單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,10/8/2023,1,China Medical University Computer Center 2007.8,醫(yī)學影像實用技術教程,第8章 核醫(yī)學影像設備與應用,第8章 核醫(yī)學影像設備與應用,1,教學目標：,熟悉核醫(yī)學的成像原理以及其作用與功能,；,掌握,成像,的特點與優(yōu)缺點以及在全身各系統(tǒng)疾病檢查和診斷中的應用價值與選擇原則,；,了解主要的,核醫(yī)學,新技術進展與應用,。,教學目標：,2,第8章 核醫(yī)學影像設備與應用,核醫(yī)學，又稱原子（核）醫(yī)學,核醫(yī)學是研究同位素及核輻射的醫(yī)學應用及理論基礎的科學,核醫(yī)學最重要的特點是能提供身體內(nèi)各組織功能性的變化，而功能性的變化常發(fā)生在疾病的早期,核醫(yī)學顯像具有簡單、靈敏、特異、無創(chuàng)傷性、安全、易于重復、結果準確等特點,第8章 核醫(yī)學影像設備與應用核醫(yī)學，又稱原子（核）醫(yī)學,3,8.1 核醫(yī)學影像設備簡介,核醫(yī)學影像設備是指探測并顯示放射性核素藥物(俗稱同位素藥物)體內(nèi)分布圖像的設備。,核醫(yī)學影像檢查ECT與CT、MRI等相比，能夠更早地發(fā)現(xiàn)和診斷某些疾病。,核醫(yī)學顯像屬于功能性的顯像，即放射性核素顯像。,8.1 核醫(yī)學影像設備簡介核醫(yī)學影像設備是指探測并顯示放射性,4,8.1.1 核醫(yī)學影像設備發(fā)展概況,核醫(yī)學儀器伴隨著核醫(yī)學這門學科的飛快的速度向前發(fā)展。,核醫(yī)學儀器與核醫(yī)學本身是共生的,它滲透在整個核醫(yī)學治療的過程中,無論是過去單功能的測量儀還是現(xiàn)在綜合大型檢測儀,以及最新發(fā)展起來的各種治療儀都推動核醫(yī)學的發(fā)展。,8.1.1 核醫(yī)學影像設備發(fā)展概況核醫(yī)學儀器伴隨著核醫(yī)學這門,5,1.核醫(yī)學影像設備的發(fā)展歷史,1896年，法國物理學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，這是人類第一次認識到放射現(xiàn)象，也是后來人們建立,放射自顯影,的基礎。,1898年，馬麗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)現(xiàn)了钚和釷等許多,天然放射性元素,。,1923年，物理化學家Hevesy應用天然的放射性同位素鉛-212研究植物不同部分的鉛含量，后來又應用磷-32研究磷在活體的代謝途徑等，并首先提出了,“示蹤技術”,的概念。,1926年，美國波士頓內(nèi)科醫(yī)師布盧姆加特（Blumgart）等首先應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),第一次應用了示蹤技術,。,1.核醫(yī)學影像設備的發(fā)展歷史,6,1951年，美國加州大學的卡森（Cassen）研制出,第一臺掃描機,，通過逐點打印獲得器官的放射性分布圖像，促進了顯像的發(fā)展。,1957年，安格（Hal O.Anger）研制出,第一臺照相機,，稱安格照相機，使得核醫(yī)學的顯像由單純的靜態(tài)步入動態(tài)階段，并于60年代初應用于臨床。,1959年，他又研制了雙探頭的掃描機進行斷層掃描，并首先提出了發(fā)射式斷層的技術，從而為日后,發(fā)射式計算機斷層掃描機ECT,的研制奠定了基礎。,1972年，庫赫博士應用三維顯示法和18F-脫氧葡萄糖（18F-FDG）測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)明成為了正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET）和單光子發(fā)射計算機斷層顯像（SPECT）的基礎，人們稱,庫赫博士為“發(fā)射斷層之父”,。,1951年，美國加州大學的卡森（Cassen）研制出第一臺掃,7,2.當前核醫(yī)學影像設備的應用概況,目前廣泛使用的單光子發(fā)射計算機斷層（SPECT），已從單探頭、雙探頭和三探頭，直至現(xiàn)在發(fā)展為帶衰減校正的能進行符合線路成像的,SPECT,PET-CT,的出現(xiàn)使醫(yī)學影像技術進入了一個新的階段,分子生物學技術的迅速發(fā)展以及與核醫(yī)學技術的相互融合，形成核醫(yī)學又一個新的分支學科,分子核醫(yī)學,（molecular nuclear medicine）,把兩種設備的圖像融合起來進行分析,2.當前核醫(yī)學影像設備的應用概況,8,3.SPECT與PET-CT的區(qū)別,核醫(yī)學中把應用計算機輔助斷層技術進行顯像的設備統(tǒng)稱為ECT，它是醫(yī)學影像技術的重要組成部分。ECT的中文名稱為發(fā)射型計算機斷層顯像，是其英文名稱縮寫而成（Emission Computed Tomography）。,ECT實際上又包括兩大類設備即SPECT和PET-CT,3.SPECT與PET-CT的區(qū)別,9,SPECT并不是一種很新的設備，其由Kuhl等人于1979年研制成功。經(jīng)過多年不斷的改進，SPECT技術已經(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)學設備。目前國內(nèi)很多三級以上醫(yī)院都已經(jīng)配備SPECT，數(shù)量達300臺以上，主要用于全身骨骼、心肌血流、腦血流、甲狀腺等顯像。,SPECT并不是一種很新的設備，其由,10,ECT的另一類設備PECT是以發(fā)射正電子的放射性核素做為發(fā)射體，稱為正電子發(fā)射型計算機斷層顯像，其英文名稱為 positron emission computed tomography，即我們通常所說的PET。PET是核醫(yī)學領域中最先進的顯像設備，被視為核醫(yī)學史上劃時代的里程碑，是最高水平核醫(yī)學的標志。,ECT的另一類設備PECT是以發(fā)射正,11,PET所應用的顯像劑如C-11、N-13，O-15等都是人體組織的基本元素，易于標記到各種生命必須的化合物、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、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)，達到早期診斷疾病、指導治療的目的。定性準確和一次性完成全身顯像的特點極大地促進了其在腫瘤、腦神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及心臟病等方面的應用。我國于1995年由山東淄博萬杰醫(yī)院引進國內(nèi)第一臺PET，其后增長較為緩慢。,PET所應用的顯像劑如C-11、N,12,PET的先進性顯而易見，但其最大的缺點是解剖結構顯示不夠清晰。因此人們嘗試把擅長功能顯像的PET與擅長顯示解剖結構的全身CT結合起來，于是在2000年世界上第一臺同機一體化PET/CT在美國CTI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PET/CT是目前最先進的PET與最好的多排螺旋CT的完美組合，達到了一加一大于二的效果，一舉成為目前最豪華的醫(yī)學影像診斷設備。PET與CT的同機組合極大地提高了臨床醫(yī)生對PET的認知度，所以一經(jīng)問世便在世界范圍內(nèi)高速增長。2002年第一臺PET/CT在國內(nèi)安家落戶，目前PET/CT在國內(nèi)已經(jīng)呈獻快速發(fā)展的趨勢。,PET的先進性顯而易見，但其最大的缺,13,總體上講，SPECT與PET相比二者可以說具有本質的區(qū)別，數(shù)據(jù)表明，SPECT的最高探測效率僅為PET的1%-3%左右，圖像質量遠不能與PET/CT相比，診斷效能上差距較大。二者一種是普及型的低端產(chǎn)品，價格較低；一種是世界上公認的最高檔次的醫(yī)學影像診斷設備，價格昂貴、投資巨大，很難普及和推廣。,總體上講，SPECT與PET相比二者,14,PET/CT和其他檢查的區(qū)別：,單純X線CT成像的基礎是根據(jù)人體組織對外源性X線的吸收程度不同來判斷人體組織器官的結構改變情況；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)組織成分的磁信號變化情況；而PET檢查是探測人體內(nèi)物質（或藥物）代謝功能的動態(tài)變化。三者的成像原理有本質的區(qū)別。而我們目前使用的PET/CT是PET和CT兩種技術的完美結合，相互補充。PET/CT這種技術的組合可以大大提高臨床診斷的準確性（如需要對體內(nèi)單個孤立性小病灶進行良惡性鑒別診斷和手術前定位等），包括精確的定位和定性等，是其他檢查不能比擬的。,PET/CT和其他檢查的區(qū)別：,15,8.1.2 核醫(yī)學影像設備功能,1.相機,相機是核醫(yī)學影像設備中最基本、最實用，而且最重要的一種。相機，又稱閃爍照相機（Scintillation Camera），是一種能對臟器中的放射性核素分布進行一次成像和連續(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,、,電子學線路,、,顯示記錄裝置,以及,附加設備,。,相機可同時記錄臟器內(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，因此相機既是顯像儀又是功能儀。,提高相機性能的關鍵是增加它采集的信息量,特別是斷層采集,8.1.2 核醫(yī)學影像設備功能1.相機,16,2.ECT,發(fā)射式計算機斷層（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，并通過計算機進行數(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，是由電子計算機斷層（CT）與核醫(yī)學示蹤原理相結合的高科技技術。,ECT分為兩大類，一類是以發(fā)射單光子的核素為示蹤劑的，即單光子發(fā)射計算機斷層顯像儀（single photon emission computed tomography，,SPECT,）；而另一類是以發(fā)射正電子的核素為示蹤劑的，即正電子發(fā)射計算機斷層顯像儀（positron emission tomography，,PET,）。,2.ECT,17,（1）SPECT,SPECT實際上就是一個探頭可以圍繞病人某一臟器進行360旋轉的相機，在旋轉時每隔一定角度（通常是5.6或6）采集一幀圖片，然后經(jīng)電子計算機自動處理，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，同時縮短采集時間，雙探頭的SPECT也相繼應用于臨床中。SPECT同時也具有一般相機的功能，可以進行臟器的平面和動態(tài)（功能）顯像。,（1）SPECT,18,（2）PET,PET是目前在分子水平上進行人體功能顯像的最先進的醫(yī)學影像技術，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-18、氮-13、氧-15、碳-17等作為示蹤劑注入人體，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，利用它們,發(fā)射的正電子與體內(nèi)的負電子結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，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。,PET在臨床醫(yī)學的應用主要集中于,神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、腫瘤三,大領域。,PET-CT檢查記,（2）PET,19,8.1.3 核醫(yī)學影像設備主要指標及性能要求,1.核醫(yī)學成像安全指標,（1）常用輻射量及其單位,放射性活度（radioactivity）簡稱活度，專用單位名稱是貝可勒爾（Becquerel），符號為Bq，其中1Bq1次衰變/秒。,照射劑量（exposure dose）dq的值是在質量為dm空氣中，由光子釋放的全部電子（負電子和正電子）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（absorbed dose）定義為d除以dm所得的商，其中d是致電離輻射給予質量為dm的受照射物質的平均能量。,吸收劑量的單位是焦耳千克-1，專名是戈瑞（gray），符號gy。,8.1.3 核醫(yī)學影像設備主要指標及性能要求1.核醫(yī)學,20,照射量x與吸收劑量d是兩個意義完全不同的輻射量。照射量只能作為x或射線輻射場的量度，描述電離輻射在空氣中的電離本領；而吸收劑量則可以用于任何類型的電離輻射，反映被照介質吸收輻射能量的程度。,對于同種類、同能量的射線和同一種被照物質來說，吸收劑量是與照射量成正比的。,照射量x與吸收劑量d是兩個意義完全不同,21,當量劑量,相同的吸收劑量未必產(chǎn)生同樣程度的生物效應，因為生物效應受到輻射類型、劑量與劑量率大小、照射條件、生物種類和個體生理差異等因素的影響。為了比較不同類型輻射引起的有害效應，在輻射防護中引進了一些