辨率（intrinsic spatial resolution

26、）晶體、光電倍增管的性能及能窗等采集條件晶體、光電倍增管的性能及能窗等采集條件l系統(tǒng)分辨率系統(tǒng)分辨率(system spatial resolution ) 固有分辨率及準直器的分辨率決定固有分辨率及準直器的分辨率決定22準直器分辨率固有分辨率系統(tǒng)分辨率l描述圖像的位置畸變程度描述圖像的位置畸變程度絕對線性（絕對線性（absolute linearityabsolute linearity）lX X及及Y Y方向的線擴展函數(shù)峰值偏離距離方向的線擴展函數(shù)峰值偏離距離微分線性（微分線性（differential linearitydifferential linearity）lX X及及Y Y方向

27、的線擴展函數(shù)峰值偏離距離的標準差方向的線擴展函數(shù)峰值偏離距離的標準差線性值越小，其線性越好。線性值越小，其線性越好。l描述探頭對描述探頭對射線能量的辨別能力射線能量的辨別能力l用光電峰的半高寬與峰值處能量的百分比表示用光電峰的半高寬與峰值處能量的百分比表示能量分辨率（能量分辨率（%）=（EFWHM /E0）100% l點源：點源：5FOV5FOVlDaily QCDaily QC描述描述相機探頭對一均勻泛源的響應相機探頭對一均勻泛源的響應l積分均勻性（積分均勻性（integral uniformityintegral uniformity， UiUi）探頭視野內的均勻性探頭視野內的均勻性l微分

28、微分均勻性均勻性(differential (differential uniformity,Uduniformity,Ud) )X X方向方向及及Y Y方向相鄰方向相鄰5 5個像素間個像素間均勻性均勻性探頭UFOV視野中的均勻性探頭CFOV視野中的均勻性%100MinMaxMinMaxUil描述不同能窗成像時，描述不同能窗成像時，相機對不同能量光子相機對不同能量光子的定位能力的定位能力l用不同能窗時一點源的圖像在用不同能窗時一點源的圖像在X X及及Y Y方向上的最方向上的最大位移表示大位移表示。l6767GaGa源：源：93keV93keV300keV300keV184keV184keVl描

29、述計數(shù)率隨活度的變化特征描述計數(shù)率隨活度的變化特征l最大觀察計數(shù)率最大觀察計數(shù)率l20%20%丟失時觀察計數(shù)率丟失時觀察計數(shù)率l觀察計數(shù)率隨活度的變化曲線觀察計數(shù)率隨活度的變化曲線l描述探頭對源的響應能力描述探頭對源的響應能力l系統(tǒng)平面靈敏度系統(tǒng)平面靈敏度探頭對平行于該探頭放置的特定平面源的靈敏度探頭對平行于該探頭放置的特定平面源的靈敏度與準直器的類型、晶體厚度、窗寬、源的種類及形狀有與準直器的類型、晶體厚度、窗寬、源的種類及形狀有關關與源距準直器的距離無關與源距準直器的距離無關l單位活度在單位時間內的計數(shù)單位活度在單位時間內的計數(shù)l單位：單位：counts/(minMBq)counts/(m

30、inMBq)、counts/(sMBq)counts/(sMBq)、或、或counts/(minCi)counts/(minCi)l描述探頭對視野之外源的屏蔽能力描述探頭對視野之外源的屏蔽能力對患者本身對患者本身FOVFOV之外放射性的之外放射性的屏蔽屏蔽l用點源（點源與探頭平面的垂直距離為用點源（點源與探頭平面的垂直距離為20cm20cm）在距探頭）在距探頭FOVFOV邊緣前后邊緣前后1010、2020、30cm30cm的最大屏蔽計數(shù)與在的最大屏蔽計數(shù)與在FOVFOV中心處計數(shù)率的百分比表示。中心處計數(shù)率的百分比表示。對周圍環(huán)境放射性的屏蔽對周圍環(huán)境放射性的屏蔽l將點源置于距地面將點源置于距

31、地面1m1m，距探頭兩側及前后，距探頭兩側及前后2m2m處。用探頭分別朝上、處。用探頭分別朝上、下、左、右時的計數(shù)率與下、左、右時的計數(shù)率與FOVFOV中心處計數(shù)率的百分比表示中心處計數(shù)率的百分比表示屏蔽泄漏屏蔽泄漏= =最大屏蔽計數(shù)率最大屏蔽計數(shù)率/FOV/FOV中心計數(shù)率中心計數(shù)率100%100%l斷層均勻性斷層均勻性l斷層空間分辨率斷層空間分辨率 l旋轉中心旋轉中心 l斷層對比度斷層對比度l斷層靈敏度和總靈敏度斷層靈敏度和總靈敏度l全身掃描空間分辨率全身掃描空間分辨率 l全身掃描系統(tǒng)均勻性全身掃描系統(tǒng)均勻性 l平行于運動方向的分辨率平行于運動方向的分辨率 垂直于運動方向線源的擴展函數(shù)的垂

32、直于運動方向線源的擴展函數(shù)的半高寬（半高寬（FWHMFWHM）及十分之一高寬（）及十分之一高寬（FWTMFWTM） l垂直于運動方向的分垂直于運動方向的分辨率辨率 平行于運動方向線源平行于運動方向線源的擴展函數(shù)的半高寬的擴展函數(shù)的半高寬（FWHMFWHM）及十分之一）及十分之一高寬（高寬（FWTMFWTM）l全身掃描空間分辨率影響因素：全身掃描空間分辨率影響因素：探頭性能探頭性能系統(tǒng)的機械性能系統(tǒng)的機械性能機械精度機械精度掃描速度掃描速度軟件軟件 l描述全身掃描圖像的均勻性描述全身掃描圖像的均勻性 l影響因素影響因素探頭的均勻性探頭的均勻性準直器的均勻性準直器的均勻性機械驅動裝置機械驅動裝置系

33、統(tǒng)校正系統(tǒng)校正 l對設備進行的一些專門的測試對設備進行的一些專門的測試l特定的標準特定的標準NEMA (National Electrical Manufacturers Association) NEMA (National Electrical Manufacturers Association) IEC (International IEC (International ElectrotechnicalElectrotechnical Commission ) Commission )IAEA (International Atomic Energy Agency)IAEA (Inter

34、national Atomic Energy Agency)國家標準國家標準廠家提供的標準廠家提供的標準l常規(guī)質控常規(guī)質控 routine tests, routine QCroutine tests, routine QCl驗收質控驗收質控 acceptance tests, acceptance QCacceptance tests, acceptance QCl參考質控參考質控 reference tests, reference QCreference tests, reference QCl日常定期對設備進行的性能測試日常定期對設備進行的性能測試日質控（日質控（daily QCdai

35、ly QC）周質控（周質控（Weekly QCWeekly QC）月質控（月質控（monthly QCmonthly QC）年質控（年質控（yearly QCyearly QC）等）等（廠家提供專用測試程序）（廠家提供專用測試程序）l目的：目的：確保設備工作在最佳狀態(tài)確保設備工作在最佳狀態(tài)及時發(fā)現(xiàn)設備性能降低程度及時發(fā)現(xiàn)設備性能降低程度l設備安裝后對設備進行的全面性能測試設備安裝后對設備進行的全面性能測試l目的：確保設備達到廠家標定的技術及操作目的：確保設備達到廠家標定的技術及操作性能。性能。l必須嚴格按照標準必須嚴格按照標準NEMANEMAIECIEC國家標準國家標準 l對設備性能進行全面測

36、試，提供全面性能指標對設備性能進行全面測試，提供全面性能指標的參考數(shù)據(jù)，評估設備性能的參考數(shù)據(jù)，評估設備性能l驗收測試結果可作為一段時間內的參考測試驗收測試結果可作為一段時間內的參考測試l何時進行：何時進行：設備出現(xiàn)較大故障及大修或調試后設備出現(xiàn)較大故障及大修或調試后當機器搬遷到新址時當機器搬遷到新址時l測試標準：驗收測試標準測試標準：驗收測試標準lSPECT/CTSPECT/CT特點特點硬件同機硬件同機l將將CTCT的的X X線球管和探測器安裝在線球管和探測器安裝在SPECTSPECT系統(tǒng)的旋轉機架上，使病系統(tǒng)的旋轉機架上，使病人可同機進行人可同機進行CTCT和和SPECTSPECT檢查。檢

37、查。同機圖像融合同機圖像融合l一次擺位獲得一次擺位獲得CTCT圖像和圖像和SPECTSPECT圖像，實現(xiàn)同機圖像，實現(xiàn)同機CTCT圖像與圖像與SPECTSPECT圖圖像的融合。同機融合對位準確，可獲得精確的融合圖像。像的融合。同機融合對位準確，可獲得精確的融合圖像。l在不同的時間、不同的空間進行在不同的時間、不同的空間進行SPECTSPECT和和CTCT掃描掃描lSPECT/CTSPECT/CT中中CTCT的作用的作用提供提供SPECT SPECT 圖像的衰減校正圖像的衰減校正與與SPECTSPECT圖像的融合定位圖像的融合定位供診斷信息供診斷信息增加患者所受輻射劑量增加患者所受輻射劑量l與與

38、SPECTSPECT不同：不同：采用正電子核素采用正電子核素( (例如，例如，18F18F 15O15O 13N13N 11C)11C)標記標記的放射性藥物的放射性藥物不使用準直器，而采用符合探測（電子準直），可不使用準直器，而采用符合探測（電子準直），可以使分辨率及靈敏度同時得到大幅度提高。以使分辨率及靈敏度同時得到大幅度提高。 正電子核素半衰期(min)最大能量(keV)最大射程(mm)15O2.117388.213N9.911975.411C20.49605.018F1106402.4l正電子湮滅正電子湮滅 兩個光子沿著直線反方向飛行兩個光子沿著直線反方向飛行幾乎同時到達在這條直線上的兩

39、個探測器幾乎同時到達在這條直線上的兩個探測器l符合探測符合探測 探測由電子對湮滅所產生的探測由電子對湮滅所產生的光子對來反映光子對來反映正電子湮滅時的位置正電子湮滅時的位置l符合事件符合事件(coincidence event)(coincidence event)：一個計數(shù)：一個計數(shù)在符合窗時間內探測到的兩個光子在符合窗時間內探測到的兩個光子lPETPET探頭探頭 晶體環(huán)：將晶體環(huán)：將511kev511kev射線轉成熒光射線轉成熒光光電倍增管：將熒光轉換成電信號并將之光電倍增管：將熒光轉換成電信號并將之放大放大ll晶體組塊晶體組塊(crystal (crystal block)block)8

40、 8 8 86 6 8 86 6 6 6l小晶塊小晶塊4mm4mm6.5 6.5 mm mm l晶體環(huán)孔徑晶體環(huán)孔徑 80cm80cml軸軸向幾個向幾個blockblock3232環(huán)環(huán)2424環(huán)環(huán)晶體晶體NaI：TlBGOLSOGSO光輸出光輸出%100157530退光常數(shù)退光常數(shù)ns2303004060發(fā)射波長發(fā)射波長nm410480420440折射率折射率1.852.151.821.85吸收系數(shù)吸收系數(shù)cm-10.350.960.870.70密度密度(g/cm3)3.677.137.46.7衰減長度衰減長度(for 511keV，mm)30111215光電分支比光電分支比%164333光產

41、額光產額(光子數(shù)光子數(shù)/MeV)410009000250008000l真符合真符合(true coincidence)(true coincidence)l隨機符合（隨機符合（random coincidencerandom coincidence）l散射符合（散射符合（scatter coincidencescatter coincidence）l掃描掃描方式方式2D2D、3D3D2D2D：靈敏度低，分辨率高：靈敏度低，分辨率高3D3D：靈敏度高，分辨率低：靈敏度高，分辨率低l選擇采集程序選擇采集程序 l靜態(tài)、動態(tài)和門控采集靜態(tài)、動態(tài)和門控采集l2D2D：將各方向的所有平行的符合線從左到右排

42、列：將各方向的所有平行的符合線從左到右排列，產生正弦圖，進行重建，產生正弦圖，進行重建l3D3D：數(shù)據(jù)重組成數(shù)據(jù)重組成2D2D直接直接3D3D重建重建l重建層數(shù)：重建層數(shù)：2 2環(huán)數(shù)環(huán)數(shù)-1-1l濾波反投影法（濾波反投影法（filtered back-projectionfiltered back-projection，F(xiàn)BPFBP）l迭代迭代有序有序子集最大期望值法（子集最大期望值法（ordered subsets ordered subsets expectation maximizationexpectation maximization，OSEMOSEM） 3D3D重組迭代重組迭代3D

43、3D迭代迭代l能量分辨率與能窗能量分辨率與能窗l(fā)空間空間分辨率分辨率l靈敏度靈敏度l散射分數(shù)散射分數(shù)l計數(shù)率特征計數(shù)率特征l校正校正精度精度l圖像圖像質量等質量等 l能量分辨率定義為脈沖能譜分布的半高寬與入射光子能量分辨率定義為脈沖能譜分布的半高寬與入射光子能量之比能量之比該值越小，能量分辨率越高。它表明了該值越小，能量分辨率越高。它表明了PETPET系統(tǒng)對散射符合系統(tǒng)對散射符合計數(shù)的鑒別能力計數(shù)的鑒別能力能量分辨率主要取決于晶體性能，與探測系統(tǒng)的設計有關能量分辨率主要取決于晶體性能，與探測系統(tǒng)的設計有關l能窗能窗散射符合計數(shù)隨脈沖能窗下限的提高而減少散射符合計數(shù)隨脈沖能窗下限的提高而減少能窗

44、下限的提高受到能量分辨率的制約能窗下限的提高受到能量分辨率的制約能窗下限過高將導致真符合計數(shù)的大量丟失能窗下限過高將導致真符合計數(shù)的大量丟失l點擴展函數(shù)（點擴展函數(shù)（point spread functionpoint spread function，PSFPSF）的半高寬（的半高寬（FWHMFWHM）lFWHMFWHM越大，分辨率越低越大，分辨率越低徑向徑向切向切向軸向軸向l正電子的飛行距離：核素衰變發(fā)射出的正電子正電子的飛行距離：核素衰變發(fā)射出的正電子在發(fā)生湮滅前飛行的距離。在發(fā)生湮滅前飛行的距離。正電子的能量從零到最大（衰變能）連續(xù)分布正電子的能量從零到最大（衰變能）連續(xù)分布, , 半高

45、寬半高寬FWHMFWHMpositronpositron因核素及介質而異因核素及介質而異正電子的能量正電子的能量 FWHMFWHMpositronpositron 1818F F：FWHMFWHMpositronpositron=0.22mm=0.22mm， 1111C C：FWHMFWHMpositronpositron=0.28mm=0.28mml電子的運動：正負電子湮滅時，正負電子電子的運動：正負電子湮滅時，正負電子偶的總的動量并非為偶的總的動量并非為0，兩個湮滅光子的運，兩個湮滅光子的運動方向不成動方向不成180o角，要偏向電子偶的運動角，要偏向電子偶的運動方向。方向。造成的點源擴展與

46、符合探測的兩個探測器之間造成的點源擴展與符合探測的兩個探測器之間的距離有關的距離有關對探測環(huán)孔徑為對探測環(huán)孔徑為80cm的全身的全身PET，中心分辨率，中心分辨率的損失為：的損失為： FWHMangulation=(800/2)xtg0.3=2.1mm 。2angulation2positrontheoryFWHMFWHMFWHM對對18F，F(xiàn)WHMtheory 2.1mm。l探測技術的限制：小晶體塊探測技術的限制：小晶體塊對視野中心處，分辨率損失為小晶體塊大小對視野中心處，分辨率損失為小晶體塊大小的一半，而對探頭附近，的一半，而對探頭附近，F(xiàn)WHMFWHMdetectordetector為小

47、晶為小晶體塊大小體塊大小l小晶體塊越小，分辨率越高小晶體塊越小，分辨率越高2detector2angulation2positrontotalFWHMFWHMFWHMFWHM對4mm的小晶塊，視野中心處 ：FWHMtotal 2.5mm 探頭附近處 ：FWHMtotal 2.9mml定義：定義：PETPET系統(tǒng)在單位時間內單位活度或系統(tǒng)在單位時間內單位活度或放射性濃度條件下所獲得的符合計數(shù)放射性濃度條件下所獲得的符合計數(shù)l影響因素：影響因素：探測器環(huán)軸向視野探測器環(huán)軸向視野晶體塊長度晶體塊長度探測器探測器效率效率數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的采集方式的采集方式l2D2Dl3D3Dl定義：散射符合計數(shù)在總符合計數(shù)中

48、所占的百定義：散射符合計數(shù)在總符合計數(shù)中所占的百分比分比l描述描述PETPET系統(tǒng)對散射計數(shù)的敏感程度系統(tǒng)對散射計數(shù)的敏感程度l總符合計數(shù)率總符合計數(shù)率真實符合計數(shù)率真實符合計數(shù)率RtruesRtrues隨機符合計數(shù)率隨機符合計數(shù)率RrandomsRrandoms散射符合計數(shù)率散射符合計數(shù)率RscatterRscatterl噪聲等效計數(shù)率噪聲等效計數(shù)率RNEC:RNEC:真符合計數(shù)率與總計數(shù)真符合計數(shù)率與總計數(shù)的比值與真符合計數(shù)率之積的比值與真符合計數(shù)率之積l計數(shù)率計數(shù)率隨活度的變化隨活度的變化l描述描述PETPET系統(tǒng)對隨機符合及由死時間引起的計系統(tǒng)對隨機符合及由死時間引起的計數(shù)丟失的校正精度數(shù)丟失的校正精度l用校正后的剩余相對誤差用校正后的剩余相對誤差 R R表示校正精度。表示校正精度。l描述描述PETPET系統(tǒng)對散射符合事件的剔除能力和對系統(tǒng)對散射符合事件的剔除能力和對射線在介質中衰減的