高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用課件

高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用

高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用

CT與常規(guī)X線體層比較

高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用CTScan–PatientXReport:Normal高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用MonitoringTherapywithPETEffectsoftherapyontumormetabolismseeninhours.Anatomicchange(sizereduction)willtakeweeks.高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用MonitoringTherapywithPETEffectsoftherapyontumormetabolismseeninhours.Anatomicchange(sizereduction)willtakeweeks.高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用

高能正電子成像的定義及分類高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用高能正電子準(zhǔn)直成像

HighEnergyPositronCollimationImaging正電子發(fā)射斷層

PositronEmissionTomography符合探測成像

CoincidenceDetectionImaging高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用歷史正電子掃描機(jī)1954年單光子及符合探測，平面像正電子伽瑪照相機(jī)1959年正電子發(fā)射斷層（PET）1976年分子符合探測（MCD）1994年高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用正電子的物理特性正電子發(fā)現(xiàn)于1934年正電子帶一個(gè)正電荷正電子有一定的能量和射程正電子只能瞬間存在正電子由β+衰變產(chǎn)生正電子與電子結(jié)合產(chǎn)生湮滅輻射高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用正電子的湮滅輻射（Annihilation）正電子與組織中電子結(jié)合產(chǎn)生湮滅輻射湮滅輻射產(chǎn)生2個(gè)511KeV的γ光子

——能量守恒2個(gè)γ光子互成180°(±0.25°）

——?jiǎng)恿渴睾沅螠巛椛涔庾佑梅咸綔y法探測高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用PositronAnnihilation?Positrontravels1-3mm(dependingonenergy)beforeannihilation.?Annihilationprocessconserves:-Energy(photonsare511KeV).-Momentum(photonsarealmostexactlycolinear).?Simultaneousdetectionoftwo511KeVphotons-->eventalonglinebetweendetectors.nb+b-~1-3mm511KeV511KeV高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用CoincidenceDetectionEventsoccurringanywhereonlinebetweendetectorscontributecoincidencecountstodetectorpair.Recordedcountsareproportionaltolineintegralofactivitybetweenthedetectors.DET1DET2PulseProcessingANDPulseProcessing高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用RPMTPMTCOINCIDENCEPROCESSINGDETECTORRINGProjectionDataCollection

ProcessingElectronics

ProcessingElectronicsCoincidenceProcessorDataSorting,HistogramImageReconComputerImages高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用F-18的物理特性衰變類型：β+衰變，電子俘獲（EC）半衰期：109.8分主要射線：511KeV的γ光子正電子能量：Max633KeV,平均203KeV符合時(shí)間：10-9秒高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用511KeVγ光子的物理特性穿透能力強(qiáng)

為99mTc的3.65倍,131I的1.6倍衰減系數(shù)：

μ=0.096cm-1(水)99mTc為0.14cm-1半吸收厚度：

511KeV：7.14cm(水),4.1mm(鉛)140KeV：5.0cm(水),0.17mm(鉛)康普頓散射：

511KeV：170～341KeV60%140KeV：130KeV80%高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用符合探測事件的類型單光子(single,singles)真符合(truecoincidence)隨機(jī)符合(randomcoincidence)散射符合(scattercoincidence)

散射符合也是真符合，只是改變了方向高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用3-DDetectionProvidesHighest

GeometricalEfficiencyLowestisCollimated(0.3X)DetectorDetector2Intermediateis2-Dimensional(1X)Highestis3-Dimensional(5X)AcceptsonlyperpendiculareventsAcceptstransverseeventsAcceptstransverseandcaudal/cephaliceventsDetector2Detector1Detector1高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用高能正電子成像的晶體和材料鍺酸鉍晶體(bismuthgerminate,BGO)碘化鈉晶體(NaI)硅酸镥(lutetiumoxyorthosillicate,LSO)硅酸釔(yttriumoxyorthosillicate,YSO)硅酸釓(gadoliniumorthosillicate,GSO)半導(dǎo)體,銻鋅鎘(cadmiumzinctelluride,CZT)三明治晶體(sandwichYSO/LSO,1～2cm)高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用

各種晶體性能的比較

性能BGOLSOYSOGSONaI

密度(g/cm3)7.13 7.44.546.713.67

有效原子序數(shù)74 663460*51

衰減系數(shù)(cm-1)0.960.870.43*0.67 0.34

衰變常數(shù)(ns)300 40 70 65230

光輸出量(%) 15 60 12035100

能量分辨(%) 1012～18<7.59 7.8

注:晶體主要要求:靈敏度、最大計(jì)數(shù)率、能量分辨高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用1英寸晶體的優(yōu)勢高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用CrystalStoppingPower3/8”5/8”1”Photofraction 61%511keVefficiency37%Photofraction 51%511keVefficiency17%Photofraction47%511keVefficiency9%Problem:StoppingPowerSolution:ThickerCrystals高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用PET/CT的發(fā)明是醫(yī)學(xué)影像學(xué)

的又一次革命

高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用CT與PET比較高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用FirstInstallationinZurichMarch2001DiscoveryLS高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用PET/CT的特點(diǎn)CT與PET硬件、軟件同機(jī)融合解剖圖像與功能圖像同機(jī)融合同一幅圖象既有精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)又有豐富生理、生化分子功能信息可用于腫瘤診斷、治療及預(yù)后隨診全過程高靈敏度、高特異性、高準(zhǔn)確性PET、CT單獨(dú)能實(shí)現(xiàn)的，PET/CT一定能實(shí)現(xiàn)；PET/CT能實(shí)現(xiàn)的，PET或CT單獨(dú)不一定能實(shí)現(xiàn)高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用PET/CT的發(fā)展歷史1953年正電子探測腦腫瘤1963年發(fā)射斷層1973年Hounsfield發(fā)明CT1976年P(guān)ET用于臨床1991年螺旋CT問世1995年Townsend研制PET/CT,NCIGrant2000年P(guān)ET/CT在北美放射學(xué)會問世2001年P(guān)ET/CT用于臨床2002年LSOPET/CTUPMC高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用IMAGEFUSION200020012002PET/CT133355PET/MRI142521SPECT/CT11814SPECT/MRI518649’SNM高能正電子成像及醫(yī)學(xué)應(yīng)用同機(jī)圖像融合的類型PET/C