核醫(yī)學(xué)常用儀器

原理在眾多的放射性探測(cè)儀器中，其探測(cè)的基本原理都是建立在核射線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用的基礎(chǔ)上。具體分為以下幾種類(lèi)型：電離作用熒光現(xiàn)象：射線(xiàn)作用于晶體產(chǎn)生熒光的過(guò)程稱(chēng)閃爍，此類(lèi)晶體稱(chēng)閃爍體感光作用現(xiàn)代放射性探測(cè)儀器一般把射線(xiàn)輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽}沖信號(hào)）進(jìn)行分析記錄。第三章放射性探測(cè)儀器01氣體電離探測(cè)器（gasionizationdetector）如正比計(jì)數(shù)管、電流電離室、G-M計(jì)數(shù)管02固體探測(cè)器（solidscintillationdetector）03放免儀Radioimmunoassaydetector04液體閃爍探測(cè)器（liduidscintillationdetector）05半導(dǎo)體探測(cè)器（semiconductordetector）用于活化分析activationanalysis探測(cè)器分類(lèi)（依據(jù)能量轉(zhuǎn)化）1探頭+后續(xù)電子學(xué)線(xiàn)路2射線(xiàn)探測(cè)器（探頭）：感受射線(xiàn)3后續(xù)電子學(xué)線(xiàn)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)果以測(cè)量γ射線(xiàn)的γ閃爍計(jì)數(shù)器為例：儀器的組成放射性活度測(cè)量?jī)x器如：γ閃爍計(jì)數(shù)器、液體閃爍計(jì)數(shù)儀A診斷用儀器如：臟器功能測(cè)定儀（甲狀腺功能測(cè)定儀、腎圖儀）、臟器顯像儀器如SPECT、PET，SPECT-CT、PET-CTB防護(hù)用儀器如：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C（四）活度計(jì)測(cè)量核素及其標(biāo)記物活度D常用放射性測(cè)量?jī)x器閃爍體：光電倍增管:光電轉(zhuǎn)換器件井型閃爍探測(cè)器工作原理（一）探頭（閃爍探測(cè)器）閃爍體光陰極熒光光子光電子聚焦極聯(lián)極聚焦電子數(shù)成106-108倍

陽(yáng)極scintillatorphotocathode

Focuselectrodeanode

光電倍增管通過(guò)升高電壓而放大電子數(shù),但因管內(nèi)溫度升高引發(fā)自由電子也在高壓下倍增在陽(yáng)極形成電脈沖易造成熱噪聲,提高本底.可調(diào)節(jié)高壓或提高甄別來(lái)消除.光電倍增光做原理前置放大器主放大器脈沖高度分析器(甄別器)計(jì)算機(jī)輸出系統(tǒng)（現(xiàn)在常見(jiàn)4、5合一）定標(biāo)器數(shù)據(jù)處理和定時(shí)系統(tǒng)等0102030405(二)后續(xù)電子學(xué)線(xiàn)路美國(guó)Packard公司產(chǎn)（2250CA）液體閃爍探測(cè)器探測(cè)器后續(xù)電子線(xiàn)路計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助設(shè)備主要測(cè)量低能αβ等帶電粒子液體閃爍測(cè)量過(guò)程中的能量傳遞（liduidscintillationdetector）探測(cè)效率及其影響因素探測(cè)效率（DE）經(jīng)測(cè)量得到的放射源的計(jì)數(shù)率（cps）與該放射源在單位時(shí)間內(nèi)的衰變數(shù)（dps）的比值。DE=cps/dps×100%品質(zhì)因素：（figureofmerit,F）是衡量不同測(cè)量條件、不同測(cè)量方法優(yōu)劣的指標(biāo)，定義為：F=E2/Nb,一般而言，品質(zhì)因素較大，儀器的質(zhì)量較好。影響因素：

1.幾何位置2.吸收

3.核衰變方式4.儀器分辨時(shí)間

5.散射和反散射6.本底等其它因素絕對(duì)測(cè)量(absolutecounting)和相對(duì)測(cè)量(relativecounting)絕對(duì)測(cè)量：將樣品衰變的射線(xiàn)數(shù)100%記錄下來(lái)。但這樣做非常困難，需要進(jìn)行探測(cè)器漏計(jì)校正、射線(xiàn)自吸收校正等，因此一般不用于常規(guī)測(cè)量，較常用于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量工作，如標(biāo)準(zhǔn)源的標(biāo)定等。相對(duì)測(cè)量：以一個(gè)和待測(cè)樣品相同或射線(xiàn)性質(zhì)相似的標(biāo)準(zhǔn)源作為對(duì)照，間接計(jì)算出樣品的放射性活度。放射性測(cè)量測(cè)定儀器的探測(cè)效率：設(shè)標(biāo)準(zhǔn)源的放射性活度為As（dpm），探測(cè)的計(jì)數(shù)率為Ns(cpm)，本底為Nb(cpm)，則探測(cè)效率DE=（Ns-Nb）/As×100%測(cè)量樣品的衰變率：設(shè)樣品在相同的條件下測(cè)量的計(jì)數(shù)率為Nx(cpm)，則樣品的衰變率為：Ax=(Nx-Nb)/E(dpm)計(jì)數(shù)率：指射線(xiàn)探測(cè)儀器在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)量得到的脈沖信號(hào)數(shù)，用每秒計(jì)數(shù)(cps)或每分計(jì)數(shù)(cpm)表示。衰變率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)核衰變的次數(shù)，用dps或dpm表示。相對(duì)測(cè)量步驟:放射性測(cè)量微分測(cè)量：用單道脈沖幅度分析器進(jìn)行放射性測(cè)量，將幅度在上下甄別閾之間的脈沖記錄下來(lái)，這樣的測(cè)量稱(chēng)為微分測(cè)量。積分測(cè)量：用只有一個(gè)甄別器的探測(cè)器進(jìn)行放射性測(cè)量，將幅度大于甄別閾的全部脈沖記錄下來(lái)，這樣的測(cè)量稱(chēng)為積分測(cè)量。積分測(cè)量與微分測(cè)量放射性測(cè)量放射性樣品溶解或懸浮于閃爍液中或分散吸附在固體支持物上浸于閃爍液中進(jìn)行測(cè)量，樣品與閃爍液接觸緊密，樣品的自吸收大大減少，因此對(duì)低能3H的探測(cè)效率也可達(dá)到60%?？蓽y(cè)量αβ、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光等。溶劑甲苯、二甲苯、對(duì)二甲苯、異丙基二聯(lián)苯、1，2，4-三甲苯，二氧六環(huán)；助溶劑：乙醇、乙二醇二甲醚（極性化合物）。第二閃爍劑常用POPOP(1,4-雙-【5-苯基惡唑基-2】-苯)）閃爍液99%溶劑+1%的閃爍劑（添加劑：萘）閃爍劑對(duì)聯(lián)三苯TP、2，5-二苯基噁唑PPO、2-苯基-5-（4‘-聯(lián)苯基）-1，3，4噁二唑PBD、2，2-（4-叔丁基苯）-5-（4‘-聯(lián)苯基）-1，3，4噁二唑bPBD、2，5-雙-（5‘-叔丁基苯噁唑（2’））-噻吩BBOT12345液體閃爍測(cè)量測(cè)量方式：均相測(cè)量：是樣品以真溶液形式存在于閃爍液中進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量誤差小，計(jì)數(shù)效率高，是理想的測(cè)量方式。非均相測(cè)量：是放射性樣品存在于非均相體系中，如固-液相或不混溶的液-液相中任一相進(jìn)行測(cè)量。樣品制備：常用的方法有酸、堿消化法（使難溶的生物樣品經(jīng)過(guò)某些化學(xué)變化，成為溶于閃爍液的分子進(jìn)行測(cè)量）和燃燒法（使樣品氧化或燃燒，無(wú)化學(xué)發(fā)光和明顯的淬滅）。測(cè)量要點(diǎn)：合理制備樣品，使之適合液閃測(cè)量的形式，并進(jìn)行淬滅校正。β-射線(xiàn)樣品的測(cè)量淬滅及其分類(lèi)與校正方法淬滅(quenching)：液體閃爍測(cè)量過(guò)程中，從射線(xiàn)能到光能，從光能到電能轉(zhuǎn)換的任何一步，效率都不是100%，即受各種因素影響，總有部分能量損失導(dǎo)致有效光子減少，這種現(xiàn)象稱(chēng)為淬滅。廣義上看，任何減弱樣品光輸出量的過(guò)程都稱(chēng)為淬滅。淬滅分類(lèi)與校正方法(1)化學(xué)淬滅：閃爍液和樣品中，存在某些化合物會(huì)分散溶劑的激發(fā)能或與閃爍劑競(jìng)爭(zhēng)激發(fā)能減少閃爍效率。化學(xué)淬滅的程度與淬滅物化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。(2)相淬滅：樣品\支持物的自吸收、凝膠吸收、乳化劑引起的相分離。(3)顏色淬滅：激發(fā)的閃爍劑分子退激時(shí)發(fā)出的熒光光子被液體閃爍系統(tǒng)內(nèi)(包括樣品)的有色物質(zhì)吸收而減少稱(chēng)為顏色淬滅。不同的顏色淬滅影響不同，以紅、黃色最為明顯，蘭色相對(duì)影響較小。其它：電離淬滅、熱淬滅、濃度和稀釋淬、光子淬滅、電子學(xué)淬滅，無(wú)論何種淬滅，其結(jié)果均使到達(dá)PM管光陰極的光子減少，因此，淬滅引起的總的反應(yīng)是：β譜左移，總計(jì)數(shù)率下降。淬滅校正（quenchcorrection）：由于各種因素導(dǎo)致探測(cè)效率低下。需作淬滅校正才能相互比較計(jì)數(shù)率。淬滅校正就是要求出每一樣品的實(shí)際探測(cè)效率，再將其計(jì)數(shù)率cpm換算成衰變率dpm，從而將淬滅程度不同的因素消除掉。校正方法：內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)源法、內(nèi)道比法、外道比法、H數(shù)法。淬滅校正及其方法內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)源法：其原理為在待測(cè)樣品的閃爍系統(tǒng)內(nèi)加入已知放射性活度的同種標(biāo)準(zhǔn)源，并借助其測(cè)量效率來(lái)確定待測(cè)樣品的放射性活度。1該法準(zhǔn)確，特別適用于嚴(yán)重化學(xué)或顏色淬滅的樣品，以及乳狀液和低水平樣品的校正。2淬滅校正及其方法樣品(內(nèi))道比法(samplechannelratiomethod,SCR)：將被測(cè)樣品的β射線(xiàn)譜分成能量范圍不同的兩部分(A道B道)，通過(guò)兩個(gè)單道脈沖幅度分析器分別測(cè)量?jī)傻赖挠?jì)數(shù)，并計(jì)算兩道的比值：R=A/B或R=A/(A+B)如果樣品中存在不同程度的淬滅效應(yīng)，則β能譜將相應(yīng)有不同程度的左移，計(jì)數(shù)率和測(cè)量效率也有不同程度的降低。根據(jù)上述原理，應(yīng)制備或外購(gòu)一套標(biāo)準(zhǔn)的淬滅源，一套8只瓶，每瓶加有等量放射性活度的標(biāo)準(zhǔn)源(1×105dpm)12淬滅校正及其方法采用標(biāo)準(zhǔn)淬滅劑四氯化碳對(duì)同活度液體放射源進(jìn)行倍比稀釋?zhuān)瑯?gòu)成淬滅梯度，然后封裝。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)淬滅源，得到一組道比值Ri和計(jì)數(shù)率Ni，通過(guò)Ni和標(biāo)準(zhǔn)淬滅源的衰變率，可求出各淬滅源的測(cè)量效率Ei，以Ei為縱坐標(biāo)，Ri為橫坐標(biāo)，建立效率-道比(Ei-Ri)曲線(xiàn)。可重復(fù)測(cè)量，不適于低活度生物樣品。01相同條件下，測(cè)得待測(cè)樣品的道比值RX和計(jì)數(shù)率nx，通過(guò)RX在Ei-Ri曲線(xiàn)上查得對(duì)應(yīng)的測(cè)量效率Ex，再根據(jù)nx和本底nb計(jì)算該樣品的放射性活度AxAx=(nx-nb)/Ex02淬滅校正及其方法淬滅校正及其方法(3)外標(biāo)準(zhǔn)道比法(Externalstandardchanneleratiomethod,ESCR)：該法要求儀器配有外標(biāo)準(zhǔn)γ源：226Ra或137CS，并設(shè)置兩個(gè)外標(biāo)準(zhǔn)道。226Ra或137Cs照射樣品，發(fā)生康普頓效應(yīng)。兩個(gè)外標(biāo)準(zhǔn)道分別監(jiān)測(cè)高、低兩個(gè)脈沖幅度的康普頓電子譜，兩道計(jì)數(shù)比稱(chēng)為外道比。因?yàn)榭灯疹D電子與β粒子一樣，受淬滅影響而發(fā)生能譜峰值下降，峰位左移，因此與樣品道比一樣，外道比也隨淬滅程度不同而改變。同內(nèi)道比法一樣，選擇一套用淬滅劑倍比稀釋的標(biāo)準(zhǔn)源（同活度）第一次無(wú)γ源，測(cè)量?jī)傻烙?jì)數(shù)率nA。nB。第二次有外γ源，測(cè)量?jī)傻烙?jì)數(shù)率nAnB,并計(jì)算該兩道計(jì)數(shù)率的比值R。R=（nB-nB。）/（nA-nA。）Ei=計(jì)數(shù)率(無(wú)γ源)/衰變率然后以Ei為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，建立外標(biāo)準(zhǔn)道比曲線(xiàn)。1977,Horrocks創(chuàng)立，要求液閃儀必須是多道脈沖幅度分析器，并且具備外γ源，常用137Cs源。原理：當(dāng)外標(biāo)準(zhǔn)γ源照射閃爍杯及其內(nèi)容物時(shí)，將產(chǎn)生康普頓連續(xù)譜。如有淬滅因素存在，康普頓譜高能端下降并左移，淬滅程度越嚴(yán)重，左移距離越大。用康普頓譜高能邊緣的拐點(diǎn)做為左移的特征點(diǎn)，在多道分析器中道比標(biāo)識(shí)拐點(diǎn)位置左移的道數(shù)即為H數(shù)。方法:用一組標(biāo)準(zhǔn)淬滅源，測(cè)量其計(jì)數(shù)率，并計(jì)算出實(shí)際測(cè)量效率Ei，同時(shí)在外標(biāo)準(zhǔn)γ源照射后，通過(guò)專(zhuān)用軟件由計(jì)數(shù)率確定H數(shù)，然后以測(cè)量效率為縱坐標(biāo)，道數(shù)為橫坐標(biāo)，即可繪出H數(shù)淬滅校正曲線(xiàn)。待測(cè)樣品在相同條件下進(jìn)行測(cè)量，先求出其H數(shù)，然后從H數(shù)淬滅校正曲線(xiàn)找出其實(shí)際測(cè)量效率，便可計(jì)算出待測(cè)樣品的實(shí)際衰變數(shù)淬滅校正及其方法0102γ照相機(jī)結(jié)構(gòu)----靜態(tài)動(dòng)態(tài)顯像準(zhǔn)值器collimatorNaI（TlI）crystal光導(dǎo)有機(jī)玻璃、聚四氟乙烯、聚苯乙烯或在反射層上涂銅photomultipliertubematrix位置電路能量電路成像及顯示裝置探頭γ照相機(jī)探頭結(jié)構(gòu)原理示意圖改進(jìn)型SIGMA438γ照相機(jī)Γ照相機(jī)探測(cè)接收人體內(nèi)核素發(fā)出γ光子經(jīng)準(zhǔn)直器選擇性到達(dá)晶體，將核素分布投射到晶體平面上。γ光子在晶體中產(chǎn)生閃爍光，晶體后排列數(shù)十個(gè)以上光電倍增管，晶體產(chǎn)生信號(hào)被光電倍增管吸收。位置電路根據(jù)各光電倍增管位置和輸出脈沖幅度定出閃爍中心位置并輸出相應(yīng)幅度位置信號(hào)，形成顯像圖象。能量信號(hào)由脈沖幅度分析器處理，如果γ光子能量落在能量窗內(nèi)，脈沖幅度分析器輸出脈沖，作顯示系統(tǒng)發(fā)光信號(hào)，選擇顯像光子能量。Γ照相機(jī)位置電路:圖中7只光電倍增管按六角形排列，每個(gè)光電倍增管通過(guò)加權(quán)電阻與X+、X－、Y+、Y－4根輸出導(dǎo)線(xiàn)連接。當(dāng)閃爍事件在晶體內(nèi)發(fā)生時(shí)，閃爍光便從閃爍點(diǎn)位置向四周發(fā)射。最靠近閃爍點(diǎn)的光電倍增管接受的光量最多，距離越遠(yuǎn)，接受的光量也就越少。通過(guò)計(jì)算每個(gè)光電倍增管4個(gè)輸出脈沖信號(hào)的相對(duì)大小，便可確定γ射線(xiàn)在晶體中相互作用的位置。即核素在體內(nèi)分布的平面投影。Anger型模擬定位計(jì)算電路顯示系統(tǒng)在位置信號(hào)和發(fā)光信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，顯閃爍光點(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臟器和病變部位。以色列變角SPECT雙探頭符合線(xiàn)路SPECT便攜式甲狀腺功能測(cè)定儀HH6001型核多功能儀（北京核海公司）測(cè)定指標(biāo)：腎臟功能（腎常規(guī)測(cè)量，腎血漿流量、腎小球?yàn)V過(guò)率）甲狀腺功能、胃排空、膀胱殘余量等準(zhǔn)直器探頭（多個(gè)探頭多角度采集信號(hào)提高靈敏度、空間分辨率）機(jī)架、計(jì)算機(jī)光學(xué)照相、檢查床圖象重建系統(tǒng)可旋轉(zhuǎn)機(jī)架帶著探頭繞患者旋轉(zhuǎn)，每隔一定角度采集一幀平面圖像，它是該角度放射性分布的投影。得到人體某斷層所有角度投影后，即可得到該斷層放射性分布斷層圖—原始影像。將原始影像在各方向的投影值反向投影到影像矩陣單元中，將所有方向的反投影值相加得到靶器官顯影。單光子（γ）發(fā)射斷層掃描儀SPECT01儀器種類(lèi)SPECT（屬于發(fā)射型CT）X-CT透射05顯像特點(diǎn)動(dòng)態(tài)靜態(tài)03入射方式體內(nèi)發(fā)出射線(xiàn)體外發(fā)出射線(xiàn)02射線(xiàn)性質(zhì)γ射線(xiàn)，光子流X射線(xiàn)，光子流04圖象粗糙，分辨率低清晰，分辨率高SPECT與X-CT的比較No.3符合線(xiàn)路SPECT：利用互成180。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γ光子進(jìn)行符合探測(cè)成像。（coincidencecircuitSPECT）結(jié)構(gòu)可變角雙或三探頭SPECT系統(tǒng)、符合探測(cè)系統(tǒng)、衰減校正系統(tǒng)（attenuationcorrectionsystem）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(xiàn)進(jìn)行限束技術(shù)（electricalcollimation）No.2No.1正電子核素SPECT顯像正電子核素SPECT顯像01核素發(fā)射正電子與物質(zhì)作用，湮沒(méi)輻射產(chǎn)生方向相反一對(duì)γ光子在15納秒（nanosecond，ns）被方向相反的一對(duì)探頭同時(shí)測(cè)到，電子線(xiàn)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)合成處理并成像。不在5-15ns產(chǎn)生的脈沖信號(hào)就不能被電子線(xiàn)路送入顯像系統(tǒng)，不能成像。02PET正電子發(fā)射斷層掃描儀完整的PET系統(tǒng)主要由PET掃描儀和質(zhì)子回旋加速器兩部分組成logo正電子發(fā)射斷層掃描儀-動(dòng)靜態(tài)斷層顯像/分子顯像（positronemissioncomputedtomographer）結(jié)構(gòu)：晶體（鍺酸鉍硅酸镥硅酸釓Ga）電子準(zhǔn)直器符合線(xiàn)路飛行時(shí)間（湮沒(méi)輻射兩光子到探頭時(shí)間差）測(cè)量裝置計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理圖象顯示