核医学仪器(影像班)ppt课件.ppt
《核医学仪器(影像班)ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《核医学仪器(影像班)ppt课件.ppt(105页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程核 医 学 仪 器中国医科大学附属盛京医院核医学科于 树 鹏病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程核物理基础 医学知识核医学仪器放射性药物代谢受体基因形态结构、血流、功能病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程核医学显像仪器的发展历程核医学显像仪器的发展历程扫描机 1951年美国加州大学Cassen照相机 1958年H.Anger SPECT 1
2、979年 Kuhl等 PET 2001年时代周刊21世纪最具有 创意且已商业化的三大发明之一SPECT/PETSPECT/CT;PET/CTMicro PET、Micro SPECT、Micro PET/CTPET/MRI病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程闪烁探测器闪烁探测器(scintillation detector)病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程闪烁探测器实际上是一种能量转换器,其作用是将探测到的射线能量转换成可以记录的电脉冲信号。主
3、要部件由晶体(晶体(crystal)碘化钠(铊),NaI(Tl)、光电倍增管光电倍增管(photomultiplier tube,PMT)和前置放大器组成。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程Scintillation;Scintigraphy病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程扫描机扫描机 Scanner病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程照相机(照相机(camera)病原
4、体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程照相机是核医学最基本的显像仪器,它由探头及支架、电子线路、计算机操作和显示系统组成。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程探头是探头是照相照相机的核心机的核心,其性能的好坏决定了整台机器性能机图像性能的好坏。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程探头的构成准直器 定向准直晶体 波长转换器光电倍增管 光电转换器病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机
5、体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程准直器(准直器(collimator)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准直,以确别于电子准直。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程为什么要用准直器?准直器有什么缺点?病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程准直器的功能参数准直器的功能参数几何参数:孔数、孔径、孔
6、长及孔间壁厚度决定了准直器的空间分辨率、灵敏度和适用能量范围等性能参数准直器的空间分辨率与灵敏度是一个矛盾关系病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程准直器的空间分辨率准直器的空间分辨率定定义义:描描述述区区别别两两个个邻邻近近点点源源的的能能力力,通通常常以以点点源源或或线线源源扩扩展展函函数数的的半半高高宽宽(full width at half maximum,FWHM)表表示示,半半高高宽宽度度越越小小,表表示示空空间间分辨率越好。分辨率越好。平平行行孔孔准准直直器器,FWHM由由下式估算:下式估算:(D为准直孔的直
7、径,为准直孔的直径,L为准直器厚度,为准直器厚度,z0为准直器表面至源的距离)为准直器表面至源的距离)准直孔越小,准直器越厚,探头距病人距离准直孔越小,准直器越厚,探头距病人距离越近分辨率越高,获得的图像质量越好。越近分辨率越高,获得的图像质量越好。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程准直器的灵敏度与探测的射线能量准直器的灵敏度与探测的射线能量准直器的灵敏度:准直器的灵敏度:反反映映能能通通过过准准直直器器的的光光子子占占入入射射到到准准直直器器的的光光子子的的比比率率。准准直直孔孔越越大大,准准直直器器越越薄薄,灵灵敏
8、敏度度越越高高,孔孔间间壁壁越越厚厚,灵灵敏敏度越低。度越低。适用能量范围:适用能量范围:由由孔孔长长和和孔孔间间壁壁厚厚度度决决定定。高高能能准准直直器器孔更长,孔间壁也更厚。孔更长,孔间壁也更厚。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程准直器准直器(collimator)的分类的分类孔的形状: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。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体
9、侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程紧靠准直器部分是晶体。晶体是探头核心部件。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)。晶体就是起这种波长转换作用。显然,晶体的转换效率是首先应考虑的因素。晶体晶体病原体侵入机体,
10、消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程NaINaI晶体的特点晶体的特点 优优点点:密密度度大大(p=3.67g/cm(p=3.67g/cm3 3),对对射射线线的的阻阻止止本本领领高高,即即吸吸收收率率高高;荧荧光光转转换换效效率率高高;荧荧光光衰衰减减时时间间短短 (0.25s)(0.25s),得得到到高高的的时时间间分分辨辨率率,约约为为1010-6-6s s;制制备备较较为为方方便便,大大小小和和形形状状可可满满足足临床要求;临床要求;价格低廉。价格低廉。缺缺点点:易易于于潮潮解解,使使其其透透明明度度降降低低,性性能能变变坏坏;薄
11、薄晶晶体体制制造造困困难难;易易潮潮、易易碎碎,使使用用时时应应特特别别小小心,不用时一定要加准直器保护。心,不用时一定要加准直器保护。目前目前SPECTSPECT晶体多为边长为晶体多为边长为40cm40cm左右大晶体。左右大晶体。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程 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)。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定
12、部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程目前目前相机和相机和SPECT探头的晶体一般在探头的晶体一般在6.4mm(1/4英寸英寸)25.4mm(1英寸)范围内英寸)范围内对对Tc-99m(140keV 射线)等低能核素,大部分相互作用射线)等低能核素,大部分相互作用发生在晶体前端发生在晶体前端25mm内,应该使用薄晶体内,应该使用薄晶体如果将晶体从如果将晶体从12.5mm降到降到6.5mm,空间分辨率可提高,空间分辨率可提高70%,而相应的灵敏度仅损失,而相应的灵敏度仅损失15%SPECT探头通常使用探头通常使用9.525mm(3/8英寸)英寸)带符合探测的多功能带符合探测的多功能SPECT(
13、SPECT/PET),为兼顾高),为兼顾高能射线(能射线(511keV射线)的探测,通常使用射线)的探测,通常使用15.875mm(5/8英寸英寸)25.4mm(1英寸)的厚晶体。英寸)的厚晶体。晶体厚度选择考虑的因素病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程光电倍增管光电倍增管(PMT)(PMT)晶体的后面是光电倍增管。光电倍增管成各种阵列排列,晶体的后面是光电倍增管。光电倍增管成各种阵列排列,依晶体的形状而定。光电倍增管的个数随视野大小和依晶体的形状而定。光电倍增管的个数随视野大小和PMTPMT的大小而变。的大小而变。相应
14、的探头相应的探头PMTPMT的总数最少为的总数最少为1919,最多可达,最多可达9191或更多。或更多。增加增加PMTPMT的个数可改善空间分辨,但影响探头的均匀性。的个数可改善空间分辨,但影响探头的均匀性。常用的常用的PMTPMT为圆形,光阴极直径为圆形,光阴极直径7.5mm7.5mm或或50mm50mm,近来采用,近来采用六角形或方形六角形或方形PMTPMT的机器也不少。的机器也不少。晶体与晶体与PMTPMT间有光导。间有光导。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对
15、稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程电子学线路电子学线路放大电路、位置电路、能量电路、线性校正、能量校正及均匀性校正电路等位置和能量电路是核心,以确定光子产生的位置和成像核素发射射线的能量病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程光子事件位置的确定光子事件位置的确定一个光子在晶体中产生多个闪烁光子,被一个光子在晶体中产生多个闪烁光子,被多个光电倍增管接收;多个光电倍增管接收;各个光电倍增管接收的闪烁光子的数目随各个光电倍增管接收的闪烁光子的数目随其离闪烁中心(其离闪烁中心(光子处)的距离增加而减光子处)的距
16、离增加而减少;少;由位置电路和能量电路根据不同位置的光由位置电路和能量电路根据不同位置的光电倍增管接收到的闪烁光的强度来确定电倍增管接收到的闪烁光的强度来确定光光子的位置。子的位置。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程光子能量甄别光子能量甄别脉冲幅度高度分析器脉冲幅度高度分析器PHAPHA病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程光子能量甄别光子能量甄别脉冲幅度高度分析器脉冲幅度高度分析器PHAPHAPHAPHA用来选择放射性核素的能量和能谱范围。用来选
17、择放射性核素的能量和能谱范围。单道分析器主要由上阈、下阈道宽和构成。改单道分析器主要由上阈、下阈道宽和构成。改变道宽的大小可选择能谱的范围。变道宽的大小可选择能谱的范围。伽玛照相机的道宽经常选在伽玛照相机的道宽经常选在20%20%,包括了放射包括了放射性核素光电峰的位置,可用来选择伽玛照相机性核素光电峰的位置,可用来选择伽玛照相机所用的放射性核素。所用的放射性核素。选择设定核素能量窗的选择设定核素能量窗的光子被记录,剔除低光子被记录,剔除低能能光子(例如,散射光子)及高能光子(例如,散射光子)及高能光子光子 。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,
18、引起不同程度的病理生理过程单道脉冲幅度高度分析器病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程其他辅助电路其他辅助电路1 1、放大电路放大电路2 2、取样保持线路取样保持线路3 3、均匀性校正电路均匀性校正电路病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程伽玛照相机的工作原理伽玛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器准直,然后打在碘化钠晶体上,碘
19、化钠晶体产生的闪光由一组光电倍增管收集。任何一次闪烁均将在各个光光由一组光电倍增管收集。任何一次闪烁均将在各个光电倍增管上产生不同的响应。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。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。些闪烁事件该启辉,那些闪烁事件不该启辉。经过
20、上述处理的信号成为一个计数被记录,形成一幅人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,即为一幅体放射性浓度分布图像,即为一幅相机图像相机图像病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程single photo emission computed tomography(SPECT)单光子发射型计算机断层仪单光子发射型计算机断层仪病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程CT(computed tomography)计算机断层仪计算机断层
21、仪TCT Transmission CTECT Emission CTSPECT(single photon emission computed tomography)单光子发射型计算机断层仪单光子发射型计算机断层仪PET(positron emissiontomography)正电子发射型计算机断层仪正电子发射型计算机断层仪病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程SPECT成像原理是一台高性能的照相机的基础上增加了支架旋转的机械部分、断层床和图像重建(reconstruction)软件,使探头能围绕躯体旋转360o或180
22、o,从多角度、多方位采集一系列平面投影像。通过图像重建和处理,可获得横断面(transverse section)、冠状面(coronal section)和矢状面(sagittal section)及其它斜断面的断层影像。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环
23、境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程由已知不同方向的投影值来求物体内各点的分布称图像重建图像重建。SPECT成像原理即将通过探头的旋转得到的各角度投影图像利用图像重建的方法重建出各方向的断层图像。目前常用的图像重建方法为滤波反投影法(FBP filtered backprojection)。对于一些不完全角度投影可以采用迭代法(迭代法(OSEM)重建
24、图像。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程在数字图像中,图像单元的大小,是用二进制单位比特(Bit)表示的数字量。图像可划分成许多小的方块或单元,称矩阵单元。常用图像矩阵有 6464、128128、256256等。在SPECT中,我们事先并不知道各个矩阵单元的值,我们仅从测量中知道沿某一方向上各矩阵单元的和,称射线和或投影。从不同方向投影中可以求出矩阵单元的值,这就是图像重建的任务。显然,如果知道了图像矩阵单元值,一幅图像性质也就知道了。图象重建的预备知识图象重建的预备知识病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境
25、的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程SPECT断层图像校正断层图像校正衰减校正及散射校正衰减校正及散射校正衰减校正:衰减校正:补偿组织对光子的衰减,以提高图象补偿组织对光子的衰减,以提高图象质量和准确质量和准确软件校正:假想组织对光子的衰减是均匀的,对软件校正:假想组织对光子的衰减是均匀的,对非均匀衰减的校正效果均不理想非均匀衰减的校正效果均不理想 透射扫描校正法:用放射源或透射扫描校正法:用放射源或CT投射扫描获得成投射扫描获得成像组织衰减的分布,即衰减图。
- 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:
- 核医学 仪器 影像 ppt 课件
限制150内