核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備與應(yīng)用

1、核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備與應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：1. 熟悉核醫(yī)學(xué)的成像原理以及其作用與功能熟悉核醫(yī)學(xué)的成像原理以及其作用與功能 ；2. 掌握的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)以及在全身各系統(tǒng)疾病檢查和診掌握的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)以及在全身各系統(tǒng)疾病檢查和診斷中的應(yīng)用價值與選擇原則斷中的應(yīng)用價值與選擇原則 ；3. 了解主要的核醫(yī)學(xué)新技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用了解主要的核醫(yī)學(xué)新技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用 。第第8章章 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備與應(yīng)用核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備與應(yīng)用 核醫(yī)學(xué)，又稱原子（核）醫(yī)學(xué)核醫(yī)學(xué)，又稱原子（核）醫(yī)學(xué) 核醫(yī)學(xué)是研究同位素及核輻射的醫(yī)學(xué)應(yīng)用核醫(yī)學(xué)是研究同位素及核輻射的醫(yī)學(xué)應(yīng)用及理論基礎(chǔ)的科學(xué)及理論基礎(chǔ)的科學(xué) 核醫(yī)學(xué)最重要的特點(diǎn)是能提供身體內(nèi)各組核醫(yī)

2、學(xué)最重要的特點(diǎn)是能提供身體內(nèi)各組織功能性的變化，而功能性的變化常發(fā)生織功能性的變化，而功能性的變化常發(fā)生在疾病的早期在疾病的早期 核醫(yī)學(xué)顯像具有簡單、靈敏、特異、無創(chuàng)核醫(yī)學(xué)顯像具有簡單、靈敏、特異、無創(chuàng)傷性、安全、易于重復(fù)、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)傷性、安全、易于重復(fù)、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn) 8.1 8.1 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備簡介核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備簡介 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備是指探測并顯示放射性核核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備是指探測并顯示放射性核素藥物素藥物(俗稱同位素藥物俗稱同位素藥物) 體內(nèi)分布圖像的體內(nèi)分布圖像的設(shè)備。設(shè)備。 核醫(yī)學(xué)影像檢查核醫(yī)學(xué)影像檢查ECT與與CT、MRI等相比，等相比，能夠更早地發(fā)現(xiàn)和診斷某些疾病。能夠更早地發(fā)現(xiàn)

3、和診斷某些疾病。 核醫(yī)學(xué)顯像屬于功能性的顯像，即放射性核醫(yī)學(xué)顯像屬于功能性的顯像，即放射性核素顯像。核素顯像。 8.1.1 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備發(fā)展概況核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備發(fā)展概況1. 核醫(yī)學(xué)儀器伴隨著核醫(yī)學(xué)這門學(xué)科的飛快核醫(yī)學(xué)儀器伴隨著核醫(yī)學(xué)這門學(xué)科的飛快的速度向前發(fā)展。的速度向前發(fā)展。2. 核醫(yī)學(xué)儀器與核醫(yī)學(xué)本身是共生的核醫(yī)學(xué)儀器與核醫(yī)學(xué)本身是共生的, 它滲它滲透在整個核醫(yī)學(xué)治療的過程中透在整個核醫(yī)學(xué)治療的過程中, 無論是過無論是過去單功能的測量儀還是現(xiàn)在綜合大型檢測去單功能的測量儀還是現(xiàn)在綜合大型檢測儀儀, 以及最新發(fā)展起來的各種治療儀都推以及最新發(fā)展起來的各種治療儀都推動核醫(yī)學(xué)的發(fā)展。動核醫(yī)學(xué)的發(fā)

4、展。 1. 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的發(fā)展歷史核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的發(fā)展歷史1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾在研究鈾礦時發(fā)現(xiàn)，鈾礦能年，法國物理學(xué)家貝克勒爾在研究鈾礦時發(fā)現(xiàn)，鈾礦能使包在黑紙內(nèi)的感光膠片感光，這是人類第一次認(rèn)識到放射使包在黑紙內(nèi)的感光膠片感光，這是人類第一次認(rèn)識到放射現(xiàn)象，也是后來人們建立放射自顯影的基礎(chǔ)。現(xiàn)象，也是后來人們建立放射自顯影的基礎(chǔ)。1898年，馬麗年，馬麗居里與她的丈夫皮埃爾居里與她的丈夫皮埃爾居里共同發(fā)現(xiàn)了鐳，此后又發(fā)居里共同發(fā)現(xiàn)了鐳，此后又發(fā)現(xiàn)了钚和釷等許多天然放射性元素。現(xiàn)了钚和釷等許多天然放射性元素。1923年，物理化學(xué)家年，物理化學(xué)家Hevesy應(yīng)用天然的放射性同位素鉛

5、應(yīng)用天然的放射性同位素鉛-212研究植研究植物不同部分的鉛含量，后來又應(yīng)用磷物不同部分的鉛含量，后來又應(yīng)用磷-32研究磷在活體的代謝途徑等，研究磷在活體的代謝途徑等，并首先提出了并首先提出了“示蹤技術(shù)示蹤技術(shù)”的概念。的概念。1926年，美國波士頓內(nèi)科醫(yī)師布盧姆加特（年，美國波士頓內(nèi)科醫(yī)師布盧姆加特（Blumgart）等首）等首先應(yīng)用放射性氡研究人體動、靜脈血管床之間的循環(huán)時間，先應(yīng)用放射性氡研究人體動、靜脈血管床之間的循環(huán)時間，在人體內(nèi)第一次應(yīng)用了示蹤技術(shù)。在人體內(nèi)第一次應(yīng)用了示蹤技術(shù)。1951年，美國加州大學(xué)的卡森（年，美國加州大學(xué)的卡森（Cassen）研制出第一臺掃描）研制出第一臺掃描機(jī)

6、，通過逐點(diǎn)打印獲得器官的放射性分布圖像，促進(jìn)了顯像機(jī)，通過逐點(diǎn)打印獲得器官的放射性分布圖像，促進(jìn)了顯像的發(fā)展。的發(fā)展。1957年，安格（年，安格（Hal O. Anger）研制出第一臺）研制出第一臺照相機(jī)，稱安照相機(jī)，稱安格照相機(jī)，使得核醫(yī)學(xué)的顯像由單純的靜態(tài)步入動態(tài)階段，格照相機(jī)，使得核醫(yī)學(xué)的顯像由單純的靜態(tài)步入動態(tài)階段，并于并于60年代初應(yīng)用于臨床。年代初應(yīng)用于臨床。1959年，他又研制了雙探頭的掃描機(jī)進(jìn)行斷層掃描，并首先提出了發(fā)年，他又研制了雙探頭的掃描機(jī)進(jìn)行斷層掃描，并首先提出了發(fā)射式斷層的技術(shù)，從而為日后發(fā)射式計算機(jī)斷層掃描機(jī)射式斷層的技術(shù)，從而為日后發(fā)射式計算機(jī)斷層掃描機(jī)ECT的研

7、制的研制奠定了基礎(chǔ)。奠定了基礎(chǔ)。1972年，庫赫博士應(yīng)用三維顯示法和年，庫赫博士應(yīng)用三維顯示法和18F-脫氧葡萄糖（脫氧葡萄糖（18F-FDG）測）測定了腦局部葡萄糖的利用率，打開了定了腦局部葡萄糖的利用率，打開了18F-FDG檢查的大門。他的發(fā)明檢查的大門。他的發(fā)明成為了正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像（成為了正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像（PET）和單光子發(fā)射計算機(jī)斷層）和單光子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像（顯像（SPECT）的基礎(chǔ)，人們稱庫赫博士為）的基礎(chǔ)，人們稱庫赫博士為“發(fā)射斷層之父發(fā)射斷層之父”。2. 當(dāng)前核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的應(yīng)用概況當(dāng)前核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的應(yīng)用概況 目前廣泛使用的單光子發(fā)射計算機(jī)斷層（目前廣泛使

8、用的單光子發(fā)射計算機(jī)斷層（SPECT），），已從單探頭、雙探頭和三探頭，直至現(xiàn)在發(fā)展為帶衰已從單探頭、雙探頭和三探頭，直至現(xiàn)在發(fā)展為帶衰減校正的能進(jìn)行符合線路成像的減校正的能進(jìn)行符合線路成像的SPECT PET-CT的出現(xiàn)使醫(yī)學(xué)影像技術(shù)進(jìn)入了一個新的階段的出現(xiàn)使醫(yī)學(xué)影像技術(shù)進(jìn)入了一個新的階段 分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及與核醫(yī)學(xué)技術(shù)的相互分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及與核醫(yī)學(xué)技術(shù)的相互融合，形成核醫(yī)學(xué)又一個新的分支學(xué)科融合，形成核醫(yī)學(xué)又一個新的分支學(xué)科分子核醫(yī)學(xué)分子核醫(yī)學(xué)（molecular nuclear medicine） 把兩種設(shè)備的圖像融合起來進(jìn)行分析把兩種設(shè)備的圖像融合起來進(jìn)行分析3.

9、 SPECT與與PET-CT的區(qū)別的區(qū)別 核醫(yī)學(xué)中把應(yīng)用計算機(jī)輔助斷層技術(shù)進(jìn)行核醫(yī)學(xué)中把應(yīng)用計算機(jī)輔助斷層技術(shù)進(jìn)行顯像的設(shè)備統(tǒng)稱為顯像的設(shè)備統(tǒng)稱為ECT，它是醫(yī)學(xué)影像技，它是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的重要組成部分。術(shù)的重要組成部分。ECT的中文名稱為發(fā)的中文名稱為發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像，是其英文名稱縮寫射型計算機(jī)斷層顯像，是其英文名稱縮寫而成（而成（Emission Computed Tomography）。）。 ECT實(shí)際上又包括兩大類設(shè)備即實(shí)際上又包括兩大類設(shè)備即SPECT和和PET-CT SPECT并不是一種很新的設(shè)備，其由并不是一種很新的設(shè)備，其由Kuhl等人于等人于1979年研制成功。經(jīng)過多年不斷

10、的改進(jìn)，年研制成功。經(jīng)過多年不斷的改進(jìn)，SPECT技術(shù)已技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)生了許多不同型號、不同檔次的經(jīng)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)生了許多不同型號、不同檔次的產(chǎn)品，但是其顯像的基本原理沒有變化，總體上仍屬于產(chǎn)品，但是其顯像的基本原理沒有變化，總體上仍屬于比較低端的核醫(yī)學(xué)設(shè)備。目前國內(nèi)很多三級以上醫(yī)院都比較低端的核醫(yī)學(xué)設(shè)備。目前國內(nèi)很多三級以上醫(yī)院都已經(jīng)配備已經(jīng)配備SPECT，數(shù)量達(dá)，數(shù)量達(dá)300臺以上，主要用于全身骨骼、臺以上，主要用于全身骨骼、心肌血流、腦血流、甲狀腺等顯像。心肌血流、腦血流、甲狀腺等顯像。 ECT的另一類設(shè)備的另一類設(shè)備PECT是以發(fā)射正電子的放是以發(fā)射正電子的放射性核素做

11、為發(fā)射體，稱為正電子發(fā)射型計算機(jī)斷射性核素做為發(fā)射體，稱為正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像，其英文名稱為層顯像，其英文名稱為 positron emission computed tomography，即我們通常所說的，即我們通常所說的PET。PET是核醫(yī)是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最先進(jìn)的顯像設(shè)備，被視為核醫(yī)學(xué)史上劃學(xué)領(lǐng)域中最先進(jìn)的顯像設(shè)備，被視為核醫(yī)學(xué)史上劃時代的里程碑，是最高水平核醫(yī)學(xué)的標(biāo)志。時代的里程碑，是最高水平核醫(yī)學(xué)的標(biāo)志。 PET所應(yīng)用的顯像劑如所應(yīng)用的顯像劑如C-11、N-13，O-15等都是人體組織等都是人體組織的基本元素，易于標(biāo)記到各種生命必須的化合物、代謝產(chǎn)物或的基本元素，易于標(biāo)記到各種生命

12、必須的化合物、代謝產(chǎn)物或類似物上而不改變它們的生物活性，且可以參與人體的生理、類似物上而不改變它們的生物活性，且可以參與人體的生理、生化代謝過程，因而能夠深入分子水平反映人體的生理、生化生化代謝過程，因而能夠深入分子水平反映人體的生理、生化過程，從功能、代謝等方面前面評價人體的功能狀態(tài)，達(dá)到早過程，從功能、代謝等方面前面評價人體的功能狀態(tài)，達(dá)到早期診斷疾病、指導(dǎo)治療的目的。定性準(zhǔn)確和一次性完成全身顯期診斷疾病、指導(dǎo)治療的目的。定性準(zhǔn)確和一次性完成全身顯像的特點(diǎn)極大地促進(jìn)了其在腫瘤、腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及心臟病像的特點(diǎn)極大地促進(jìn)了其在腫瘤、腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及心臟病等方面的應(yīng)用。我國于等方面的應(yīng)用。我

13、國于1995年由山東淄博萬杰醫(yī)院引進(jìn)國內(nèi)第年由山東淄博萬杰醫(yī)院引進(jìn)國內(nèi)第一臺一臺PET，其后增長較為緩慢。，其后增長較為緩慢。 PET的先進(jìn)性顯而易見，但其最大的缺點(diǎn)是解剖結(jié)構(gòu)顯的先進(jìn)性顯而易見，但其最大的缺點(diǎn)是解剖結(jié)構(gòu)顯示不夠清晰。因此人們嘗試把擅長功能顯像的示不夠清晰。因此人們嘗試把擅長功能顯像的PET與擅長顯與擅長顯示解剖結(jié)構(gòu)的全身示解剖結(jié)構(gòu)的全身CT結(jié)合起來，于是在結(jié)合起來，于是在2000年世界上第一年世界上第一臺同機(jī)一體化臺同機(jī)一體化PET/CT在美國在美國CTI公司研制成功，被美國公司研制成功，被美國時代雜志評選為年度最偉大的發(fā)明創(chuàng)造。由于時代雜志評選為年度最偉大的發(fā)明創(chuàng)造。由于P

14、ET/CT是目前最先進(jìn)的是目前最先進(jìn)的PET與最好的多排螺旋與最好的多排螺旋CT的完美組合，達(dá)的完美組合，達(dá)到了一加一大于二的效果，一舉成為目前最豪華的醫(yī)學(xué)影像到了一加一大于二的效果，一舉成為目前最豪華的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備。診斷設(shè)備。PET與與CT的同機(jī)組合極大地提高了臨床醫(yī)生對的同機(jī)組合極大地提高了臨床醫(yī)生對PET的認(rèn)知度，所以一經(jīng)問世便在世界范圍內(nèi)高速增長。的認(rèn)知度，所以一經(jīng)問世便在世界范圍內(nèi)高速增長。2002年第一臺年第一臺PET/CT在國內(nèi)安家落戶，目前在國內(nèi)安家落戶，目前PET/CT在國內(nèi)在國內(nèi)已經(jīng)呈獻(xiàn)快速發(fā)展的趨勢。已經(jīng)呈獻(xiàn)快速發(fā)展的趨勢。 總體上講，總體上講，SPECT與與PET相

15、比二者可以說具有相比二者可以說具有本質(zhì)的區(qū)別，數(shù)據(jù)表明，本質(zhì)的區(qū)別，數(shù)據(jù)表明，SPECT的最高探測效率僅的最高探測效率僅為為PET的的1%-3%左右，圖像質(zhì)量遠(yuǎn)不能與左右，圖像質(zhì)量遠(yuǎn)不能與PET/CT相比，診斷效能上差距較大。二者一種是普及型的相比，診斷效能上差距較大。二者一種是普及型的低端產(chǎn)品，價格較低；一種是世界上公認(rèn)的最高檔低端產(chǎn)品，價格較低；一種是世界上公認(rèn)的最高檔次的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備，價格昂貴、投資巨大，很次的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備，價格昂貴、投資巨大，很難普及和推廣。難普及和推廣。 PET/CT和其他檢查的區(qū)別：和其他檢查的區(qū)別： 單純單純X線線CT成像的基礎(chǔ)是根據(jù)人體組織對外源性成像的

16、基礎(chǔ)是根據(jù)人體組織對外源性X線的吸線的吸收程度不同來判斷人體組織器官的結(jié)構(gòu)改變情況；磁共振檢查收程度不同來判斷人體組織器官的結(jié)構(gòu)改變情況；磁共振檢查是將人體置入外加磁場內(nèi)，然后探測人體內(nèi)組織成分的磁信號是將人體置入外加磁場內(nèi)，然后探測人體內(nèi)組織成分的磁信號變化情況；而變化情況；而PET檢查是探測人體內(nèi)物質(zhì)（或藥物）代謝功能檢查是探測人體內(nèi)物質(zhì)（或藥物）代謝功能的動態(tài)變化。三者的成像原理有本質(zhì)的區(qū)別。而我們目前使用的動態(tài)變化。三者的成像原理有本質(zhì)的區(qū)別。而我們目前使用的的PET/CT是是PET和和CT兩種技術(shù)的完美結(jié)合，相互補(bǔ)充。兩種技術(shù)的完美結(jié)合，相互補(bǔ)充。PET/CT這種技術(shù)的組合可以大大提

17、高臨床診斷的準(zhǔn)確性（如這種技術(shù)的組合可以大大提高臨床診斷的準(zhǔn)確性（如需要對體內(nèi)單個孤立性小病灶進(jìn)行良惡性鑒別診斷和手術(shù)前定需要對體內(nèi)單個孤立性小病灶進(jìn)行良惡性鑒別診斷和手術(shù)前定位等），包括精確的定位和定性等，是其他檢查不能比擬的。位等），包括精確的定位和定性等，是其他檢查不能比擬的。8.1.2 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備功能核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備功能1.相機(jī)相機(jī)相機(jī)是核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中最基本、最實(shí)用，而且最重要的一種。相機(jī)是核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中最基本、最實(shí)用，而且最重要的一種。相相機(jī)，又稱閃爍照相機(jī)（機(jī)，又稱閃爍照相機(jī)（Scintillation Camera），是一種能對臟器中的），是一種能對臟器中的放射性核素分布進(jìn)

18、行一次成像和連續(xù)動態(tài)觀察的儀器。該儀器主要由放射性核素分布進(jìn)行一次成像和連續(xù)動態(tài)觀察的儀器。該儀器主要由四部分組成，即閃爍探頭、電子學(xué)線路、顯示記錄裝置以及附加設(shè)備。四部分組成，即閃爍探頭、電子學(xué)線路、顯示記錄裝置以及附加設(shè)備。相機(jī)可同時記錄臟器內(nèi)各個部份的射線，以快速形成一幀器官的靜態(tài)相機(jī)可同時記錄臟器內(nèi)各個部份的射線，以快速形成一幀器官的靜態(tài)平面圖像，同時因其成像速度快，亦可用于獲取反映臟器內(nèi)放射性分平面圖像，同時因其成像速度快，亦可用于獲取反映臟器內(nèi)放射性分布變化的連續(xù)照片，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可觀察臟器的動態(tài)功能及其變布變化的連續(xù)照片，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可觀察臟器的動態(tài)功能及其變化，因此化，

19、因此相機(jī)既是顯像儀又是功能儀。相機(jī)既是顯像儀又是功能儀。提高提高相機(jī)性能的關(guān)鍵是增加它采集的信息量相機(jī)性能的關(guān)鍵是增加它采集的信息量,特別是斷層采集特別是斷層采集 2. ECT發(fā)射式計算機(jī)斷層（發(fā)射式計算機(jī)斷層（Emission Computed tomography，ECT）是利用儀器探測人體內(nèi)同位素動態(tài)分布成像，并通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)是利用儀器探測人體內(nèi)同位素動態(tài)分布成像，并通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和斷層重建，來獲得臟器或組織的橫斷面、矢狀面以及冠狀據(jù)處理和斷層重建，來獲得臟器或組織的橫斷面、矢狀面以及冠狀面的三維圖像的。它可以做功能、代謝方面的影像觀察，是由電子面的三維圖像的。它可以做功能、代

20、謝方面的影像觀察，是由電子計算機(jī)斷層（計算機(jī)斷層（CT）與核醫(yī)學(xué)示蹤原理相結(jié)合的高科技技術(shù)。）與核醫(yī)學(xué)示蹤原理相結(jié)合的高科技技術(shù)。ECT分為兩大類，一類是以發(fā)射單光子的核素為示蹤劑的，即單光分為兩大類，一類是以發(fā)射單光子的核素為示蹤劑的，即單光子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像儀（子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像儀（single photon emission computed tomography，SPECT）；而另一類是以發(fā)射正電子的核素為示蹤）；而另一類是以發(fā)射正電子的核素為示蹤劑的，即正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像儀（劑的，即正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像儀（positron emission tomography，PET

21、）。）。 （1）SPECTSPECT實(shí)際上就是一個探頭可以圍繞病人某一臟器進(jìn)行實(shí)際上就是一個探頭可以圍繞病人某一臟器進(jìn)行360旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)的相機(jī)，在旋轉(zhuǎn)時每隔一定角度（通常是相機(jī)，在旋轉(zhuǎn)時每隔一定角度（通常是5. 6或或6）采集一幀圖片，然后經(jīng)電子計算機(jī)自動處理，將圖）采集一幀圖片，然后經(jīng)電子計算機(jī)自動處理，將圖像疊加，并重建為該臟器的橫斷面、冠狀面、矢狀面或任何像疊加，并重建為該臟器的橫斷面、冠狀面、矢狀面或任何需要的不同方位的斷層、切面圖像。需要的不同方位的斷層、切面圖像。近年來為提高診斷的靈敏度、分辨率和正確性，同時縮短采近年來為提高診斷的靈敏度、分辨率和正確性，同時縮短采集時間，雙探頭的

22、集時間，雙探頭的SPECT也相繼應(yīng)用于臨床中。也相繼應(yīng)用于臨床中。SPECT同同時也具有一般時也具有一般相機(jī)的功能，可以進(jìn)行臟器的平面和動態(tài)相機(jī)的功能，可以進(jìn)行臟器的平面和動態(tài)（功能）顯像。（功能）顯像。（2）PETPET是目前在分子水平上進(jìn)行人體功能顯像的最先進(jìn)的醫(yī)學(xué)是目前在分子水平上進(jìn)行人體功能顯像的最先進(jìn)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，它的空間分辨率明顯優(yōu)于影像技術(shù)，它的空間分辨率明顯優(yōu)于SPECT。PET的基本原理是利用加速器生產(chǎn)的超短半衰期同位素，如氟的基本原理是利用加速器生產(chǎn)的超短半衰期同位素，如氟-18、氮氮-13、氧、氧-15、碳、碳-17等作為示蹤劑注入人體，參與體內(nèi)的生理生等作為示蹤劑注入

23、人體，參與體內(nèi)的生理生化代謝過程。這些超短半衰期同位素是組成人體的主要元素，利化代謝過程。這些超短半衰期同位素是組成人體的主要元素，利用它們發(fā)射的正電子與體內(nèi)的負(fù)電子結(jié)合釋放出一對伽瑪光子，用它們發(fā)射的正電子與體內(nèi)的負(fù)電子結(jié)合釋放出一對伽瑪光子，被探頭的晶體所探測，得到高分辨率、高清晰度的活體斷層圖像，被探頭的晶體所探測，得到高分辨率、高清晰度的活體斷層圖像，以顯示人腦、心臟、全身其它器官以及腫瘤組織的生理和病理的以顯示人腦、心臟、全身其它器官以及腫瘤組織的生理和病理的功能及代謝情況。功能及代謝情況。PET在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用主要集中于神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、腫瘤在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用主要集中于神經(jīng)系統(tǒng)、

24、心血管系統(tǒng)、腫瘤三大領(lǐng)域。三大領(lǐng)域。 PET-CT檢查記檢查記8.1.3 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備主要指標(biāo)及性能要求核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備主要指標(biāo)及性能要求1. 核醫(yī)學(xué)成像安全指標(biāo)核醫(yī)學(xué)成像安全指標(biāo)（1）常用輻射量及其單位）常用輻射量及其單位放射性活度（放射性活度（radioactivity）簡稱活度，專用單位名稱是貝可勒爾）簡稱活度，專用單位名稱是貝可勒爾（Becquerel），符號為），符號為Bq，其中，其中1Bq1次衰變次衰變/秒。秒。 照射劑量（照射劑量（exposure dose）dq的值是在質(zhì)量為的值是在質(zhì)量為dm空氣中，由光子釋放的全部電子空氣中，由光子釋放的全部電子（負(fù)電子和正電子）在空氣中完全

25、被阻止時所產(chǎn)生的離子總電荷的絕對量。（負(fù)電子和正電子）在空氣中完全被阻止時所產(chǎn)生的離子總電荷的絕對量。X=dQ/dm.吸收劑量（吸收劑量（absorbed dose）定義為）定義為d除以除以dm所得的商，其中所得的商，其中d是致電是致電離輻射給予質(zhì)量為離輻射給予質(zhì)量為dm的受照射物質(zhì)的平均能量。的受照射物質(zhì)的平均能量。 吸收劑量的單位是焦耳吸收劑量的單位是焦耳千克千克-1，專名是戈，專名是戈瑞瑞（gray），符號），符號gy。 照射量照射量x與吸收劑量與吸收劑量d是兩個意義完全不同的輻是兩個意義完全不同的輻射量。照射量只能作為射量。照射量只能作為x或或射線輻射場的量度，描射線輻射場的量度，描述

26、電離輻射在空氣中的電離本領(lǐng)；而吸收劑量則可述電離輻射在空氣中的電離本領(lǐng)；而吸收劑量則可以用于任何類型的電離輻射，反映被照介質(zhì)吸收輻以用于任何類型的電離輻射，反映被照介質(zhì)吸收輻射能量的程度。射能量的程度。 對于同種類、同能量的射線和同一種被照物對于同種類、同能量的射線和同一種被照物質(zhì)來說，吸收劑量是與照射量成正比的。質(zhì)來說，吸收劑量是與照射量成正比的。當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 相同的吸收劑量未必產(chǎn)生同樣程度的生物效應(yīng)，因?yàn)樯镄?yīng)受到相同的吸收劑量未必產(chǎn)生同樣程度的生物效應(yīng)，因?yàn)樯镄?yīng)受到輻射類型、劑量與劑量率大小、照射條件、生物種類和個體生理差異等輻射類型、劑量與劑量率大小、照射條件、生物種類和個體

27、生理差異等因素的影響因素的影響 。為了比較不同類型輻射引起的有害效應(yīng)，在輻射防護(hù)中引。為了比較不同類型輻射引起的有害效應(yīng)，在輻射防護(hù)中引進(jìn)了一些系數(shù)，當(dāng)吸收劑量乘上這些修正系數(shù)后，就可以用同一尺度來進(jìn)了一些系數(shù)，當(dāng)吸收劑量乘上這些修正系數(shù)后，就可以用同一尺度來比較不同類型輻射照射所造成的生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度或產(chǎn)生機(jī)率。比較不同類型輻射照射所造成的生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度或產(chǎn)生機(jī)率。 把乘上了適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)后的吸收劑量稱為當(dāng)量劑量（把乘上了適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)后的吸收劑量稱為當(dāng)量劑量（equivalent dose），用符號），用符號h表示。當(dāng)量劑量只限于防護(hù)中應(yīng)用。表示。當(dāng)量劑量只限于防護(hù)中應(yīng)用。（2）人體

28、輻射的生物學(xué)效應(yīng) 當(dāng)人體受輻射作用時，根據(jù)照射劑量、照射方式的不同，人體所產(chǎn)生的生物效應(yīng)也不同。 放射性物質(zhì)以波或微粒形式發(fā)射出的一種能量就叫核輻射，核爆炸和核事故都有核輻射。它有、三種輻射形式。 輻射只要用一張紙就能擋住，但吸入體內(nèi)危害大； 輻射是高速電子，皮膚沾上后燒傷明顯； 輻射和X射線相似，能穿透人體和建筑物，危害距離遠(yuǎn)。宇宙、自然界能產(chǎn)生放射性的物質(zhì)不少，但危害都不太大，只有核爆炸或核電站事故泄漏的放射性物質(zhì)才能大范圍地對人員造成傷亡。 放射性物質(zhì)可通過呼吸吸入，皮膚傷口及消化道吸收進(jìn)入體內(nèi)，引起內(nèi)輻射，y輻射可穿透一定距離被機(jī)體吸收，使人員受到外照射傷害。內(nèi)外照射形成放射病的癥狀有

29、：疲勞、頭昏、失眠、皮膚發(fā)紅、潰瘍、出血、脫發(fā)、白血病、嘔吐、腹瀉等。有時還會增加癌癥、畸變、遺傳性病變發(fā)生率，影響幾代人的健康。一般講，身體接受的輻射能量越多，其放射病癥狀越嚴(yán)重，致癌、致畸風(fēng)險越大。（3）核醫(yī)學(xué)成像的相關(guān)安全指標(biāo) 在核醫(yī)學(xué)診斷中，對受檢者的檢查項(xiàng)目、使用的放射性活素與每次檢查使用的最大放射性活度 核醫(yī)學(xué)成像首先要滿足其相關(guān)安全指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上要提高核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量，提高診斷率。1腿部或者手臂進(jìn)行腿部或者手臂進(jìn)行 X光檢查時的輻射量；光檢查時的輻射量；8建筑材料每年所產(chǎn)生的輻射量；建筑材料每年所產(chǎn)生的輻射量；10乘飛機(jī)時遭受的輻射量；乘飛機(jī)時遭受的輻射量；60人體

30、內(nèi)的輻射量；人體內(nèi)的輻射量；700大腦掃描的核輻射量；大腦掃描的核輻射量；5000每年的工作所遭受的核輻射量；每年的工作所遭受的核輻射量；10000患癌癥的可能性為患癌癥的可能性為1130；60000100000出現(xiàn)各種輻射疾病；出現(xiàn)各種輻射疾??；200000450000掉頭發(fā)，血液發(fā)生嚴(yán)重病變，一些人在掉頭發(fā)，血液發(fā)生嚴(yán)重病變，一些人在2至至6周內(nèi)死亡；周內(nèi)死亡；45000080000030天內(nèi)將進(jìn)入垂死狀態(tài)。天內(nèi)將進(jìn)入垂死狀態(tài)。核輻射對人體的危害取決于受不同輻射的時間以及輻射量。核輻射對人體的危害取決于受不同輻射的時間以及輻射量。 2. 核醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量指標(biāo)核醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量指標(biāo)（1）照相機(jī)的圖

31、像質(zhì)量指標(biāo)照相機(jī)的圖像質(zhì)量指標(biāo) 空間分辨率：空間分辨率表示空間分辨率：空間分辨率表示照相機(jī)探頭分辨兩個點(diǎn)源或線源最小距離的能力。照相機(jī)探頭分辨兩個點(diǎn)源或線源最小距離的能力。分為固有分辨率和系統(tǒng)空間分辨率。分為固有分辨率和系統(tǒng)空間分辨率。平面源靈敏度：平面源靈敏度指某一采集平面對平行于該面放置的特定平面平面源靈敏度：平面源靈敏度指某一采集平面對平行于該面放置的特定平面源的靈敏度。平面源靈敏度主要用來測試和檢驗(yàn)儀器是否正常工作和比較各種準(zhǔn)源的靈敏度。平面源靈敏度主要用來測試和檢驗(yàn)儀器是否正常工作和比較各種準(zhǔn)直器的計數(shù)效率。靈敏度明顯下降反映直器的計數(shù)效率。靈敏度明顯下降反映照相機(jī)有問題，靈敏度增高

32、則是有污染照相機(jī)有問題，靈敏度增高則是有污染等因素造成。等因素造成?？臻g線性：空間線性描述空間線性：空間線性描述照相機(jī)的位置變化。照相機(jī)的位置變化。最大計數(shù)率：最大計數(shù)率反映最大計數(shù)率：最大計數(shù)率反映照相機(jī)對高計數(shù)率的響應(yīng)特性。照相機(jī)對高計數(shù)率的響應(yīng)特性。（2）SPECT的圖像質(zhì)量指標(biāo)的圖像質(zhì)量指標(biāo) SPECT除了包含除了包含照相機(jī)的所有圖像質(zhì)量指標(biāo)外，根據(jù)照相機(jī)的所有圖像質(zhì)量指標(biāo)外，根據(jù)SPECT的斷層顯像特點(diǎn)，增加的斷層顯像特點(diǎn)，增加了針對斷層影像的質(zhì)控項(xiàng)目。了針對斷層影像的質(zhì)控項(xiàng)目。 斷層均勻性：保證斷層圖像的均勻性，不僅要把斷層均勻性：保證斷層圖像的均勻性，不僅要把照相機(jī)探頭本身的均勻

33、性調(diào)節(jié)好，照相機(jī)探頭本身的均勻性調(diào)節(jié)好，還要加大計數(shù)，加準(zhǔn)直器和散射媒質(zhì)。還要加大計數(shù)，加準(zhǔn)直器和散射媒質(zhì)。 旋轉(zhuǎn)中心：旋轉(zhuǎn)中心：SPECT的旋轉(zhuǎn)中心是一個虛設(shè)的機(jī)械點(diǎn)，它位于旋轉(zhuǎn)軸上，的旋轉(zhuǎn)中心是一個虛設(shè)的機(jī)械點(diǎn)，它位于旋轉(zhuǎn)軸上，應(yīng)是機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)、應(yīng)是機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)、照相機(jī)探頭電子坐標(biāo)和計算機(jī)圖像重建坐標(biāo)共同的重照相機(jī)探頭電子坐標(biāo)和計算機(jī)圖像重建坐標(biāo)共同的重合點(diǎn)。任何不重合表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸傾斜和旋轉(zhuǎn)中心漂移。合點(diǎn)。任何不重合表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸傾斜和旋轉(zhuǎn)中心漂移。 斷層厚度：斷層厚度：SPECT斷層厚度指軸向空間分辨率，又稱為斷層厚度指軸向空間分辨率，又稱為z軸方向的空間分辨率。軸方向的空間分辨率。 斷層

34、靈敏度和總靈敏度：斷層靈敏度和總靈敏度是指斷層靈敏度和總靈敏度：斷層靈敏度和總靈敏度是指SPECT的計數(shù)效率。的計數(shù)效率。斷層靈敏度定義為被放射性濃度除以斷層內(nèi)總計數(shù)值?？傡`敏度為所有斷層斷層靈敏度定義為被放射性濃度除以斷層內(nèi)總計數(shù)值?？傡`敏度為所有斷層計數(shù)和被放射性濃度除以所有斷層計數(shù)。計數(shù)和被放射性濃度除以所有斷層計數(shù)。（3）PET的圖像質(zhì)量指標(biāo)的圖像質(zhì)量指標(biāo) PET的圖像質(zhì)量指標(biāo)除上述與的圖像質(zhì)量指標(biāo)除上述與照相機(jī)和照相機(jī)和SPECT的指標(biāo)相的指標(biāo)相同外，還包含能量分辨率、空間分辨率、系統(tǒng)靈敏度等。同外，還包含能量分辨率、空間分辨率、系統(tǒng)靈敏度等。能量分辨率：能量分辨率：是用來衡量是用來

35、衡量PET精確分辨光電事件能力的一個參數(shù)。精確分辨光電事件能力的一個參數(shù)?？臻g分辨：空間分辨：是指是指PET能分辨出的兩個點(diǎn)源或線源間的最小距能分辨出的兩個點(diǎn)源或線源間的最小距離，即探測器在離，即探測器在X、Y、Z三個方向能分辨最小物體的能力。三個方向能分辨最小物體的能力。包括橫向分辨率和軸向分辨率。包括橫向分辨率和軸向分辨率。固有計數(shù)率：固有計數(shù)率：包括最大計數(shù)率和死時間，最大計數(shù)率是包括最大計數(shù)率和死時間，最大計數(shù)率是PET在單位時間內(nèi)所能探測或記錄到在單位時間內(nèi)所能探測或記錄到射線的最大值，反映了射線的最大值，反映了PET對入射對入射射線的響應(yīng)能力；死時間是描述射線的響應(yīng)能力；死時間是描

36、述PET對兩個對兩個入射事件入射事件的分辨能力，即能分辨出兩個的分辨能力，即能分辨出兩個事件的最小時間間隔。事件的最小時間間隔。系統(tǒng)靈敏度：系統(tǒng)靈敏度：是指單位時間內(nèi)、單位輻射劑量條件下獲得的符合計是指單位時間內(nèi)、單位輻射劑量條件下獲得的符合計數(shù)，以單位活度的計數(shù)率表示。數(shù)，以單位活度的計數(shù)率表示。8.2 單光子發(fā)射斷層成像（單光子發(fā)射斷層成像（SPECT）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.2.1 SPECT的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)，是單光子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像 , SPECT系統(tǒng)一般由六部分組成：探頭（旋轉(zhuǎn)型照相機(jī)）

37、、機(jī)架、斷層床、控制臺、計算機(jī)（包括接口）和光學(xué)照相系統(tǒng)。 GE公司生產(chǎn)的SPECT設(shè)備及結(jié)構(gòu) 8.2 單光子發(fā)射斷層成像（單光子發(fā)射斷層成像（SPECT）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.2.2 SPECT設(shè)備特點(diǎn)與成像新技術(shù)設(shè)備特點(diǎn)與成像新技術(shù) 1.SPECT設(shè)備的特點(diǎn)設(shè)備的特點(diǎn)SPECT是核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的一種，兼具核醫(yī)學(xué)和是核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的一種，兼具核醫(yī)學(xué)和CT兩種影像設(shè)兩種影像設(shè)備的優(yōu)勢，具備對人體生理、生化、功能、代謝等信息的多備的優(yōu)勢，具備對人體生理、生化、功能、代謝等信息的多維顯像方式，可以有效的提高病變的檢測率。其主要特點(diǎn)如維顯像方式，可以有效的提高病變的檢測率。其主要特點(diǎn)如下：下：

38、（1）使用的示蹤劑適應(yīng)面廣，特異性高，放射性小，不干擾人）使用的示蹤劑適應(yīng)面廣，特異性高，放射性小，不干擾人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。（2）時域解像精度不到千分之一秒。）時域解像精度不到千分之一秒。（3）保留了）保留了照相機(jī)全部平面顯像的性能照相機(jī)全部平面顯像的性能（4）分層臟器功能可以觀察到臟器功能動態(tài)變化，化學(xué)物質(zhì)在臟器內(nèi)）分層臟器功能可以觀察到臟器功能動態(tài)變化，化學(xué)物質(zhì)在臟器內(nèi)代謝分布、血管量的變化、腫瘤免疫及受體定位等信息。代謝分布、血管量的變化、腫瘤免疫及受體定位等信息。8.2 單光子發(fā)射斷層成像（單光子發(fā)射斷層成像（SPECT）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.2.2 SPECT設(shè)備

39、特點(diǎn)與成像新技術(shù)設(shè)備特點(diǎn)與成像新技術(shù) 2.SPECT成像新技術(shù)成像新技術(shù)影響影響SPECT成像質(zhì)量的因素有很多，如人體組織的衰減，運(yùn)動成像質(zhì)量的因素有很多，如人體組織的衰減，運(yùn)動對成像造成的影響等。隨著新技術(shù)的進(jìn)展，這些問題逐步對成像造成的影響等。隨著新技術(shù)的進(jìn)展，這些問題逐步得以解決。得以解決。（1）衰減校正技術(shù)（）衰減校正技術(shù)（Attenuation Correction，AC）（2）多探頭及圓柱形探頭的）多探頭及圓柱形探頭的SPECT系統(tǒng)系統(tǒng)8.2 單光子發(fā)射斷層成像（單光子發(fā)射斷層成像（SPECT）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.2.3 SPECT的臨床應(yīng)用的臨床應(yīng)用SPECT能顯示臟器或病

40、變的血流、功能和代謝的改變，有利于疾能顯示臟器或病變的血流、功能和代謝的改變，有利于疾病的早期診斷及特異性診斷，在臨床當(dāng)中的應(yīng)用十分廣泛。病的早期診斷及特異性診斷，在臨床當(dāng)中的應(yīng)用十分廣泛。1 SPECT診斷的應(yīng)用范圍：診斷的應(yīng)用范圍：（1）骨骼顯像）骨骼顯像 （2）心臟灌注斷層顯像（）心臟灌注斷層顯像（3）甲狀腺顯像）甲狀腺顯像（4）局部腦血流斷層顯像）局部腦血流斷層顯像 （5）腎動態(tài)顯像及腎圖檢查）腎動態(tài)顯像及腎圖檢查（6）其它）其它SPECT顯像的主要臨床應(yīng)用顯像的主要臨床應(yīng)用2.SPECT典型病歷典型病歷8.3 正電子發(fā)射斷層成像（正電子發(fā)射斷層成像（PET）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.

41、3.1 PET的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)PET掃描系統(tǒng)主要由掃描儀、顯像床、電子柜、操作與分析工作站和影像硬拷貝工掃描系統(tǒng)主要由掃描儀、顯像床、電子柜、操作與分析工作站和影像硬拷貝工作站等組成。作站等組成。 1.PET掃描儀掃描儀PET掃描儀的外形類似掃描儀的外形類似CT，為一個柱狀的支架，掃描視野位于支架的中央，為一個，為一個柱狀的支架，掃描視野位于支架的中央，為一個環(huán)狀、筒形的空洞。掃描儀由探測器、射線屏蔽裝置、棒源、符合事件探測及符環(huán)狀、筒形的空洞。掃描儀由探測器、射線屏蔽裝置、棒源、符合事件探測及符合事件處理系統(tǒng)等組成合事件處理系統(tǒng)等組成2. 電子柜電子柜 電子柜主要由陣列處理器組成，用于貯存符合事

42、件處理系統(tǒng)傳來的光子信號，并在工作電子柜主要由陣列處理器組成，用于貯存符合事件處理系統(tǒng)傳來的光子信號，并在工作站指令指導(dǎo)下通過重建將其轉(zhuǎn)化為圖像。站指令指導(dǎo)下通過重建將其轉(zhuǎn)化為圖像。3. 操作與分析工作站操作與分析工作站 操作與分析工作站通過人機(jī)對話控制掃描儀、顯像床及電子櫥進(jìn)行圖像采集、操作與分析工作站通過人機(jī)對話控制掃描儀、顯像床及電子櫥進(jìn)行圖像采集、重建處理等，并對重建后圖像重新切層和進(jìn)行圖像顯示、圖像分析和定量計重建處理等，并對重建后圖像重新切層和進(jìn)行圖像顯示、圖像分析和定量計算等。算等。8.3 正電子發(fā)射斷層成像（正電子發(fā)射斷層成像（PET）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.3.2 PET的

43、性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn)1.PET顯像的特點(diǎn)顯像的特點(diǎn)（1）靈敏度高、分辨率強(qiáng)）靈敏度高、分辨率強(qiáng)（2）示蹤劑具有生物活性）示蹤劑具有生物活性（3）放射性損傷較小）放射性損傷較?。?）系統(tǒng)復(fù)雜，費(fèi)用昂貴）系統(tǒng)復(fù)雜，費(fèi)用昂貴8.3 正電子發(fā)射斷層成像（正電子發(fā)射斷層成像（PET）設(shè)備與應(yīng)用）設(shè)備與應(yīng)用8.3.2 PET的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn)2.PET與與CT、MRI的比較的比較 PET主要測量體內(nèi)化學(xué)變化及新陳代謝，而主要測量體內(nèi)化學(xué)變化及新陳代謝，而CT或或MRI主要用來觀察主要用來觀察人體組織與結(jié)構(gòu)，因此，在區(qū)分癌癥與良性組織，以及區(qū)分惡性或非人體組織與結(jié)構(gòu)，因此，在區(qū)分癌癥與良性組織，以及區(qū)分惡性或非惡性組織時，惡性組織時，PET比比C