第十七章-核医学成像设备课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第十七章-核医学成像设备课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十七 核医学 成像 设备 课件
- 资源描述:
-
1、第一节 概述一、核医学成像的特点 核医学成像的特点:核医学成像的特点: 以脏器内外或脏器内各部分之间的放射性核素浓度差别为基础,显示静态或动态图像 多种动态成像方式 放射性核素具有向脏器或病变组织的特异性聚集总之,既可以进行解剖成像,又可以提供有关脏器总之,既可以进行解剖成像,又可以提供有关脏器与病变的功能和分子水平的信息与病变的功能和分子水平的信息二、核医学成像的发展简史 1896年,法国物理学家贝克勒尔在研究铀矿时发现,铀矿能使包在黑纸内的感光胶片感光,这是人类第一次认识到放射现象,也是后来人们建立放射自显影的基础。 1898年,马丽居里与她的丈夫皮埃尔居里共同发现了镭,此后又发现了钚和钍
2、等许多天然放射性元素。 1923年,物理化学家Hevesy应用天然的放射性同位素铅-212研究植物不同部分的铅含量,后来又应用磷-32研究磷在活体的代谢途径等,并首先提出了“示踪技术”的概念。 1926年,美国波士顿内科医师布卢姆加特(Blumgart)等首先应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间,在人体内第一次应用了示踪技术。 1951年,美国加州大学的卡森(Cassen)研制出第一台扫描机,通过逐点打印获得器官的放射性分布图像,促进了显像的发展。 1957年,安格(Hal O. Anger)研制出第一台照相机,称安格照相机,使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶段,并于60年代初
3、应用于临床。 1959年,他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描,并首先提出了发射式断层的技术,从而为日后发射式计算机断层扫描机ECT的研制奠定了基础。 1972年,库赫博士应用三维显示法和18F-脱氧葡萄糖(18F-FDG)测定了脑局部葡萄糖的利用率,打开了18F-FDG检查的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层显像(PET)和单光子发射计算机断层显像(SPECT)的基础,人们称库赫博士为“发射断层之父”。三、核医学成像的基本过程 (一一)核医学成像的基本条件:核医学成像的基本条件:放射性药物(标记化和物)核医学成像设备 (二)放射性成像的基本过程 1.放射性或标记化合物的制备 以放射性示
4、踪法为基础,针对不同的靶器官或靶细胞、不同的部位和不同的检查目的,制备相应的放射性示踪剂。 2.将放射性示踪剂引入体内 通过注射、口服等方法将示踪剂引入体内,示踪剂在体内根据其化学及生物学的行为特性,经生理生化、生理、病理、排泄等因素积聚浓缩于特定的靶器官和组织,形成体内的随空间和时间而分布不同的图像。 3.体外测定射线 靶器官或组织放射性释放穿透组织的射线 ,使用灵敏的放射性探测器可以很容易地在人体外表探测到它们分布的所在位置,并定量地测定其大小并转换成电信号。 4.数据处理 对采集到的基本图像信息送入电子计算机系统中,进行一系列的校正,再经处理或重建成为图像数据。 5.图像显示与储存 由计
5、算机重建而成的基本图像,再以灰阶、彩色、动态、三维层面、表面三维立体、电影、双减影成像等方式将体层面的辐射分布重现为一个精确的核医学图像,即可以获得反映放射性在脏器和组织中浓度分布及其随时间变化的图像,显示出脏器和组织的形态、位置、大小及其功能结构的变化。第二节 照相机 照相机也称为闪烁照相机,是诊断肿瘤及循环系统疾病的重要设备 可进行动态研究 检查时间短,适合儿童和危重病患 显像迅速,便于多体位,多部位观察 对图像处理,获得有助于诊断的数据和参数一、闪烁照相机的工作原理 注入人体的放射性核素发射出的伽玛射线首先经过准直器准直,然后打在碘化钠晶体上,碘化钠晶体产生的闪光由一组光电倍增管收集。任
6、何一次闪烁均将在各个光电倍增管上产生不同的响应。 响应的强弱与光电倍增管距闪烁点的位置有关,距闪烁点愈近,产生的响应愈强,将所有光电倍增管的响应加起来可以产生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,能量信号确定那些闪烁事件该启辉,那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,形成一幅人体放射性浓度分布图像,即为一幅相机图像。二、 射线的探测技术 (一)核辐射探测原理 核医学成像必定涉及核辐射探测,核辐射探测一般是指对核辐射线的强度和能量的测量。它一般分为两类:对于带电粒子,是利用它对物质的电离和激发效应来探测的,对不带电的射线,主要是通过探测它与物质作用时产生的
7、次级带电粒子而作间接探测。据此,制成各种辐射探测器。 (二) 射线探测器 放射性医学成像中主要通过间接作用来探测射线的,而且所探测的射线一般属于低能量范围。由于射线与原子序数高的物质作用概率大,故射线探测器的探测介质一般选取Z值尽可能大的材料,如碘化钠、锗半导体、碘、锗等的原子序数均较高。根据射线探测的记录方法的不同,目前成像用的射线探测器主要有以下几种。 1.晶体闪烁探测器 闪烁探测器是目前使用最广泛的探测器,其探测介质是闪烁晶体,射线照射到闪烁晶体发生荧光效应时会产生相应的荧光,它既可探测射线强度,又可测定射线能量,探测效率高。晶体闪烁探测器主要由闪烁晶体、光导、光电倍增管和前置放大器等组
8、成,外面用铅屏蔽,靠近闪烁晶体面向人体的端面还置有铅准直器。 (1)闪烁晶体:闪烁晶体是能在高能粒子或光子作用下发射短暂荧光的物体。 光子进入闪烁晶体与其相互作用产生的次级电子使闪烁晶体的原子或分子电离或激发,它们复合或退激时即发射荧光,故又称为荧光体。 射线探测器用的闪烁晶体一般为无机晶体,常用的除碘化钠外,还有锗酸铋(Bi4Ge3O12,BGO)、镥-氧-正硅酸盐(LSO)和氟化铯(CsF)等。NaI是无色透明晶体,渗入少量(0.1%0.5%)激活物质铊后其发光效率提高近1倍。它广泛用于测量射线。 但其能量分辨率较差,一般在8%12%(用137Cs产生的611KeV射线测试)。BGO的有效
9、原子序数高,符合探测效率为NaI的10倍,易于探测高能射线。CsF的发光衰减时间短(5ns),可用于“飞行时间”测量中。 2.多丝正比室 多丝正比室是20世纪60年代发展起来的一种新型气体电离探测器。它是一种对位置空间非常灵敏的探测器,空间分辨率一般为0.52mm,主要取决于阳极丝间距,也与各极间距有关;分辨时间短,适于高计数率工作;但它只适于探测较低能量的射线(对于2580KeV的射线探测效率为10%50%);其相机大多只能拍摄前表器官(如甲状腺、乳腺等)的图像。 多丝正比室的结构,如图17-1所示,它主要由3个互相平行的栅极组成(极间距离为310mm).这些栅级都是由许多被拉紧的互相平行的
10、金属丝(丝间距为13mm)制成的(多丝由此而得),它们被封装在一个充有Xe(93%)-CH4(7%)或Xe-CO2混合气体的密封室内,充气压强范围为01 013kPa.改变充气种类(原子序数)和压强(密度相应改变)可改变射线能量的测量上限。中央栅极亦称为0阳极,由镀金钨丝(直径1225mm)制成,每条丝都连在一起。 2个外栅极 直径50m或更粗的金属丝构成,各条丝互不连接。这2个栅极的丝轴互相正交,丝轴与阳极丝平行的栅极称0阴极;另一个称90阴极。使用时在阴极与阳极之间加上直流高电压。光子射入多丝正比室内的有效容积(灵敏区)时,与气体作用产生光电效应,生成的光电子大部分通过对气体电离而将能量消
11、耗在生成它的附近的较小区域内。 电离产生的次级电子在电场作用下向阳极移动,并在某根丝周围的小区域内中造成约10的5次方倍的雪崩放大(次级电子的连锁电离),形成一个放大的电信号脉冲,其大小与光电子的能量成正比。同时,雪崩产生的正离子移动至阴极丝上产生相反极性的电脉冲。室内电离事件的位置信息是通过相互正交的阴极丝及连接的电磁延迟线获取的。 3.半导体探测器 半导体探测器具有能量分辨率高、线性响应好、脉冲上升时间短、工作电压低、结构简单、体积小等优点。其缺点是:一般需要用电荷灵敏前置放大器,以消除结电容的影响。半导体探测器实际上是一种PN的结式的电离室, 使用时,在电极K与A之间(某种形式的PN结之
12、间)加上反向偏电压,在半导体介质内形成电场。无光子入射时反向绝缘电阻很大,漏电流极小,无输出信号;当有光子入射时,由于光子的电离作用而产生大量的电子空穴对,在外电场作用下,它们分别向两电极作漂移运动,在收集极 A上形成电流,通过负载电阻RL产生电压脉冲信号。在半导体探测器中产生一对电子空穴的平均电离能比气体探测器要小一个数量级(约3ev)。对于一定能量的射线粒子可产生较多的导电粒子,故她的灵敏度和能量分辨力较高。半导体探测器种类很多,主要有锂漂移探测器、高纯度锗探测器、碲化镉半导体探测器三种。三、照相机的基本结构 闪烁照相机主要由四部分组成,即闪耀探头,电子线路,显示记录装置以及一些辅助装置。
13、闪烁探头包括准直器,闪烁晶体,光电倍增管。电子线路包括位置计算电路,能量信号电路(前置放大器,主放大器和分析器均匀性校正器线路等)。显示装置包括示波器,照相机等。还有其转移架和操作控制台等。操纵台上装有能量选择器、显示选择器、控制器、定时器、定标器、摄影显示器。现代相机都装备有计算机图像数据处理系统。四、 照相机的探头 照相机的探头结构,由外壳、接装环、准直器、闪烁晶体、光导、光电倍增管陈列及前置电路组成。 (一)准直器 1.准直器的作用 准直器位于探头的最前端它是由铅或铅钨合金铸成的机械装置,它的作用是把人体内四面八方分散的伽玛射线定向准直到闪烁晶体的一定部位上。这种采用准直器的方法称作机械
14、准直,以确别于电子准直。 2.准直器的结构 准直器是在有一定厚度的重金属屏板上制作出不同形状和数目的小孔而成的。在实际应用中大多采用铅,有时为增强其屏蔽能力,在关键部分用钨合金铸成。 3.准直器的类型 孔的形状: 针孔型、平行孔型、发散型、会聚型及斜孔型。 能量范围:低能( 350Kev)。 灵敏度和空间分辨:高灵敏、高分辨及通用型。 4.各种准直器的特点 (1)平行孔型准直器 空间分辨力随距离增加而变差 灵敏度随距离增加变化不太 图像大小与靶器官和准直器之间的距离无关 分为低能通用型、低能高分辨率、低能高灵敏度 (2)张角型准直器 扩大了有效视野10%-20% 灵敏度和分辨率较平行孔差,随放
15、射源与准直器距离的增加而变坏 易产生图像畸变 (3)聚集型准直器 提高灵敏度和分辨率 易出现图像畸变 适用于总计数时间受限的动态研究 (4)针孔型准直器 与小孔成像原理一样,像与实物的方向相反 成像大小与距离成反比,距离越近,成像越大 (二)闪烁晶体 紧靠准直器,将射线转化为荧光 晶体为碘化钠晶体NaI(T1),晶体在探头中起波长转换器的作用 普通放射性核素产生的伽玛射线为高能量,短波长的光子,它不能直接被晶体后面的光电倍增管(PMT)接受,必须把它转换成波长与可见光一样的光子才能被PMT接受(10-19nm 400nm左右)。 晶体的形状可以是方形、矩形和圆形, 圆形用得最多。 晶体的主要规
16、格是它的大小和厚度。 矩形和方形晶体则以边长表示。 目前大面积的晶体面积可达600400mm2。晶体厚度用毫米表示(传统用英寸)。 (三)光导 位于闪烁晶体和光电倍增管阵列之间的薄层邮寄玻璃片或光学玻璃片 把光电倍增管通过光耦合计与闪烁晶体耦合 把闪烁晶体受射线照射后产生的闪烁光有效地传送至光电倍增管得光电阴极上 (四)光电倍增管 呈蜂窝状排列成阵列状 圆形探测器PMT数量为37-91个,方形或矩形探测器PMT一般为55-96个。 PMT有圆形和六角形,六角形优点:去除光导,直接与晶体紧密相贴,消除探测间隙,提高灵敏度和空间分辨力五、 照相机电路照相机电路 照相机电路:位置信号通道和能量信号通
展开阅读全文