核醫(yī)學(xué)儀器與方法-課件

《核醫(yī)學(xué)儀器與方法

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γ照相機(jī)一、基本原理和組成（掌握）1、基本工作過(guò)程;2、準(zhǔn)直器;3、晶體4、光導(dǎo)和光電倍增管、5、位置電路和能量電路6、成像裝置二、γ照相機(jī)的性能指標(biāo)（熟悉）1、固有性能;2、系統(tǒng)性能三、質(zhì)控（熟悉）四、軟件系統(tǒng)1ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)γ相機(jī)或稱閃爍相機(jī)是核醫(yī)學(xué)最常用的成相設(shè)備。γ相機(jī)在五十年代后期由HalO.Anger設(shè)計(jì)，所以又稱為Anger相機(jī)。γ

相機(jī)具有較大成像視野，能夠記錄患者靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖像。γ相機(jī)有不同設(shè)計(jì)，目前最廣泛使用的是單晶體γ

相機(jī)。近年來(lái)γ

相機(jī)許多方面都有了很大改進(jìn)，但它們的基本工作原理是相同的。2ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)3ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)如γ

相機(jī)原理框圖，γ

相機(jī)通常由以下主要部分組成：準(zhǔn)直器，探測(cè)器（晶體），光電倍增管（PMT），預(yù)放大器，放大器，脈沖高度分析器（PHA），X、Y位置電路、總和電路，以及顯示或記錄器件。帶有計(jì)算機(jī)的γ

相機(jī)還有模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器和數(shù)字計(jì)算機(jī)。探測(cè)器，PMT、放大器、X、Y位置電路和總和電路組裝在一個(gè)單元中，稱為γ

相機(jī)探頭。探頭被安裝在支架上，通過(guò)開關(guān)控制上下移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，以便對(duì)準(zhǔn)患者的檢查部位。4ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)PHA和一些記錄裝置被安裝在控制臺(tái)中。過(guò)去γ

相機(jī)的操作是通過(guò)設(shè)置控制臺(tái)上的開關(guān)和旋扭，現(xiàn)在則通過(guò)一臺(tái)與探頭相連的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)接有鍵盤和顯示器，通過(guò)運(yùn)行相應(yīng)的軟件控制γ

相機(jī)采集和處理操作。在計(jì)算機(jī)上，操作員可以輸入不同指令進(jìn)行各種采集和處理，或選擇不同參數(shù)改變探頭高壓、窗寬、能峰、時(shí)間、計(jì)數(shù)等采集和處理?xiàng)l件。5ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器置于晶體探測(cè)器表面，用于限制進(jìn)入探頭視野γ

射線的范圍和方向，阻擋視野外γ射線進(jìn)入探測(cè)器。準(zhǔn)直器用高原子序數(shù)金屬制作，如鎢、鉛、鉑，其中鉛是最經(jīng)濟(jì)的選擇，γ

相機(jī)準(zhǔn)直器基本上都是采用鉛。根據(jù)需要準(zhǔn)直器被設(shè)計(jì)成不同尺寸、形狀和準(zhǔn)直孔數(shù)目。單孔準(zhǔn)直器稱為針孔準(zhǔn)直器，平行孔準(zhǔn)直器則有4000-46,000個(gè)孔。6ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器的分類主要依據(jù)它的聚焦類型和孔的間壁厚度，按聚焦類型分為平行孔、針孔、匯聚型和發(fā)散型，如圖1-3所示。針孔準(zhǔn)直器有一個(gè)圓錐形孔，具有放大圖像作用，主要用于甲狀腺等小器官成像。匯聚型準(zhǔn)直器的孔對(duì)外部點(diǎn)形成聚合，也具有圖像放大作用，用于探測(cè)比探頭視野小的器官，典型的匯聚型準(zhǔn)直器是扇型（FANBEAM）準(zhǔn)直器，通常用于腦成像。發(fā)散型準(zhǔn)直器與匯聚型相反，它的孔對(duì)對(duì)探測(cè)面形成擴(kuò)張，用于成像器官的尺寸大于探測(cè)視野的情況，如肺部。采用這種準(zhǔn)直器，器官圖像被縮小。

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基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器平行孔準(zhǔn)直器的孔相互平行，并與探測(cè)面垂直，是核醫(yī)學(xué)成像中最常用的準(zhǔn)直器，適合于一一對(duì)應(yīng)的投影成像。由于針孔和匯聚型準(zhǔn)直器的放大作用及發(fā)散型準(zhǔn)直器的縮小作用，它們用于大視野γ

相機(jī)時(shí)可能出現(xiàn)圖像失真。

平行孔準(zhǔn)直器依據(jù)在成像中所能提供的分辨率、靈敏度和適用的能量范圍分類為：高分辨率、通用和高靈敏度型，以及低能、中能和高能型。這些性能在下一節(jié)將進(jìn)一步討論。

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基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器

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1.1

準(zhǔn)直器基本結(jié)構(gòu)

10ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

1.1

準(zhǔn)直器基本結(jié)構(gòu)

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測(cè)器純Nal晶體在室溫中與γ

射線相互作用并不產(chǎn)生任何閃爍。但在Nal中摻入一定量的Tl（0.1%-0.4%）作為啟動(dòng)劑后，Nal(Tl)在與γ

射線相互作用時(shí)就能產(chǎn)生大量光子。γ

射線或x射線與Nal(Tl)晶體通過(guò)光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)發(fā)生相互作用，以此通過(guò)電離或激發(fā)將Nal分子提高到激發(fā)狀態(tài)。Nal分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，發(fā)射出光子。每1keV能量產(chǎn)生約20-30個(gè)光子。12ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測(cè)器選用Nal(Tl)晶體探測(cè)γ

射線,主要是由于它與有機(jī)閃爍體相比具有高密度(3.67g/cm3)以及高原子序數(shù)(碘Z=53)。Nal(Tl)晶體有吸濕性,吸收的水份引起晶體變黃,導(dǎo)致穿透進(jìn)入PMT的光子減少，所以將Nal(Tl)晶體密封在鋁容器中。晶體的入射面和周邊涂有反射物質(zhì)（氧化鎂），將光子反射到PMT的光陰極。Nal(Tl)晶體容易破碎，搬動(dòng)和使用中必須小心。放置Nal(Tl)晶體的房間溫度必須恒定（每小時(shí)變化在2-3℃之內(nèi)），溫度的急劇變化會(huì)導(dǎo)致晶體破裂。

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測(cè)器根據(jù)不同視野，Nal(Tl)晶體可以做成各種尺寸，直徑從25cm-50cm，厚度從0.64cm-1.27cm(2/8-4/8英寸),最常用的為0.95cm(3/8英寸)。0.64cm晶體用于移動(dòng)式γ

相機(jī)和201Tl、99mTc、123I核素。目前矩形大視野Nal(Tl)晶體尺寸達(dá)到50cm×60cm。

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測(cè)器增加晶體厚度可增加γ

射線被完全吸收的概率，因此提高探測(cè)靈敏度。然而也同時(shí)增加多次康普頓散射的概率，導(dǎo)致γ

射線X-Y坐標(biāo)作用點(diǎn)錯(cuò)位，降低成像分辨率?；谶@一原因，γ

相機(jī)采用較薄的Nal(Tl)晶體。但由于許多γ

射線會(huì)穿透晶體，不能于晶體發(fā)生相互作用，降低了成像靈敏度，這一問(wèn)題在高能核素成像時(shí)，如18F，變得更為突出。目前能夠進(jìn)行高能核素成像的γ

相機(jī)多采用5/8英寸晶體，以獲得較高的靈敏度，同時(shí)又保證低能核素成像的分辨率。15ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測(cè)器

16ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測(cè)器

17ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

PMT的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，朝向Nal(Tl)晶體的一端是一光陰極，另一端是陽(yáng)極，陰極和陽(yáng)極之間有若干金屬電極，稱為倍增極，所有電極密封在一真空的玻璃管內(nèi)。光陰極通常用銫銻合金制作，它在吸收光子后釋放電子。PMT的光陰極端朝向Nal(Tl)晶體，通過(guò)一種特殊的光學(xué)油脂固定在晶體上，或使用光導(dǎo)管與晶體連接。18ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

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基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

20ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

PMT的光陰極與陽(yáng)極之間加上約1000V高壓，每一倍增極之間的電壓為50-150V。當(dāng)來(lái)自晶體的光子撞擊在光陰極上，光陰極發(fā)射出電子。每7-10個(gè)光子可以在光陰極上產(chǎn)生1-3個(gè)光電子。由于光陰極與第一倍增極之間的電壓差，電子被加速打在第一倍增極上，每1電子可以打出2-4個(gè)電子。從第一倍增極發(fā)射的電子，又被第一、二倍增極之間電壓差加速，撞擊在第二倍增極上打出更多電子。上述過(guò)程一直持續(xù)下去直到最后一個(gè)倍增極,這時(shí)電子數(shù)量達(dá)到105-108，最后這些電子被吸引到陽(yáng)極形成脈沖輸出到預(yù)放大器。這一脈沖的幅度正比于光陰極接受的光子數(shù)目，即正比于探測(cè)器吸收的γ

光子能量。加在PMT的高壓必須非常穩(wěn)定，倍增極電壓微弱變化將引起電子放大系數(shù)顯著改變。γ

相機(jī)中PMT采用同一高壓供電，不能單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整，因此要求PMT性能指標(biāo)相近。

21ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

22ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

23ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.4預(yù)放大器預(yù)放大器對(duì)PMT輸出脈沖作初步放大，同時(shí)匹配PMT與后續(xù)電路之間阻抗，以便系統(tǒng)對(duì)該脈沖的進(jìn)一步處理。PMT與預(yù)放大器之間接有一只電容C，起到隔離高壓作用。由于PMT輸出脈沖幅度很小，為了減小外界干擾，預(yù)放大器通常安裝在緊靠PMT管座的上方。經(jīng)過(guò)預(yù)放大器后脈沖有一定幅度，再通過(guò)線路送到線性放大器。24ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.5線性放大器線性放大器進(jìn)一步放大來(lái)自預(yù)放大器的信號(hào)，并輸出到X、Y位置電路。放大器的輸出脈沖幅度與輸入脈沖幅度之比為脈沖放大倍數(shù)，放大器的放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)變化，通常輸出脈沖幅度達(dá)到10V。一臺(tái)γ

相機(jī)有50甚至100只PMT，每一只PMT接有一個(gè)預(yù)放大器和線性放大器。對(duì)于相同能量的γ

光子，進(jìn)入晶體、PMT、預(yù)放大器，在線性放大器輸出時(shí)，應(yīng)該具有相同幅度。但由于PMT參數(shù)分散性等原因，相同能量的γ

光子得到的輸出幅度往往不相同，這時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)線性放大器的放大倍數(shù)使來(lái)自不同PMT的脈沖具有相同幅度?，F(xiàn)代γ

相機(jī)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)，只有當(dāng)偏差超出自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍時(shí)，才需要人工調(diào)節(jié)。25ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路

γ射線與Nal(Tl)晶體相互作用產(chǎn)生的脈沖被投影在圖像的X，Y位置上，圖像上的這個(gè)位置應(yīng)該對(duì)應(yīng)于γ

射線作用點(diǎn)的X，Y位置，這一轉(zhuǎn)換由X，Y位置電路實(shí)現(xiàn)。X，Y位置電路連接每只PMT放大輸出，圖1-5用有7只PMT的探頭說(shuō)明X，Y位置電路工作原理，全部PMT經(jīng)過(guò)電容器連接到4個(gè)輸出端，這4個(gè)輸出端分別表示4個(gè)方向的信號(hào)，即X+、X-、Y+、Y-，電容器值取決于PMT所在位置相對(duì)于4個(gè)信號(hào)的方向比率。26ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路假設(shè)一個(gè)γ

射線的作用點(diǎn)“*”發(fā)生在靠近7號(hào)PMT的位置，最大量的閃爍光被7號(hào)PMT接收，其它PMT接收到光的比率與它們距作用點(diǎn)距離有關(guān)。PMT的輸出信號(hào)通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娙葜导訖?quán)，然后分別被總和形成X+、X-、Y+、Y-信號(hào)。在這一例子中，作用點(diǎn)發(fā)生在左上象限，因此X+的信號(hào)幅度大于X-，Y+大于Y-。輸出的X、Y、Z脈沖按下列公式計(jì)算：Z=X++X-+Y++Y-X=k(X+-X-)/ZY=k(Y+-Y-)/Z27ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路式中k是常數(shù)，除以Z的作用是消除不同核素能量的影響，k/Z又稱為放大系數(shù)。X、Y脈沖被接到顯示器，重現(xiàn)γ

射線作用點(diǎn)的坐標(biāo)。在成像過(guò)程中，進(jìn)入探測(cè)視野的γ

射線脈沖被依次顯示，形成一幅圖像。同樣，這些脈沖可以存入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)矩陣中進(jìn)行處理或重建，也可以投影在X光片上。Z脈沖是X、Y脈沖的總和，它反映了γ

射線的能量，Z稱為能量信號(hào)。

PMT數(shù)目越多，圖像上所有脈沖的X、Y位置精度越好，既圖像空間分辨率越好。28ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路

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基本結(jié)構(gòu)1.7脈沖高度分析器（PHA）

Z脈沖在總和電路形成后進(jìn)入PHA，PHA分析Z脈沖的幅度，選通具有所需要能量的脈沖。設(shè)置PHA窗位置和寬度，則落入該窗的脈沖（即所需能量的γ

光子）可以通過(guò)PHA。大部分γ

相機(jī)具有2-3個(gè)PHA，可以同時(shí)設(shè)置2-3個(gè)窗選通不同能量的核素，用于多核素成像或多能峰核素（如111I、67Ga）成像。γ

相機(jī)控制面板上有能量選擇開關(guān)，供不同核素成像時(shí)使用?，F(xiàn)代γ

相機(jī)，能峰選擇和窗寬設(shè)定都在與γ

相機(jī)相連接的計(jì)算機(jī)上用鍵盤或鼠標(biāo)操作。

30ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.7脈沖高度分析器（PHA）

對(duì)于X、Y脈沖，只有在其Z脈沖落入選定的PHA能窗范圍內(nèi)才能被顯示和記錄。如果Z脈沖不能通過(guò)PHA，則X、Y脈沖無(wú)效。圖1-6A形象地反映了PHA能窗的作用，在所有Z脈沖中，只有落入能窗內(nèi)的Z脈沖才能通過(guò)PHA。圖1-6B將能窗顯示在能譜圖中，在設(shè)置能窗時(shí)，窗中心要對(duì)準(zhǔn)感興趣的能峰，窗的寬度基本包括整個(gè)光電峰。在臨床中，窗寬一般設(shè)置為20%。31ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.7脈沖高度分析器（PHA）

32ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.8顯示和記錄裝置一個(gè)γ

光子的Z脈沖通過(guò)PHA后，與該光子的X、Y位置脈沖一起進(jìn)入顯示或記錄裝置。通過(guò)預(yù)置的采集時(shí)間或采集計(jì)數(shù)，在采集期間內(nèi)進(jìn)入γ

相機(jī)并通過(guò)PHA的γ

光子被顯示或記錄，形成一幅完整的放射源分布圖像。這幅圖像可以被顯示在膠片上，也可以被存入磁帶、磁盤或計(jì)算機(jī)內(nèi)存中用于進(jìn)一步處理。拍立得（Polaroid）相片能夠立即得到圖像，但價(jià)格高且灰度級(jí)和對(duì)比度低，不適合連續(xù)的動(dòng)態(tài)檢查。X光膠片用于多格式相機(jī)，可以在一張膠片上得到1~64幅圖像，仔細(xì)調(diào)整多格相機(jī)亮度，能夠獲得對(duì)比度良好的圖像。一些新的輸出設(shè)備被應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)圖像記錄，例如激光相機(jī)、彩色激光和噴墨打印機(jī)、干式相機(jī)等，都具有良好的圖像效果。33ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計(jì)算機(jī)

數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)在核醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的核醫(yī)學(xué)檢查采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)完成采集控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，圖像處理和顯示的全部過(guò)程。

γ相機(jī)輸出的模擬信號(hào)在進(jìn)入計(jì)算機(jī)之前，必須進(jìn)行數(shù)字化處理。電子計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制操作，既用2的冪表達(dá)一個(gè)數(shù)字，我們常用的十進(jìn)制則是用10的冪表達(dá)一個(gè)數(shù)字。X、Y模擬脈沖信號(hào)通過(guò)γ

相機(jī)-計(jì)算機(jī)接口中一個(gè)器件轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)位（bit），這個(gè)器件稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。常用的ADC為8位和16位，即將一個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位或16位二進(jìn)制數(shù)。ADC位數(shù)影響圖像空間分辨率，一幅相同尺寸的圖像，轉(zhuǎn)換位數(shù)越多，圖像就越精細(xì)。例如8位ADC轉(zhuǎn)換，可將探頭視野劃分為256×256個(gè)圖像單元（像素），10位ADC轉(zhuǎn)換，則可將探頭視野劃分為1024×1024個(gè)像素，一臺(tái)γ相機(jī)的ADC位數(shù)取決于硬件設(shè)計(jì)。34ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的基本單位是bit（二進(jìn)制位）。存儲(chǔ)器采用正方形矩陣，核醫(yī)學(xué)中常用有64×64、128×128和256×256，它們分別有4094（4K，這是一種二進(jìn)制表示方法，由于1024=210，就把十進(jìn)制的1024叫做二進(jìn)制的1K）、16,384（16K）和65,536（64K）個(gè)圖像單元，通常稱為像素（Pixel）。操作人員可以根據(jù)硬件所提供的類型選擇矩陣尺寸，例如8位ADC矩陣尺寸為28=256，而10位ADC矩陣尺寸為210=1024。每個(gè)Pixel對(duì)應(yīng)于探頭視野中的一個(gè)確定的X、Y位置。每一個(gè)Pixel存儲(chǔ)多少個(gè)γ

計(jì)數(shù)或γ

事件，則取決于Pixel的深度，是字節(jié)型（byte）還是字型（word）。Byte為8位長(zhǎng)度，可以存儲(chǔ)28-1=255個(gè)計(jì)數(shù)，既從0~255共256個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)。Word為16位長(zhǎng)度，可以存儲(chǔ)216-1=65,535個(gè)計(jì)數(shù)，既從0~65,535共65,536個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)。35ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計(jì)算機(jī)

結(jié)合圖1-7，可以進(jìn)一步說(shuō)明矩陣和像素深度的概念：從位置電路輸出的X、Y脈沖分別經(jīng)過(guò)X方向和Y方向的ADC轉(zhuǎn)換為圖像存儲(chǔ)矩陣的X、Y坐標(biāo)，而從PHA電路輸出的Z脈沖則在深度方向?qū)、Y坐標(biāo)所確定的Pixel單元進(jìn)行加1，這個(gè)Pixel單元能記錄多少計(jì)數(shù)則取決與是byte還是word。

36ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)37ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計(jì)算機(jī)有兩種數(shù)據(jù)采集模式：幀模式（FrameMode）和列表模式（ListMode）。幀模式將X，Y數(shù)字化脈沖（即經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)）存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)矩陣存儲(chǔ)器的相應(yīng)X，Y位置，形成一幅圖像。在這種模型中，必須選定矩陣尺寸、每幀采集總計(jì)數(shù)或時(shí)間，在多幀或動(dòng)態(tài)采集時(shí)，還要選定幀數(shù)。列表模式與幀模式不同，它并不即時(shí)將X，Y數(shù)字化脈沖轉(zhuǎn)換到矩陣存儲(chǔ)器的相應(yīng)X，Y位置，而是以時(shí)間為序列將它們存儲(chǔ)起來(lái)，在采集完成后再將其轉(zhuǎn)換為圖像。由于列表模式在采集中無(wú)需進(jìn)行位置轉(zhuǎn)換，所以適用于計(jì)數(shù)率特別高的檢查，如心臟首次通過(guò)。但列表模式要求計(jì)算機(jī)有較大的存儲(chǔ)空間，圖像處理時(shí)間較長(zhǎng)，且在采集后不能立即看到圖像。臨床常用幀模式。

38ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.10全數(shù)字化γ

相機(jī)以上介紹的是模擬化γ相機(jī)的工作模式，盡管它們也采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)，但其脈沖高度分析，X、Y位置形成等處理都是在模擬狀態(tài)下完成的。在全數(shù)字化γ相機(jī)中，PMT輸出脈沖經(jīng)過(guò)適當(dāng)放大后就進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，其后的處理都是在數(shù)字化狀態(tài)下由計(jì)算機(jī)完成。全數(shù)字化γ相機(jī)采用軟件處理取代模擬化γ相機(jī)的許多硬件工作，大大簡(jiǎn)化了γ相機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，體積龐大的控制臺(tái)已經(jīng)由輕巧的鍵盤和鼠標(biāo)替代。全數(shù)字化處理有效提高γ相機(jī)探頭的分辯率、計(jì)數(shù)特性和穩(wěn)定性能，從而獲得高質(zhì)量的核醫(yī)學(xué)圖像。39ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

γ相機(jī)成像質(zhì)量受到探頭若干參數(shù)影響，它們包括探測(cè)效率、能量分辨率、空間分辨率、靈敏度、均勻性、計(jì)數(shù)特性，以及本節(jié)將討論的其它參數(shù)。本節(jié)還介紹γ相機(jī)質(zhì)量控制原理與方法。γ相機(jī)性能指標(biāo)40ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.1探測(cè)效率用γ相機(jī)觀察到的放射源樣本計(jì)數(shù)除以放射源樣本衰變數(shù)目來(lái)表示。有幾個(gè)原因造成樣本計(jì)數(shù)與衰變不同。首先，放射源的射線以4π方向發(fā)射，但發(fā)射的所有光子中只有一部分進(jìn)入探測(cè)器，進(jìn)入量多少取決于探測(cè)器對(duì)放射源形成的立體角度。其次，所有進(jìn)入探測(cè)器的光子中只有部分能夠與探測(cè)器產(chǎn)生作用和形成脈沖，而所有脈沖中又只有部分產(chǎn)生光電峰。進(jìn)一步說(shuō)，計(jì)數(shù)率還受到放射性核素某一特定射線豐度的影響?？紤]上述因素，對(duì)于一個(gè)放射源，儀器的總體計(jì)數(shù)效率可用下式表示：效率=fi×fp×fg×Ni其中，fi表示固有效率，fp表示光電峰效率，fg表示幾何效率，Ni表示射線豐度。Ni可在核素表中查到。γ相機(jī)性能指標(biāo)41ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.1探測(cè)效率

固有效率fi進(jìn)入探測(cè)器的射線數(shù)目與進(jìn)入探測(cè)器并產(chǎn)生脈沖的射線數(shù)目之比值稱為探測(cè)器的固有效率fi：fi=被探測(cè)器探測(cè)到的射線數(shù)目/進(jìn)入探測(cè)器的射線數(shù)目

=整個(gè)能譜的所有計(jì)數(shù)/進(jìn)入探測(cè)器的射線數(shù)目

fi與射線的類型、能量，以及線性衰減系數(shù)、探測(cè)器厚度有關(guān)。對(duì)于Nal(Tl)晶體，低能γ射線和厚晶體fi接近1，高能γ射線和薄晶體fi趨于0。

γ相機(jī)性能指標(biāo)42ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.1探測(cè)效率光電峰效率fp能譜的總計(jì)數(shù)與光電峰下的總計(jì)數(shù)之比值稱為光電峰效率fp：fp=光電峰下的總計(jì)數(shù)/能譜的總計(jì)數(shù)

fp受到與光電效應(yīng)有關(guān)的各種因素的影像，例如探測(cè)器的成份和尺寸，γ射線的能量，但主要是PHA設(shè)置的影響，增加窗寬，fp增加。γ相機(jī)性能指標(biāo)43ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.1探測(cè)效率幾何效率fg放射源的射線以相同的強(qiáng)度向所有方向均勻發(fā)射，如果探測(cè)器與放射源有一定距離，只有部分射線能夠被探測(cè)器所探測(cè)到，它取決于探測(cè)器對(duì)于放射源的立體張角。fg等于放射源發(fā)射的射線總數(shù)與進(jìn)入探測(cè)器的射線數(shù)目之比值：fg=進(jìn)入探測(cè)器的射線數(shù)目/放射源發(fā)射的射線總數(shù)一個(gè)半徑為r的圓形探測(cè)器，其探測(cè)區(qū)域=πr2，對(duì)于總的探測(cè)區(qū)域4πR2來(lái)說(shuō)，fg=πr2/4πR2

R是點(diǎn)源S與探測(cè)器D之間的距離。根據(jù)平方反比的法則，當(dāng)R增加時(shí)，fg下降，即fg~1/R2（圖1-8），在2R處的fg是R處的1/4。由fg的表達(dá)式還可見fg隨著探測(cè)器的尺寸增加而加大。放射源的尺寸對(duì)fg也有影響。當(dāng)放射源與探測(cè)器非?？拷鼤r(shí)，fg可達(dá)到50%。在γ

井形計(jì)數(shù)器和液閃計(jì)數(shù)器中，fg達(dá)到100%。γ相機(jī)性能指標(biāo)44ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.1探測(cè)效率死時(shí)間一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)只能處理一個(gè)放射事件，從射線進(jìn)入探測(cè)器作用到后續(xù)電路形成脈沖并最終記錄它需要一定時(shí)間。在這一時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)無(wú)法處理下一個(gè)放射事件，這一時(shí)間就稱為死時(shí)間。這就是說(shuō)，系統(tǒng)在處理第一個(gè)放射事件的時(shí)間內(nèi)，不能響應(yīng)第二個(gè)放射事件。如果第二個(gè)放射事件是在死時(shí)間內(nèi)到達(dá)系統(tǒng)，這個(gè)事件就被丟失。在死時(shí)間內(nèi)可以發(fā)生脈沖堆積現(xiàn)象，兩個(gè)連續(xù)γ

事件組合形成一個(gè)幅度較高的脈沖，由于幅度超過(guò)PHA設(shè)置而被拒絕。死時(shí)間內(nèi)的放射性丟失稱為死時(shí)間丟失。γ相機(jī)性能指標(biāo)45ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.1探測(cè)效率死時(shí)間系統(tǒng)的死時(shí)間來(lái)源于整個(gè)系統(tǒng)的不同部件：探測(cè)器、PMT、PHA、位置電路和計(jì)算機(jī)接口等等。蓋革管的死時(shí)間最長(zhǎng)，為100~500ms（毫秒）；NaI(Tl)和半導(dǎo)體探測(cè)器為0.5~5ms；液閃計(jì)數(shù)器只有0.1~1ms。依據(jù)在死時(shí)間內(nèi)如何處理后續(xù)脈沖，將系統(tǒng)分為兩種類型：癱瘓型和非癱瘓型。在癱瘓類型，對(duì)每個(gè)事件都具有死時(shí)間，而與上一個(gè)事件的死時(shí)間無(wú)關(guān)，結(jié)果是增加系統(tǒng)總的死時(shí)間。因此，若放射源計(jì)數(shù)率非常高時(shí)，這種類型的系統(tǒng)可能完全癱瘓。而非癱瘓型系統(tǒng)只是在死時(shí)間內(nèi)不響應(yīng)后續(xù)事件和使這些事件丟失，它并不改變或增加死時(shí)間長(zhǎng)度。當(dāng)系統(tǒng)從一個(gè)事件的探測(cè)后恢復(fù)，即可探測(cè)和處理下一個(gè)事件。充有淬滅氣體的蓋革計(jì)數(shù)器屬于非癱瘓類型，包括γ相機(jī)和井形計(jì)數(shù)器在內(nèi)的大部分計(jì)數(shù)器屬于癱瘓型。實(shí)際上，γ相機(jī)含有非癱瘓和癱瘓兩類部件。死時(shí)間計(jì)數(shù)丟失對(duì)于高計(jì)數(shù)率探測(cè)是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，因此必須將輸入計(jì)數(shù)率降低或?qū)τ^察到的計(jì)數(shù)率進(jìn)行校正。

γ相機(jī)性能指標(biāo)46ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.2能量分辨率由于在NaI(Tl)晶體產(chǎn)生的光子和PMT產(chǎn)生的光電子和電子的統(tǒng)計(jì)變化，即使能量相同的γ射線在NaI(Tl)晶體中被吸收，從PMT輸出得到的脈沖幅度也是不同的。這種情況導(dǎo)致被探測(cè)的γ射線光電峰變寬。光電峰的寬度或陡度反映了γ相機(jī)區(qū)分不同能量核素的能力。成像系統(tǒng)的能量分辨率通過(guò)光電峰的半高寬FWHM計(jì)算：（FWHM的計(jì)算參考“空間分辨率評(píng)價(jià)”一節(jié)）γ相機(jī)性能指標(biāo)47ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.2能量分辨率

γ相機(jī)性能指標(biāo)48ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.2能量分辨率能量分辨率(%)=FWHM/Eγ×100其中Eγ是γ光子的能量。圖1-10的137Cs光電峰為662keV，F(xiàn)WHM=55keV，則：能量分辨率（%）=55/622×100=8.3%能量分辨率與光子能量和探測(cè)器尺寸有關(guān)。光子能量越高，能量分辨率越好，這是因?yàn)楦吣芄庾用}沖的統(tǒng)計(jì)變化比較小。NaI(Tl)晶體探測(cè)器對(duì)于137Cs662keV的射線能量分辨率為7-10%，對(duì)于99mTc144keV的射線能量分辨率為10-14%。Ge(Li)探測(cè)器對(duì)于144keV射線能量分辨率約為0.42%，對(duì)大于1MeV的射線能量分辨率約為0.2%。γ相機(jī)性能指標(biāo)49ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率空間分辨率描述γ

相機(jī)準(zhǔn)確地重現(xiàn)一個(gè)物體圖像的能力，即清晰地反映物體內(nèi)放射性核素分布的能力，定義為成像系統(tǒng)可分辨兩個(gè)點(diǎn)源圖像的最小距離。γ

相機(jī)的總體空間分辨率（Ro）由三部分組成：探頭的固有分辨率（Ri），準(zhǔn)直器分辨率（Rg）和散射分辨率（Rs），并有：Ro=SQRT(Ri2+Rg2+Rs2)

Ro的值越小，表示分辨率越好。γ相機(jī)性能指標(biāo)50ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率固有分辨率Ri固有分辨率是探頭（包括探測(cè)器和后續(xù)的電子線路）分辨率的指標(biāo)，描述成像器件定位放射性事件的性能。固有分辨率主要來(lái)源于脈沖形成過(guò)程中統(tǒng)計(jì)漲落影響，統(tǒng)計(jì)漲落包括γ射線與晶體作用后光子產(chǎn)生的變化，以及光電倍增管（PMT）光陰極和倍增極發(fā)射電子數(shù)目的變化。許多γ

相機(jī)通過(guò)增加PMT數(shù)量改善脈沖的X，Y定位，從而改善固有分辨率。使用高靈敏度光電倍增管和改善光電倍增管與晶體間的光偶合，也有助于提高固有分辨率性能。由于低能射線導(dǎo)致較大的光子產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)漲落，高能射線可以改善固有分辨率。一個(gè)γ

光子在晶體中的多次康普頓散射導(dǎo)致光子部分能量丟失，發(fā)生X，Y定位錯(cuò)誤，使固有分辨率變壞。在厚晶體中發(fā)生多次散射的機(jī)會(huì)增加,這種影響更為顯著，所以γ

相機(jī)一般只使用較?。?.63-1.25cm）的晶體。使用窄的能窗屏蔽散射線，也可改善固有分辨率。γ相機(jī)性能指標(biāo)51ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg準(zhǔn)直器分辨率又稱為幾何分辨率，是總體空間分辨率的主要組成部分。準(zhǔn)直器分辨率取決于準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)。有四種類型準(zhǔn)直器：平行孔、針孔、匯聚型和發(fā)散型，臨床最常用平行孔準(zhǔn)直器。下圖為一典型的平行孔準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器的空間分辨率由其探測(cè)半徑Rg計(jì)算：Rg=d(te+b+c)/te式中d為準(zhǔn)直器的孔徑，b為準(zhǔn)直器表面至放射源距離，c為準(zhǔn)直器后表面至晶體中心平面距離，te為準(zhǔn)直孔有效長(zhǎng)度。實(shí)際上te=t-2m-1,其中m是準(zhǔn)直器材料（鉛）的線性衰減系數(shù)，t是準(zhǔn)直孔長(zhǎng)度或厚度。這一校正用于補(bǔ)償光子在兩處孔邊角的穿透影響。

γ相機(jī)性能指標(biāo)52ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg

γ相機(jī)性能指標(biāo)53ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg

從Rg的計(jì)算公式可見，增加準(zhǔn)直孔長(zhǎng)度t或減少準(zhǔn)直孔徑d可以改善準(zhǔn)直器分辨率，長(zhǎng)窄孔準(zhǔn)直器具有好的空間分辨率。準(zhǔn)直器表面至放射源距離b是影響空間分辨率的另一個(gè)重要因素，在準(zhǔn)直器表面分辨率最好，隨著b增加分辨率下降。因此在臨床檢查中，病人應(yīng)該盡可能靠近準(zhǔn)直器，以獲得最好的分辨率。

γ相機(jī)性能指標(biāo)54ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg準(zhǔn)直孔之間的鉛稱為鉛間隔，γ

射線對(duì)鉛間隔的穿透對(duì)準(zhǔn)直器分辨率有重要影響，且與γ

射線能量有關(guān)。來(lái)自探頭視野外部的高能光子可能穿過(guò)鉛間隔進(jìn)入探頭導(dǎo)致圖像模糊。目前生產(chǎn)的準(zhǔn)直器適用于50-300keV的g射線，最合適的光子能量是150keV。能量低于50keV的光子會(huì)被身體組織吸收，能量高于300keV的光子會(huì)穿透鉛間隔。可以按特定的光子能量，制作具有合適鉛間隔厚度的準(zhǔn)直器。對(duì)于平行孔準(zhǔn)直器，用于150keV以下γ

射線的低能準(zhǔn)直器鉛間隔約為零點(diǎn)幾毫米，而用于高至450keVγ

射線的中能準(zhǔn)直器鉛間隔約為幾毫米。所以對(duì)于同樣直徑的準(zhǔn)直器，低能準(zhǔn)直器準(zhǔn)直孔數(shù)目要比高能準(zhǔn)直器的多。通常高能準(zhǔn)直器的效率和分辨率都比低能準(zhǔn)直器差。γ相機(jī)性能指標(biāo)55ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg準(zhǔn)直器除了按能量進(jìn)行分類外，還可按靈敏度和分辨率分類。通常這類準(zhǔn)直器有相同的直徑和孔數(shù)，但厚度不同，孔徑長(zhǎng)的稱為高分辨率準(zhǔn)直器，短的稱為高靈敏度準(zhǔn)直器。高靈敏度準(zhǔn)直器的空間分辨率隨著源與準(zhǔn)直器距離的增加迅速下降。通用性準(zhǔn)直器在設(shè)計(jì)上兼顧了靈敏度和分辯率。針孔、匯聚型和發(fā)散型準(zhǔn)直器的分辨率公式與平行孔相似，但略為復(fù)雜。在這類準(zhǔn)直器焦點(diǎn)位置可獲得最高分辨率。FANBEAM準(zhǔn)直器基本上是匯聚型準(zhǔn)直器，主要用于腦成像。與平行孔準(zhǔn)直器比較，F(xiàn)ANBEAM準(zhǔn)直器具有良好的空間分辨率，但靈敏度較差。γ相機(jī)性能指標(biāo)56ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率散射分辨率Rs射線在人體中產(chǎn)生散射。部分在探測(cè)視野以外的射線在人體內(nèi)產(chǎn)生散射后，僅丟失少量能量并進(jìn)入探測(cè)視野。這些散射線進(jìn)入探頭后產(chǎn)生的脈沖往往可以通過(guò)脈沖高度分析器（PHA）而被記錄，導(dǎo)致總體空間分辨率的下降。散射分辨率Rs與放射源的種類和PHA的設(shè)置有關(guān)，散射分辨率的影響對(duì)于各種準(zhǔn)直器是相同的。γ相機(jī)性能指標(biāo)57ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.3空間分辨率模糊（Blur）模糊來(lái)源于在一個(gè)放射性分布（即人體）中每一個(gè)點(diǎn)源圖像的擴(kuò)展，成像器件的性能導(dǎo)致模糊。不難理解模糊是空間分辨率的反比函數(shù)，即增加模糊，空間分辨率下降，反亦然之。模糊影響圖像對(duì)比度，其程度與成像器件的類型和放射源的強(qiáng)度有關(guān)。γ相機(jī)性能指標(biāo)58ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)靶模用肉眼觀察靶模圖像，可以定性評(píng)價(jià)成像器件的空間分辨率。靶模由四部分平行鉛條組成，構(gòu)成四個(gè)象限，每一象限的鉛條相互垂直，封裝在樹脂容器內(nèi)。每一象限內(nèi)的鉛條寬度和間隔相同，但各象限不同。鉛條厚度必須足以阻擋所測(cè)試的射線能量。靶模置于γ相機(jī)探頭表面，靶模上方放置一個(gè)尺寸稍大一些的57Co平面泛源，泛源的活度通常為5-10mCi，采集靶摸圖像。57Co具有122和136keVγ射線，接近99mTc能量（140keV），57Co半衰期（270天）較長(zhǎng)，使用方便。評(píng)價(jià)不同能量光子的空間分辨率須使用相應(yīng)能量的放射性泛源。用肉眼觀察按上述方法獲得的靶模圖像，以圖像上所能夠分辨的鉛條最小間隔作為空間分辨率的評(píng)價(jià)。顯然，這種方法無(wú)法定量測(cè)試空間分辨率。γ相機(jī)性能指標(biāo)59ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)線擴(kuò)展函數(shù)LSF線擴(kuò)展函數(shù)改善評(píng)價(jià)成像系統(tǒng)空間分辨率的方法。取一條內(nèi)徑為1mm直膠管，長(zhǎng)度略大于探頭視野，管內(nèi)注入均勻放射性溶液，制成線源。將線源置于探頭表面，采集線源圖像。在線源圖像上作出剖面曲線，得到線擴(kuò)展函數(shù)。計(jì)算線擴(kuò)展函數(shù)的半高寬值（FWHM），得到成像器件的空間分辨率。為了考察整個(gè)探頭視野范圍內(nèi)的分辨率，要分別采集線源在視野內(nèi)不同位置和不同方向（通常取X方向和Y方向）的圖像，計(jì)算各自的空間分辨率。γ相機(jī)性能指標(biāo)60ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)FWHM的計(jì)算用圖1-15說(shuō)明FWHM的計(jì)算方法。在LSF上確定峰值Max，取1/2Max作一水平線與LSF相交于點(diǎn)A和點(diǎn)B。一般來(lái)說(shuō)A、B兩點(diǎn)不會(huì)正好在LSF的像素位置上，可以采用線性插值法計(jì)算出A、B點(diǎn)的像素位置（即x坐標(biāo)值）。在點(diǎn)A兩端找到兩個(gè)LSF的像素點(diǎn)C和D，它們的值最接近1/2Max，由于三角形CAO和CDK相似，可以算出點(diǎn)A與點(diǎn)O的x軸距離：AOx=（Cy-1/2Max）/（Cy-Dy）式中Cy、Dy分別表示點(diǎn)C、D的幅度（即y坐標(biāo)值）。同理可以算出BNx。所以：FWHM=B-A=AOx+（E-C）+BNxγ相機(jī)性能指標(biāo)61ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)FWHM的計(jì)算

γ相機(jī)性能指標(biāo)62ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF測(cè)試成像器件空間分辨率最完善的方法是采用調(diào)制傳遞函數(shù)MTF。用圖1-16說(shuō)明MTF的概念：假設(shè)一放射源活度有一起伏分布，活度最大處Amax為曲線的峰值，活度最小處Amin為谷值，這樣的分布給出一個(gè)空間頻率(υ)，單位為周/cm或周/mm。這一放射源的對(duì)比度或調(diào)制（Ms）由下式給出：Ms=(Amax-Amin)/(Amax+Amin)γ相機(jī)性能指標(biāo)63ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF如果成像器件的性能是完美的，它的圖像應(yīng)該具有與放射源相同的分布，有同樣的Amax和Amin值。由于成像器件不可能完美，在圖像的活度分布上得到的峰值是Cmax，谷值是Cmin，它們的幅度比Amax和Amin小。圖像的調(diào)制（Mi）由下式給出：Mi=(Cmax-Cmin)/(Cmax+Cmin)

γ相機(jī)性能指標(biāo)64ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF計(jì)算Mi與Ms的比值得到空間頻率υ的MTF：MTF（υ）=Mi/Ms若Mi=Ms，MTF=1，這是一個(gè)理想的情況，要求放射源分布的起伏周期能夠被區(qū)分，以及成像器件能夠真實(shí)地記錄每一周期的圖像。MTF=1的成像系統(tǒng)能夠獲得最佳的空間分辨率。隨著活度分布的空間頻率增加，峰值和谷值就逐漸靠緊，當(dāng)峰谷靠得太緊密時(shí)，成像器件就不能分辨它們，MTF趨于0，產(chǎn)生最差的系統(tǒng)空間分辨率。0-1之間的MFT值給出適中的空間分辨率。

γ相機(jī)性能指標(biāo)65ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF實(shí)際上MTF是LSF的規(guī)一化富立葉變換。放射性活度分布可以假定為由一系列間隔無(wú)限小的線源組成，計(jì)算每一線源LSF的MTF，總和后得到總的MTF。它們之間的函數(shù)公式較為復(fù)雜，有興趣的讀者可參考有關(guān)物理書籍。

MTF與空間頻率的關(guān)系曲線用于確定成像器件的空間分辨率，圖1-17繪出三個(gè)成像系統(tǒng)的關(guān)系曲線。圖中可見，在低頻范圍（即大的起伏周期間隔），三個(gè)系統(tǒng)的的MTF接近一致，對(duì)于這一放射源，它們可以產(chǎn)生同樣良好的圖像。在高頻端（即起伏周期間隔緊密時(shí)），系統(tǒng)A給出最好的分辨率，其次是系統(tǒng)B，系統(tǒng)C最差。γ相機(jī)性能指標(biāo)66ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評(píng)價(jià)調(diào)制傳遞函數(shù)MTF值得提出的是，LSF的FWHM沒(méi)有計(jì)入散射和γ射線對(duì)鉛間隔的穿透的影響，而MTF提供一個(gè)對(duì)系統(tǒng)空間分辨率的完整描述，將上述兩個(gè)因素計(jì)入在內(nèi)。此外，一個(gè)成像系統(tǒng)的各個(gè)部分具有各自的MTF，它們的組合給出總體MTF：MTF=MTF1×MTF2×MTF3...例如:在一特定的空間頻率下,γ相機(jī)探測(cè)器、PMT、PHA的MTF分別為0.8、0.6、0.7，則總體MTF為：MTF=0.8×0.6×0.7=0.34γ相機(jī)性能指標(biāo)67ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.5靈敏度成像器件的靈敏度定義為每單位活度放射源每單位時(shí)間探測(cè)到的計(jì)數(shù)，通常表示為每毫居里每秒計(jì)數(shù)（cps/μCi）。靈敏度依賴于準(zhǔn)直器的幾何效率、探測(cè)器的探測(cè)效率、PHA的設(shè)置和死時(shí)間。有關(guān)探測(cè)效率效率和死時(shí)間已在本節(jié)的開始作了討論，PHA的設(shè)置在上一節(jié)也討論過(guò)了。簡(jiǎn)單地說(shuō)，增加射線的能量和增加放射源與探頭的距離會(huì)降低探測(cè)效率，而增加晶體的厚度能夠提高探測(cè)效率。收窄PHA的窗寬減少測(cè)量計(jì)數(shù)，因而降低計(jì)數(shù)效率。對(duì)于死時(shí)間較大的系統(tǒng)，探測(cè)活度大的樣本時(shí)將丟失計(jì)數(shù)，使計(jì)數(shù)效率下降。成像系統(tǒng)的靈敏度則主要受到準(zhǔn)直器效率的影響。γ相機(jī)性能指標(biāo)68ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.5靈敏度準(zhǔn)直器效率Eg準(zhǔn)直器效率又稱為幾何效率，定義為每單位放射性活度通過(guò)準(zhǔn)直器孔的γ

光子數(shù)目，對(duì)于平行孔準(zhǔn)直器（見圖1-11），準(zhǔn)直器效率為：Eg=Kd4/te2(d+a)2其中d是孔徑，te是準(zhǔn)直孔的有效長(zhǎng)度，a是鉛間隔厚度，K是常數(shù)，與準(zhǔn)直孔的形狀和排列有關(guān)。平行孔準(zhǔn)直器的效率隨著準(zhǔn)直孔直徑增加而增加，隨著準(zhǔn)直器厚度和鉛間隔增加而降低，這與準(zhǔn)直器的空間分辨率Rg是相反的。所以對(duì)于一個(gè)給定的準(zhǔn)直器，空間分辨率增加意味著效率降低，或反之。值得注意的是，對(duì)于一個(gè)大的平面源，準(zhǔn)直器的效率并不受探頭與放射源距離的影響，在不同的距離，Eg基本不變。對(duì)于其它類型的準(zhǔn)直器，Eg將隨探頭與放射源距離變化，如圖1-18所示。γ相機(jī)性能指標(biāo)69ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.6均勻性

γ相機(jī)在整個(gè)視野范圍內(nèi)對(duì)γ

光子應(yīng)該具有一致的響應(yīng)，或說(shuō)在探頭所有位置，探測(cè)一個(gè)點(diǎn)源應(yīng)該能夠得到相同計(jì)數(shù)。然而，即使調(diào)整良好的γ

相機(jī)也會(huì)產(chǎn)生不均勻圖像，計(jì)數(shù)密度變化達(dá)到10%。這種非均勻性導(dǎo)致系統(tǒng)空間分辨率降低。探頭響應(yīng)的非均勻性主要來(lái)源于PMT的響應(yīng)，即生成脈沖的變化和對(duì)視野內(nèi)脈沖X、Y定位的非線性。常?？梢钥吹綀D像邊緣有一亮環(huán)，這是由于許多光子被探頭邊緣的反射物質(zhì)所反射而進(jìn)入PMT。通常在準(zhǔn)直器的邊緣上套上一個(gè)鉛環(huán)以屏蔽這種現(xiàn)象。PHA能窗設(shè)置不適當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致非均勻性。

γ相機(jī)性能指標(biāo)70ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.6均勻性使用泛源圖像可以檢測(cè)γ

相機(jī)的均勻性。肉眼觀察泛源圖像可以發(fā)現(xiàn)相機(jī)失調(diào)，尤其是PMT引起的非均勻性。有幾種校正非均勻性的方法，它們通過(guò)γ

相機(jī)內(nèi)置的微處理器進(jìn)行校正。典型的方法是采用一個(gè)99mTc放射性點(diǎn)源，置于探頭前方約2~3米處，卸下準(zhǔn)直器，采集測(cè)試圖像并存入微處理器單元的圖像矩陣中。然后微處理器根據(jù)圖像矩陣中每個(gè)像素的計(jì)數(shù)變化，為每一個(gè)像素產(chǎn)生校正系數(shù)。在以后采集患者圖像時(shí)，這些校正系數(shù)被用與各自的像素，對(duì)其計(jì)數(shù)進(jìn)行加減操作。即對(duì)“冷區(qū)”進(jìn)行加計(jì)數(shù)操作，對(duì)“熱區(qū)”進(jìn)行減計(jì)數(shù)操作。采用這種技術(shù)，均勻性可以降低到±2%~3%。γ相機(jī)性能指標(biāo)71ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.6均勻性

γ相機(jī)性能指標(biāo)72ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.6均勻性

γ相機(jī)性能指標(biāo)73ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.7對(duì)比度圖像對(duì)比度表示在一個(gè)物體圖像中相鄰區(qū)域計(jì)數(shù)密度的相對(duì)變化，它是對(duì)異常組織相對(duì)于正常組織的探測(cè)能力的測(cè)試。對(duì)比度表示為：對(duì)比度=（A-B）/A式中A和B分別表示正常組織和異常組織的計(jì)數(shù)密度。圖像中的病灶可以被作為“熱區(qū)”或“冷區(qū)”，它指出在物體相應(yīng)區(qū)域放射性吸收的增高或降低。若干因素影響圖像對(duì)比度，包括：計(jì)數(shù)密度、放射散射、脈沖堆積、膠片類型、病灶尺寸以及患者移動(dòng)。這些因素對(duì)圖像對(duì)比度有不同程度影響。γ相機(jī)性能指標(biāo)74ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.7對(duì)比度對(duì)于一幅圖像，為了獲得合適的對(duì)比度，必須采集一定的計(jì)數(shù)。即使成像系統(tǒng)有足夠的空間分辨率，若沒(méi)有足夠的計(jì)數(shù)，也不能獲得對(duì)比度良好的圖像，甚至不能發(fā)現(xiàn)病灶。最佳的計(jì)數(shù)密度大約是1000計(jì)數(shù)/cm2。計(jì)數(shù)密度取決于注入的射線活度和感興趣組織的吸收。增加注入活度可以改善對(duì)比度，異常組織和正常組織間吸收差異也可提高對(duì)比度。但注入的活度必須考慮患者承受的照射劑量。有時(shí)可以通過(guò)增加采集時(shí)間提高計(jì)數(shù)密度。散射增加圖像本底噪音，降低圖像對(duì)比度。雖然收窄能窗能減少散射，但靈敏度，即計(jì)數(shù)效率也會(huì)因窗寬收窄而降低。在日常成像中，通常采用20%窗寬，窗的中心線對(duì)準(zhǔn)感興趣的能峰。高計(jì)數(shù)率情況下，脈沖堆積現(xiàn)象可以降低圖像對(duì)比度。兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的康普頓事件可能相加形成光電峰，但這一事件會(huì)導(dǎo)致定位錯(cuò)誤并因此影響圖像。

γ相機(jī)性能指標(biāo)75ppt課件二、γ相機(jī)性能指標(biāo)

2.7對(duì)比度膠片對(duì)比度是總體圖像對(duì)比度的一個(gè)環(huán)節(jié)，它取決于膠片的類型。X光膠片的密度響應(yīng)優(yōu)于拍立得膠片，能夠獲得最大的膠片對(duì)比度。為了避免膠片顯影和定影過(guò)程中產(chǎn)生偽影，操作應(yīng)該仔細(xì)小心。分辨一個(gè)病灶的圖像對(duì)比度取決于該病灶的尺寸和它周圍的本底，只有病灶尺寸大于系統(tǒng)空間分辨率，它才能夠被識(shí)別。否則，即使有高的計(jì)數(shù)率，也難以發(fā)現(xiàn)尺寸小于系統(tǒng)空間分辨率的病灶。病灶尺寸因素決定于周圍底活度和“冷區(qū)”或“熱區(qū)”所在位置。在低本底圖像中，小尺寸“熱區(qū)”有較好的對(duì)比度。而增加“冷區(qū)”周圍組織活度，“冷區(qū)”可能被掩蓋?；颊咴诔上襁^(guò)程中的移動(dòng)會(huì)降低圖像對(duì)比度，主要是由于器官移動(dòng)使正常組織與異常組織相互重疊。檢查前固定好患者或保持比較舒服的位置能夠減少移動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)較明顯移動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行移動(dòng)校正或重新采集。

γ相機(jī)性能指標(biāo)76ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

為了保證成像系統(tǒng)獲得高質(zhì)量圖像，必須對(duì)儀器進(jìn)行常規(guī)質(zhì)量控制測(cè)試。測(cè)試在每天或每周進(jìn)行。最常用的測(cè)試包括光電峰位置檢測(cè)、均勻性測(cè)試和空間分辨率測(cè)試。這些測(cè)試可裝有準(zhǔn)直器（系統(tǒng)性能測(cè)試）或卸下準(zhǔn)直器（固有性能測(cè)試）。大部分核醫(yī)學(xué)檢查都使用99mTc，來(lái)源比較方便，所以常用于測(cè)試。另外57Co具有較長(zhǎng)的半衰期，能量與99mTc接近（57Co的光電峰為122和136keV，99mTc為140keV），可制成封裝的固體源，所以也常被使用。至于用99mTc還是57Co，測(cè)試系統(tǒng)性能還是固有性能，用戶可根據(jù)條件和需要選擇。

γ相機(jī)質(zhì)量控制77ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

光電峰位置光電峰位置應(yīng)每日進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)調(diào)整PHA窗寬和基線對(duì)準(zhǔn)感興趣的光電峰。對(duì)于99mTc，強(qiáng)度約1mCi(37MBq)抽入注射器內(nèi)，置于準(zhǔn)直器前方（系統(tǒng)性能測(cè)試），調(diào)整能窗對(duì)準(zhǔn)140keV光電峰。不同的核素用于檢查前必須進(jìn)行能峰調(diào)整，例如131I、201Tl、67Ga等都要分別調(diào)整。γ相機(jī)質(zhì)量控制78ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

均勻性均勻性測(cè)試應(yīng)每天進(jìn)行。使用約10mCi(370MBq)的57Co平面泛源，置于準(zhǔn)直器上方（系統(tǒng)性能測(cè)試），或卸下準(zhǔn)直器，將一約300mCi(11MBq)的99mTc點(diǎn)源懸掛在探頭前方約2-3米處（固有性能測(cè)試）。采集3000k計(jì)數(shù)，用肉眼觀察均勻性圖像，不應(yīng)出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。也可采集16M計(jì)數(shù)，用γ相機(jī)的計(jì)算機(jī)提供的均勻性測(cè)試程序進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算其均勻性。為了保證γ相機(jī)具有良好的均勻性，除了每天進(jìn)行測(cè)試外還應(yīng)定期采集和存儲(chǔ)均勻性校正系數(shù)矩陣。均勻性校正矩陣的采集與采集均勻性固有性能測(cè)試圖像的方法一樣，但采集的總計(jì)數(shù)要根據(jù)每臺(tái)儀器的要求而定。圖像采集后要存儲(chǔ)，并生成新的校正系數(shù)矩陣。

γ相機(jī)質(zhì)量控制79ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

空間分辨率空間分辨率每周測(cè)試一次。測(cè)試空間分辨率使用靶模，靶模置于準(zhǔn)直器上方（系統(tǒng)性能測(cè)試），強(qiáng)度約10mCi(370MBq)的57Co平面泛源置于靶模上方?；蛐断聹?zhǔn)直器，將靶模置于探頭上方（固有性能測(cè)試），約1mmCi(37MBq)的99mTc點(diǎn)源懸掛在探頭前方約2-3米處。采集3000k計(jì)數(shù)，用肉眼觀察線性和分辨率，分辨率以能清晰分辨的最小鉛柵間隔確定。除了上述的指標(biāo)外，其它的性能指標(biāo)也要定期進(jìn)行測(cè)試，例如：計(jì)算機(jī)、多格相機(jī)、掃描床、探頭支架運(yùn)動(dòng)等性能。測(cè)試中要認(rèn)真記錄測(cè)試時(shí)間、采集計(jì)數(shù)、窗寬設(shè)置、核素名稱等內(nèi)容。

γ相機(jī)質(zhì)量控制80ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

準(zhǔn)直器質(zhì)量檢測(cè)核醫(yī)學(xué)的臨床檢查中最常用的是平行孔準(zhǔn)直器，有若干種方法可以用于檢測(cè)平行孔準(zhǔn)直器質(zhì)量，其中通過(guò)檢測(cè)準(zhǔn)直器均勻性和準(zhǔn)直孔傾斜兩項(xiàng)指標(biāo)，基本可以發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)直器存在的質(zhì)量問(wèn)題。準(zhǔn)直器均勻性單獨(dú)測(cè)試準(zhǔn)直器均勻性是困難的，可以通過(guò)固有均勻性和系統(tǒng)均勻性的測(cè)試結(jié)果判斷準(zhǔn)直器均勻性能。系統(tǒng)均勻性由γ相機(jī)固有均勻性和準(zhǔn)直器均勻性組成，通過(guò)比較固有均勻性和系統(tǒng)均勻性的圖像或計(jì)算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)直器的大部分質(zhì)量問(wèn)題。如果（系統(tǒng)均勻性-固有均勻性）≥

3%，且均勻性圖像可見顯著非均勻偽影，則反映準(zhǔn)直器存在故障。該方法適用于平行孔準(zhǔn)直器。γ相機(jī)質(zhì)量控制81ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

準(zhǔn)直孔傾斜平行孔準(zhǔn)直器制造過(guò)程中，由于工藝不良，會(huì)造成準(zhǔn)直孔傾斜。準(zhǔn)直孔傾斜影響圖像定位，對(duì)斷層采集和重建的影響更為嚴(yán)重。取一數(shù)百mCi的99mTc點(diǎn)，懸掛于準(zhǔn)直器上方，在點(diǎn)源與準(zhǔn)直器表面不同距離處采集點(diǎn)源圖像，這些圖像的點(diǎn)源位置應(yīng)該重合?？稍谔筋^視野的不同位置重復(fù)上述測(cè)試，以檢測(cè)準(zhǔn)直器視野范圍內(nèi)各個(gè)位置。進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)試時(shí)，必須保證點(diǎn)源相對(duì)于準(zhǔn)直器的垂直移動(dòng)，否則會(huì)引入顯著誤差。

γ相機(jī)質(zhì)量控制82ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

γ相機(jī)質(zhì)量控制83ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

NEMA標(biāo)準(zhǔn)

γ相機(jī)的NEMA標(biāo)準(zhǔn)是指美國(guó)電器制造商協(xié)會(huì)頒布的g相機(jī)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)最初公布于1980年，在1986年和1994年分別發(fā)行修改版。1994年版本包括了SPECT和全身掃描的性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。NEMA標(biāo)準(zhǔn)已為各γ相機(jī)和SPECT生產(chǎn)廠家所應(yīng)用，幾乎所有的g相機(jī)和SPECT都以NEMA標(biāo)準(zhǔn)描述其性能。除了NEMA標(biāo)準(zhǔn)外，國(guó)際電工學(xué)會(huì)IEC和美國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì)AMPA等團(tuán)體和組織也頒布了γ相機(jī)和SPECT性能測(cè)試指標(biāo)，它們的內(nèi)容基本接近。γ相機(jī)質(zhì)量控制84ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

NEMA標(biāo)準(zhǔn)

NEMA標(biāo)準(zhǔn)包括γ相機(jī)固有、系統(tǒng)性能，斷層重建性能和全身掃描性能四個(gè)部分，每個(gè)部分有若干項(xiàng)指標(biāo)。NEMA標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試步驟，測(cè)試模型和計(jì)算公式。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，應(yīng)該按NEMA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新引進(jìn)安裝的γ相機(jī)和SPECT進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收測(cè)試，在儀器的日常質(zhì)量控制和性能檢測(cè)中也可以使用NEMA標(biāo)準(zhǔn)的部分指標(biāo)。NEMA標(biāo)準(zhǔn)在γ相機(jī)和SPECT的質(zhì)量控制中占有重要位置，讀者可參考NEMA標(biāo)準(zhǔn)或其它參考資料。

γ相機(jī)質(zhì)量控制85ppt課件三、γ相機(jī)質(zhì)量控制

NEMA標(biāo)準(zhǔn)γ相機(jī)質(zhì)量控制86ppt課件四、γ相機(jī)軟件系統(tǒng)

基于伽瑪相機(jī)的硬件系統(tǒng)需要開發(fā)一套相應(yīng)的、完整的軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)可視化采集、實(shí)時(shí)顯示、圖像處理和系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試與維護(hù)等功能，這是一套面向PC機(jī)開發(fā)的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體要求：1）可方便的移植代碼、注重重復(fù)代碼的重復(fù)性和擴(kuò)展性2）采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法和模塊化的開發(fā)思想3）系統(tǒng)采用可視化和交互式人機(jī)界面：4）系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的采集、顯示、處理到診斷報(bào)告的輸出都采用圖形界面的方式顯示5）信息與數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)參數(shù)的輸入與修改采用對(duì)話框的形式進(jìn)行人機(jī)交換γ相機(jī)軟件系統(tǒng)87ppt課件四、γ相機(jī)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

γ相機(jī)軟件系統(tǒng)88ppt課件數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)容概述操作步驟

γ相機(jī)軟件系統(tǒng)89ppt課件數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)容概述程序提供以下功能：從歷史記錄中選擇病人新建立病人檔案修改病人信息編輯、新建采集協(xié)議根據(jù)采集協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)采集探頭數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與顯示心電圖采集與顯示γ相機(jī)軟件系統(tǒng)90ppt課件數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)容概述程序可得到以下信息：采集數(shù)據(jù)文件，該文件將用于臨床協(xié)議處理中病人記錄在指定的數(shù)據(jù)庫(kù)中，該數(shù)據(jù)庫(kù)將用于病檔管理功能模塊采集結(jié)果的界面顯示，以供用戶作初步診斷心電圖的實(shí)時(shí)顯示