核醫(yī)學(xué)儀器與方法-課件

《核醫(yī)學(xué)儀器與方法

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γ照相機一、基本原理和組成（掌握）1、基本工作過程;2、準(zhǔn)直器;3、晶體4、光導(dǎo)和光電倍增管、5、位置電路和能量電路6、成像裝置二、γ照相機的性能指標(biāo)（熟悉）1、固有性能;2、系統(tǒng)性能三、質(zhì)控（熟悉）四、軟件系統(tǒng)1ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)γ相機或稱閃爍相機是核醫(yī)學(xué)最常用的成相設(shè)備。γ相機在五十年代后期由HalO.Anger設(shè)計，所以又稱為Anger相機。γ

相機具有較大成像視野，能夠記錄患者靜態(tài)和動態(tài)圖像。γ相機有不同設(shè)計，目前最廣泛使用的是單晶體γ

相機。近年來γ

相機許多方面都有了很大改進，但它們的基本工作原理是相同的。2ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)3ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)如γ

相機原理框圖，γ

相機通常由以下主要部分組成：準(zhǔn)直器，探測器（晶體），光電倍增管（PMT），預(yù)放大器，放大器，脈沖高度分析器（PHA），X、Y位置電路、總和電路，以及顯示或記錄器件。帶有計算機的γ

相機還有模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器和數(shù)字計算機。探測器，PMT、放大器、X、Y位置電路和總和電路組裝在一個單元中，稱為γ

相機探頭。探頭被安裝在支架上，通過開關(guān)控制上下移動和轉(zhuǎn)動，以便對準(zhǔn)患者的檢查部位。4ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)PHA和一些記錄裝置被安裝在控制臺中。過去γ

相機的操作是通過設(shè)置控制臺上的開關(guān)和旋扭，現(xiàn)在則通過一臺與探頭相連的計算機進行控制。計算機接有鍵盤和顯示器，通過運行相應(yīng)的軟件控制γ

相機采集和處理操作。在計算機上，操作員可以輸入不同指令進行各種采集和處理，或選擇不同參數(shù)改變探頭高壓、窗寬、能峰、時間、計數(shù)等采集和處理條件。5ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器置于晶體探測器表面，用于限制進入探頭視野γ

射線的范圍和方向，阻擋視野外γ射線進入探測器。準(zhǔn)直器用高原子序數(shù)金屬制作，如鎢、鉛、鉑，其中鉛是最經(jīng)濟的選擇，γ

相機準(zhǔn)直器基本上都是采用鉛。根據(jù)需要準(zhǔn)直器被設(shè)計成不同尺寸、形狀和準(zhǔn)直孔數(shù)目。單孔準(zhǔn)直器稱為針孔準(zhǔn)直器，平行孔準(zhǔn)直器則有4000-46,000個孔。6ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器的分類主要依據(jù)它的聚焦類型和孔的間壁厚度，按聚焦類型分為平行孔、針孔、匯聚型和發(fā)散型，如圖1-3所示。針孔準(zhǔn)直器有一個圓錐形孔，具有放大圖像作用，主要用于甲狀腺等小器官成像。匯聚型準(zhǔn)直器的孔對外部點形成聚合，也具有圖像放大作用，用于探測比探頭視野小的器官，典型的匯聚型準(zhǔn)直器是扇型（FANBEAM）準(zhǔn)直器，通常用于腦成像。發(fā)散型準(zhǔn)直器與匯聚型相反，它的孔對對探測面形成擴張，用于成像器官的尺寸大于探測視野的情況，如肺部。采用這種準(zhǔn)直器，器官圖像被縮小。

7ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器平行孔準(zhǔn)直器的孔相互平行，并與探測面垂直，是核醫(yī)學(xué)成像中最常用的準(zhǔn)直器，適合于一一對應(yīng)的投影成像。由于針孔和匯聚型準(zhǔn)直器的放大作用及發(fā)散型準(zhǔn)直器的縮小作用，它們用于大視野γ

相機時可能出現(xiàn)圖像失真。

平行孔準(zhǔn)直器依據(jù)在成像中所能提供的分辨率、靈敏度和適用的能量范圍分類為：高分辨率、通用和高靈敏度型，以及低能、中能和高能型。這些性能在下一節(jié)將進一步討論。

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基本結(jié)構(gòu)1.1

準(zhǔn)直器

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1.1

準(zhǔn)直器基本結(jié)構(gòu)

10ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

1.1

準(zhǔn)直器基本結(jié)構(gòu)

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測器純Nal晶體在室溫中與γ

射線相互作用并不產(chǎn)生任何閃爍。但在Nal中摻入一定量的Tl（0.1%-0.4%）作為啟動劑后，Nal(Tl)在與γ

射線相互作用時就能產(chǎn)生大量光子。γ

射線或x射線與Nal(Tl)晶體通過光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)發(fā)生相互作用，以此通過電離或激發(fā)將Nal分子提高到激發(fā)狀態(tài)。Nal分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，發(fā)射出光子。每1keV能量產(chǎn)生約20-30個光子。12ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測器選用Nal(Tl)晶體探測γ

射線,主要是由于它與有機閃爍體相比具有高密度(3.67g/cm3)以及高原子序數(shù)(碘Z=53)。Nal(Tl)晶體有吸濕性,吸收的水份引起晶體變黃,導(dǎo)致穿透進入PMT的光子減少，所以將Nal(Tl)晶體密封在鋁容器中。晶體的入射面和周邊涂有反射物質(zhì)（氧化鎂），將光子反射到PMT的光陰極。Nal(Tl)晶體容易破碎，搬動和使用中必須小心。放置Nal(Tl)晶體的房間溫度必須恒定（每小時變化在2-3℃之內(nèi)），溫度的急劇變化會導(dǎo)致晶體破裂。

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測器根據(jù)不同視野，Nal(Tl)晶體可以做成各種尺寸，直徑從25cm-50cm，厚度從0.64cm-1.27cm(2/8-4/8英寸),最常用的為0.95cm(3/8英寸)。0.64cm晶體用于移動式γ

相機和201Tl、99mTc、123I核素。目前矩形大視野Nal(Tl)晶體尺寸達到50cm×60cm。

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測器增加晶體厚度可增加γ

射線被完全吸收的概率，因此提高探測靈敏度。然而也同時增加多次康普頓散射的概率，導(dǎo)致γ

射線X-Y坐標(biāo)作用點錯位，降低成像分辨率?；谶@一原因，γ

相機采用較薄的Nal(Tl)晶體。但由于許多γ

射線會穿透晶體，不能于晶體發(fā)生相互作用，降低了成像靈敏度，這一問題在高能核素成像時，如18F，變得更為突出。目前能夠進行高能核素成像的γ

相機多采用5/8英寸晶體，以獲得較高的靈敏度，同時又保證低能核素成像的分辨率。15ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測器

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基本結(jié)構(gòu)1.2

碘化鈉（鉈）（Nal(Tl)）晶體探測器

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基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

PMT的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，朝向Nal(Tl)晶體的一端是一光陰極，另一端是陽極，陰極和陽極之間有若干金屬電極，稱為倍增極，所有電極密封在一真空的玻璃管內(nèi)。光陰極通常用銫銻合金制作，它在吸收光子后釋放電子。PMT的光陰極端朝向Nal(Tl)晶體，通過一種特殊的光學(xué)油脂固定在晶體上，或使用光導(dǎo)管與晶體連接。18ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

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基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

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基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

PMT的光陰極與陽極之間加上約1000V高壓，每一倍增極之間的電壓為50-150V。當(dāng)來自晶體的光子撞擊在光陰極上，光陰極發(fā)射出電子。每7-10個光子可以在光陰極上產(chǎn)生1-3個光電子。由于光陰極與第一倍增極之間的電壓差，電子被加速打在第一倍增極上，每1電子可以打出2-4個電子。從第一倍增極發(fā)射的電子，又被第一、二倍增極之間電壓差加速，撞擊在第二倍增極上打出更多電子。上述過程一直持續(xù)下去直到最后一個倍增極,這時電子數(shù)量達到105-108，最后這些電子被吸引到陽極形成脈沖輸出到預(yù)放大器。這一脈沖的幅度正比于光陰極接受的光子數(shù)目，即正比于探測器吸收的γ

光子能量。加在PMT的高壓必須非常穩(wěn)定，倍增極電壓微弱變化將引起電子放大系數(shù)顯著改變。γ

相機中PMT采用同一高壓供電，不能單獨進行調(diào)整，因此要求PMT性能指標(biāo)相近。

21ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

22ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.3光電倍增管（PMT）

23ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.4預(yù)放大器預(yù)放大器對PMT輸出脈沖作初步放大，同時匹配PMT與后續(xù)電路之間阻抗，以便系統(tǒng)對該脈沖的進一步處理。PMT與預(yù)放大器之間接有一只電容C，起到隔離高壓作用。由于PMT輸出脈沖幅度很小，為了減小外界干擾，預(yù)放大器通常安裝在緊靠PMT管座的上方。經(jīng)過預(yù)放大器后脈沖有一定幅度，再通過線路送到線性放大器。24ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.5線性放大器線性放大器進一步放大來自預(yù)放大器的信號，并輸出到X、Y位置電路。放大器的輸出脈沖幅度與輸入脈沖幅度之比為脈沖放大倍數(shù)，放大器的放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)變化，通常輸出脈沖幅度達到10V。一臺γ

相機有50甚至100只PMT，每一只PMT接有一個預(yù)放大器和線性放大器。對于相同能量的γ

光子，進入晶體、PMT、預(yù)放大器，在線性放大器輸出時，應(yīng)該具有相同幅度。但由于PMT參數(shù)分散性等原因，相同能量的γ

光子得到的輸出幅度往往不相同，這時可以通過調(diào)節(jié)線性放大器的放大倍數(shù)使來自不同PMT的脈沖具有相同幅度?，F(xiàn)代γ

相機采用自動調(diào)節(jié)，只有當(dāng)偏差超出自動調(diào)節(jié)范圍時，才需要人工調(diào)節(jié)。25ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路

γ射線與Nal(Tl)晶體相互作用產(chǎn)生的脈沖被投影在圖像的X，Y位置上，圖像上的這個位置應(yīng)該對應(yīng)于γ

射線作用點的X，Y位置，這一轉(zhuǎn)換由X，Y位置電路實現(xiàn)。X，Y位置電路連接每只PMT放大輸出，圖1-5用有7只PMT的探頭說明X，Y位置電路工作原理，全部PMT經(jīng)過電容器連接到4個輸出端，這4個輸出端分別表示4個方向的信號，即X+、X-、Y+、Y-，電容器值取決于PMT所在位置相對于4個信號的方向比率。26ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路假設(shè)一個γ

射線的作用點“*”發(fā)生在靠近7號PMT的位置，最大量的閃爍光被7號PMT接收，其它PMT接收到光的比率與它們距作用點距離有關(guān)。PMT的輸出信號通過適當(dāng)?shù)碾娙葜导訖?quán)，然后分別被總和形成X+、X-、Y+、Y-信號。在這一例子中，作用點發(fā)生在左上象限，因此X+的信號幅度大于X-，Y+大于Y-。輸出的X、Y、Z脈沖按下列公式計算：Z=X++X-+Y++Y-X=k(X+-X-)/ZY=k(Y+-Y-)/Z27ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路式中k是常數(shù)，除以Z的作用是消除不同核素能量的影響，k/Z又稱為放大系數(shù)。X、Y脈沖被接到顯示器，重現(xiàn)γ

射線作用點的坐標(biāo)。在成像過程中，進入探測視野的γ

射線脈沖被依次顯示，形成一幅圖像。同樣，這些脈沖可以存入計算機存儲矩陣中進行處理或重建，也可以投影在X光片上。Z脈沖是X、Y脈沖的總和，它反映了γ

射線的能量，Z稱為能量信號。

PMT數(shù)目越多，圖像上所有脈沖的X、Y位置精度越好，既圖像空間分辨率越好。28ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.6X，Y位置電路和總和電路

29ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.7脈沖高度分析器（PHA）

Z脈沖在總和電路形成后進入PHA，PHA分析Z脈沖的幅度，選通具有所需要能量的脈沖。設(shè)置PHA窗位置和寬度，則落入該窗的脈沖（即所需能量的γ

光子）可以通過PHA。大部分γ

相機具有2-3個PHA，可以同時設(shè)置2-3個窗選通不同能量的核素，用于多核素成像或多能峰核素（如111I、67Ga）成像。γ

相機控制面板上有能量選擇開關(guān)，供不同核素成像時使用。現(xiàn)代γ

相機，能峰選擇和窗寬設(shè)定都在與γ

相機相連接的計算機上用鍵盤或鼠標(biāo)操作。

30ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.7脈沖高度分析器（PHA）

對于X、Y脈沖，只有在其Z脈沖落入選定的PHA能窗范圍內(nèi)才能被顯示和記錄。如果Z脈沖不能通過PHA，則X、Y脈沖無效。圖1-6A形象地反映了PHA能窗的作用，在所有Z脈沖中，只有落入能窗內(nèi)的Z脈沖才能通過PHA。圖1-6B將能窗顯示在能譜圖中，在設(shè)置能窗時，窗中心要對準(zhǔn)感興趣的能峰，窗的寬度基本包括整個光電峰。在臨床中，窗寬一般設(shè)置為20%。31ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.7脈沖高度分析器（PHA）

32ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.8顯示和記錄裝置一個γ

光子的Z脈沖通過PHA后，與該光子的X、Y位置脈沖一起進入顯示或記錄裝置。通過預(yù)置的采集時間或采集計數(shù)，在采集期間內(nèi)進入γ

相機并通過PHA的γ

光子被顯示或記錄，形成一幅完整的放射源分布圖像。這幅圖像可以被顯示在膠片上，也可以被存入磁帶、磁盤或計算機內(nèi)存中用于進一步處理。拍立得（Polaroid）相片能夠立即得到圖像，但價格高且灰度級和對比度低，不適合連續(xù)的動態(tài)檢查。X光膠片用于多格式相機，可以在一張膠片上得到1~64幅圖像，仔細(xì)調(diào)整多格相機亮度，能夠獲得對比度良好的圖像。一些新的輸出設(shè)備被應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)圖像記錄，例如激光相機、彩色激光和噴墨打印機、干式相機等，都具有良好的圖像效果。33ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計算機

數(shù)字計算機已經(jīng)在核醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用，越來越多的核醫(yī)學(xué)檢查采用計算機進行處理。計算機完成采集控制，數(shù)據(jù)存儲，圖像處理和顯示的全部過程。

γ相機輸出的模擬信號在進入計算機之前，必須進行數(shù)字化處理。電子計算機采用二進制操作，既用2的冪表達一個數(shù)字，我們常用的十進制則是用10的冪表達一個數(shù)字。X、Y模擬脈沖信號通過γ

相機-計算機接口中一個器件轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)位（bit），這個器件稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。常用的ADC為8位和16位，即將一個模擬信號轉(zhuǎn)換為8位或16位二進制數(shù)。ADC位數(shù)影響圖像空間分辨率，一幅相同尺寸的圖像，轉(zhuǎn)換位數(shù)越多，圖像就越精細(xì)。例如8位ADC轉(zhuǎn)換，可將探頭視野劃分為256×256個圖像單元（像素），10位ADC轉(zhuǎn)換，則可將探頭視野劃分為1024×1024個像素，一臺γ相機的ADC位數(shù)取決于硬件設(shè)計。34ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計算機計算機存儲器的基本單位是bit（二進制位）。存儲器采用正方形矩陣，核醫(yī)學(xué)中常用有64×64、128×128和256×256，它們分別有4094（4K，這是一種二進制表示方法，由于1024=210，就把十進制的1024叫做二進制的1K）、16,384（16K）和65,536（64K）個圖像單元，通常稱為像素（Pixel）。操作人員可以根據(jù)硬件所提供的類型選擇矩陣尺寸，例如8位ADC矩陣尺寸為28=256，而10位ADC矩陣尺寸為210=1024。每個Pixel對應(yīng)于探頭視野中的一個確定的X、Y位置。每一個Pixel存儲多少個γ

計數(shù)或γ

事件，則取決于Pixel的深度，是字節(jié)型（byte）還是字型（word）。Byte為8位長度，可以存儲28-1=255個計數(shù)，既從0~255共256個計數(shù)狀態(tài)。Word為16位長度，可以存儲216-1=65,535個計數(shù)，既從0~65,535共65,536個計數(shù)狀態(tài)。35ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計算機

結(jié)合圖1-7，可以進一步說明矩陣和像素深度的概念：從位置電路輸出的X、Y脈沖分別經(jīng)過X方向和Y方向的ADC轉(zhuǎn)換為圖像存儲矩陣的X、Y坐標(biāo)，而從PHA電路輸出的Z脈沖則在深度方向?qū)、Y坐標(biāo)所確定的Pixel單元進行加1，這個Pixel單元能記錄多少計數(shù)則取決與是byte還是word。

36ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)37ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.9數(shù)字計算機有兩種數(shù)據(jù)采集模式：幀模式（FrameMode）和列表模式（ListMode）。幀模式將X，Y數(shù)字化脈沖（即經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號）存儲在計算機矩陣存儲器的相應(yīng)X，Y位置，形成一幅圖像。在這種模型中，必須選定矩陣尺寸、每幀采集總計數(shù)或時間，在多幀或動態(tài)采集時，還要選定幀數(shù)。列表模式與幀模式不同，它并不即時將X，Y數(shù)字化脈沖轉(zhuǎn)換到矩陣存儲器的相應(yīng)X，Y位置，而是以時間為序列將它們存儲起來，在采集完成后再將其轉(zhuǎn)換為圖像。由于列表模式在采集中無需進行位置轉(zhuǎn)換，所以適用于計數(shù)率特別高的檢查，如心臟首次通過。但列表模式要求計算機有較大的存儲空間，圖像處理時間較長，且在采集后不能立即看到圖像。臨床常用幀模式。

38ppt課件一、基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)1.10全數(shù)字化γ

相機以上介紹的是模擬化γ相機的工作模式，盡管它們也采用了數(shù)字計算機，但其脈沖高度分析，X、Y位置形成等處理都是在模擬狀態(tài)下完成的。在全數(shù)字化γ相機中，PMT輸出脈沖經(jīng)過適當(dāng)放大后就進行ADC轉(zhuǎn)換，其后的處理都是在數(shù)字化狀態(tài)下由計算機完成。全數(shù)字化γ相機采用軟件處理取代模擬化γ相機的許多硬件工作，大大簡化了γ相機硬件結(jié)構(gòu)，體積龐大的控制臺已經(jīng)由輕巧的鍵盤和鼠標(biāo)替代。全數(shù)字化處理有效提高γ相機探頭的分辯率、計數(shù)特性和穩(wěn)定性能，從而獲得高質(zhì)量的核醫(yī)學(xué)圖像。39ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

γ相機成像質(zhì)量受到探頭若干參數(shù)影響，它們包括探測效率、能量分辨率、空間分辨率、靈敏度、均勻性、計數(shù)特性，以及本節(jié)將討論的其它參數(shù)。本節(jié)還介紹γ相機質(zhì)量控制原理與方法。γ相機性能指標(biāo)40ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.1探測效率用γ相機觀察到的放射源樣本計數(shù)除以放射源樣本衰變數(shù)目來表示。有幾個原因造成樣本計數(shù)與衰變不同。首先，放射源的射線以4π方向發(fā)射，但發(fā)射的所有光子中只有一部分進入探測器，進入量多少取決于探測器對放射源形成的立體角度。其次，所有進入探測器的光子中只有部分能夠與探測器產(chǎn)生作用和形成脈沖，而所有脈沖中又只有部分產(chǎn)生光電峰。進一步說，計數(shù)率還受到放射性核素某一特定射線豐度的影響。考慮上述因素，對于一個放射源，儀器的總體計數(shù)效率可用下式表示：效率=fi×fp×fg×Ni其中，fi表示固有效率，fp表示光電峰效率，fg表示幾何效率，Ni表示射線豐度。Ni可在核素表中查到。γ相機性能指標(biāo)41ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.1探測效率

固有效率fi進入探測器的射線數(shù)目與進入探測器并產(chǎn)生脈沖的射線數(shù)目之比值稱為探測器的固有效率fi：fi=被探測器探測到的射線數(shù)目/進入探測器的射線數(shù)目

=整個能譜的所有計數(shù)/進入探測器的射線數(shù)目

fi與射線的類型、能量，以及線性衰減系數(shù)、探測器厚度有關(guān)。對于Nal(Tl)晶體，低能γ射線和厚晶體fi接近1，高能γ射線和薄晶體fi趨于0。

γ相機性能指標(biāo)42ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.1探測效率光電峰效率fp能譜的總計數(shù)與光電峰下的總計數(shù)之比值稱為光電峰效率fp：fp=光電峰下的總計數(shù)/能譜的總計數(shù)

fp受到與光電效應(yīng)有關(guān)的各種因素的影像，例如探測器的成份和尺寸，γ射線的能量，但主要是PHA設(shè)置的影響，增加窗寬，fp增加。γ相機性能指標(biāo)43ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.1探測效率幾何效率fg放射源的射線以相同的強度向所有方向均勻發(fā)射，如果探測器與放射源有一定距離，只有部分射線能夠被探測器所探測到，它取決于探測器對于放射源的立體張角。fg等于放射源發(fā)射的射線總數(shù)與進入探測器的射線數(shù)目之比值：fg=進入探測器的射線數(shù)目/放射源發(fā)射的射線總數(shù)一個半徑為r的圓形探測器，其探測區(qū)域=πr2，對于總的探測區(qū)域4πR2來說，fg=πr2/4πR2

R是點源S與探測器D之間的距離。根據(jù)平方反比的法則，當(dāng)R增加時，fg下降，即fg~1/R2（圖1-8），在2R處的fg是R處的1/4。由fg的表達式還可見fg隨著探測器的尺寸增加而加大。放射源的尺寸對fg也有影響。當(dāng)放射源與探測器非常靠近時，fg可達到50%。在γ

井形計數(shù)器和液閃計數(shù)器中，fg達到100%。γ相機性能指標(biāo)44ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.1探測效率死時間一個計數(shù)系統(tǒng)在一段時間內(nèi)只能處理一個放射事件，從射線進入探測器作用到后續(xù)電路形成脈沖并最終記錄它需要一定時間。在這一時間內(nèi)，系統(tǒng)無法處理下一個放射事件，這一時間就稱為死時間。這就是說，系統(tǒng)在處理第一個放射事件的時間內(nèi)，不能響應(yīng)第二個放射事件。如果第二個放射事件是在死時間內(nèi)到達系統(tǒng)，這個事件就被丟失。在死時間內(nèi)可以發(fā)生脈沖堆積現(xiàn)象，兩個連續(xù)γ

事件組合形成一個幅度較高的脈沖，由于幅度超過PHA設(shè)置而被拒絕。死時間內(nèi)的放射性丟失稱為死時間丟失。γ相機性能指標(biāo)45ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.1探測效率死時間系統(tǒng)的死時間來源于整個系統(tǒng)的不同部件：探測器、PMT、PHA、位置電路和計算機接口等等。蓋革管的死時間最長，為100~500ms（毫秒）；NaI(Tl)和半導(dǎo)體探測器為0.5~5ms；液閃計數(shù)器只有0.1~1ms。依據(jù)在死時間內(nèi)如何處理后續(xù)脈沖，將系統(tǒng)分為兩種類型：癱瘓型和非癱瘓型。在癱瘓類型，對每個事件都具有死時間，而與上一個事件的死時間無關(guān)，結(jié)果是增加系統(tǒng)總的死時間。因此，若放射源計數(shù)率非常高時，這種類型的系統(tǒng)可能完全癱瘓。而非癱瘓型系統(tǒng)只是在死時間內(nèi)不響應(yīng)后續(xù)事件和使這些事件丟失，它并不改變或增加死時間長度。當(dāng)系統(tǒng)從一個事件的探測后恢復(fù)，即可探測和處理下一個事件。充有淬滅氣體的蓋革計數(shù)器屬于非癱瘓類型，包括γ相機和井形計數(shù)器在內(nèi)的大部分計數(shù)器屬于癱瘓型。實際上，γ相機含有非癱瘓和癱瘓兩類部件。死時間計數(shù)丟失對于高計數(shù)率探測是一個嚴(yán)重的問題，因此必須將輸入計數(shù)率降低或?qū)τ^察到的計數(shù)率進行校正。

γ相機性能指標(biāo)46ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.2能量分辨率由于在NaI(Tl)晶體產(chǎn)生的光子和PMT產(chǎn)生的光電子和電子的統(tǒng)計變化，即使能量相同的γ射線在NaI(Tl)晶體中被吸收，從PMT輸出得到的脈沖幅度也是不同的。這種情況導(dǎo)致被探測的γ射線光電峰變寬。光電峰的寬度或陡度反映了γ相機區(qū)分不同能量核素的能力。成像系統(tǒng)的能量分辨率通過光電峰的半高寬FWHM計算：（FWHM的計算參考“空間分辨率評價”一節(jié)）γ相機性能指標(biāo)47ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.2能量分辨率

γ相機性能指標(biāo)48ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.2能量分辨率能量分辨率(%)=FWHM/Eγ×100其中Eγ是γ光子的能量。圖1-10的137Cs光電峰為662keV，F(xiàn)WHM=55keV，則：能量分辨率（%）=55/622×100=8.3%能量分辨率與光子能量和探測器尺寸有關(guān)。光子能量越高，能量分辨率越好，這是因為高能光子脈沖的統(tǒng)計變化比較小。NaI(Tl)晶體探測器對于137Cs662keV的射線能量分辨率為7-10%，對于99mTc144keV的射線能量分辨率為10-14%。Ge(Li)探測器對于144keV射線能量分辨率約為0.42%，對大于1MeV的射線能量分辨率約為0.2%。γ相機性能指標(biāo)49ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率空間分辨率描述γ

相機準(zhǔn)確地重現(xiàn)一個物體圖像的能力，即清晰地反映物體內(nèi)放射性核素分布的能力，定義為成像系統(tǒng)可分辨兩個點源圖像的最小距離。γ

相機的總體空間分辨率（Ro）由三部分組成：探頭的固有分辨率（Ri），準(zhǔn)直器分辨率（Rg）和散射分辨率（Rs），并有：Ro=SQRT(Ri2+Rg2+Rs2)

Ro的值越小，表示分辨率越好。γ相機性能指標(biāo)50ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率固有分辨率Ri固有分辨率是探頭（包括探測器和后續(xù)的電子線路）分辨率的指標(biāo)，描述成像器件定位放射性事件的性能。固有分辨率主要來源于脈沖形成過程中統(tǒng)計漲落影響，統(tǒng)計漲落包括γ射線與晶體作用后光子產(chǎn)生的變化，以及光電倍增管（PMT）光陰極和倍增極發(fā)射電子數(shù)目的變化。許多γ

相機通過增加PMT數(shù)量改善脈沖的X，Y定位，從而改善固有分辨率。使用高靈敏度光電倍增管和改善光電倍增管與晶體間的光偶合，也有助于提高固有分辨率性能。由于低能射線導(dǎo)致較大的光子產(chǎn)生統(tǒng)計漲落，高能射線可以改善固有分辨率。一個γ

光子在晶體中的多次康普頓散射導(dǎo)致光子部分能量丟失，發(fā)生X，Y定位錯誤，使固有分辨率變壞。在厚晶體中發(fā)生多次散射的機會增加,這種影響更為顯著，所以γ

相機一般只使用較薄（0.63-1.25cm）的晶體。使用窄的能窗屏蔽散射線，也可改善固有分辨率。γ相機性能指標(biāo)51ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg準(zhǔn)直器分辨率又稱為幾何分辨率，是總體空間分辨率的主要組成部分。準(zhǔn)直器分辨率取決于準(zhǔn)直器的設(shè)計。有四種類型準(zhǔn)直器：平行孔、針孔、匯聚型和發(fā)散型，臨床最常用平行孔準(zhǔn)直器。下圖為一典型的平行孔準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器的空間分辨率由其探測半徑Rg計算：Rg=d(te+b+c)/te式中d為準(zhǔn)直器的孔徑，b為準(zhǔn)直器表面至放射源距離，c為準(zhǔn)直器后表面至晶體中心平面距離，te為準(zhǔn)直孔有效長度。實際上te=t-2m-1,其中m是準(zhǔn)直器材料（鉛）的線性衰減系數(shù)，t是準(zhǔn)直孔長度或厚度。這一校正用于補償光子在兩處孔邊角的穿透影響。

γ相機性能指標(biāo)52ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg

γ相機性能指標(biāo)53ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg

從Rg的計算公式可見，增加準(zhǔn)直孔長度t或減少準(zhǔn)直孔徑d可以改善準(zhǔn)直器分辨率，長窄孔準(zhǔn)直器具有好的空間分辨率。準(zhǔn)直器表面至放射源距離b是影響空間分辨率的另一個重要因素，在準(zhǔn)直器表面分辨率最好，隨著b增加分辨率下降。因此在臨床檢查中，病人應(yīng)該盡可能靠近準(zhǔn)直器，以獲得最好的分辨率。

γ相機性能指標(biāo)54ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg準(zhǔn)直孔之間的鉛稱為鉛間隔，γ

射線對鉛間隔的穿透對準(zhǔn)直器分辨率有重要影響，且與γ

射線能量有關(guān)。來自探頭視野外部的高能光子可能穿過鉛間隔進入探頭導(dǎo)致圖像模糊。目前生產(chǎn)的準(zhǔn)直器適用于50-300keV的g射線，最合適的光子能量是150keV。能量低于50keV的光子會被身體組織吸收，能量高于300keV的光子會穿透鉛間隔。可以按特定的光子能量，制作具有合適鉛間隔厚度的準(zhǔn)直器。對于平行孔準(zhǔn)直器，用于150keV以下γ

射線的低能準(zhǔn)直器鉛間隔約為零點幾毫米，而用于高至450keVγ

射線的中能準(zhǔn)直器鉛間隔約為幾毫米。所以對于同樣直徑的準(zhǔn)直器，低能準(zhǔn)直器準(zhǔn)直孔數(shù)目要比高能準(zhǔn)直器的多。通常高能準(zhǔn)直器的效率和分辨率都比低能準(zhǔn)直器差。γ相機性能指標(biāo)55ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率準(zhǔn)直器分辨率Rg準(zhǔn)直器除了按能量進行分類外，還可按靈敏度和分辨率分類。通常這類準(zhǔn)直器有相同的直徑和孔數(shù)，但厚度不同，孔徑長的稱為高分辨率準(zhǔn)直器，短的稱為高靈敏度準(zhǔn)直器。高靈敏度準(zhǔn)直器的空間分辨率隨著源與準(zhǔn)直器距離的增加迅速下降。通用性準(zhǔn)直器在設(shè)計上兼顧了靈敏度和分辯率。針孔、匯聚型和發(fā)散型準(zhǔn)直器的分辨率公式與平行孔相似，但略為復(fù)雜。在這類準(zhǔn)直器焦點位置可獲得最高分辨率。FANBEAM準(zhǔn)直器基本上是匯聚型準(zhǔn)直器，主要用于腦成像。與平行孔準(zhǔn)直器比較，F(xiàn)ANBEAM準(zhǔn)直器具有良好的空間分辨率，但靈敏度較差。γ相機性能指標(biāo)56ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率散射分辨率Rs射線在人體中產(chǎn)生散射。部分在探測視野以外的射線在人體內(nèi)產(chǎn)生散射后，僅丟失少量能量并進入探測視野。這些散射線進入探頭后產(chǎn)生的脈沖往往可以通過脈沖高度分析器（PHA）而被記錄，導(dǎo)致總體空間分辨率的下降。散射分辨率Rs與放射源的種類和PHA的設(shè)置有關(guān)，散射分辨率的影響對于各種準(zhǔn)直器是相同的。γ相機性能指標(biāo)57ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.3空間分辨率模糊（Blur）模糊來源于在一個放射性分布（即人體）中每一個點源圖像的擴展，成像器件的性能導(dǎo)致模糊。不難理解模糊是空間分辨率的反比函數(shù)，即增加模糊，空間分辨率下降，反亦然之。模糊影響圖像對比度，其程度與成像器件的類型和放射源的強度有關(guān)。γ相機性能指標(biāo)58ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價靶模用肉眼觀察靶模圖像，可以定性評價成像器件的空間分辨率。靶模由四部分平行鉛條組成，構(gòu)成四個象限，每一象限的鉛條相互垂直，封裝在樹脂容器內(nèi)。每一象限內(nèi)的鉛條寬度和間隔相同，但各象限不同。鉛條厚度必須足以阻擋所測試的射線能量。靶模置于γ相機探頭表面，靶模上方放置一個尺寸稍大一些的57Co平面泛源，泛源的活度通常為5-10mCi，采集靶摸圖像。57Co具有122和136keVγ射線，接近99mTc能量（140keV），57Co半衰期（270天）較長，使用方便。評價不同能量光子的空間分辨率須使用相應(yīng)能量的放射性泛源。用肉眼觀察按上述方法獲得的靶模圖像，以圖像上所能夠分辨的鉛條最小間隔作為空間分辨率的評價。顯然，這種方法無法定量測試空間分辨率。γ相機性能指標(biāo)59ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價線擴展函數(shù)LSF線擴展函數(shù)改善評價成像系統(tǒng)空間分辨率的方法。取一條內(nèi)徑為1mm直膠管，長度略大于探頭視野，管內(nèi)注入均勻放射性溶液，制成線源。將線源置于探頭表面，采集線源圖像。在線源圖像上作出剖面曲線，得到線擴展函數(shù)。計算線擴展函數(shù)的半高寬值（FWHM），得到成像器件的空間分辨率。為了考察整個探頭視野范圍內(nèi)的分辨率，要分別采集線源在視野內(nèi)不同位置和不同方向（通常取X方向和Y方向）的圖像，計算各自的空間分辨率。γ相機性能指標(biāo)60ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價FWHM的計算用圖1-15說明FWHM的計算方法。在LSF上確定峰值Max，取1/2Max作一水平線與LSF相交于點A和點B。一般來說A、B兩點不會正好在LSF的像素位置上，可以采用線性插值法計算出A、B點的像素位置（即x坐標(biāo)值）。在點A兩端找到兩個LSF的像素點C和D，它們的值最接近1/2Max，由于三角形CAO和CDK相似，可以算出點A與點O的x軸距離：AOx=（Cy-1/2Max）/（Cy-Dy）式中Cy、Dy分別表示點C、D的幅度（即y坐標(biāo)值）。同理可以算出BNx。所以：FWHM=B-A=AOx+（E-C）+BNxγ相機性能指標(biāo)61ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價FWHM的計算

γ相機性能指標(biāo)62ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價調(diào)制傳遞函數(shù)MTF測試成像器件空間分辨率最完善的方法是采用調(diào)制傳遞函數(shù)MTF。用圖1-16說明MTF的概念：假設(shè)一放射源活度有一起伏分布，活度最大處Amax為曲線的峰值，活度最小處Amin為谷值，這樣的分布給出一個空間頻率(υ)，單位為周/cm或周/mm。這一放射源的對比度或調(diào)制（Ms）由下式給出：Ms=(Amax-Amin)/(Amax+Amin)γ相機性能指標(biāo)63ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價調(diào)制傳遞函數(shù)MTF如果成像器件的性能是完美的，它的圖像應(yīng)該具有與放射源相同的分布，有同樣的Amax和Amin值。由于成像器件不可能完美，在圖像的活度分布上得到的峰值是Cmax，谷值是Cmin，它們的幅度比Amax和Amin小。圖像的調(diào)制（Mi）由下式給出：Mi=(Cmax-Cmin)/(Cmax+Cmin)

γ相機性能指標(biāo)64ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價調(diào)制傳遞函數(shù)MTF計算Mi與Ms的比值得到空間頻率υ的MTF：MTF（υ）=Mi/Ms若Mi=Ms，MTF=1，這是一個理想的情況，要求放射源分布的起伏周期能夠被區(qū)分，以及成像器件能夠真實地記錄每一周期的圖像。MTF=1的成像系統(tǒng)能夠獲得最佳的空間分辨率。隨著活度分布的空間頻率增加，峰值和谷值就逐漸靠緊，當(dāng)峰谷靠得太緊密時，成像器件就不能分辨它們，MTF趨于0，產(chǎn)生最差的系統(tǒng)空間分辨率。0-1之間的MFT值給出適中的空間分辨率。

γ相機性能指標(biāo)65ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價調(diào)制傳遞函數(shù)MTF實際上MTF是LSF的規(guī)一化富立葉變換。放射性活度分布可以假定為由一系列間隔無限小的線源組成，計算每一線源LSF的MTF，總和后得到總的MTF。它們之間的函數(shù)公式較為復(fù)雜，有興趣的讀者可參考有關(guān)物理書籍。

MTF與空間頻率的關(guān)系曲線用于確定成像器件的空間分辨率，圖1-17繪出三個成像系統(tǒng)的關(guān)系曲線。圖中可見，在低頻范圍（即大的起伏周期間隔），三個系統(tǒng)的的MTF接近一致，對于這一放射源，它們可以產(chǎn)生同樣良好的圖像。在高頻端（即起伏周期間隔緊密時），系統(tǒng)A給出最好的分辨率，其次是系統(tǒng)B，系統(tǒng)C最差。γ相機性能指標(biāo)66ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.4空間分辨率的評價調(diào)制傳遞函數(shù)MTF值得提出的是，LSF的FWHM沒有計入散射和γ射線對鉛間隔的穿透的影響，而MTF提供一個對系統(tǒng)空間分辨率的完整描述，將上述兩個因素計入在內(nèi)。此外，一個成像系統(tǒng)的各個部分具有各自的MTF，它們的組合給出總體MTF：MTF=MTF1×MTF2×MTF3...例如:在一特定的空間頻率下,γ相機探測器、PMT、PHA的MTF分別為0.8、0.6、0.7，則總體MTF為：MTF=0.8×0.6×0.7=0.34γ相機性能指標(biāo)67ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.5靈敏度成像器件的靈敏度定義為每單位活度放射源每單位時間探測到的計數(shù)，通常表示為每毫居里每秒計數(shù)（cps/μCi）。靈敏度依賴于準(zhǔn)直器的幾何效率、探測器的探測效率、PHA的設(shè)置和死時間。有關(guān)探測效率效率和死時間已在本節(jié)的開始作了討論，PHA的設(shè)置在上一節(jié)也討論過了。簡單地說，增加射線的能量和增加放射源與探頭的距離會降低探測效率，而增加晶體的厚度能夠提高探測效率。收窄PHA的窗寬減少測量計數(shù)，因而降低計數(shù)效率。對于死時間較大的系統(tǒng)，探測活度大的樣本時將丟失計數(shù)，使計數(shù)效率下降。成像系統(tǒng)的靈敏度則主要受到準(zhǔn)直器效率的影響。γ相機性能指標(biāo)68ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.5靈敏度準(zhǔn)直器效率Eg準(zhǔn)直器效率又稱為幾何效率，定義為每單位放射性活度通過準(zhǔn)直器孔的γ

光子數(shù)目，對于平行孔準(zhǔn)直器（見圖1-11），準(zhǔn)直器效率為：Eg=Kd4/te2(d+a)2其中d是孔徑，te是準(zhǔn)直孔的有效長度，a是鉛間隔厚度，K是常數(shù)，與準(zhǔn)直孔的形狀和排列有關(guān)。平行孔準(zhǔn)直器的效率隨著準(zhǔn)直孔直徑增加而增加，隨著準(zhǔn)直器厚度和鉛間隔增加而降低，這與準(zhǔn)直器的空間分辨率Rg是相反的。所以對于一個給定的準(zhǔn)直器，空間分辨率增加意味著效率降低，或反之。值得注意的是，對于一個大的平面源，準(zhǔn)直器的效率并不受探頭與放射源距離的影響，在不同的距離，Eg基本不變。對于其它類型的準(zhǔn)直器，Eg將隨探頭與放射源距離變化，如圖1-18所示。γ相機性能指標(biāo)69ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.6均勻性

γ相機在整個視野范圍內(nèi)對γ

光子應(yīng)該具有一致的響應(yīng)，或說在探頭所有位置，探測一個點源應(yīng)該能夠得到相同計數(shù)。然而，即使調(diào)整良好的γ

相機也會產(chǎn)生不均勻圖像，計數(shù)密度變化達到10%。這種非均勻性導(dǎo)致系統(tǒng)空間分辨率降低。探頭響應(yīng)的非均勻性主要來源于PMT的響應(yīng)，即生成脈沖的變化和對視野內(nèi)脈沖X、Y定位的非線性。常?？梢钥吹綀D像邊緣有一亮環(huán)，這是由于許多光子被探頭邊緣的反射物質(zhì)所反射而進入PMT。通常在準(zhǔn)直器的邊緣上套上一個鉛環(huán)以屏蔽這種現(xiàn)象。PHA能窗設(shè)置不適當(dāng)也會導(dǎo)致非均勻性。

γ相機性能指標(biāo)70ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.6均勻性使用泛源圖像可以檢測γ

相機的均勻性。肉眼觀察泛源圖像可以發(fā)現(xiàn)相機失調(diào)，尤其是PMT引起的非均勻性。有幾種校正非均勻性的方法，它們通過γ

相機內(nèi)置的微處理器進行校正。典型的方法是采用一個99mTc放射性點源，置于探頭前方約2~3米處，卸下準(zhǔn)直器，采集測試圖像并存入微處理器單元的圖像矩陣中。然后微處理器根據(jù)圖像矩陣中每個像素的計數(shù)變化，為每一個像素產(chǎn)生校正系數(shù)。在以后采集患者圖像時，這些校正系數(shù)被用與各自的像素，對其計數(shù)進行加減操作。即對“冷區(qū)”進行加計數(shù)操作，對“熱區(qū)”進行減計數(shù)操作。采用這種技術(shù)，均勻性可以降低到±2%~3%。γ相機性能指標(biāo)71ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.6均勻性

γ相機性能指標(biāo)72ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.6均勻性

γ相機性能指標(biāo)73ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.7對比度圖像對比度表示在一個物體圖像中相鄰區(qū)域計數(shù)密度的相對變化，它是對異常組織相對于正常組織的探測能力的測試。對比度表示為：對比度=（A-B）/A式中A和B分別表示正常組織和異常組織的計數(shù)密度。圖像中的病灶可以被作為“熱區(qū)”或“冷區(qū)”，它指出在物體相應(yīng)區(qū)域放射性吸收的增高或降低。若干因素影響圖像對比度，包括：計數(shù)密度、放射散射、脈沖堆積、膠片類型、病灶尺寸以及患者移動。這些因素對圖像對比度有不同程度影響。γ相機性能指標(biāo)74ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.7對比度對于一幅圖像，為了獲得合適的對比度，必須采集一定的計數(shù)。即使成像系統(tǒng)有足夠的空間分辨率，若沒有足夠的計數(shù)，也不能獲得對比度良好的圖像，甚至不能發(fā)現(xiàn)病灶。最佳的計數(shù)密度大約是1000計數(shù)/cm2。計數(shù)密度取決于注入的射線活度和感興趣組織的吸收。增加注入活度可以改善對比度，異常組織和正常組織間吸收差異也可提高對比度。但注入的活度必須考慮患者承受的照射劑量。有時可以通過增加采集時間提高計數(shù)密度。散射增加圖像本底噪音，降低圖像對比度。雖然收窄能窗能減少散射，但靈敏度，即計數(shù)效率也會因窗寬收窄而降低。在日常成像中，通常采用20%窗寬，窗的中心線對準(zhǔn)感興趣的能峰。高計數(shù)率情況下，脈沖堆積現(xiàn)象可以降低圖像對比度。兩個同時發(fā)生的康普頓事件可能相加形成光電峰，但這一事件會導(dǎo)致定位錯誤并因此影響圖像。

γ相機性能指標(biāo)75ppt課件二、γ相機性能指標(biāo)

2.7對比度膠片對比度是總體圖像對比度的一個環(huán)節(jié)，它取決于膠片的類型。X光膠片的密度響應(yīng)優(yōu)于拍立得膠片，能夠獲得最大的膠片對比度。為了避免膠片顯影和定影過程中產(chǎn)生偽影，操作應(yīng)該仔細(xì)小心。分辨一個病灶的圖像對比度取決于該病灶的尺寸和它周圍的本底，只有病灶尺寸大于系統(tǒng)空間分辨率，它才能夠被識別。否則，即使有高的計數(shù)率，也難以發(fā)現(xiàn)尺寸小于系統(tǒng)空間分辨率的病灶。病灶尺寸因素決定于周圍底活度和“冷區(qū)”或“熱區(qū)”所在位置。在低本底圖像中，小尺寸“熱區(qū)”有較好的對比度。而增加“冷區(qū)”周圍組織活度，“冷區(qū)”可能被掩蓋。患者在成像過程中的移動會降低圖像對比度，主要是由于器官移動使正常組織與異常組織相互重疊。檢查前固定好患者或保持比較舒服的位置能夠減少移動，當(dāng)出現(xiàn)較明顯移動時，可以進行移動校正或重新采集。

γ相機性能指標(biāo)76ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

為了保證成像系統(tǒng)獲得高質(zhì)量圖像，必須對儀器進行常規(guī)質(zhì)量控制測試。測試在每天或每周進行。最常用的測試包括光電峰位置檢測、均勻性測試和空間分辨率測試。這些測試可裝有準(zhǔn)直器（系統(tǒng)性能測試）或卸下準(zhǔn)直器（固有性能測試）。大部分核醫(yī)學(xué)檢查都使用99mTc，來源比較方便，所以常用于測試。另外57Co具有較長的半衰期，能量與99mTc接近（57Co的光電峰為122和136keV，99mTc為140keV），可制成封裝的固體源，所以也常被使用。至于用99mTc還是57Co，測試系統(tǒng)性能還是固有性能，用戶可根據(jù)條件和需要選擇。

γ相機質(zhì)量控制77ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

光電峰位置光電峰位置應(yīng)每日進行檢測，通過調(diào)整PHA窗寬和基線對準(zhǔn)感興趣的光電峰。對于99mTc，強度約1mCi(37MBq)抽入注射器內(nèi)，置于準(zhǔn)直器前方（系統(tǒng)性能測試），調(diào)整能窗對準(zhǔn)140keV光電峰。不同的核素用于檢查前必須進行能峰調(diào)整，例如131I、201Tl、67Ga等都要分別調(diào)整。γ相機質(zhì)量控制78ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

均勻性均勻性測試應(yīng)每天進行。使用約10mCi(370MBq)的57Co平面泛源，置于準(zhǔn)直器上方（系統(tǒng)性能測試），或卸下準(zhǔn)直器，將一約300mCi(11MBq)的99mTc點源懸掛在探頭前方約2-3米處（固有性能測試）。采集3000k計數(shù)，用肉眼觀察均勻性圖像，不應(yīng)出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。也可采集16M計數(shù)，用γ相機的計算機提供的均勻性測試程序進行測試，計算其均勻性。為了保證γ相機具有良好的均勻性，除了每天進行測試外還應(yīng)定期采集和存儲均勻性校正系數(shù)矩陣。均勻性校正矩陣的采集與采集均勻性固有性能測試圖像的方法一樣，但采集的總計數(shù)要根據(jù)每臺儀器的要求而定。圖像采集后要存儲，并生成新的校正系數(shù)矩陣。

γ相機質(zhì)量控制79ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

空間分辨率空間分辨率每周測試一次。測試空間分辨率使用靶模，靶模置于準(zhǔn)直器上方（系統(tǒng)性能測試），強度約10mCi(370MBq)的57Co平面泛源置于靶模上方?；蛐断聹?zhǔn)直器，將靶模置于探頭上方（固有性能測試），約1mmCi(37MBq)的99mTc點源懸掛在探頭前方約2-3米處。采集3000k計數(shù)，用肉眼觀察線性和分辨率，分辨率以能清晰分辨的最小鉛柵間隔確定。除了上述的指標(biāo)外，其它的性能指標(biāo)也要定期進行測試，例如：計算機、多格相機、掃描床、探頭支架運動等性能。測試中要認(rèn)真記錄測試時間、采集計數(shù)、窗寬設(shè)置、核素名稱等內(nèi)容。

γ相機質(zhì)量控制80ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

準(zhǔn)直器質(zhì)量檢測核醫(yī)學(xué)的臨床檢查中最常用的是平行孔準(zhǔn)直器，有若干種方法可以用于檢測平行孔準(zhǔn)直器質(zhì)量，其中通過檢測準(zhǔn)直器均勻性和準(zhǔn)直孔傾斜兩項指標(biāo)，基本可以發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)直器存在的質(zhì)量問題。準(zhǔn)直器均勻性單獨測試準(zhǔn)直器均勻性是困難的，可以通過固有均勻性和系統(tǒng)均勻性的測試結(jié)果判斷準(zhǔn)直器均勻性能。系統(tǒng)均勻性由γ相機固有均勻性和準(zhǔn)直器均勻性組成，通過比較固有均勻性和系統(tǒng)均勻性的圖像或計算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)直器的大部分質(zhì)量問題。如果（系統(tǒng)均勻性-固有均勻性）≥

3%，且均勻性圖像可見顯著非均勻偽影，則反映準(zhǔn)直器存在故障。該方法適用于平行孔準(zhǔn)直器。γ相機質(zhì)量控制81ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

準(zhǔn)直孔傾斜平行孔準(zhǔn)直器制造過程中，由于工藝不良，會造成準(zhǔn)直孔傾斜。準(zhǔn)直孔傾斜影響圖像定位，對斷層采集和重建的影響更為嚴(yán)重。取一數(shù)百mCi的99mTc點，懸掛于準(zhǔn)直器上方，在點源與準(zhǔn)直器表面不同距離處采集點源圖像，這些圖像的點源位置應(yīng)該重合?？稍谔筋^視野的不同位置重復(fù)上述測試，以檢測準(zhǔn)直器視野范圍內(nèi)各個位置。進行這項測試時，必須保證點源相對于準(zhǔn)直器的垂直移動，否則會引入顯著誤差。

γ相機質(zhì)量控制82ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

γ相機質(zhì)量控制83ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

NEMA標(biāo)準(zhǔn)

γ相機的NEMA標(biāo)準(zhǔn)是指美國電器制造商協(xié)會頒布的g相機性能測試標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)最初公布于1980年，在1986年和1994年分別發(fā)行修改版。1994年版本包括了SPECT和全身掃描的性能測試標(biāo)準(zhǔn)。NEMA標(biāo)準(zhǔn)已為各γ相機和SPECT生產(chǎn)廠家所應(yīng)用，幾乎所有的g相機和SPECT都以NEMA標(biāo)準(zhǔn)描述其性能。除了NEMA標(biāo)準(zhǔn)外，國際電工學(xué)會IEC和美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會AMPA等團體和組織也頒布了γ相機和SPECT性能測試指標(biāo)，它們的內(nèi)容基本接近。γ相機質(zhì)量控制84ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

NEMA標(biāo)準(zhǔn)

NEMA標(biāo)準(zhǔn)包括γ相機固有、系統(tǒng)性能，斷層重建性能和全身掃描性能四個部分，每個部分有若干項指標(biāo)。NEMA標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了各項指標(biāo)的測試步驟，測試模型和計算公式。對于用戶來說，應(yīng)該按NEMA標(biāo)準(zhǔn)對新引進安裝的γ相機和SPECT進行嚴(yán)格的驗收測試，在儀器的日常質(zhì)量控制和性能檢測中也可以使用NEMA標(biāo)準(zhǔn)的部分指標(biāo)。NEMA標(biāo)準(zhǔn)在γ相機和SPECT的質(zhì)量控制中占有重要位置，讀者可參考NEMA標(biāo)準(zhǔn)或其它參考資料。

γ相機質(zhì)量控制85ppt課件三、γ相機質(zhì)量控制

NEMA標(biāo)準(zhǔn)γ相機質(zhì)量控制86ppt課件四、γ相機軟件系統(tǒng)

基于伽瑪相機的硬件系統(tǒng)需要開發(fā)一套相應(yīng)的、完整的軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)可視化采集、實時顯示、圖像處理和系統(tǒng)的自動測試與維護等功能，這是一套面向PC機開發(fā)的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體要求：1）可方便的移植代碼、注重重復(fù)代碼的重復(fù)性和擴展性2）采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法和模塊化的開發(fā)思想3）系統(tǒng)采用可視化和交互式人機界面：4）系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的采集、顯示、處理到診斷報告的輸出都采用圖形界面的方式顯示5）信息與數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)參數(shù)的輸入與修改采用對話框的形式進行人機交換γ相機軟件系統(tǒng)87ppt課件四、γ相機軟件系統(tǒng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

γ相機軟件系統(tǒng)88ppt課件數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)容概述操作步驟

γ相機軟件系統(tǒng)89ppt課件數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)容概述程序提供以下功能：從歷史記錄中選擇病人新建立病人檔案修改病人信息編輯、新建采集協(xié)議根據(jù)采集協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)采集探頭數(shù)據(jù)實時采集與顯示心電圖采集與顯示γ相機軟件系統(tǒng)90ppt課件數(shù)據(jù)采集程序內(nèi)容概述程序可得到以下信息：采集數(shù)據(jù)文件，該文件將用于臨床協(xié)議處理中病人記錄在指定的數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)庫將用于病檔管理功能模塊采集結(jié)果的界面顯示，以供用戶作初步診斷心電圖的實時顯示