核技术与医学影像学的关系-PETCT的应用和质量控制课件.ppt
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- 关 键 词:
- 核技术 医学影像 关系 PETCT 应用 质量 控制 课件
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1、l 物理与医学的关系物理与医学的关系l 核技术在医学影像学的应用核技术在医学影像学的应用l 医学影像学的发展医学影像学的发展l PET/CT与分子影像学与分子影像学 l PET/CT质量控制和辐射安全质量控制和辐射安全l 现代医学是多学科结合的产物现代医学是多学科结合的产物(包刮物理学包刮物理学)l 物理学物理学(核物理学核物理学)是放射学的基石和基础是放射学的基石和基础l 医学与物理的结合形成了医学物理学医学与物理的结合形成了医学物理学l 医学影像学的奠基人大多是伟大的物理学家医学影像学的奠基人大多是伟大的物理学家l 医学离不开物理医学离不开物理,医院需要物理学家的融入医院需要物理学家的融入
2、l 诊断放射学诊断放射学 影像学影像学(Diagnostic Radiology)l 放射肿瘤学放射肿瘤学(Radiation Oncology)l 核医学核医学(Nuclear Medicine)l 放射防护学放射防护学(Radiation Protection)l 辐射安全辐射安全(Radiation Safety)l 放射生物学放射生物学(Radiation Biology)l 放射物理放射物理(放射治疗放射治疗)Radiation Physicsl 核医学物理核医学物理(核医学核医学)Nuclear medicine Physicsl 影像物理影像物理(放射诊断学放射诊断学)Imagi
3、ng Physicsl 放射防护放射防护(保健物理保健物理)Radiation Protection Health Physicsl 生物医学工程生物医学工程 Bio-Engineering (人工脏器人工脏器 生物材料生物材料)X-线的发现伦琴(伦琴(W K RONTGEN,1845-1923)世界上第一张世界上第一张X射线照射线照片,片,1895年年12月月22日日伦琴夫人伦琴夫人 安娜安娜l 伦琴在放射学界享有盛名伦琴在放射学界享有盛名l 发现发现X线线 奠定了放射学奠定了放射学,放射肿瘤学的基础放射肿瘤学的基础l“伦琴伦琴”长期被作为辐射剂量的实用单位长期被作为辐射剂量的实用单位l 第
4、一个发现放射性第一个发现放射性,奠定了核医学的基础奠定了核医学的基础l“贝可贝可”是放射性的国际单位是放射性的国际单位(衰变衰变/秒秒)l 第一次用乳胶照相第一次用乳胶照相,现仍用于医学研究现仍用于医学研究l 发现放射性铀和钋发现放射性铀和钋,奠定了核医学的基础奠定了核医学的基础l“居里居里”作为放射性的实用单位在医学中长期使作为放射性的实用单位在医学中长期使用用l 从铀中提取的镭曾用于妇科宫颈癌治疗从铀中提取的镭曾用于妇科宫颈癌治疗l 一战期间一战期间 亲自制备亲自制备 X光机为战士服务光机为战士服务l 质能转换公式质能转换公式 E=mc2 PET 成像原理的基础成像原理的基础 l 光电效应
5、光电效应 射线与物质相互作用的三大效应之一射线与物质相互作用的三大效应之一l 将闪烁探测技术用于放射学将闪烁探测技术用于放射学l 第一次将图像重建技术用于放射学第一次将图像重建技术用于放射学l 发明了发明了CT 断层扫描仪断层扫描仪l 奠定了现代影像学的基础奠定了现代影像学的基础l 医学影像学的奠基人是伟大的核物理学家医学影像学的奠基人是伟大的核物理学家l 核物理是核医学教育和人才培养的必修课核物理是核医学教育和人才培养的必修课l 放射性核素和射线是医学影像成像的源泉放射性核素和射线是医学影像成像的源泉l 闪烁探测技术是影像设备的核心闪烁探测技术是影像设备的核心l 闪烁晶体的应用和发展推动了闪
6、烁晶体的应用和发展推动了PET的发展的发展l 单道单道,多道分析器是核素显像设备的重要组成部分多道分析器是核素显像设备的重要组成部分l 核物理知识可以解释影像的质量和伪影核物理知识可以解释影像的质量和伪影l X-射线射线:X射线射线-球管产生球管产生 X射线射线-照相照相,CT成像成像l 单光子放射性核素单光子放射性核素(射线射线)反应堆生产反应堆生产 衰变衰变:N P+-照相机和照相机和SPECTl 正电子放射性核素正电子放射性核素(511 KeV 射线射线)加速器生产加速器生产 +衰变衰变:P N+N+2x511KeV2x511KeV光子光子,PET和和PET/CTl 闪烁扫描仪闪烁扫描仪
7、 B.Cassen 1951l-照相机照相机 H.O.Anger 1957l SPECT Kuhl(1963),Jaszczak(1977)l PET M.M.Ter-Pogosium 1975l SPECT/PET G.Muehllehner 1995l PET/CT D.W.Townsend 1995,2001l 碘化钠晶体碘化钠晶体(NaI)l 锗酸铋晶体锗酸铋晶体(bismuth germinate,BGO)l 硅酸镥硅酸镥(lutetium oxyorthosillicate,LSO)l 硅酸钇硅酸钇(yttrium oxyorthosillicate,YSO)l 硅酸镥硅酸镥(钇钇
8、)(LYSO)l 硅酸钆硅酸钆(gadolinium orthosillicate,GSO)l 半导体半导体,锑锌镉锑锌镉(cadmium zinc telluride,CZT)l 三明治晶体三明治晶体(sandwich YSO/LSO,12cm)常规影像学常规影像学 模拟图像模拟图像 (1895)(Conventional Imaging)现代影像学现代影像学 数字断层图像数字断层图像 (1972)(Modern Medical Imaging)分子影像学分子影像学 解剖功能融合图像解剖功能融合图像 (Molecular Imaging)(2001)1895年年 伦琴发现伦琴发现X线线 开创
9、了用射线观察人体和疾病的新纪元开创了用射线观察人体和疾病的新纪元 奠定了放射学的基础奠定了放射学的基础 常规放射影像学价廉,剂量低,分辨好常规放射影像学价廉,剂量低,分辨好l 1896年年,H.Becquerel发现放射性发现放射性 1898年年,居里夫人发现新元素钋居里夫人发现新元素钋 1924年年,G.Hevesy发明放射性示踪技术发明放射性示踪技术 开创了用放射示踪技术研究人体功能的新开创了用放射示踪技术研究人体功能的新时代时代 常规核术显像价廉,图像质量好,剂量低常规核术显像价廉,图像质量好,剂量低 核医学概况核医学概况l 定义定义:用射线和放射性药物诊断和治疗疾病用射线和放射性药物诊
10、断和治疗疾病l 内容内容:显像,治疗,放免测定,功能测定显像,治疗,放免测定,功能测定l 全国:全国:1,000多家,多家,6000多人,多人,600 ECT,200 PET和和PET/CT,100 加速器加速器l 北京:北京:48家家,400 多人多人,60 ECT,20 PET/CT l 闪烁扫描仪闪烁扫描仪 B.Cassen 1951l-照相机照相机 H.O.Anger 1957l SPECT Kuhl(1963),Jaszczak(1977)l PET M.M.Ter-Pogosium 1975l SPECT/PET G.Muehllehner 1995l PET/CT D.W.Tow
11、nsend 1995,2001SPECT(珈玛珈玛)照相机照相机 双探头双探头SPECTPET/CT发射计算断层(发射计算断层(ECT)分类)分类 单光子发射计算断层单光子发射计算断层 正电子发射断层正电子发射断层单光子发射计算断层单光子发射计算断层Single Photon Emission Computed TomographySPECT的分类的分类l 单探头单探头SPECTl 双探头双探头SPECTl 双探头符合线路双探头符合线路SPECT/PETl 图像融合图像融合SPECT/CT l 材料:材料:NaI(Tl),3/8英寸或英寸或1英寸英寸(SPECT/PET)l 作用:波长转换剂作
12、用:波长转换剂,将光子转换为可见光将光子转换为可见光l 影响:均匀性、空间分辨、能量分辨影响:均匀性、空间分辨、能量分辨l 注意:防潮、保温、加盖准直器注意:防潮、保温、加盖准直器l 损坏:颜色变黄、透明度差、损坏:颜色变黄、透明度差、将可见光转换为电信号将可见光转换为电信号 圆形圆形PMT 方形方形PMT 六角形六角形PMT 位置灵敏型位置灵敏型PMT 阴极、阴极、打拿极打拿极(倍增极倍增极)、阳极、阳极双探头符合成像双探头符合成像 SPECT/PET 项目项目 成像源成像源 成像参数成像参数 性质性质X线线CT X线线 CT值值 解剖解剖B超超 超声波超声波 超声波反射超声波反射 解剖解剖
13、MRI RF T1、T2、化学位移、化学位移 解剖、功能解剖、功能SPECT -线线 放射性浓度放射性浓度 功能功能PET -线线 放射性浓度放射性浓度 代谢功能代谢功能PET/CT ,x-线线 放射性浓度放射性浓度 功能和解剖功能和解剖l CT是是X射线透射成像射线透射成像,又称又称 TCT X射线与射线与线的异同线的异同 CT的本质仍是测物质的衰减系数的本质仍是测物质的衰减系数 X射线产生射线硬化效应射线产生射线硬化效应 (Beam Hardening)单层单层CT,螺旋容积动态螺旋容积动态CT,能谱能谱CT?分子影像学分子影像学CT?l 定义:定义:CT值是物质衰减系数的另一种表示方法值
14、是物质衰减系数的另一种表示方法l 公式:公式:airwaterwatermatCT1000)(物值 mat、water、air 分别为物体分别为物体、水、空气的线性衰水、空气的线性衰减系数减系数l 影响影响CT值的因素:有效原子序数、机型、能量、值的因素:有效原子序数、机型、能量、脏器大小、厚度、解剖结构脏器大小、厚度、解剖结构 等等 X射线与射线源的异同特点 X射线 射线本质本质 光子流光子流 光子流光子流能谱能谱 多能谱多能谱 单能谱单能谱能量能量 0-140kVp(75 keV)50-511 keV光子通量光子通量 高高 低低射线硬化射线硬化 有有 无无防护防护 容易容易 难难 射线硬化
15、效应(射线硬化效应(Beam Hardening)Beam Hardening)n定义:定义:X射线穿透物质后改变能谱成分,射线穿透物质后改变能谱成分,高能成分增加,低能成分减少,高能成分增加,低能成分减少,射线平均能量增加。射线平均能量增加。n影响:产生硬化后的射线透过物质时,透影响:产生硬化后的射线透过物质时,透 过多,衰减少,物质的过多,衰减少,物质的CT值减少,值减少,表现为低密度。表现为低密度。射线硬化产生伪影射线硬化产生伪影 物体E50keV80keVAverageAverageNCT的层与环的层与环“层层”与与”环环”“”“为为”螺旋螺旋CT的参数的参数 “层层”指断层数指断层数
16、,由软件决定由软件决定 “环环”指探头的排数指探头的排数,由硬件决定由硬件决定 64环最多环最多64层层,也可以是也可以是32层或层或16层层 PET的层数的层数=(环数环数x2)-1,如如32环环,63层层 Magnetic Resonance Imaging MRI MRI原称原称NMR MRI发生在原子核范围内发生在原子核范围内 MRI是是同位素的应用同位素的应用 T1、T2 与半衰期与半衰期 T1/2类同类同 MR信号产生涉及能级跃迁信号产生涉及能级跃迁活体状态下活体状态下细胞分子水平细胞分子水平应用影像学技术应用影像学技术定性定量研究生物过程定性定量研究生物过程l 成像元素是一种或一
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