核医学 全套ppt课件.pptx

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1、,作者 ：,单位 ：,第0章,绪 论,目录,一、 核医学定义、内容,二、 核医学特点三、 核医学发展与现状,重点难点,熟悉,了解,掌握,掌握核医学的定义、内容和特点,熟悉现代核医学与分子影像学的新技术应用及其进展,了解核医学发展历史与现状,（一）核医学定义核医学是研究核科学技术在临床医学疾病诊治及生物医学理论研究的一门学科。核医学科是利用核素示踪技术（radionuclide tracing technology）即核素（nuclide）及其 标记化合物（labeled compounds）进行临床诊断、治疗疾病的独立临床科室。国家卫生健康委员会住院医师规范化培训基地核医学专业基地标准、国家临

2、床重点专科或中心、国家级 区域医疗中心评审标准草案、三级医院医疗服务能力标准（综合医院）等明确规定：独立核医学科室；具备核素显像（SPECT/SPECT/CT、PET/PET/CT）、功能测定、体外分析和核素治疗病房。,一、核医学定义、内容,核医学（第9版）,（二）核医学内容,一、核医学定义、内容,核医学（第9版）,诊断PET/CT SPECT/CT PET/MR SPECT/MR,治疗甲亢、甲癌及 骨痛治疗等,功能检查肾图，吸碘等体外放射分析甲状腺激素肾素-醛固酮等,放射性药物 研发及制备,核医学（第9版）核医学与 分子影像,Radionuclide therapy,40%,1%,10%,1

3、%,10%,25%,10%,临床核医学-放射性核素显像-功能测定-放射性核素治疗和放射免疫分析其他 3%,10%131I治疗甲状腺功能亢进DTC,核医学（第9版）,二、核医学特点,核医学分子功能显像是以核素示踪技术为基础，以放射性浓度为重建 变量，以组织吸收功能的差异作为诊断依据。灵敏度高精确探测可达10-1810-14g。方法简便、准确。合乎生理条件。定性、定量、定位研究的相结合。专业技术性强，需要多学科合作和复合型人才。,核医学（第9版）,1. 放射性的发现,1896年Becquerel发现铀238U的天然放射性。,人工生产放射性核素 1898年Curie夫妇成功提炼出镭226Ra和钋21

4、8Po放射性核素。放射性药物研发核反应堆、医用加速器、裂变产物提取和放射性核素发生器。核医学显像仪器的研制 1951年Cassen研制出第一台scanner；70年代初我国自主研制出长城扫描机；1952年和1959年David Kuhl先后设计了扫描机光点打印法和研制了 双探头的扫描机进行断层扫描；1957年Anger研制出第一台 camera；80年代，SPECT广泛应用于临床，90年代 PET应用于临床，直到21世纪SPECT/CT、PET/CT、PET/MR的广泛应用。,三、核医学发展现状,核医学（第9版）,放射性核素显像设备,Scanner, 相机,SPECT,PET,PET/CT,1

5、950,1960,1970,1990,分子 影像,静态,动态,平面,断层,功能 影像,分子 功能 影像,？21世纪,融合,MicroPET,核医学（第9版）,国内有7家PET/CT生产厂家， 其中6家已获得CFDA注册证。,国产PET/CT生产厂家,国家科技进步二等奖,PET/CT,PET/MR,FBFET/CT,核医学（第9版）,5. 临床与分子核医学（1）放射性核素显像和功能测定：全身各系统脏器，SPECT、SPECT/CT全身与局部、动态及断层 显像在常规临床应用已占据重要作用。,三、核医学发展现状,存活心肌,核医学（第9版）,多模态生物成像（multiple model biologi

6、cal imaging）PET/CT新技术已成为临床肿瘤诊治的一把利剑。多学科交叉融合多学科的治疗模式在临床疾病的治疗中越来越多地被采用。临床各学科的医生共同为一个患者制定一个综 合的治疗计划。MDT多学科联合治疗（Muti-disciplinary treatment，Multi-disciplinary team） 。多学科联合诊疗（Muti-disciplinary theranostics ）。多模态分子影像技术概念两种或两种以上不同影像设备整合在同一机架并为临床医学提供更多的诊治信息的系统装置。【SPECT/CT、SPECT/MR、PET/CT、PET/MR和SPECT/CT/PET

7、或 SPECT/CT/光学（荧光）/PET等】各自影像技术的优势互补、彰显现代医学影像技术在精准医疗的价值。,多学科融合与多模态成像是现代医学必然发展趋势,核医学（第9版）,SPECT/CT,核医学（第9版）,患者男性，47岁。间断发热2个月，骨穿未见异常，抗炎治疗无效,PET：positron emission tomography PET：personalization /evidence /translation,“分子水平影像的使用会使医学更精准”,核医学（第9版）,5. 临床与分子核医学（2）放射性核素治疗 ：放射性核素治疗安全、经济且疗效肯定，已成为治疗疾病的一种有效手段。主 要在

8、甲状腺疾病（甲状腺功能亢进症，分化型甲状腺癌术后残留、局部淋巴结或远处转移），恶 性肿瘤骨转移骨痛、难治性恶性肿瘤放射性粒子组织间近距离植入治疗和放射免疫靶向治疗等。,三、核医学发展现状,131I治疗甲状腺功能亢进症,患者男性，70岁。前列腺癌全身 骨转移疼痛，89Sr治疗前后比较,转移，术中125I粒子植入治疗,2016SNMMI image of the year -theranostic drug unites imaging and therapy for prostate cancer PET image shows prostate cancer patients,患者男性，42岁

9、。胰腺癌淋巴结 successful response to 68Ge-PSMA-617,endoradiotherapy,核医学（第9版）,5. 临床与分子核医学（3）体外放射分析：体外放射分析（in vitro radioassay）是以放射性核素标记的配体为示踪剂，以 结合反应为基础，在体外完成的微量生物活性物质检测技术统称为体外放射分析。近年来，在放 射免疫分析技术基础上建立起来的化学发光、时间分辨荧光等非放射标记免疫分析技术广泛应用 于临床，大大推动了免疫学和检验学科发展。,三、核医学发展现状,1959年放射免疫分析（RIA） 超微量生物活性物质检测美国Yalow于1970年荣获 诺

10、贝尔生理学医学奖,Ag+AbAg-Ab + Ag+*Ag,*Ag + *Ag-Ab,核医学（第9版）,6. 人工智能与影像组学（1）人工智能：人工智能（artificial intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。该领域的研究包括机器人、语言识别、 图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，相信在核 医学分子功能影像应用领域也不断扩大。,三、核医学发展现状,影像分类,目标检测,图像分割,影像检索,核医学（第9版）,6. 人工智能与影像组学（2）影像组学：影像组学（radiomics

11、）的深层次含义是指从影像（CT、MRI、PET等）中高通量地提取大量影像信息，实现肿瘤分割、特征提取与模型建立，凭借对海量影像数据信息进行更深 层次的挖掘、预测和分析来辅助临床医师做出最准确的诊断。,三、核医学发展现状,CTMRI PET/CT+FDG,影像组学生物标志物,CT/PET特异性MRI/PET特异性PET/CT特异性,核医学（第9版）,7. 学科发展与人才培养目前我国核医学科处于可持续性稳定发展，尤其211和985高校附属医院涌现出一批核医学学科的长 江学者、杰青、千青、优青等拔尖人才；教育部“放射性药物重点实验室”；国家、省部级核医学与 分子影像临床转化重点实验室及其优秀团队。-

12、组建国际分子影像中心；-承担了国家、省部级基金项目；-制定和撰写了国家和地方疾病预防和诊治标准、规范、指南和专家共识；-组建了核医学质量控制和改进中心；-编写了研究生、长学制、本科、住院医师规范化培训和专科培训等教材及核医学与分子影像的专著；-建立了核医学专业博士后流动站、博士点和硕士点，培养了一批优秀核医学专业青年学者；-成立中国核医学产业技术创新联盟；,三、核医学发展现状,核医学（第9版）,人才 培养,科学 管理,优秀医疗、教 学、科研团队,可持续稳定发展,核医学（第9版）,8. 我国核医学状况1956年在西安第四军医大学创办生物医学同位素应用训练班；1958年在北京开办第一个同位素临床应

13、用学习班；20世纪60年代我国放射性药物研发和放射性探测仪器研制成功；7080年代计算机技术应用使得核医学显像由定性迈入定量分析，传统的平面进入断层显像；SPECT和PET问世并广泛应用于临床；99mTc为代表具有优良物理性能放射性核素标记药物的研发和体外放射免疫分析技术的推广应用；1977年核医学作为一门独立专业学科纳入第一批高等医药院校本科生必修课；1980年成立了中华医学会核医学分会及各省市核医学分会；相继成立了中国核学会核医学分会，中国医学装备协会核医学装备与技术专业委员会，中国医学影像研究会核 医学专业委员会，中国医师协会核医学分会，中国抗癌协会肿瘤影像和核医学专业委员等；1981年

14、创办了中华核医学杂志并于2012年更名为中华核医学与分子影像杂志；,三、核医学发展现状,核医学（第9版）,本章小结,核医学（nuclear medicine）是研究核科学技术在临床医学疾病诊治及生物医学理 论研究的一门学科，涉及核素显像和功能测定、核素治疗、体外分析及其相关技术 理论研究。核医学是利用核素示踪技术实现分子功能显像（molecular functional imaging） 诊断和靶向治疗（targeted therapy）的最具有新时代的专业学科特色。核医学分子功能显像是以核素示踪技术为基础，以放射性浓度为重建变量，以组织 吸收功能的差异作为诊断依据。具有分子水平获得机体生理生

15、化信息，因此有助于 疾病的早期诊断。这也是核医学显像最具有特色之处。核医学是核科学技术在医学的应用，是现代医学的重要组成部分。核医学在医学领 域中具有独特的地位和作用，并与其它基础和临床专业学科知识相互渗透，与时俱 进，其新技术、新方法在临床疾病诊断和治疗及生物医学研究中发挥越来越重要的作用。,谢 谢 观 看,作者 :,单位 :,第一章,核医学物理基础,目录,第一节同位素、核素、同质异能素,第二节核衰变第三节射线与物质的相互作用,重点难点,熟悉,了解,掌握,核物理的基本概念,带电放射性粒子和光子与物质相互作用方式,放射性核衰变主要方式,同位素、核素、同质异能素,第一节,核医学（第9版）,一、原

16、子与原子结构,+ +,原子核 质子中子 电子原子结构示意图,（一）原子结构,核医学（第9版）,一、原子与原子结构,（二）原子结构的表示方法,1. 原子核结构表示为：,A Z,X,N,（1）X为元素符号，A为质量数，Z为质子数，N为中子数。（2）可以省略为：AX 。,两种同位素的比较,核医学（第9版）,二、同位素、核素、同质异能素,核素：质子数、中子数、能级状态均相同。同位素：质子数相同，中子数不同。同质异能素：质子数、中子数相同，能级状态不同。激发态：原子核能量较高的状态，表示为：AmX。,稳定核素：原子核稳定，不产生射线。放射性核素：原子核不稳定，自发产生射线。,核医学（第9版）,三、稳定核

17、素和放射性核素,核衰变,第二节,（一）衰变1. 衰变反应式：,射线，即粒子流（氦原子核）射线特点：（1）质量大。（2）射程很短。（3）穿透能力很弱。（4）电离能力很强。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,A Z,X,4,A-4Z-2 2,Y+He+Q,nucleus,衰变模式图,-,（二）-衰变1. 衰变反应式：,-射线，即-粒子流（高速电子流）。-射线特点：,（1）质量小。（2）射程较短。（3）穿透能力较弱。（4）电离能力较强。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,A,AZZ+1,XY+Q,nucleus,衰变模式图,（三）+衰变1. +衰变反应式：,+粒子，即正电子湮灭辐射：+粒子射程仅12

18、mm，其在较短的时间内 与邻近的自由电子碰撞，转变成两个能量同 为511keV、方向相反的光子。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,A,AZZ-1,X Y+Q,正电子湮灭辐射,（四）衰变1. 衰变反应式：,核医学（第9版）,一、核衰变方式,Am Z,X,A Z,Y+,射线，即光子流射线特点：（1）不带电荷。（2）运动速度快。（3）穿透能力强。（4）电离能力很小。衰变及内转换模式图,核医学（第9版）,二、核衰变规律,（一）衰变常数衰变常数：单位时间内发生衰变的原子核数目占总数的比率， 用表示。衰变规律：随时间呈指数规律减少。表达式： N=N0et,核医学（第9版）,二、核衰变规律,（二）半衰期1

19、. 半衰期：放射性核素数量因衰变减少一半所需要的时间，用T1/2表示。2. 与衰变常数的关系：T1/2 0.693/3. 有效半衰期：1/ Te = 1/ T1/2 + 1/ Tb,核医学（第9版）,二、核衰变规律,（三）放射性活度定义：放射性核素在单位时间内的衰变数，表示放射性核素的放射性强度。单位：（1）贝克（Bq）：1秒钟内发生一次核衰变（2）居里（Ci）：每秒3.71010次核衰变，1Ci=3.71010Bq GBq（109Bq） 、 MBq（106Bq） 、 kBq（103Bq） mCi（103Ci）、Ci（106Ci）、nCi（109Ci）,射线与物质的相互作用,第三节,（一）电离

20、与激发电离带电粒子（、粒子等）与物质的核外电子发生静电作用，使电子脱离轨道束缚形成自由电子；失 去电子的原子成为离子。电离密度带电粒子在单位路程上产生的电子-离子对的数目，表明带电粒子的电离能力。激发核外电子获得的能量不足，只能由能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道。,核医学（第9版）,一、带电粒子与物质的相互作用,核医学（第9版）,一、带电粒子与物质的相互作用,（二）散射带电粒子通过物质时运动方向发生改变，其中运动方向改变而能量不变者称为弹性散射。（三）韧致辐射（四）湮灭辐射（五）吸收散射示意图,（一）光电效应,核医学（第9版）,二、光子与物质的相互作用,光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全

21、部交给轨 道电子，使之脱离原子而发射出来，而整个光子被吸收 消失；脱离原子轨道的电子称为光电子。,光子,光电效应示意图,核医学（第9版）,二、光子与物质的相互作用,（二）康普顿效应能量较高的光子与原子的核外电子碰撞，将一部分能 量传递给电子，使之脱离原子轨道束缚成为高速运行的 电子，而光子本身能量降低，运行方向发生改变；释 放出的电子称作康普顿电子。（三）电子对生成康普顿效应示意图,本章小结,放射性核素是核医学的基本工具。核素、同位素、同质异能素等描述放射性核素的不同种类。核衰变、半衰期等描述放射性核素的物理变化方式、规律和生成核射线的种类。放射性活度是放射性核素放射性强度的度量单位。电离和激

22、发、光电效应等射线与物质的相互作用方式是核射线探测、核医学显 像和核素治疗最主要的物理基础。,谢 谢 观 看,作者 :,单位 :,第二章,核医学仪器（一）,目录,第一节放射性探测仪器的基本原理,第二节相机第三节SPECT与SPECT/CT第四节PET与PET/CT、PET/MR第五节脏器功能测定仪器 第六节放射性计数测量仪器第七节放射性药物合成、分装仪,重点难点,掌握,了解,放射性探测仪器的基本构成和工作原理相机的显像原理与动态显像SPECT工作原理与显像特点PET的显像原理PET/CT和PET/MR的显像特点,1. 多模态生物医学成像系统及动物显像设备,熟悉,放射性探测的基本原理常用的脏器功

23、能测定仪器和放射性计数测量仪器正电子放射性药物合成系统和分装仪,核医学仪器,核医学仪器的定义核医学仪器是在医学中用于探测和记录放射性核素发出射线的种类、能量、活度，以及随 时间变化规律和空间分布的各种仪器的统称，是实现核医学工作必不可少的基本工具。核医学仪器的分类根据使用目的不同，核医学仪器可分为显像仪器（包括相机、SPECT、PET等）、脏器功 能测量仪器、放射性计数测量仪器，以及放射性药物合成与分装仪器等。,核医学（第9版）,放射性探测仪器的基本原理,第一节,核医学（第9版）,一、放射性探测的基本原理放射性探测是用探测仪器把射线能量转换成可记录和定量的光能、电能等，通过一定的电 子学线路分

24、析计算，表示为放射性核素的活度、能量、分布的过程，其基本原理是建立在射线 与物质相互作用的基础上。在核医学领域，一般利用以下三种现象作为放射性探测的基础：电离 各种射线均可引起物质电离，产生相应的电荷数或电离电流。根据此原理制成的探测器 称为电离探测器，如电离室、盖革计数器等。激发 带电粒子能直接激发闪烁物质发出荧光，射线则是通过与物质相互作用产生的次级电 子激发闪烁物质发出荧光。根据该原理制成的探测器称为闪烁探测器，目前最常用的核医学仪 器都是采用该类探测器。感光 核射线与普通光线一样，可使X光胶片和核乳胶感光。依据这一原理，放射自显影技术 得以建立并发展。,核医学（第9版）,二、放射性探测

25、仪器的基本构成和工作原理用于放射性探测的仪器种类繁多，但其基本构成是一致的，通常都由两大部分组成：放射 性探测器和后续电子学单元。放射性探测器通常被称为探头，其作用是使射线在其中发生电离或激发，再将产生的离子 或荧光光子收集并转变为可以记录的电信号，因此实质上它是一个将射线能量转变为电能的换 能器。后续电子学单元是由一系列电子学线路和外部显示装置构成，可以将放射性探测器输入 的电信号进行放大、运算、分析、选择等处理，并加以记录和显示，从而完成对射线的探测、 分析过程。下面以实验核医学和临床核医学最常用的固体闪烁计数器为例，简要介绍放射性探测仪器 的基本构成和工作原理。,核医学（第9版）,二、放

26、射性探测仪器的基本构成和工作原理固体闪烁计数器主要由以下部件组成：1.晶体其作用是将射线的辐射能转变为光能，最常用的晶体是碘化钠晶体。,光学耦合剂光电倍增管前置放大器,其作用是有效地把光传递给光电倍增管的光阴极，以减少全反射。其作用是将微弱的光信号转换成可测量的电信号，是一种光电转换器件。 一般紧跟在光电倍增管的输出端，对信号进行跟踪放大。,用于对探测器输出电脉冲信号进一步分析处理，包括主放大器、脉冲高度,后续电子学线路分析器等单元。显示记录装置,主要有定标器、计数率仪、显像仪器等。,核医学（第9版）,二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理,晶体、耦合剂、光电倍增管、前置放大器等部件共同组成探

27、测器的探头，是探测仪器最 重要的部分,核医学（第9版）,二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理,单道脉冲高度分析器是最基 本的电子学分析电路，由上、 下两路甄别器和一个反符合 电路组成。只有当输入脉冲 的高度大于V同时小于V+V 时，才能触发反符合线路而 输出电脉冲信号，使之进入 计算机进行分析和记录。,核医学（第9版）,二、放射性探测仪器的基本构成和工作原理,核射线,闪烁体,光导,光电倍增管,前置放大器,主放大器,脉冲高度分析器,显示记录装置,工作电源,放射性探测仪 器的组成框图, 相 机,第二节,核医学（第9版）,1957年Hal O. Anger 研制成功第一台照相机，一次成像可以同时获

28、取视野内所有的射线，实现了 连续动态显像，把脏器显像与功能测定结合起来观察，这在放射性核素显像技术上是一个质的飞跃。,肾脏扫描图,肾脏照相图,核医学（第9版）,尽管X射线和射线在本质上都属 于光子流，但两者的成像原理却 完全不同。X线成像基于射线穿 透人体时不同密度和厚度的组织 对射线的吸收不同，射线方向是 可控的，几乎所有射线均可用于 成像；核医学成像则基于组织脏 器的功能变化，使摄入的放射性 核素分布不同，射线方向是不可 控的，仅少量射线可用于成像。 因此成像设备结构有很大不同。,核医学（第9版）,探头准直器（collimator）闪烁晶体光电倍增管（PMT）电子学线路定位电路和能量电路显

29、示记录装置 显像床,一、相机的基本结构,核医学（第9版）,1. 准直器（collimator）准直器是安置于晶体前方、由铅 或铅钨合金制成的一种特殊装置，有 若干个小孔贯穿其中，称为准直孔。 准直器的作用是只允许与准直孔角度 相同的射线到达晶体并被探测，其他 方向的射线则被吸收或阻挡。,一、相机的基本结构,核医学（第9版）,1. 准直器（collimator）目前使用的准直器主要有两类： 平行孔准直器和针孔准直器。准直器按适用的射线的能量分 为低能、中能、高能和超高能准直器； 按灵敏度和分辨率又可分为三类：高 灵敏型、高分辨型和通用型。,一、相机的基本结构,核医学（第9版）,一、相机的基本结构

30、,2. 闪烁晶体（scintillation crystal）相机的晶体基本上都采用大型NaI（Tl）晶体，晶体的直径可以从28.0cm到56.4cm，厚度从6.35mm（1/4in）到15.9mm（5/8in）。晶体的直径与探头的有效视野有关，而晶体的厚度则与探测效率和固有分辨率有关。厚晶体可 增加射线被吸收的概率，提高中、高能量放射性核素的探测效率（灵敏度），然而也同时增加多次 康普顿散射的概率，导致射线X-Y坐标作用点错位，降低仪器的固有分辨率。目前普遍应用的大视野通用型相机多使用厚度为9.5mm（3/8in）的矩形晶体，尺寸可达到600mm500mm，兼顾99mTc和131I标记药物的

31、显像，既可获得较高的灵敏度，同时又保证低能核 素成像的分辨率。,核医学（第9版）,一、相机的基本结构,3. 光电倍增管（PMT）根据照相机探头尺寸的不同， 由数目不等的光电倍增管组成阵列， 均匀地排列在晶体的后面。光电倍增管的数量多少与定位的 准确性有关，数量多可增加显像的空 间分辨率和定位的准确性。,核医学（第9版）,一、相机的基本结构,4. 定位电路和能量电路一个光子在晶体中产生多个闪烁光子，可被多个 光电倍增管接收。各个光电倍增管接收的闪烁光子数 目和输出的脉冲幅度与其离闪烁中心（光子处）的距 离成反比。在晶体中发生一个闪烁事件，会使排列有 序的光电倍增管阳极端输出众多幅度不等的电脉冲信

32、 号。这些信号经过定位电路和能量电路的权重处理， 可以得到这一闪烁事件的位置信号和能量信号。,核医学（第9版）,二、相机的显像原理与动态显像,1. 显像原理注入人体的放射性核素发射出的射线首先经过准直器准直，然后 打在碘化钠晶体上，晶体产生的若干荧光光子由一组光电倍增管收集并 输出众多幅度不等的电脉冲信号，经过定位电路和能量电路的权重处理 后，获得这一闪烁事件的位置信号和能量信号。位置信号确定了闪烁事件发生的位置，能量信号经PHA分析确定哪 些闪烁事件该启辉，哪些闪烁事件不该启辉。经过上述处理的信号成为 一个计数被记录，所有的记录构成一幅人体放射性浓度分布图像，即为 一幅相机图像。,核医学（第

33、9版）,二、相机的显像原理与动态显像,2. 动态显像动态显像是根据放射性示踪剂在体内的分布规律， 把整段图像采集时间分成若干时间间隔，在各个时间间 隔内采集一帧静态图像，从而获得一组与时间有关的系 列图像。动态显像不仅可显示被测脏器在某一瞬间的形 态，而且通过计算机的处理可以得到感兴趣区域内的“时间-放射性计数”曲线，根据曲线特征可计算出各种 临床需要的定量指标用以反映脏器的功能信息。,SPECT与SPECT/CT,第三节,核医学（第9版）,SPECT是在相机的基础上发展起来的核 医学影像设备，它实际上是在一台高性能相 机的基础上增加了探头旋转装置和图像重建 的计算机软件系统，因此其基本结构主

34、要由 探头、旋转运动机架、计算机及其辅助设备 等三大部分构成。探头是SPECT的核心部件， 根据临床需要设计探头数量，通常为13个。,一、SPECT基本结构,核医学（第9版）,SPECT的探头借助运动机架围绕身体或 受检器官旋转360或180，从多角度、多方 位采集一系列平面影像，然后利用专用的计 算机软件处理，可以获得符合临床要求的各 种断层图像。断层显像清除了不同体层放射性的重叠 干扰，不仅有利于发现较小的异常和病变， 还使得局部放射性核素定量分析进一步精确。,二、SPECT工作原理与显像特点,脑血流断层显像,核医学（第9版）,三、数据采集和断层图像重建,1. 数据采集SPECT的数据采集

35、方式除了相机已有的静态采集、动 态采集、门控采集和全身采集之外，还有断层采集和门控断 层采集。相对于相机的二维采集，断层采集条件的选择有 其特殊的要求，例如采集矩阵大小、断层采集的方式（步进 采集或连续采集）和角度、旋转半径、采集时间控制等。例如，静态采集和局部采集多使用128128、256256， 动态采集和断层采集使用6464。,核医学（第9版）,三、数据采集和断层图像重建,2. 衰减校正SPECT成像与CT存在明显的不同之处，CT用于成像的基 本信息就是人体对X线的衰减，而在SPECT中，辐射源处在 人体内部，希望所获得的影像是体内辐射源未经衰减的强度 分布。实际上射线在体内的传播过程中

36、存在明显的组织衰 减，这使得系统很难确定体内辐射源强度的绝对值大小。SPECT断层重建算法忽略了组织对射线的衰减作用， 使图像定量不准，出现伪影，因此在图像重建之前必须设法 消除由于射线在到达探测器之前的衰减所引起的误差，这就 需要进行衰减校正（attenuation correction，AC）。,核医学（第9版）,三、数据采集和断层图像重建,3. 断层图像重建SPECT断层图像重建是指，从已知每个角度上的平面投 影值（测量值），求出断层平面内各像素的放射性分布值。 目前图像重建的方法主要有两种：滤波反投影法（ filter back-projection，FBP）和有序子集最大期望值法（o

37、rdered subset expectation maximization，OSEM）。FBP的优点是 速度快，适用于临床实时断层重建，但是抗噪声能力差，定 量精度较差；OSEM重建的图像质量高，伪影少，但其运算 量很大，对计算机的要求高。,核医学（第9版）,四、SPECT/CT与图像融合技术,图像融合是将不同的医学影像或同一类型的医学影像采 用不同方法获得的图像进行空间匹配或迭合，使两个或多个 图像数据集融合到一幅图像上。SPECT与CT具有高度的互补性。SPECT/CT是将SPECT 和CT这两种设备安装在同一个机架上，通过SPECT/CT图像 融合技术，可以将SPECT灵敏反映体内组织

38、器官生理、生化 和功能的变化与CT提供的精确的解剖结构信息相结合，真正 实现了功能、代谢、生化影像与解剖结构影像的实时融合， 为临床提供了更加全面、客观、准确的诊断依据。CT提供的图像数据还可用于SPECT的衰减校正，有效提 高SPECT的图像质量。,99mTc-MIBI 甲状旁腺显像,PET与PET/CT、PET/MR,第四节,核医学（第9版）,一、PET的显像原理和基本结构,1. 显像原理PET显像是将发射正电子的核素引入体内，其发射的 正电子经湮灭辐射转换成的能量相同、方向相反的两个光 子射至体外，由PET的成对符合探测器采集，经过计算机 重建而成断层图像，显示正电子核素在体内的分布情况

39、。正电子探测与单光子探测的最大区别在于，单光子探 测时需要重金属制成的准直器排除不适于成像的光子，而 正电子探测采用符合电子准直方式，无须使用准直器。,核医学（第9版）,一、PET的显像原理和基本结构,1. 显像原理在正电子湮灭辐射中产生的两个光子几乎同时 击中探头中对称位置的两个探测器，每个探测器接 收到光子后产生一个电脉冲，电脉冲信号输入到符 合线路进行符合甄别，挑选真符合事件。这种利用 湮灭辐射的特点和两个相对探测器输出脉冲的符合 来确定闪烁事件位置的方法称为电子准直，这种探 测方式则称为符合探测（coincidence detection）。,核医学（第9版）,一、PET的显像原理和基

40、本结构,2. PET的探测器一般是将若干个晶体、光电倍增管（PMT）以及 放大和定位电路安装于具有保护和光屏蔽作用的外壳 内。经典的探测器结构为464组合，即4个光电倍增 管与64个微晶体块组合为一个单元。一组探测器组合叫组块，几个组块可组成探测器 组，若干组探测器组又组成探测器环，PET的探头便 是由若干探测器环排列组成。探测器环数越多，探头 的轴向视野越大，一次扫描可获得的断层面也越宽。,464探测器组块,探测器环,核医学（第9版）,一、PET的显像原理和基本结构,3. 数据校正由于PET使用短半衰期核素，采用电子符合准直 的探测方式，并且出于对影像进行绝对定量或半定量 分析的要求，必须通

41、过对采集到的各种数据和影响因 素进行更为复杂的校正，以达到提高影像质量和消除 图像的伪影的目的。PET的数据校正包括放射性核素衰变校正、探测 器归一化、衰减校正、散射校正、随机符合校正、死 时间校正以及脏器运动校正等。,真符合计数,随机符合计数,散射符合计数,核医学（第9版）,二、PET/CT,PET/CT由PET和CT两部分组成，两者组合在同 一个机架内，CT位于PET的前方，后配PET/CT融合 对位工作站。完成CT及PET扫描之后，PET/CT融合 工作站可分别重建CT和PET的断层图像以及两者的融 合图像。PET/CT具有PET和CT各自的全部功能，不仅能 够同时反映病灶的病理生理变化

42、及形态结构，还可以CT图像进行衰减校正，使全身显像时间缩短约40%， 衰减校正后的PET图像质量也优于传统PET图像，分 辨率提高了25%以上，校正效率也提高了30%。,CT图像,PET/CT图像,PET图像,核医学（第9版）,三、PET/MR,PET/MR一体机是当前最高端的影像融合设备， 实现了在同一个设备上同时进行PET和MR信号采集， 并通过一次扫描得到融合PET和MRI信息的全身图像。与PET/CT相比，PET/MR系统可以实现PET扫描 与MR信号采集同步进行，真正实现了代谢和生理功 能上的同步；MR具有更好的软组织对比度，可实现 多参数及多功能成像；PET/MR辐射剂量低，尤其适

43、 用于小儿相关疾病或是希望累积辐射剂量尽量达到最 低水平的患者。,谢 谢 观 看,作者 :,单位 :,第二章,核医学仪器（二）,目录,第一节放射性探测仪器的基本原理,第二节相机第三节SPECT与SPECT/CT第四节PET与PET/CT、PET/MR第五节脏器功能测定仪器 第六节放射性计数测量仪器第七节放射性药物合成、分装仪,重点难点,掌握,了解,放射性探测仪器的基本构成和工作原理相机的显像原理与动态显像SPECT工作原理与显像特点PET的显像原理PET/CT和PET/MR的显像特点,1. 多模态生物医学成像系统及动物显像设备,熟悉,放射性探测的基本原理常用的脏器功能测定仪器和放射性计数测量仪

44、器正电子放射性药物合成系统和分装仪,脏器功能测定仪器,第五节,核医学（第9版）,脏器功能测定仪是指用于测量人体内有关器官中放射性核素发出的射线，从而评价 脏器功能的非显像仪器，由一个或多个探头、电子学线路、计算机和记录显示装置组成。 通常将配备NaI（Tl）晶体的闪烁探测器，与准直器一同装在固定的或可移动的支架上作为探头，并根据器官的大小、形状、离体表的距离等因素各不相同设计和选用不同的 准直器。电子线路部分主要有放大器、单道脉冲幅度分析器、定时计数器和记录装置等。与核医学显像设备不同，它只关心特定脏器中药物的放射性浓度随时间变化的情况， 以连续测量计数率为设计目标，所以它的电子线路比SPEC

45、T等核医学显像设备要简单的多。,核医学（第9版）,一、甲状腺功能测定仪,甲状腺功能测定仪又称甲功仪，是一种 利用放射性碘作为示踪剂测定人体甲状腺功 能的仪器。甲功仪是一台单探头射线计数测量装置， 由张角型单孔准直器、闪烁探测器、放大器、 单道脉冲高度分析器、定标器或计算机组成。,a. 正常志愿者b. 甲亢c. 甲亢高峰前移 d. 甲低,核医学（第9版）,二、肾功能测定仪,肾功能测定仪又称肾图仪，是专用于肾 功能测定的仪器。肾图仪由两套相同的探测器、放大器、 甄别器、计数率仪记录装置或计算机组成。 两个探头分别固定在可以升降和移动的支架 上，用它分别对准左右两肾，通过两套计数 率仪电路，把左、右

46、两肾区对放射性药物积 聚和排泄的过程分别记录下来，所得到的时 间-放射性曲线就是肾功能曲线，简称肾图。,核医学（第9版）,三、多功能测定仪,多功能测定仪简称多功能仪，是由多套 探头组成的功能测定仪，可同时测定一个脏 器的多个部位或多个脏器的功能。多功能仪的各个探头既可分别使用也可 组合使用，完成多项不同的任务，达到一机 多用的目的。,放射性计数测量仪器,第六节,核医学（第9版）,一、闪烁计数器,测量样品射线计数的典型装置是配备井 型探测器的闪烁计数器， 主要结构由NaI（Tl）晶体、光电倍增管、放大器、单道或 多道脉冲高度分析器、定时计数器、打印机 等部件组成。在此基础上还发展出其他类型的闪烁

47、计 数器，如十孔闪烁计数器、全自动放免仪。,核医学（第9版）,二、放射免疫测量仪器,放射免疫测量仪器是在井型计数器基础上 为适应放射免疫分析的需要而发展起来的新型 分析设备，简称放免仪。这类仪器一般采用NaI 晶体作为探测元件，并配备微型计算机和样品 传送及换样装置，具有数据运算和处理功能， 可以实现自动测量、自动换样、自动记录和分 析测量数据、自动打印测量和分析结果，是核 医学体外分析常用的仪器之一。,核医学（第9版）,三、手持式射线探测器,手持式射线探测器由探头和信号处理显 示器两部分组成，具有体积小、准直性能好、 灵敏度高、使用方便等特点，主要用于术中 前哨淋巴结的探测。它探测的原理与计

48、数器 相同，即将照射到晶体上的射线转换成电信 号，信号处理显示器由数字显示装置和声控 信号处理系统组成。,核医学（第9版）,四、活度计,活度计是用于测量放射性药物所含放射 性活度的一种专用放射性计量仪器，最常用 的是电离室型活度计，主要由探头、后续电 路、显示器或计算机系统组成。活度计的探头 一般采用封闭式井型圆柱形电离室作为探测 器，外面套以铅壁。对于常用放射性核素，使 用时只要选择待测核素的按钮或菜单，就 能 利用相应的刻度系数转换成活度的读数。,核医学（第9版）,五、液体闪烁计数器,液体闪烁计数器简称为液闪，是在固体闪烁计数器的基础上发展起来的，主要用于射 线和低能射线（如3H、14C）

49、的探测。由于低能射线穿透力弱、射程短、自吸收作用明显，很难穿透样品及样品容器到达闪 烁晶体或电离室内被探测到，因此需要将样品分子直接加入到液态闪烁体中，使射线最大 限度地直接与闪烁体作用，以期提高探测效率。,核医学（第9版）,六、表面污染和工作场所剂量监测仪,表面污染监测仪是用于监测放射性工作 场所和实验室的工作台面、地板、墙壁等部 位以及工作人员体表、服装、鞋等表面有无 放射性沾染和沾染多少的检测，而工作场所 监测仪是用于测量放射性工作场所射线的照 射量。这两类仪器的探测原理基本相同，剂 量值超过预设限值时会触发声光报警装置。,移动式表面污 染检测仪,放射剂量场地 监测仪,手持放射剂量 检测

50、仪,核医学（第9版）,七、个人剂量监测仪,个人剂量监测仪是从事放射性工作的人 员必不可少的装备，是用来测量个人接受外 照射剂量的仪器，射线探测器部分体积较小， 可佩带在身体的适当部位。根据射线探测的 原理，可分为电离室型便携式剂量仪和热释 光个人剂量仪两类。,个人剂量报警仪,热释光个人剂量仪,放射性药物合成、分装仪,第七节,核医学（第9版）,一、正电子药物合成模块系统,18F药物合成模块以18F-FDG合成模块最为常用，集成了靶水18F离子富集与洗脱、脱 水干燥、加热反应、纯化等功能，可通过电 脑远程控制18F-FDG合成。目前应用最多的是 卡套式合成模块，即所有药盒集成到卡套上， 这样可最大