SPECT和PET.ppt

一、X射线和γ辐射是光子流，它们不能直接产生电离和激发效应，但当它们通过物质时、原子核外电子或原子核存在的电磁相互作用，将产生光电效应、康普顿效应和电子对效应这三种效应，它们均会产生次级电子，在探测器物质内引起电离和激发效应，利用这种间接的办法可测量射线和γ辐射。 二、在射线的三种效应中，光电效应和电子对效应所发射的次级电子的能量是单一的，因而可测量γ射线能量，并容易排除干扰。而这两种效应对大原子序数物质作用几率均较大，所以构成射线探测器材料一般均选取原子序数尽可能大的物质，如:NaI(Tl)晶体探测器，Ge半导体探测器，充氙气体探测器等。 三、核探测器探测射线的原理是基于射线与物质的相互作用，通过电离、激发效应得到光，经过转化产生电脉冲信号。 设射线在探测器中消耗掉的能量为E，得到的电子电荷的平均数为N，则N/E称为探测器的能量-电荷转换系数。 探测器的指标 FWHM与FWTM是探测器的重要技术指标，决定能量分辨力R。 探测效率，它由探测器输出脉冲计数率与被测核辐射强度之比来确定，决定探测器的灵敏度。 探测器的线性是指所产生的离子对数平均值和所需消耗的粒子能量E的线性程度，决定测量定量的准确度，其线性因探测器种类不同而异。 探测器的稳定性则是指能量-电荷转换系数在环境温度和电源电压变化时的比值。 闪烁探测器 一种铊激活碘化钠[NaI(Tl)]探测晶体普遍用于γ相机中。在核医学中，这种晶体对于放射性核发射的γ射线能量有最佳的探测效率。探测晶体一般为圆形或矩形。 由于光电效应和与晶体内碘化物的离子的康普顿散射，γ光子与探测器互相作用。这种相互作用导致电子释放而继续与晶体的网格相互作用产生光。这种过程称为闪烁。 闪烁探测器特点 闪烁探测器与其它探测器相比有一些显著的特点： ①适用范围广，可探测各种类型辐射，亦可在各种复杂的场合环境中使用; ②作为探测介质的闪烁体一般密度大，比较结实，可做得很大，且可制作成任何形状，对射线(特别是γ射线)有较高的探测效率; ③使用的光电倍增管可给出较大的脉冲电流，负载能力强，有较强的抗干扰能力，对后续的电路要求不苛刻; ④当使用快闪烁体时，有更快的时间响应，在较高计数率场合下也能工作。 NaI闪烁体 碘化钠晶体(NaI)属于无机闪烁体，是核探测器中应用最广泛的一种，也是核医学中最常用的一种。 无机闪烁体主要是指含有少量混合物(激活剂)的盐晶体。虽然纯无机晶体也可作为闪烁体，但添加了激活剂的则大大提高它的发光效率。 CsI和硫化锌 1、CsI(Tl) 有比NaI 更高的原子序数，适于探测γ射线，而且碘化铯不易碎裂，也不潮解，使用更加方便可靠，但价格较贵，其能量转换效率远低于碘化钠。极少采用。 2、硫化锌有很高的发光效率，它通常用银做激活剂，但因它只能制成多晶粉未，呈半透明状，所以一般涂一薄层探测重带电粒子。在核医学中也极少采用. 锗酸铋闪烁体BGO BGO是一种较新的闪烁体。它的阻止本领高，闪烁衰减时间短，余辉小，化学性能稳定，机械强度好，因而获得了越来越广泛的应用。BGO的闪烁衰减时间为0.3μs，最强发射波长为480mm，与NaI(TL)相仿，因而BGO的应用对光电倍增管和电子学线路没有特殊要求。BGO含有高Z元素（Z-83），密度大(7.13/cm3)，因此对r射线的吸收系数是NaI（TL）的2.5倍。 BGO的多环多晶体结构的优点 目前应用于临床的PET都是采用BGO的多环多晶体结构。 1.优点: （1）使用少量的探测器可以得到较多的环数，较大断层厚度和较高的空间分辨力，同时也降低了制造成本。 （2）是一种新型的无机闪烁体，含有高的原子序数元素Bi，晶体密度高，对γ射线有很高的光电效应界面，能有效的阻止和转换高能的γ光子 （3）它的转换比较快，能够入射的γ光子被很快处理，从而大大提高了探测效率。 （4）节省了大量的光电倍增管，而且还改善了光的收集效率，灵敏度和空间分辨力也有所提高。 （5）这种晶体不易受潮解，透明度好，余辉小，机械加工性能良好。 碘化钠晶体的优点 碘化钠晶体的优点： 1、是它的密度大(含有原子序数高的元素碘)，对三种次级效应作用的截面积较大，对γ或x射线的阻止能力强，所以吸收率高，发光效率高，使其探测效率达到20%-30%。 2、另外，晶体荧光衰减时间短〔0.23一0.25us)，故它的时间分辨力率很高，用于高计数率工作，且晶体产生荧光光子的数量与入射γ射线能量之间线性范围较宽亦能满足要求。 3、另外一个优点就是晶体的制备较为方便，大小形状容易满足临床应用要求。目前临床使用的Na I(Tl)晶体直径己有超过400mm. 碘化钠晶体主要缺点 碘化钠晶体主要缺点： 1、在于易潮解，颜色变黄，使晶体透明度减低，灵敏度降低，性能变坏，故使用时必须对探头进行密闭封装