高能正电子成像的物理及相关技术问题 中国医学科学院中国协和医科课件.pptVIP

高能正电子成像及医学应用中国医学科学院 中国协和医科大学肿瘤医院陈盛祖 Monitoring Therapy with PET Effects of therapy on tumor metabolism seen in hours. Anatomic change (size reduction) will take weeks. 高能正电子成像的定义及分类 高能正电子准直成像 High Energy Positron Collimation Imaging 正电子发射断层 Positron Emission Tomography 符合探测成像 Coincidence Detection Imaging 历史 正电子扫描机 1954年 单光子及符合探测，平面像 正电子伽玛照相机 1959年 正电子发射断层（PET） 1976年 分子符合探测（MCD） 1994年 正电子的物理特性 正电子发现于1934年 正电子带一个正电荷 正电子有一定的能量和射程 正电子只能瞬间存在 正电子由β+衰变产生 正电子与电子结合产生湮灭辐射 正电子的湮灭辐射（Annihilation） 正电子与组织中电子结合产生湮灭辐射 湮灭辐射产生2个511KeV的γ光子 ——能量守恒 2个γ光子互成180°(±0.25°） ——动量守恒 湮灭辐射光子用符合探测法探测 Positron Annihilation Coincidence Detection Events occurring anywhere on line between detectors contribute coincidence counts to detector pair. Recorded counts are proportional to line integral of activity between the detectors. Projection Data Collection F-18的物理特性 衰变类型：β+衰变，电子俘获（EC） 半衰期：109.8分 主要射线：511KeV的γ光子 正电子能量：Max 633KeV,平均203KeV 符合时间：10-9秒 511KeV γ光子的物理特性 穿透能力强 为99mTc的3.65倍, 131I的1.6倍 衰减系数： μ=0.096cm-1 (水) 99mTc为0.14cm-1 半吸收厚度： 511KeV：7.14cm (水), 4.1 mm (铅) 140KeV：5.0 cm (水), 0.17mm (铅) 康普顿散射： 511KeV：170～341KeV 60% 140KeV：130KeV 80% 符合探测事件的类型 单光子(single, singles) 真符合(true coincidence) 随机符合(random coincidence) 散射符合(scatter coincidence) 散射符合也是真符合，只是改变了方向 高能正电子成像的晶体和材料 锗酸铋晶体(bismuth germinate, BGO) 碘化钠晶体(NaI) 硅酸镥(lutetium oxyorthosillicate, LSO) 硅酸钇(yttrium oxyorthosillicate, YSO) 硅酸钆(gadolinium orthosillicate, GSO ) 半导体,锑锌镉(cadmium zinc telluride, CZT) 三明治晶体(sandwich YSO/LSO, 1～2cm ) 各种晶体性能的比较性能 BGO LSO YSO GSO NaI密度(g/cm3) 7.13 7.4 4.54 6.71 3.67有效原子序数 74 66 34 60* 51衰减系数(cm-1) 0.96 0.87 0.43* 0.67 0.34衰变常数(ns) 300 40 70 65 230光输出量(%) 15 60 120 35 100能量分辨(%) 10 12～18 7.5 9