第六章核醫學影像(RNI)法國物理學家居里夫婦法國物理學家亨利.貝克勒爾第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像約里奧-居里

法國核物理學家

約里奧-居里法國核物理學家和化學家第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像(RNI)第六章核醫學影像

照相

單光子發射型計算機斷層(singlephotonemissioncomputedtomography)(SPECT)

正電子發射型計算機斷層(positronemissioncomputedtomography)(PET)第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像(RNI)第六章核醫學影像第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型計算機斷層原理第五節PET及其融合技術第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像(RNI)第六章核醫學影像第一節概述三、核醫學影像及其技術特點一、核素示蹤二、放射性制劑第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像一、核素示蹤兩個基本根據放射性核素衰變時發射射線，利用高靈敏度放射性測量儀器可對其標記物質進行精確定性、定量及定位測量。同一元素的同位素有相同化學性質，在生物體內生物化學變化過程完全相同，生物體不能區別同一元素的各個同位素，可用放射性核素來代替其同位素中的穩定性核素。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像核素示蹤技術的優越性靈敏度高測量方法簡便

射線直接體外測量放射性示蹤物質示蹤量極少不干擾機體正常生理生化過程可用于生命活動過程的各個階段放射性測量10-14-10-18g一、核素示蹤

放射性核素產生的射線（主要是

射線）是電離輻射，過量照射會對機體造成損傷，必須注意安全防護。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像二、放射性制劑放射性制劑(放射性藥物)核醫學診斷治療顯影劑(imagingagent)RNI影像診斷NaI中的131I氟[l8F]脫氧葡萄糖僅有示蹤和輻射粒子作用性質由其標記物決定第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像三、核醫學影像及其技術特點放射核素引入人體參與人體新陳代謝特定臟器組織中聚集放射性活度分布的外部測量以圖像形式顯示（功能性顯像）半衰期短核素數量少靈敏度高（1）核醫學影像技術方便且安全。（2）核醫學影像是一種功能顯像，不是組織的密度變化。特點第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像第二節

射線探測一、

射線能譜二、閃爍計數器三、脈沖幅度分析器第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像

射線射在NaI(Tl)晶體上，產生光電子、康普頓散射電子等次級電子，這些電子在

閃爍能譜儀中形成計數，得到脈沖高度分布曲線(脈沖高度譜)每一種放射性核素都有自己特有的輻射能譜測出

射線能譜鑒定和分析放射性同位素

射線能譜閃爍體碘化鈉(NaI(Tl))晶體光電峰能量最大的峰（或全能峰）

表示核素的特征一、

射線能譜第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像99mTc的

射線能譜一、

射線能譜

能量(keV)記數率第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像

臨床醫學測量

射線能譜主要意義測定放射性同位素特定能量

射線的計數率檢定放射性同位素或放射性藥物提高診斷結果的準確性避免康普頓散射

射線及其他

射線干擾與標準比較異常光電峰混有雜質一、

射線能譜第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像二、閃爍計數器

射線晶體內產生熒光，光導和反射器組成的光收集器將光子投射到光電倍增管光陰極上，擊出光電子，光電子在光電倍增管內倍增、加速在陽極上形成電流脈沖，電流脈沖高度與射線能量成正比，電流脈沖個數與輻射源入射晶體的光子數成正比，即與輻射源的活度成正比。測量原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像閃爍體（NaI(Tl)晶體）光電倍增管閃爍計數器的組成二、閃爍計數器光學收集系統反射層光學耦合劑光導第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像二、閃爍計數器光電倍增管第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像三、脈沖幅度分析器1.脈沖幅度甄別器

每一種放射性核素都有自己特有的輻射能譜。閃爍計數器產生的電流脈沖幅度和輻射光子能量成正比，測出脈沖幅度與計數關系曲線就等于測出輻射能譜。

高于閾值的脈沖通過并計數,剔出低于閾值的脈沖，逐步改變甄別閾值大小可以得到計數率隨甄別閾值的變化曲線。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像三、脈沖幅度分析器時間脈沖幅度甄別器原理

脈沖幅度計數率密度閾值計數率第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像2.單道脈沖幅度分析器3.多道脈沖幅度分析器直接測出幅度在V~V+

V之間脈沖計數兩個甄別器差值

V叫道寬。下限甄別器甄別閾值V上限甄別器閾值V+

V多個脈沖分析器

一次測量得出一個單道脈沖幅度分析器多次測量的結果三、脈沖幅度分析器第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像第三節準直器一、準直器的作用二、準直器的技術參數第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像一、準直器的作用準直器(collimator)

僅局限于某一空間單元的射線能進入閃爍計數器，其他區域射線不得進入，排除干擾成像的射線,建立放射性核素與圖像的空間對應關系。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像準直器(collimator)

僅局限于某一空間單元的射線能進入閃爍計數器，其他區域射線不得進入，排除干擾成像的射線,建立放射性核素與圖像的空間對應關系。一、準直器的作用第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像準直器(collimator)一、準直器的作用

準直器可以做成平行多孔型、發散型、會聚型或針孔型，起限制探測器視野的作用，起到放大和縮小圖像的作用。

準直器用能吸收射線的高密度物質制成，通常采用鉛。準直器在閃爍計數器中閃爍體的前、側面。準直器構造上與X射線攝影的濾線器相仿。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像一、準直器的作用視野(FOV)射線在準直器的作用下直接射入晶體的區域視野以外射線不能到達的區域屏蔽區第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像視野(FOV)射線在準直器的作用下直接射入晶體的區域視野以外射線不能到達的區域屏蔽區一、準直器的作用第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像1.靈敏度(sensitivity)射線通過準直器的效率準直器的探測效率取決于準直器幾何尺寸（孔徑、長度、焦距）2.空間分辨力分辨兩線源或點源的最小距離的倒數定量評價調制傳遞函數(MTF)兩線源分辨距離R半峰寬度(FWHM)二、準直器的技術參數第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像兩線源分辨距離

R兩線源平行放置，用一帶準直器探測器在垂直線源方向逐點探測計數，獲得探測計數與探測位置的響應曲線。線源相距較遠兩個峰值對應線源位置線源距離恰可分辨峰曲線疊加一峰曲線最小值恰好落在另一峰曲線最大值位置上二、準直器的技術參數2.空間分辨力(a)(b)R第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像2.空間分辨力二、準直器的技術參數半峰寬度(FWHM)帶準直器探測器沿垂直線源方向逐點計數獲得的響應曲線最大值一半處的曲線寬度F

準直器焦距d0

準直器孔徑L

準直器寬度多孔聚焦式準直器結構DdoLF焦平面RR半峰寬度FWHM100%50%半峰寬度FWHM相對計數率第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像二、準直器的技術參數2.空間分辨力系統將實物對比度MS轉成圖像對比度MI的傳遞效果調制傳遞函數第一節概述第二節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像系統將實物對比度MS轉成圖像對比度MI的傳遞效果二、準直器的技術參數2.空間分辨力調制傳遞函數第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像空間頻率較低投影函數為周期變化的矩形波空間頻率增大投影函數是周期變化近似正弦或余弦波圖像邊緣清晰MTF<1圖像完全不能分辨MTF＝0圖像邊緣模糊MTF＝12.空間分辨力空間頻率一條鉛條和一條空隙的寬度為空間周期，其倒數叫空間頻率。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理二、準直器的技術參數第六章核醫學影像空間頻率二、準直器的技術參數MTF曲線MTF空間頻率數(υ)線對/毫米2.空間分辨力第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像3.深度響應分辨距離是最佳分辨距離兩倍的兩個點焦點近限焦點遠限焦點長度焦點近限和焦點遠限間的距離二、準直器的技術參數

空間分辨距離R或FWHM是輻射源到準直器距離的函數，此關系稱為準直器深度響應(depthresponse)最佳分辨距離某一深度上的一個最小分辨距離，對應的深度稱為準直器的焦距F

第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像二、準直器的技術參數3.深度響應閃爍體臟器焦點遠限焦點焦點近限準直器準直器的深度響應第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像第四節

照相機和單光子發射型計算機斷層原理一、

照相機原理二、

照相機性能指標及質量控制三、單光子發射型計算機斷層原理四、單光子發射型計算機斷層的技術優勢五、SPECT性能指標及質量控制第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像一、

照相機原理

照相機構造原理1.探頭

射線源探頭位置信號能量信號照相示波器準直器電阻矩陣光電倍增管閃爍體XYZ

射線Z信號位置信號“復眼”第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像閃爍體光電倍增管電阻矩陣激發熒光熒光準直器排除干擾成像的射線鉛制NaI(Tl)晶體電脈沖增強六角形排列每個并接四個電阻輸出X-、X+、Y-、Y+四組電流1.探頭一、

照相機原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像一、

照相機原理電阻矩陣1.探頭第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像一、

照相機原理1.探頭第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像2.位置信號和Z信號Y＋X＋X－Y－加法器減法器位置信號亮度信號示波器示波器一、

照相機原理閃爍點定位原理：①靠閃爍點近的光電倍增管輸出光電信號較強，反之則異②光電倍增管輸出的位置信號同光電倍增管所處的位置有關，這是由電阻矩陣配置決定。③加在照相示波器水平和豎直偏轉板上控制亮點位置。第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像3.顯示和記錄延遲電路控制信號延遲電路控制信號示波器顯示圖形一、

照相機原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像二、

照相機的性能指標及質量控制1.空間分辨力RS

照相機對位置的分辨能力用兩個點(線)源的分辨距離或半高寬度FWHM及調制傳遞函數MTF表示Rc

準直器分辨力Ri

照相機的固有分辨力2.固有空間線性

照相機對

光子位置產生畸變(失真)程度空間線性不好圖像失真第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像3.固有能量分辨力

照相機精確分辨光電峰事件的能力

照相機鑒別原

閃爍事件和散射事件的能力二、

照相機的性能指標及質量控制第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像

4.固有泛源均勻性

照相機計數密度的差異積分均勻性(IU)微分均勻性(DU)探頭對均勻分布放射源響應差異對均勻分布放射源的最大響應誤差一定距離間計數密度最大變化率二、

照相機的性能指標及質量控制第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像5.多窗空間配準度

照相機在不同能量情況下圖像位置偏離6.固有計數率特性計數率容量（最大計數率）死時間

照相機對

射線的響應能力能分辨兩個

事件的最小時間間隔二、

照相機的性能指標及質量控制第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像7.系統靈敏度系統對

射線的探測效率單位時間內單位活度的計數率單位C·min-1·Bq-1圖像質量集中指標探測靈敏度圖像的線性二、

照相機的性能指標及質量控制第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像三、單光子發射型計算機斷層原理發射型計算機斷層（ECT）圖像重建顯示放射性核素在斷層分布斷層圖像功能代謝單光子發射型計算機斷層(SPECT)正電子發射型計算機斷層(PET)第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像1.SPECT成像的本質與方法ECT體外測量發自體內的

射線建立斷層投影函數卷積處理反投影重建二維的活度分布體外單光子數量的探測SPECT確定體內放射性核素的活度三、單光子發射型計算機斷層原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像SPECT

成像方法數據采集

照相機探頭步進式2o

~9o

靜止采集旋轉式360o

運動采集選層位置電路確定層厚任選數據采集后選定三、單光子發射型計算機斷層原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像2.數據的衰減校正SPECT要求

射線無衰減實際情況衰減不可避免衰減補償精度校正三、單光子發射型計算機斷層原理第一節概述第二節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像四、單光子發射型計算機斷層的技術優勢1.SPECT在空間分辨力、定位的精確度2.圖像受臟器大小、厚度影響大大低于

照相3.對一些深度組織的探測能力顯著提高4.發現早期病變優于X-CT和B超甚至MR計算病變部位的大小和體積等遠優于

照相第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像四、單光子發射型計算機斷層的技術優勢99mTc-MIBI心肌血流灌注SPECT第一節概述第二節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像五、SPECT性能指標及質量控制1.物理方面的一般檢查2.像素絕對大小的測定3.旋轉中心偏離的檢查4.斷層均勻性的測量5.斷層分辨力的測試6.總體性能的評價第一節概述第二節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像第五節PET及其融合技術一、PET原理二、PET技術優勢三、PET融合技術四、ECT的應用評價及發展趨勢第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像1.采用具有自準直符合計數方法

＋衰變區域兩側放置兩個光子探測器兩探測器同時(10-8s內)接收

光子符合電路給出一個計數湮滅輻射產生的雙光子同一直線上反方向飛行一、PET原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像1.符合探測一、PET原理第一節概述第二節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像2.衰減校正3.PET的檢測系統

湮滅輻射發生地點對測量結果影響不大且可精確校正早期六角陣列目前多環結構一次63個斷層32環一、PET原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像3.PET的檢測系統一、PET原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像圖0正常PET代謝顯示圖圖1肺癌光子刀術前圖2術后瘤灶基本消失PET像一、PET原理第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

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計算機斷層原理第六章核醫學影像二、PET技術優勢1.PET所用核素是構成人體生物分子主要元素，可以顯示機體生理生化過程“生命斷層”“生化斷層”“活體分子斷層”2.采用貧中子核素半衰期極短“超短半衰期核素”3.PET采用具有自準直的符合電路計數方法，省去準直器,靈敏度提高，圖像質量高放射性劑量很小第一節概述第二節

射線探測第三節準直器第四節

照相機和單光子發射型第五節PET及其融合技術

計算機斷層原理第六章核醫學影像4.電子對湮滅的距離為1.5mm左右空間分辨距離高可檢出5~10mm的病灶5.衰減校正精確，便于定量分析6.多