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(cè)儀器放射性探測(cè)儀器中，中，其探測(cè)的基本原理都是建立在核射線其探測(cè)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(cè)器分類（二、探測(cè)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(cè)器（一）氣體電離探測(cè)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(cè)器（二）固體探測(cè)器（s

2、olid scintillation detector ） n 放免儀放免儀Radioimmunoassay detectorn（三）液體閃爍探測(cè)器（三）液體閃爍探測(cè)器（liduid scintillation detector）n（四）半導(dǎo)體探測(cè)器（四）半導(dǎo)體探測(cè)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(cè)器射線探測(cè)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(hào)并輸出測(cè)量結(jié)果n以測(cè)量射線的閃爍計(jì)數(shù)器閃爍計(jì)數(shù)器為例： （一）探頭（閃爍探測(cè)器 ）

3、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(cè)介質(zhì)如探測(cè)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(cè)器井型閃爍探測(cè)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(guò)程稱過(guò)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) 液體閃爍探測(cè)器液體閃爍探

4、測(cè)器 （liduid scintillation detector）n探測(cè)效率（探測(cè)效率（E） 經(jīng)測(cè)量得到的放射源的計(jì)數(shù)率（經(jīng)測(cè)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(cè)效率的因素影響探測(cè)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(cè)量?jī)x器四、常用放射性測(cè)量?jī)x器n（一）放射性活度測(cè)量?jī)x器（一）放射性活度測(cè)量?jī)x器 如：如：閃爍計(jì)數(shù)器、閃爍計(jì)數(shù)器、液體閃爍測(cè)量?jī)x液體閃爍測(cè)量?jī)xn （

5、二）診斷用儀器（二）診斷用儀器 如：臟器功能測(cè)定儀（如：臟器功能測(cè)定儀（甲甲狀腺功能測(cè)定儀、腎圖儀狀腺功能測(cè)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(chǎng)所劑量監(jiān)測(cè)儀、表面如：場(chǎng)所劑量監(jiān)測(cè)儀、表面污染監(jiān)測(cè)儀、個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)儀污染監(jiān)測(cè)儀、個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)儀n（四（四 ）活度計(jì)）活度計(jì) 測(cè)量核素及其標(biāo)記物活度測(cè)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(cè)器閃爍探測(cè)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(cè)定儀、腎圖儀甲狀腺功能測(cè)定儀、腎圖儀（上

6、尿路通否（上尿路通否？） 閃爍探測(cè)器閃爍探測(cè)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(hào)，選擇顯像光子能量。顯示系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)光信號(hào)，選擇顯像光子能量。顯示系統(tǒng)在位置信號(hào)和發(fā)光信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，顯在位置信號(hào)和發(fā)光信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，顯閃爍光點(diǎn)閃

7、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(hào)提高多個(gè)探頭多角度采集信號(hào)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與與X-CT的比較的比較儀器種類儀器種類

8、 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(wú)準(zhǔn)值器雙或三探頭無(wú)準(zhǔn)值器雙或三探頭SPECT對(duì)正電子湮滅輻射產(chǎn)生的一對(duì)方向相反對(duì)正電子湮滅輻射產(chǎn)生的一對(duì)方向相反光子進(jìn)光子進(jìn)行符合探測(cè)成像。（行符合探測(cè)成像。（coincidence circuit S

9、PECT）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(cè)系統(tǒng)、系統(tǒng)、符合探測(cè)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(duì)探頭做符合測(cè)量對(duì)射線電子準(zhǔn)直：用湮滅輻射和相對(duì)探頭做符合測(cè)量對(duì)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(duì)反一對(duì)光子在光子在15納秒（納秒（nanosecond，ns）被方）被方向相反的一對(duì)探頭向相反的一對(duì)探頭同時(shí)同時(shí)

10、測(cè)到，電子線路將在測(cè)到，電子線路將在5-15ns內(nèi)產(chǎn)生的兩脈沖信號(hào)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(hào)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(hào)就不能被電產(chǎn)生的脈沖信號(hào)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 tomographer）結(jié)構(gòu)：晶體（鍺酸鉍結(jié)構(gòu)：晶體（鍺酸鉍

11、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(cè)量裝置飛行時(shí)間測(cè)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(hào)能量信號(hào)號(hào)能量信號(hào) 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相比相比）1、儀器空間分辨率高、儀器空間分辨率高2=

12、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、療效評(píng)價(jià)：腫瘤診斷、療效評(píng)價(jià)：現(xiàn)多用于肺癌、乳腺癌、大腸

13、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(píng)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(píng)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(duì)心肌活力準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，確定是否需要行溶栓治療、安