第5章 6-2核医学成像系统.ppt

第5章 核医学成像系统 医学技术与工程学院 主要内容 概述 核医学成像的基本原理和技术 γ照相机 单光子发射型计算机体层设备(SPECT) 正电子发射型计算机体层设备（PET） 核医学成像是向人体注射放射性核素示踪剂，使带有放射性核素的示踪原子进入人体内要成像的脏器或组织，使它们变成射线源，然后通过测量放射性核素在人体内的分布来成像。 X射线成像是由外部向人体发射某种形式的能量，根据能量的衰减情况来成像。 γ照相机的基本原理 γ照相机是一种放射性核素快速成像设备，把人体脏器内的放射性核素的三维分布变成一张二维分布的图像或照片。它不仅能提供静态图像，而且可提供动态图像，了解血流和代谢过程，是诊断肿瘤和循环系统疾病的重要设备。 ?相机提供的图像是放射性药物在三维人体组织中分布情况的二维投影图像，会产生前后组织的放射性分布重叠。 1979年第一台实用的单光子发射型计算机体层设备研制成功，继承了?相机的优点和功能，并且实现了类似CT的体层成像。 SPECT利用从体外不同角度检测采集到的二维图像数据，经计算机处理后重建图像。消除了复杂结构的重叠，给出了一个体层或多个体层的定向图像，表示出生理放射性同位素示踪的三维分布。 γ相机---发射，平面图像（透射X平片） SPECT---发射，断层图像（透射CT） γ相机探头绕人体旋转 获得各个方向的投影（平面）像 图像重建---滤波反投影、迭代 获得断层图像 图像重建算法---使图像更接近真实 一直是核医学中的一个重点研究方向。 单光子发射计算机断层是核素显象技术中继扫描机和γ相机问世后的又一次突破。 SPECT的基本原理 ECT(这里主要指SPECT)是利用放射性同位素作为示踪剂，将这种示踪剂注入人体内，使该示踪剂浓聚在被测脏器上，从而使该脏器成为Y射线源，在体外用绕人体旋转的探测器记录脏器组织中放射性的分布，探测器旋转一个角度可得到一组数据，旋转一周可得到若干组数据，根据这些数据可以建立一系列断层平面图像。计算机则以横截面的方式重建成像。 单光子 普通的γ照相机使用的放射性核素一把是反应堆生产的，如131 Tc、 99m I等富中子放射性核素，因为生产过程中，由于中子轰击母靶，使母核得到了多余、过剩的中子而变得不稳定，母核在衰变过程中发生了中子和质子的转化， β-衰变 N（中子） P（质子）+β- β-衰变后的原子核从高能级跃迁回基态释放出多余能量，多余能量以光子形式放出，由此产生的γ光子是单方向的，单个的，即单光子。 1.SPECT的类型与探头特点 扫描型SPECT 探头结构为多探头环形，结构与X线CT类似，由数量众多的探头围成环状，同时分别检测各个方向的γ射线。 成像时探头做平动和转动两种运动。 γ照相机型SPECT 单探头旋转型SPECT信息量少，成像速度慢，体层成像的空间分辨率较平面成像的差。多探头系统的灵敏度随着探头数目成比例增加，一般来说，360°采集情况下，双探头系统相对单探头可以使灵敏度提高1倍，三探头系统可以提高2倍。 2.SPECT的成像原理和基本结构 SPECT显像原理 由在体外测量发自体内的γ射线技术来确定在体内的放射性核素的活度。SPEC T的放射性制剂都是发生衰变的同位素，体外进行的是单个光子数量的探测。SPECT的成像算法与X-CT类似，也是滤波反投影法。即由探测器获得断层的投影函数，再用适当的滤波函数进行卷积处理，将卷积处理后的投影函数进行反投影，重建二维的活度分布。 图像重建：由已知不同方向的投影值求物体内各点的浓度分布。图像可以划分为许多小的方块（矩阵单元），每个矩阵单元都是用二进制数表示的数字量。SPECT图像重建采用滤波反投影法，即首先滤掉原始信息频谱中的高频噪声，再把不同方向的投影数据线性叠加。还有迭代法重建图像，但是计算时间较长。 3.SPECT的性能指标及特点 本部分内容请大家参照教材自学。 SPECT与γ相机的比较 目前医院中用得最多的SPECT称为旋转γ相机型的ECT，这种SPECT是γ相机探头加上旋转机构和图像重建软件，它包含了γ相机的功能，增加了断层图像获取和图像重建功能，而价格只比一般γ相机贵20％一30％。 SPECT与γ相机相比有三个优点： (1)SPECT可以得到真正的三维立体信息，即由许多二维断层图像重建而形成三维图像，而γ相机只能得到二维重叠图像。 (2)SPECT提供了全定量的分析手段。γ相机测得的放射性强度是单位面积的迭加信息；SPECT可得到单位体积的放射性浓度，能反映脏器深度方面的活性差异，这是开展定量分析的基本依据。 (3)SPECT改变了脏器深度方面的空间分辨率，而一般γ相机对表浅部位容易探测，对脏器深部就