醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第章核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備課件

1、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第章核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第章核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第章核醫(yī)學(xué)成像設(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)備醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第章核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第章核醫(yī)學(xué)成像重點(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)備重點(diǎn)難點(diǎn)第一節(jié) 概 述 第一節(jié) 概 述 目錄一、發(fā)展簡(jiǎn)史二、分類(lèi)及應(yīng)用特點(diǎn)目錄一、發(fā)展簡(jiǎn)史核醫(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

2、射線(xiàn)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)定義第一節(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(chēng)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) 概述核醫(yī)學(xué)成像第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述一、發(fā)展簡(jiǎn)史19501951井型晶體閃爍計(jì)數(shù)器 閃爍掃描儀197619791957照相機(jī)PETSPECT2001PET/CTSP

3、ECT/CT2010PET/MR第一節(jié) 概述一、發(fā)展簡(jiǎn)史井型晶體閃爍計(jì)數(shù)器 19761951951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(mén)子公司） Landmark in the history of radionuclide imaging第一節(jié) 概述1951年

4、，第一臺(tái)閃爍掃描儀（Benedict CassenCassen 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(zhuān)門(mén)設(shè)立了 “Cassen award”。第一節(jié) 概述Cassen and scanner(掃描儀)1951年美國(guó)David Kuhl1952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成為核醫(yī)學(xué)顯像

5、的主要方法。1996年獲得“Cassen award”，被稱(chēng)為 The Father of Emission Tomography可以認(rèn)為，沒(méi)有他的遠(yuǎn)見(jiàn)，核醫(yī)學(xué)有可能不會(huì)發(fā)展成為具有特色的專(zhuān)業(yè)。The father of emission tomography第一節(jié) 概述David Kuhl1952年美國(guó)Pennsylvania大Robert Newell1952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Robert Newell1952年Robert NewelAnger and camera1957年Anger研制出第一臺(tái)照相機(jī)，稱(chēng)之為 An

6、ger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)顯像走向現(xiàn)代化階段。第一節(jié) 概述Anger and camera1957年Anger研制二、分類(lèi)及應(yīng)用掃描機(jī)照相機(jī)SPECTPET分子影像？StaticDynamicPlannerTomoFunctionalImagingMolecularFunctionalimaging21世紀(jì)Fusion image第一節(jié) 概述二、分類(lèi)及應(yīng)用掃描機(jī)照相機(jī)SPECTPET分子影像？StaCrucial protein Cell structureDNA, RNA, Enzyme2CH1VLVHCkCH3HCRecepto

7、r, TransporterSPECT/CT PET/CT PET/MRFusion image第一節(jié) 概述Crucial protein Cell structure（一）照相機(jī)結(jié)構(gòu)：閃爍探頭、電子線(xiàn)路、顯示記錄裝置以及一些附加設(shè)備。優(yōu)勢(shì)：通過(guò)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(guān)察；通過(guò)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（一）照相機(jī)大視野第一節(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)

8、算機(jī)軟件系統(tǒng)。優(yōu)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。

9、第一節(jié) 概述（二）SPECT第一節(jié) 概述（三）雙探頭符合線(xiàn)路SPECT結(jié)構(gòu)：在常規(guī)雙探頭SPECT上通過(guò)改進(jìn)探頭設(shè)計(jì)、電子線(xiàn)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（三）雙探頭符合線(xiàn)路SPECT雙探頭SPECT符合探測(cè)外形圖優(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(zhuān)用PET；進(jìn)行18F-FDG顯像的檢查時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法使用超短半衰期正電子核素（11C和15

10、O等）。（三）雙探頭符合線(xiàn)路SPECT第一節(jié) 概述優(yōu)勢(shì)：（三）雙探頭符合線(xiàn)路SPECT第一節(jié) 概述（四）PET結(jié)構(gòu)：探測(cè)器和電子學(xué)線(xiàn)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(guò)程；半衰期比較短。PET對(duì)射線(xiàn)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?？蛇M(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（四

11、）PET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(lèi)：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(lèi)推至臨床。第一節(jié) 概述（五）動(dòng)物核醫(yī)學(xué)顯像儀器第一節(jié) 概述第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件第二節(jié)目錄一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理二、準(zhǔn)直器三、閃爍晶體目錄一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理第二節(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

12、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)與工作原理探測(cè)器結(jié)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)備的基本部件照相機(jī)的組成：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(xiàn)通過(guò)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

13、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(yáng)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(guò)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)備的基本部件射線(xiàn)通過(guò)鉛準(zhǔn)直器孔道投射到晶體上；閃爍熒光傳輸?shù)礁鞴怆姳对龆ㄎ浑娐吩诿總€(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(xiàn)，每個(gè)管輸出的信號(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(guò)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)備的基本部件定位電路第二節(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

14、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(guò)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(guò)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(lái)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)管的位置二、準(zhǔn)直器安置在晶體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(xiàn)不得入射晶體，起定位采集信息的作用。

15、第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件二、準(zhǔn)直器第二節(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（一）準(zhǔn)直器的主要性能參數(shù)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1. 幾何參數(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(xiàn)源響應(yīng)曲線(xiàn)的FWHM作為分辨率（R）的指標(biāo)，R越小表示空間分辨率越好?？臻g分辨率隨

16、被測(cè)物與準(zhǔn)直器外口距離的增加而減低（因此，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2.空間分辨率第二節(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=106feEf為所測(cè)射線(xiàn)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(xiàn)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3.靈敏度第二節(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

17、線(xiàn)探測(cè)1.5mm左右者適用于中能（150keV350keV）射線(xiàn)探測(cè)2.0mm左右者適用于高能（350keV）射線(xiàn)探測(cè)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(lèi)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(xiàn)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(lèi)型第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件（二）準(zhǔn)直器的類(lèi)型準(zhǔn)直器類(lèi)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)備的基本部件孔數(shù)（x1000個(gè)）準(zhǔn)直器厚度(mm)孔壁厚度(mm)孔徑(mm)距10厘米處 靈敏度(cpm/uCi)幾何分辨率，1

18、0厘米處(mm)系統(tǒng)分辨率，10厘米處(mm)透射率低能高分辨準(zhǔn)直器(LEHR)14824.050.161.112026.47.51.5%低能通用準(zhǔn)直器(LEAP)9024.050.21.453308.39.41.9%低能超高分辨準(zhǔn)直器(LEUHR)14635.80.131.161004.66.00.8%低能扇形準(zhǔn)直器(LEFB)64350.161.532806.37.31.0%中能準(zhǔn)直器(ME)1440.641.142.9427510.812.51.2%高能準(zhǔn)直器(HE)859.72413513.213.43.5%心臟專(zhuān)用機(jī)準(zhǔn)直器4840.250.2-0.41.9285（10cm）810(2

19、8cm)6.957.4N/A某型準(zhǔn)直器參數(shù)第二節(jié)核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的基本部件孔數(shù)（x1000個(gè)）準(zhǔn)直器厚第二節(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(xiàn)或X射線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光的物質(zhì)。射入NaI:Tl閃爍晶體的射線(xiàn)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(xiàn)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，對(duì)射線(xiàn)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(chēng)為潮解性）。NaI:Tl晶體的厚度一旦增加，其吸收射線(xiàn)的靈敏度也會(huì)升高，但分辨率會(huì)下降。第二節(jié)核醫(yī)學(xué)

20、成像設(shè)備的基本部件三、閃爍晶體第三節(jié)單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀Single Photon Emission Computed Tomography第三節(jié)Single Photon Emission Comp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)備目錄一、基本結(jié)構(gòu)與工作原理第三節(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。（二）工作原理 多探頭型（亦稱(chēng)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)斷層掃描儀一、基本結(jié)

21、構(gòu)與工作原理第三節(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推薦的重建方法）。第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀二、探

22、測(cè)器第三節(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(xiàn)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(guò)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(guò)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(xiàn)探測(cè)具有極高的系統(tǒng)靈敏度。可以直接將射線(xiàn)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，具有更高的探測(cè)效率和能量

23、分辨率（10 keV6 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。物理量傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（晶體+PMT）CZT半導(dǎo)體探測(cè)器有效原子數(shù)5049（平均）晶體密度/（g/cm3）3.675.78能量分辨率/（140keV）9%12%5%6%分辨率48m

24、m2mm靈敏度高于傳統(tǒng)技術(shù)810倍 基于CZT探測(cè)器SPECT的性能第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀二、探測(cè)器物理量傳統(tǒng)結(jié)心臟專(zhuān)用SPECT心臟專(zhuān)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(wú)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)斷層掃描儀心臟專(zhuān)用SPECT心臟專(zhuān)用SPECT第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)乳腺專(zhuān)用顯像儀乳腺專(zhuān)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

25、顯像檢查。第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀乳腺專(zhuān)用顯像儀乳腺專(zhuān)用顯像儀第三節(jié) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)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(mén)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)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

26、向心或離心直線(xiàn)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(chēng)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)?！拜喞櫦夹g(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“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)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(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-digital converter，ADC)傳輸給計(jì)

27、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)架機(jī)架運(yùn)動(dòng)的精確第三節(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)。 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

28、（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(wú)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(xiàn)的衰減少等特點(diǎn)（要求對(duì)射線(xiàn)的衰減2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（二） PET/CT的優(yōu)勢(shì)第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備圖像融合+PETCTPET/CT第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)備圖像融合+PETCTPET/CT第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和三、PET/MRI設(shè)備（一） PET/MRI的基本結(jié)構(gòu) （二） PET

29、/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)備三、PET/MRI設(shè)備第五節(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，MR和PET之間使用一個(gè)公共轉(zhuǎn)運(yùn)床“穿梭系統(tǒng)” 轉(zhuǎn)運(yùn)患者，將獲得的圖像進(jìn)行軟件融合。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)：PET與MRI 按一定順序排列放置，類(lèi)似于PET/CT中的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，采用分步采集數(shù)據(jù)的方法。插入式結(jié)構(gòu)：PET探測(cè)器置于MRI設(shè)備內(nèi)。全身一體化 PET/MR：將PET和MR有機(jī)組合在同一個(gè)機(jī)架內(nèi)，一次掃描即可同時(shí)完成全身PET和MR檢查。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)第五節(jié) 雙模式分子影像技術(shù)和設(shè)PET/MR的四種模式和發(fā)展歷程19972004200620092010+Image fusion分離的PET+MR分體的PET+MR一體化PET/MR （小晶體）一體化PET/MR （大晶體）PET/MR的四種模式和發(fā)展歷程19972004200620 （一）PET/MRI 的基本結(jié)構(gòu) 2. PET光電倍增管 (Photomultiplier tube, PMT)傳統(tǒng)PET光電倍增管： MRI 磁場(chǎng)可改變電