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1、核医学大型设备上岗证技师培训核医学大型设备上岗证技师培训核医学大型设备上岗证技师培训核医学大型设备上岗证技师培训核医学仪器设备核医学仪器设备 中国医学科学院肿瘤医院核医学科中国医学科学院肿瘤医院核医学科耿建华耿建华核医学仪器设备核医学仪器设备按用途分类按用途分类计量仪器计量仪器活度计活度计辐射防护辐射防护测污仪、环境监测、个人剂量仪测污仪、环境监测、个人剂量仪体外样品测定仪器体外样品测定仪器计数器、液闪仪、放免仪计数器、液闪仪、放免仪非显像测定仪器非显像测定仪器甲状腺功能测定仪、肾功能仪、甲状腺功能测定仪、肾功能仪、探针探针显像设备显像设备相机、相机、SPECTSPECT、PETPET放药生产
2、及质控设备放药生产及质控设备回旋加速器、药物合成仪、薄层扫描仪、高压液相仪回旋加速器、药物合成仪、薄层扫描仪、高压液相仪探测仪器基本构成原理探测仪器基本构成原理基本构成由三部分组成基本构成由三部分组成l探头探头将射线的辐射能转变为电信号将射线的辐射能转变为电信号l电子线路部分电子线路部分对探头输出的电信号进行处理（如信号放大、能对探头输出的电信号进行处理（如信号放大、能量甄别，信号定位、时间符合、各种校正等）量甄别，信号定位、时间符合、各种校正等）l各种附加部件各种附加部件辅助作用，按不同的检测目的而配备（如床、计辅助作用，按不同的检测目的而配备（如床、计算机、自动控制系统、显示系统和储存系统
3、等）算机、自动控制系统、显示系统和储存系统等）SPECT与与相机相机lSPECTSPECT（single photon emission computed tomography)single photon emission computed tomography)由由相机旋转构成，核心部件为相机旋转构成，核心部件为相机。相机。l获得平面、断层获得平面、断层 、全身图像。具有、全身图像。具有相机的所有功能，其相机的所有功能，其性能高于普通性能高于普通相机。相机。l在很多临床应用中，在很多临床应用中，SPECTSPECT只应用了其只应用了其相机的功能，相机的功能，l相机逐渐被相机逐渐被SPECTS
4、PECT取代取代SPECT与与相机系统相机系统l硬件系统硬件系统探头、电子线路部分、机架、扫描床及计算机探头、电子线路部分、机架、扫描床及计算机l软件系统软件系统采集软件、校正软件、图像处理软件及显示软件等采集软件、校正软件、图像处理软件及显示软件等SPECT与与相机探头相机探头l准直器准直器l晶体晶体NaINaI(TlTl)l光电倍增管光电倍增管(PMT)(PMT)准直器准直器l构成构成:由单孔或多孔的铅合金制作成由单孔或多孔的铅合金制作成l功能：让一定方向入射的功能：让一定方向入射的射线通过，吸收其射线通过，吸收其它方向入射的它方向入射的射线，按照一定规律把放射性射线，按照一定规律把放射性
5、核素的分布投影到核素的分布投影到照相机探头的晶体上。照相机探头的晶体上。准直器的主要性能参数准直器的主要性能参数 l空间分辨率：区别两个邻近点源的空间分辨率：区别两个邻近点源的能力，以点源或线源响应曲线的半能力，以点源或线源响应曲线的半高宽度（高宽度（FWHMFWHM）表征准直器的空间）表征准直器的空间分辨率分辨率半高宽度越小，表示空间分辨率越好半高宽度越小，表示空间分辨率越好几何参数决定分辨率几何参数决定分辨率l几何参数：孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度几何参数：孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度l灵敏度：准直器对灵敏度：准直器对光子的通过率光子的通过率-几何参数决定分辨率几何参数决定分辨率l适用能量
6、范围：由孔长和孔间壁厚度决定适用能量范围：由孔长和孔间壁厚度决定高能准直器孔长，孔间壁厚高能准直器孔长，孔间壁厚准直器分类准直器分类l从形状分类从形状分类平行孔型平行孔型发散孔型发散孔型针孔型针孔型聚焦型聚焦型准直器准直器类型类型特点特点临床应用临床应用备注备注平行孔准直器平行孔准直器准直器到源的距离影响准直器到源的距离影响图像质量图像质量,但不影响图像但不影响图像大小大小.应用最广泛，应用最广泛，适用于各脏器适用于各脏器显像显像图像大小与脏图像大小与脏器相同，没有器相同，没有失真失真针孔准直器针孔准直器图像倒置，图像大小与图像倒置，图像大小与源到准直器的距离有关源到准直器的距离有关甲状腺显像
7、甲状腺显像图像失真图像失真汇聚孔准直器汇聚孔准直器从准直器表面到汇聚点从准直器表面到汇聚点内的物体产生放大的图内的物体产生放大的图像像脑显像脑显像图像失真图像失真发散孔准直器发散孔准直器扩大视野，图像缩小，扩大视野，图像缩小，不同深度的分布有不同不同深度的分布有不同的缩小的缩小尺寸小的探头尺寸小的探头对大器官成像对大器官成像图像失真图像失真平行孔准直器平行孔准直器l分辨率分辨率:准直孔越小，准直器越厚准直孔越小，准直器越厚(孔孔长越长），探头距病人距离越长越长），探头距病人距离越近，分辨率越高近，分辨率越高l灵敏度灵敏度:准直孔越大，准直器越薄准直孔越大，准直器越薄(孔孔长越短），孔间壁越小，
8、灵敏长越短），孔间壁越小，灵敏度越高。与被显像物与准直器度越高。与被显像物与准直器间距无关间距无关l分辨率分辨率灵敏度灵敏度平行孔准直器平行孔准直器准直器类型准直器类型适用的能量适用的能量范围范围临床应用临床应用准直器名称准直器名称缩写缩写低能通用准直器低能通用准直器 Low energy general purposeLow energy general purposeLEGPLEGP7575170 keV170 keV99m99mTCTC标记的放射标记的放射性药物性药物低能高分辨准直器低能高分辨准直器 Low energy high resolutionLow energy high re
9、solutionLEHRLEHR中能通用准直器中能通用准直器 High energy general purposeMEGPMEGP170170300 keV300 keV6767GAGA标记的放射标记的放射性药物性药物高能通用准直器高能通用准直器 High energy general purpHEGPHEGP270270360 keV360 keV131131I I标记的放射标记的放射性药物性药物超高能高分辨准直器超高能高分辨准直器 Ultra high energy general purposeUHEHRUHEHR511 keV511 keV1818F-FDGF-FDG代谢类显代谢类显
10、像剂像剂 晶晶 体体l功能：功能：把高能的把高能的光子转换成可见闪烁光光子转换成可见闪烁光l 射线入射到射线入射到晶体上，晶体上，射线与射线与晶体原子相互作用晶体原子相互作用l光电效应光电效应l康普顿散射康普顿散射使晶体原子激发。使晶体原子激发。退激回到基态，发射荧光（闪烁光退激回到基态，发射荧光（闪烁光 ）410nm410nm一个一个一个一个 光子产生多个荧光光子。光子产生多个荧光光子。l闪烁晶体闪烁晶体(scintillating crystal)(scintillating crystal)，闪烁成像，闪烁成像(scintillating imaging)(scintillating i
11、maging)晶体晶体lNaINaI 晶体厚度：晶体厚度：厚度厚度分辨率分辨率，灵敏度，灵敏度?厚度厚度分辨率分辨率，灵敏度，灵敏度l2/8(6.35mm)2/8(6.35mm)低能单光子成像低能单光子成像l3/8(9.525mm)3/8(9.525mm)低能单光子成像低能单光子成像l5/8(15.875mm)5/8(15.875mm)兼顾低能、高能单光子及符合成像兼顾低能、高能单光子及符合成像l8/8(25.4mm)8/8(25.4mm)兼顾低能、高能单光子及符合成像兼顾低能、高能单光子及符合成像lNaINaI 晶体大小晶体大小30cm30cm30cm-50cm30cm-50cm60cm60
12、cm光电倍增管光电倍增管 l功能：把晶体产生的闪烁光信功能：把晶体产生的闪烁光信号转换成电信号并将之放大。号转换成电信号并将之放大。光电倍增管由光阴极、电子聚焦光电倍增管由光阴极、电子聚焦系统、多级倍增极和阳极组成：系统、多级倍增极和阳极组成：荧光荧光光阴极光阴极光电子光电子倍增极倍增极二次发射电子二次发射电子倍增极倍增极倍增倍增级级l光电倍增管接收闪烁光的表面光电倍增管接收闪烁光的表面形状有圆形、六角形及方形等形状有圆形、六角形及方形等l光电倍增管数量依据探头尺寸，光电倍增管数量依据探头尺寸，从十几个到上百个从十几个到上百个光电倍增管的数量越多，空光电倍增管的数量越多，空间分辨率越高间分辨率
13、越高光电倍增管光电倍增管l光电倍增管的输出分为两路光电倍增管的输出分为两路位置电路：位置电路：X X、Y Y定位信号定位信号能量电路：能量总和、甄别能量电路：能量总和、甄别SPECT与与相机的电路相机的电路l放大放大l位置电路位置电路l能量电路能量电路l各种校正各种校正l位置电路和能量电路位置电路和能量电路l位置电路位置电路光光电电倍倍增增管管接接收收光光强强IiIi，根根据据位位置置，权权重重为为 XiXi和和Yi Yi，输输出出幅度分别为：幅度分别为：XiIiXiIi 和和YiIiYiIil能量电路能量电路输输出出信信号号幅幅度度为为全全部部光光电电倍倍增增管管探探测测到到的的光光强强度度
14、之之合合IiIi，Z Z信信号号（总总和和电电路路），代代表表了了射射线线的的能能量量，将将之之输输入入到到PHAPHA，进进行行能能量量甄甄别别，在在能能窗窗内，记录内，记录l闪烁光的位置：闪烁光的位置：lX X、Y Y的数值不受的数值不受射线能量大小的影响，图像的大小与射线能量大小的影响，图像的大小与射线的能量无关射线的能量无关脉冲幅度分析器脉冲幅度分析器（pulse height analyzerpulse height analyzer，PHAPHA）l功能：甄别能量，选择一定能量范围，剔除散功能：甄别能量，选择一定能量范围，剔除散射、噪声射、噪声总和电路输出幅度为总和电路输出幅度为
15、的脉冲信号，由脉冲的脉冲信号，由脉冲幅度分析器（幅度分析器（PHAPHA）分析，使满足设定能窗的）分析，使满足设定能窗的光光子被记录，剔除低能子被记录，剔除低能光子（例如，散射光子）及光子（例如，散射光子）及高能高能光子。光子。对对99m99mTcTc发出的发出的140keV140keV，能窗为，能窗为10%10%，只记录能量，只记录能量为为126154 126154 keVkeV的光子。经放大的电脉冲幅度的光子。经放大的电脉冲幅度入入射射射线能量射线能量l单道脉冲分析器单道脉冲分析器-单能窗单能窗l多道脉冲分析器多道脉冲分析器-多能窗多能窗l，SPECT与与相机框图相机框图SPECT与与相机
16、相机lSPECTSPECT与与相机的机架与扫描床相机的机架与扫描床相机的机架：固定支撑探头相机的机架：固定支撑探头SPECTSPECT机架：还提供使探头绕扫描床旋转的功能机架：还提供使探头绕扫描床旋转的功能相机通常没有专用的扫描床相机通常没有专用的扫描床SPECTSPECT配有专用的扫描床，扫描时，扫描床可移动，获得全身配有专用的扫描床，扫描时，扫描床可移动，获得全身图像。图像。l计算机计算机SPECTSPECT或或相机的工作站相机的工作站功能：控制功能：控制SPECTSPECT或或相机的采集、处理、存储及显示图像相机的采集、处理、存储及显示图像SPECTSPECT的断层图像需重建及各种校正软
17、件，并需要更大图像存的断层图像需重建及各种校正软件，并需要更大图像存储空间，因此要求更高配置的计算机储空间，因此要求更高配置的计算机SPECT与与相机工作原理概述相机工作原理概述l将特定放射性药物注入患者体内将特定放射性药物注入患者体内l一定的时间后一定的时间后,放射性药物在体内达到显像的要求，开始进行放射性药物在体内达到显像的要求，开始进行相相机或机或SPECTSPECT成像成像l从人体中发射出的从人体中发射出的光子首先到达准直器，准直器限制入射光子首先到达准直器，准直器限制入射光光子的方向，只允许与准直器孔方向相同的子的方向，只允许与准直器孔方向相同的光子透过，以便于光子透过，以便于光子定
18、位光子定位l到达晶体的到达晶体的光子与晶体相互作用，被晶体吸收并产生多个闪烁光子与晶体相互作用，被晶体吸收并产生多个闪烁光子光子l闪烁光经过光导被各个光电倍增管接收。光电倍增管将闪烁光转闪烁光经过光导被各个光电倍增管接收。光电倍增管将闪烁光转变成电脉冲信号变成电脉冲信号l该电脉冲信号经过特殊位置电路定位、能量电路甄别被记录，成该电脉冲信号经过特殊位置电路定位、能量电路甄别被记录，成为一个计数为一个计数l成像装置记录大量的闪烁光点，经过处理、校正，形成一幅人体成像装置记录大量的闪烁光点，经过处理、校正，形成一幅人体放射性浓度分布图像，即为一幅放射性浓度分布图像，即为一幅相机图像或相机图像或SPE
19、CTSPECT平面图像。平面图像。SPECT断层成像工作原理概述断层成像工作原理概述l旋转采集旋转采集探头围绕患者旋转探头围绕患者旋转l投影图像投影图像根据需要在预定时间内采集根据需要在预定时间内采集360360度或度或180180度范围内不同度范围内不同角度处的平面图像，任一角度处的平面图像称为投影角度处的平面图像，任一角度处的平面图像称为投影图像（图像（projection imageprojection image）。）。l重建重建利用多幅投影图像，通过数据处理、校正、图像重建利用多幅投影图像，通过数据处理、校正、图像重建获得体内断层图像，即获得体内断层图像，即SPECTSPECT断层图
20、像。断层图像。重建算法重建算法l滤波反投影法滤波反投影法 l迭代法迭代法SPECT与与相机相机l相机探头绕人体旋转相机探头绕人体旋转SPECTSPECTlSPECTSPECT与与照相机相同照相机相同SPECTSPECT探头与探头与相机探头结构原理相同相机探头结构原理相同SPECTSPECT具备具备相机的功能相机的功能lSPECTSPECT与与照相机不同照相机不同SPECTSPECT性能（均匀性、线性、稳定性）优于性能（均匀性、线性、稳定性）优于相机相机SPECTSPECT探头绕人体旋转，图像重建探头绕人体旋转，图像重建SPECTSPECT断层图像断层图像SPECTSPECT可获得断层图像、全身
21、平面图像及局部平面图像可获得断层图像、全身平面图像及局部平面图像相机只能获得局部平面图像相机只能获得局部平面图像SPECTSPECT要求高配置工作站要求高配置工作站SPECTSPECT机架及扫描床比机架及扫描床比相机复杂相机复杂SPECT基本结构基本结构 SPECT断层图像校正断层图像校正l衰减校正衰减校正l散射校正散射校正衰减校正（衰减校正（attenuation correction，AC）光子在人体内的衰减造成光子在人体内的衰减造成SPECTSPECT重建断层图像重建断层图像 “中中空空”或称或称“热边热边”现象，使深部计数减低，图像失真现象，使深部计数减低，图像失真需要衰减校正需要衰减
22、校正衰减衰减lI=II=I0 0e e-d-d衰减校正衰减校正l软件校正软件校正用某种算法，在图像重建前或后或重建中，进行校正。用某种算法，在图像重建前或后或重建中，进行校正。l假设成像的组织器官是均匀的，非均匀衰减的校正效果不理想假设成像的组织器官是均匀的，非均匀衰减的校正效果不理想l透射扫描校正法透射扫描校正法用放射源或用放射源或CTCT投射扫描获得成像组织衰减的分布，即衰投射扫描获得成像组织衰减的分布，即衰减图。利用衰减图在图像重建过程中进行衰建校正。减图。利用衰减图在图像重建过程中进行衰建校正。l对于非均匀衰减的情况能校正出较为理想的重建图像对于非均匀衰减的情况能校正出较为理想的重建图
23、像l用用X-CTX-CT获取透射投影，由于获取透射投影，由于X X光和光和光子的能谱不同，人体组光子的能谱不同，人体组织对它们的衰减系数是不一样的，所以织对它们的衰减系数是不一样的，所以X-CTX-CT测量出的衰减系数测量出的衰减系数值需要修正后才能用来校正。值需要修正后才能用来校正。(XrayXray for Attenuation)for Attenuation)散射校正散射校正 (scattering correction)l射线在患者体内及晶体内行进的过程中，与体内组织及晶体相射线在患者体内及晶体内行进的过程中，与体内组织及晶体相互作用发生康普顿散射互作用发生康普顿散射l散射使光子能量
24、损失，且运动方向发生偏移，使位置信息产生偏散射使光子能量损失，且运动方向发生偏移，使位置信息产生偏差，造成混淆和假计数，使图像变模糊，分辨率下降。本底计数差，造成混淆和假计数，使图像变模糊，分辨率下降。本底计数提高，造成不均匀的本底噪声，降低了图像的对比度，可使小病提高，造成不均匀的本底噪声，降低了图像的对比度，可使小病灶淹没在本底中。灶淹没在本底中。散射校正散射校正l散射校正基本原理散射校正基本原理估计散射光子对成像的贡献估计散射光子对成像的贡献将其从投影数据或重建图像中减掉散射成分将其从投影数据或重建图像中减掉散射成分SPECT和和相机性能指标相机性能指标lSPECTSPECT性能性能探头
25、性能（平面图像性能）探头性能（平面图像性能）相机性能指标相机性能指标l反映平面图像的质量反映平面图像的质量 断层性能指标断层性能指标l反映断层图像的质量反映断层图像的质量全身扫描性能全身扫描性能l反映全身扫描图像的质量反映全身扫描图像的质量SPECT探头和探头和相机性能指标相机性能指标l固有（固有（intrinsicintrinsic）性能）性能:卸下准直器卸下准直器与准直器性能无关与准直器性能无关l系统系统 （system system）性能）性能:安装准直器安装准直器 与准直器性能有关与准直器性能有关SPECT探头和探头和相机性能指标相机性能指标l有效视野（有效视野（useful fiel
26、d of viewuseful field of view，UFOVUFOV）探头尺寸的探头尺寸的95%95%l中心视野（中心视野（central field of viewcentral field of view，CFOVCFOV）UFOVUFOV的的75%75%SPECT和和相机性能指标相机性能指标l1.1.空间分辨率空间分辨率l2.2.空间线性空间线性l3.3.能量分辨率能量分辨率l4.4.均匀性均匀性l5.5.多窗空间配准度多窗空间配准度l6.6.计数率特征计数率特征l7.7.灵敏度灵敏度l8.8.探头屏蔽性能探头屏蔽性能空间分辨率（空间分辨率（spatial resolution）
27、l反映能分辨两点间最小距离反映能分辨两点间最小距离l用点源、线源扩展函数半高宽、十分之一高宽表示用点源、线源扩展函数半高宽、十分之一高宽表示空间分辨率空间分辨率l半高宽半高宽(full width at half maximum,FWHM(full width at half maximum,FWHM）l十分之一高宽十分之一高宽(full width at tenth(full width at tenth maximum,FWTMmaximum,FWTM)空间分辨率（空间分辨率（spatial resolution）l固有分辨率（固有分辨率（intrinsic spatial resolut
28、ion）晶体、光电倍增管的性能及能窗等采集条件晶体、光电倍增管的性能及能窗等采集条件l系统分辨率系统分辨率(system spatial resolution)固有分辨率及准直器的分辨率决定固有分辨率及准直器的分辨率决定空间空间线性（线性（spatial linearity）l描述图像的位置畸变程度描述图像的位置畸变程度绝对线性（绝对线性（absolute linearityabsolute linearity）lX X及及Y Y方向的线扩展函数峰值偏离距离方向的线扩展函数峰值偏离距离微分线性（微分线性（differential linearitydifferential linearity）
29、lX X及及Y Y方向的线扩展函数峰值偏离距离的标准差方向的线扩展函数峰值偏离距离的标准差线性值越小，其线性越好。线性值越小，其线性越好。固有能量分辨率固有能量分辨率（intrinsic energy resolution）l描述探头对描述探头对射线能量的辨别能力射线能量的辨别能力l用光电峰的半高宽与峰值处能量的百分比表示用光电峰的半高宽与峰值处能量的百分比表示能量分辨率（能量分辨率（%）=（EFWHM/E0）100%固有能量分辨率测试固有能量分辨率测试l点源：点源：5FOV5FOVlDaily QCDaily QC均匀性均匀性（uniformity）描述描述相机探头对一均匀泛源的响应相机探头
30、对一均匀泛源的响应l积分均匀性（积分均匀性（integral uniformityintegral uniformity，UiUi）探头视野内的均匀性探头视野内的均匀性l微分微分均匀性均匀性(differential(differential uniformity,Uduniformity,Ud)X X方向方向及及Y Y方向相邻方向相邻5 5个像素间个像素间均匀性均匀性探头UFOV视野中的均匀性探头CFOV视野中的均匀性多窗空间配准度多窗空间配准度（multiple window spatial registration）l描述不同能窗成像时，描述不同能窗成像时，相机对不同能量光子相机对不同能
31、量光子的定位能力的定位能力l用不同能窗时一点源的图像在用不同能窗时一点源的图像在X X及及Y Y方向上的最方向上的最大位移表示大位移表示。l6767GaGa源：源：93keV93keV300keV300keV184keV184keV计数率特征计数率特征（count rate performance）l描述计数率随活度的变化特征描述计数率随活度的变化特征l最大观察计数率最大观察计数率l20%20%丢失时观察计数率丢失时观察计数率l观察计数率随活度的变化曲线观察计数率随活度的变化曲线灵敏度灵敏度(sensitivity)l描述探头对源的响应能力描述探头对源的响应能力l系统平面灵敏度系统平面灵敏度探
32、头对平行于该探头放置的特定平面源的灵敏度探头对平行于该探头放置的特定平面源的灵敏度与准直器的类型、晶体厚度、窗宽、源的种类及形状有与准直器的类型、晶体厚度、窗宽、源的种类及形状有关关与源距准直器的距离无关与源距准直器的距离无关l单位活度在单位时间内的计数单位活度在单位时间内的计数l单位：单位：counts/(mincounts/(minMBq)MBq)、counts/(scounts/(sMBq)MBq)、或、或counts/(mincounts/(minCi)Ci)探头屏蔽性能探头屏蔽性能(shield leakage)l描述探头对视野之外源的屏蔽能力描述探头对视野之外源的屏蔽能力对患者本身
33、对患者本身FOVFOV之外放射性的之外放射性的屏蔽屏蔽l用点源（点源与探头平面的垂直距离为用点源（点源与探头平面的垂直距离为20cm20cm）在距探头）在距探头FOVFOV边缘前后边缘前后1010、2020、30cm30cm的最大屏蔽计数与在的最大屏蔽计数与在FOVFOV中心处计数率的百分比表示。中心处计数率的百分比表示。对周围环境放射性的屏蔽对周围环境放射性的屏蔽l将点源置于距地面将点源置于距地面1m1m，距探头两侧及前后，距探头两侧及前后2m2m处。用探头分别朝上、下、处。用探头分别朝上、下、左、右时的计数率与左、右时的计数率与FOVFOV中心处计数率的百分比表示中心处计数率的百分比表示屏
34、蔽泄漏屏蔽泄漏=最大屏蔽计数率最大屏蔽计数率/FOV/FOV中心计数率中心计数率100%100%SPECT断层性能断层性能l断层均匀性断层均匀性l断层空间分辨率断层空间分辨率 l旋转中心旋转中心 l断层对比度断层对比度l断层灵敏度和总灵敏度断层灵敏度和总灵敏度全身扫描性能指标全身扫描性能指标 l全身扫描空间分辨率全身扫描空间分辨率 l全身扫描系统均匀性全身扫描系统均匀性 全身扫描空间分辨率测试全身扫描空间分辨率测试l平行于运动方向的分辨率平行于运动方向的分辨率 垂直于运动方向线源的扩展函数的垂直于运动方向线源的扩展函数的半高宽（半高宽（FWHMFWHM）及十分之一高宽）及十分之一高宽（FWTM
35、FWTM）全身扫描空间分辨率测试全身扫描空间分辨率测试l垂直于运动方向的分垂直于运动方向的分辨率辨率 平行于运动方向线源平行于运动方向线源的扩展函数的半高宽的扩展函数的半高宽（FWHMFWHM）及十分之一）及十分之一高宽（高宽（FWTMFWTM）全身扫描空间分辨率全身扫描空间分辨率l全身扫描空间分辨率影响因素：全身扫描空间分辨率影响因素：探头性能探头性能系统的机械性能系统的机械性能机械精度机械精度扫描速度扫描速度软件软件 全身扫描系统均匀性全身扫描系统均匀性 l描述全身扫描图像的均匀性描述全身扫描图像的均匀性 l影响因素影响因素探头的均匀性探头的均匀性准直器的均匀性准直器的均匀性机械驱动装置机
36、械驱动装置系统校正系统校正 设备质量控制设备质量控制quality control,QCl对设备进行的一些专门的测试对设备进行的一些专门的测试l特定的标准特定的标准NEMA(National Electrical Manufacturers Association)NEMA(National Electrical Manufacturers Association)IEC(International IEC(International ElectrotechnicalElectrotechnical Commission)Commission)IAEA(International Atomic
37、 Energy Agency)IAEA(International Atomic Energy Agency)国家标准国家标准厂家提供的标准厂家提供的标准质量控制内容质量控制内容l常规质控常规质控 routine tests,routine QCroutine tests,routine QCl验收质控验收质控 acceptance tests,acceptance QCacceptance tests,acceptance QCl参考质控参考质控 reference tests,reference QCreference tests,reference QC常规测试常规测试l日常定期对设备进
38、行的性能测试日常定期对设备进行的性能测试日质控（日质控（daily QCdaily QC）周质控（周质控（Weekly QCWeekly QC）月质控（月质控（monthly QCmonthly QC）年质控（年质控（yearly QCyearly QC）等）等（厂家提供专用测试程序）（厂家提供专用测试程序）l目的：目的：确保设备工作在最佳状态确保设备工作在最佳状态及时发现设备性能降低程度及时发现设备性能降低程度验收测试验收测试l设备安装后对设备进行的全面性能测试设备安装后对设备进行的全面性能测试l目目的的：确确保保设设备备达达到到厂厂家家标标定定的的技技术术及及操操作作性能。性能。l必须严格
39、按照标准必须严格按照标准NEMANEMAIECIEC国家标准国家标准 参考测试参考测试l对对设设备备性性能能进进行行全全面面测测试试，提提供供全全面面性性能能指指标标的参考数据，评估设备性能的参考数据，评估设备性能l验收测试结果可作为一段时间内的参考测试验收测试结果可作为一段时间内的参考测试l何时进行：何时进行：设备出现较大故障及大修或调试后设备出现较大故障及大修或调试后当机器搬迁到新址时当机器搬迁到新址时l测试标准：验收测试标准测试标准：验收测试标准SPECT/CTlSPECT/CTSPECT/CT特点特点硬件同机硬件同机l将将CTCT的的X X线球管和探测器安装在线球管和探测器安装在SPE
40、CTSPECT系统的旋转机架上，使病系统的旋转机架上，使病人可同机进行人可同机进行CTCT和和SPECTSPECT检查。检查。同机图像融合同机图像融合l一次摆位获得一次摆位获得CTCT图像和图像和SPECTSPECT图像，实现同机图像，实现同机CTCT图像与图像与SPECTSPECT图图像的融合。同机融合对位准确，可获得精确的融合图像。像的融合。同机融合对位准确，可获得精确的融合图像。l在不同的时间、不同的空间进行在不同的时间、不同的空间进行SPECTSPECT和和CTCT扫描扫描SPECT/CTlSPECT/CTSPECT/CT中中CTCT的作用的作用提供提供SPECT SPECT 图像的衰
41、减校正图像的衰减校正与与SPECTSPECT图像的融合定位图像的融合定位供诊断信息供诊断信息增加患者所受辐射剂量增加患者所受辐射剂量PET（positron emission tomographypositron emission tomography）l与与SPECTSPECT不同：不同：采用正电子核素采用正电子核素(例如，例如，18F18F 15O15O 13N13N 11C)11C)标记的标记的放射性药物放射性药物不使用准直器，而采用符合探测（电子准直），可不使用准直器，而采用符合探测（电子准直），可以使分辨率及灵敏度同时得到大幅度提高。以使分辨率及灵敏度同时得到大幅度提高。正电子核素半
42、衰期(min)最大能量(keV)最大射程(mm)15O2.117388.213N9.911975.411C20.49605.018F1106402.4PETPET符合探测原理符合探测原理l正电子湮灭正电子湮灭 两个光子沿着直线反方向飞行两个光子沿着直线反方向飞行几乎同时到达在这条直线上的两个探测器几乎同时到达在这条直线上的两个探测器l符合探测符合探测 探测由电子对湮灭所产生的探测由电子对湮灭所产生的光子对来反映光子对来反映正电子湮灭时的位置正电子湮灭时的位置l符合事件符合事件(coincidence event)(coincidence event)：一个计数：一个计数在符合窗时间内探测到的两
43、个光子在符合窗时间内探测到的两个光子PET设备组成设备组成 lPETPET探头探头 晶体环：将晶体环：将511kev511kev射线转成荧光射线转成荧光光电倍增管：将荧光转换成电信号并将之光电倍增管：将荧光转换成电信号并将之放大放大lPET探头探头 探测器组（探测器组（block)l晶体组块晶体组块(crystal(crystal block)block)8 8 8 86 6 8 86 6 6 6l小晶块小晶块4mm4mm6.5 6.5 mm mm l晶体环孔径晶体环孔径 80cm80cml轴轴向几个向几个blockblock3232环环2424环环PET 晶体晶体晶体晶体NaI：TlBGOL
44、SOGSO光输出光输出%100157530退光常数退光常数ns2303004060发射波长发射波长nm410480420440折射率折射率1.852.151.821.85吸收系数吸收系数cm-10.350.960.870.70密度密度(g/cm3)3.677.137.46.7衰减长度衰减长度(for 511keV，mm)30111215光电分支比光电分支比%164333光产额光产额(光子数光子数/MeV)410009000250008000PETPET符合探测原理符合探测原理三种符合情况三种符合情况l真符合真符合(true coincidence)(true coincidence)l随机符合
45、（随机符合（random coincidencerandom coincidence）l散射符合（散射符合（scatter coincidencescatter coincidence）PET采集采集l扫描扫描方式方式2D2D、3D3D2D2D：灵敏度低，分辨率高：灵敏度低，分辨率高3D3D：灵敏度高，分辨率低：灵敏度高，分辨率低l选择采集程序选择采集程序 l静态、动态和门控采集静态、动态和门控采集PET图像重建图像重建l2D2D：将各方向的所有平行的符合线从左到右排列，：将各方向的所有平行的符合线从左到右排列，产生正弦图，进行重建产生正弦图，进行重建l3D3D：数据重组成数据重组成2D2D直
46、接直接3D3D重建重建l重建层数：重建层数：2 2环数环数-1-1PET图像重建方法图像重建方法l滤波反投影法（滤波反投影法（filtered back-projectionfiltered back-projection，FBPFBP）l迭代迭代有序有序子集最大期望值法（子集最大期望值法（ordered subsets ordered subsets expectation maximizationexpectation maximization，OSEMOSEM）3D3D重组迭代重组迭代3D3D迭代迭代PET性能性能l能量分辨率与能窗能量分辨率与能窗l空间空间分辨率分辨率l灵敏度灵敏度l散
47、射分数散射分数l计数率特征计数率特征l校正校正精度精度l图像图像质量等质量等 能量分辨率能量分辨率(energy resolution)与能窗与能窗(energy window)l能量分辨率定义为脉冲能谱分布的半高宽与入射光子能量分辨率定义为脉冲能谱分布的半高宽与入射光子能量之比能量之比该值越小，能量分辨率越高。它表明了该值越小，能量分辨率越高。它表明了PETPET系统对散射符合系统对散射符合计数的鉴别能力计数的鉴别能力能量分辨率主要取决于晶体性能，与探测系统的设计有关能量分辨率主要取决于晶体性能，与探测系统的设计有关l能窗能窗散射符合计数随脉冲能窗下限的提高而减少散射符合计数随脉冲能窗下限的
48、提高而减少能窗下限的提高受到能量分辨率的制约能窗下限的提高受到能量分辨率的制约能窗下限过高将导致真符合计数的大量丢失能窗下限过高将导致真符合计数的大量丢失PET空间分辨率空间分辨率l点扩展函数（点扩展函数（point spread functionpoint spread function，PSFPSF）的半高宽（的半高宽（FWHMFWHM）lFWHMFWHM越大，分辨率越低越大，分辨率越低径向径向切向切向轴向轴向PET空间分辨率的限制空间分辨率的限制 l正电子的飞行距离：核素衰变发射出的正电子正电子的飞行距离：核素衰变发射出的正电子在发生湮灭前飞行的距离。在发生湮灭前飞行的距离。正电子的能量
49、从零到最大（衰变能）连续分布正电子的能量从零到最大（衰变能）连续分布,半高宽半高宽FWHMFWHMpositronpositron因核素及介质而异因核素及介质而异正电子的能量正电子的能量 FWHMFWHMpositronpositron 1818F F：FWHMFWHMpositronpositron=0.22mm=0.22mm，1111C C：FWHMFWHMpositronpositron=0.28mm=0.28mmPET空间分辨率的限制空间分辨率的限制l电子的运动：正负电子湮灭时，正负电子电子的运动：正负电子湮灭时，正负电子偶的总的动量并非为偶的总的动量并非为0，两个湮灭光子的运，两个湮
50、灭光子的运动方向不成动方向不成180o角，要偏向电子偶的运动角，要偏向电子偶的运动方向。方向。造成的点源扩展与符合探测的两个探测器之间造成的点源扩展与符合探测的两个探测器之间的距离有关的距离有关对探测环孔径为对探测环孔径为80cm的全身的全身PET，中心分辨率，中心分辨率的损失为：的损失为：FWHMangulation=(800/2)xtg0.3=2.1mm。对对18F，FWHMtheory 2.1mm。PET空间分辨率的限制空间分辨率的限制l探测技术的限制：小晶体块探测技术的限制：小晶体块对视野中心处，分辨率损失为小晶体块大小对视野中心处，分辨率损失为小晶体块大小的一半，而对探头附近，的一半