醫(yī)學(xué)儀器ECT的原理和應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上核醫(yī)學(xué)儀器ECT的原理和應(yīng)用  圖5  BGO/ GSO 晶體構(gòu)成的DOI 探測器 也有一些研究者試圖利用輸出脈沖分布的差別來鑒別作用深度的。對于BGO/ GSO 晶體組成的探測器3，由于BGO 晶體與GSO 晶體的光輸出量差別很大，如圖5 所示。因此只要選擇一個合適的能量的閾值就可鑒別是BGO 事件還是GSO 事件。 日本濱松公司的清水、山下貴司和渡邊光男等人，使用兩個PS - PMT&#

2、160;同時耦合在BGO 晶體陣列的兩端構(gòu)成了一種新型探測器。如圖6a 所示。這樣伽馬射線的作用深度可以通過計算兩個PS - PMTs 的輸出信號之比而得到。  圖6  新型DOI 探測器 2 基于半導(dǎo)體器件的PET探測器 之所以用半導(dǎo)體器件來構(gòu)造探測器主要是因為PMT 對磁場敏感;二是PMT 需要較高的電壓,普通的PMT 需要- 1600V 左右， PS - PMT 需要-&

3、#160;800V 左右，而半導(dǎo)體器件只需要- 200V 左右的電壓; 三是PET 的分辨率受到PMT 的尺寸限制，現(xiàn)代的工業(yè)技術(shù)還無法做出像半導(dǎo)體器件一樣大小的PMT 四是PMT 的價格昂貴。 利用Si - PD 或APD 等常規(guī)半導(dǎo)體器件加上閃爍晶體構(gòu)造PET 探測器成為一個重要的研究方向。而且使用半導(dǎo)體器件,也為開發(fā)新型的DOI 探測器創(chuàng)造了條件。圖6b 顯示了由美國加州大學(xué)(UCLA) 的Moses 和Der

4、enzo 設(shè)計的一種新 12核醫(yī)學(xué)儀器ECT的原理和應(yīng)用 型PET 探測器。8 ×8的PIN - PD 陣列耦合在閃爍晶體陣列的一端，而閃爍晶體陣列的另一端耦合在光電倍增管上，因此利用PIN - PD 和PMT 的輸出信號比，可以得到伽馬射線的作用深度。 另一種新型PET 探測器是利用半導(dǎo)體材料,如CdTe ，CdZnTe 等。這種探測器的優(yōu)點是直接把伽馬射線轉(zhuǎn)換成電子，而不再借助于閃爍晶體。最近的實驗表明利用CdZnTe&#

5、160;可以獲得高的能量分辨率，可惜的是它的時間分辨率極低。而PET 系統(tǒng)要求要有高的時間分辨率來消除隨機噪聲。利用CdZnTe 構(gòu)造的PET 探測器要實用化，還有很長的一段路要走,最近的實驗表明CdTe 形成的載流子的速度比CdZnTe 要快，因而有可能獲得高的時間分辨率，在PET 應(yīng)用領(lǐng)域，一些研究者預(yù)言CdTe 要取代CdZnTe。 3.4 關(guān)于PET/CT、SPECT/PET3,4,5,6  3.4.1 PET/CT設(shè)備概況 自從1998年8月第1臺PETC

6、T安裝于匹茲堡大學(xué)并在1998-2000年間原型機完成300例臨床PETCT顯像后。2001年第1臺商業(yè)性PETCT問世。就技術(shù)內(nèi)涵而言，目前PETCT掃描系統(tǒng)并不是一個全新的影像診斷系統(tǒng)。它實際上是將PET和CT二套設(shè)備有機地組合在一起其中包括了一臺PET掃描儀。一臺CT掃描儀以及將二種掃描圖像進行連接和共同處理的計算機軟件操作平臺。三位一體成為單機復(fù)合影像系統(tǒng)。 PETCT設(shè)備是將反映人體組織、臟器高分辨率解剖結(jié)構(gòu)的CT和在蛋白質(zhì)、RNA、DNA水平進行分子影像研究的PET兩者有機融合在一起全新、最先進的功能分子影像設(shè)備。是近年來在所有大型醫(yī)療設(shè)備中增長速度最快的醫(yī)療影像設(shè)備。P

7、ETCT目前主要用于對腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)、心臟等疾病早期診斷、治療方案的選擇和對治療效果進行監(jiān)測。 3.4.2 PETCT的工作原理 PET圖像揭示人體內(nèi)部的分子代謝活動。但是圖像解剖結(jié)構(gòu)不清楚：而CT圖像顯示了人體組織的解剖結(jié)構(gòu)。所以PETCT從根本上解決了核醫(yī)學(xué)圖像解剖結(jié)構(gòu)不清楚的缺陷。同時又采用CT圖像對核醫(yī)學(xué)圖像進行全能量衰減校正。是核醫(yī)學(xué)圖像真正達(dá)到定量的目的并且提高診斷的準(zhǔn)確性。實現(xiàn)了功能圖像和解剖圖像信息的互補。  13核醫(yī)學(xué)儀器ECT的原理和應(yīng)用 3.4.3 PET與PETCT的比較 PET和CT采用相

8、同的定位系統(tǒng)。加上螺旋CT成像的靈活性可將CT圖像重建成和PET相同的層厚。真正實現(xiàn)了像素對像素的融合?？朔薖ET圖像空間分辨率不足的問題。PETCT與單純PET機型相比有了很大的進步。PETCT是在原有能夠反映示蹤劑體內(nèi)分布的功能分子影像設(shè)備PET的基礎(chǔ)上。與能夠反映組織解剖結(jié)構(gòu)的影像設(shè)備CT結(jié)合。同時提供PET圖像與CT影像。并進行圖像融合的影像設(shè)備。這種一體化機型將PET掃描儀與CT掃描儀裝配在同一機架內(nèi)。二者共用同一檢查床。由同一計算機工作站控制在受檢者不動的前提下。一次檢查就完成兩項掃描。從圖像質(zhì)量來講，可明顯縮短顯像時間、改善圖像質(zhì)量。 PETCT是目前分子顯像最先進的

9、醫(yī)療設(shè)備。對改善醫(yī)院的設(shè)備和提高醫(yī)療技術(shù)水平將是十分必要的。PETCT現(xiàn)已更新到第二代，第二代PETCT能夠明顯縮短檢查時間。診斷的靈敏度和特異性顯著提高。該設(shè)備通過強強聯(lián)合的方式，將在細(xì)胞和分子水平反映生理和病理特點的功能分子影像技術(shù)PET顯像與在組織水平上反映生理和病理解剖結(jié)構(gòu)變化的影像技術(shù)CT相結(jié)合。同時提供PET圖像與CT影像。并進行真正意義上的圖像融合。 3.4.4 PETCT的臨床應(yīng)用 PETCT臨床應(yīng)用廣泛。目前主要用于對腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)、心臟等疾病早期診斷治療方案選擇和治療效果監(jiān)測。特別是在腫瘤的定性定位診斷良惡性的鑒別診斷。臨床分期與再分期、治療方

10、案的選擇與療效評價以及復(fù)發(fā)的監(jiān)測等方面具有重要意義。與單純PET相比。其具有圖像采集時間更短，定位更加準(zhǔn)確等優(yōu)勢。隨著PETCT設(shè)備硬件和軟件的不斷完善。PETCT在臨床的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。除對腫瘤診斷得到廣大臨床工作者認(rèn)可外。對心血管系統(tǒng)和神經(jīng)診斷也取得了突破性進展。 3.4.5 SPECT/PET-帶有符合線路的SPECT SPECT/PET是在雙探頭SPECT的基礎(chǔ)上增加了探測雙光子的符合線路，因此，這種類型的SPECT既可進行常規(guī)的單光子探測，同時又可以轉(zhuǎn)換到符合探測狀態(tài)進行雙光子探測，也就是利用SPECT的雙探頭來采集FDG正電子藥物在組織內(nèi)經(jīng)過湮沒輻射

11、后產(chǎn)生的180°正反兩個方向的一對高能光子。從單光子探測轉(zhuǎn)換到雙光子探測一般只需5min，由于這種類型的SPECT不僅具有常規(guī)的 14核醫(yī)學(xué)儀器ECT的原理和應(yīng)用 SPECT功能，而且還具備PET的符合探測功能，所以稱之為SPECT-PET。SPECTPET技術(shù)的首要條件必須是以數(shù)字式雙探頭SPECT為基礎(chǔ)，探頭的每一個光電倍增管后面有一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并以軟件來控制死時間，這樣，計數(shù)率和靈敏度都得到了較大提高，分辨率也得到了改善。另外，SPECT- PET探頭的晶體厚度由原來的38英寸增加至58英寸，因為常規(guī)型SPECT探頭采用38英寸厚的晶體能充分捕捉

12、核TC所放出的射線，而SPECT-PET探頭采用58英寸厚的晶體，因為正電子湮沒輻射放出的射線為511Kev的高能射線，如果使用38英寸厚的晶體。那么一部分射線就會穿過晶體，靈敏度就會降低。即使采用58英寸厚的晶體，但實際上還不能充分地捕捉信號，所以靈敏度沒有PET高。但是，晶體厚度太厚，單光子采集時的圖像分辨率就會大大降低，SPECT的常規(guī)功能就會受到影響，因此，SPECTPET探頭晶體厚度采用58英寸是合適的，這樣既以單光子控測的圖像質(zhì)量影響不大，又能保證較好的雙光子探測圖像。從操作技能方面來說，為了保障單光子探測與符合探測的圖像質(zhì)量，進行單光子發(fā)射成像時，要把裝有多孔準(zhǔn)直器的探頭盡可能接

13、近患者進行采集，不然圖像質(zhì)量就會下降。使用符合線路成像時，兩個探頭必須始終成180°以采集相反方向的一對射線，這時，多孔準(zhǔn)直器成了采集信號的障礙，因此不用多孔準(zhǔn)直器，而換上符合成像時使用的特殊屏蔽裝置，以減少被檢視野之外的散射線，從而減少隨機符合，提高圖像質(zhì)量。并且做符合探測時，兩個探頭應(yīng)該拉開至最大限度，以保證旋轉(zhuǎn)采集時能得到各個角度的信號。 99m素從實用價值來評估，SPECT-PET的售價在60萬美元左右，而PET系統(tǒng)倍價有250至300萬美元之間，而SPECTPET既具備常規(guī)的SPECT功能，又能實現(xiàn)部分PET功能，且獲了較好的臨床效果，基本上能滿足臨床的要求。因此

14、，SPECTPET不失為一種比較實用的機型。 四、總結(jié)和展望 縱觀核醫(yī)學(xué)影像儀器的發(fā)展歷程，從閃爍掃描機、照相機、單光子發(fā)射計算機斷層成像（SPECT）以及正電子發(fā)射計算機斷層成像（PET），再到SPECT/CT、SPECT/PET和PET/CT。隨著新技術(shù)、新材料的不斷出現(xiàn)以及計算機軟件應(yīng)用的發(fā)展，勢必會把核醫(yī)學(xué)影像帶入到一個又一個新的高度。 參考文獻 1 多功能ECT的發(fā)展和現(xiàn)狀，許鋒，北京大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程處  15核醫(yī)學(xué)儀器ECT的原理和應(yīng)用  162 PET探測器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，劉華鋒 鮑 超，浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點實驗室，山下貴司，日本濱松光子學(xué)公司中央研究所 3 PETCT的原理及臨床應(yīng)用，尚輝，醫(yī)療設(shè)備信息，2005，20(1 1)：20 3 PET/CT機的設(shè)備原理及其臨床中的應(yīng)用，房愛玲，中國醫(yī)學(xué)裝備，2006年12月第3卷第12期 4 核醫(yī)學(xué)的新武器INFINIA型SPECTPET+CT，蘆銘，醫(yī)療設(shè)備信