1、核医学仪器 第四节 正电子发射型计算机断层仪 (positron emission computed tomography ,PET),黄 凯 南方医院核医学科 电话：42120 E-mail：,正电子发射计算机断层扫描 （Positron Emission Tomography，),利用正电子核素标记或合成相应的显像剂，引入机体后定位靶器官。然后利用符合探测技术来探测正电子湮灭辐射光子，从而获得机体正电子核素的断层分布图。,1953年Dr. Brownell和Dr. Sweet就已研制了用于脑正电子显像的PET显像仪 60年代末出现了第一代PET扫描仪，可进行断层面显像.1976年由Dr.
2、Phelps和Dr. Hoffman设计，由ORTEC公司组装生产了第一台用于临床的商品化的PET 90年代中期PET系统已日趋成熟，许多新技术用于PET产品，如：采用了BGO和LSO晶体的探测器、引用了数字化正电子符合技术、切割晶体的探测器模块等，使PET系统的分辨率大大提高。已成为重要的影像学诊断工具,PET与传统核医学显像的关系,属于核医学仪器，均采用了放射性示踪的原理，采用了闪烁型探测器，其原理与其他核医学显像类似。,相同,不同,1.使用了正电子核素 2.采用了符合探测的方式,PET SPECT 照相机,18F,+,-,11C、13N、15O、18F等通常正电子（）衰变都发生于人工放射
3、性核素。正电子放射性核素通常为富质子的核素,它们衰变时会发射正电子。原子核中的质子释放正电子和中微子并衰变为中子。,正电子湮没前在人体组织内行进1-2mm，寿命只有10-20ns。与周围物质中的电子相互作用，发生湮没辐射，发射出方向相反、能量相等的两个511keV光子,符合探测的基本原理,正电子湮没,t?,计数,511keV？,511keV？,符合事件的种类,单光子(singles) 真符合(true coincidence) 随机符合(random coincidence) 散射符合(scatter coincidence),PET设备组成,教材P-29 图2-10,PET采用的环状探测器,
4、碘化钠晶体(NaI(Tl) 锗酸铋晶体(bismuth germinate, BGO) 硅酸镥(lutetium oxyorthosillicate, LSO) 硅酸钆(gadolinium orthosillicate, GSO ) 硅酸钇(yttrium oxyorthosillicate, YSO）,PET常用各种晶体的性能指标,教材 P-30 表2-1,NaI晶体：优点是价格便宜，能量分辨率高。缺点是密度小，不利于高能射线采集。 BGO晶体：优点晶体密度大、探测效率高、稳定性好。缺点是余晖时间长，不利于3D采集。 LSO或GSO余晖时间短，合适3D采集，可明显提高采集速度。,发射扫描(
5、emission scan)2D采集和3D采集:静态采集和动态采集门控采集局部采集和全身采集 透射扫描(transmission scan)68Ge棒源扫描CT扫描,与3D采集相比较，2D采集由于隔栅的存在使随机符合和散射符合的计数较小，图像信噪比高，轴向视野的均匀度较好，这样图像校正和重建较为简单，定量准确；但缺点是灵敏度低，采集时间长。,SPECT的质量控制和性能评价,其他：断层均匀性、空间分辨率、断层厚度、断层灵敏度等,9,9,的质量控制,美国电器制造商协会（National Electric Manufacturers Association，NENA）于1994年制定了PET性能评价
6、标准及测试方法NEMA NU 2-1994，2001年对其进行了更新，更新后版本为NEMA NU 2-2001。 国际电工委员会（International Electronic Committee，IEC）于1998年制定了IEC61675-1 PET性能评价标准，此外，日本、澳大利亚、新西兰等国家也制定了相应的标准。 我国2003年颁布了放射性核素成像设备性能和测试规则第一部分：正电子发射断层成像装置（GB/T18988.1-2003/IEC61675-1：1998）。PET的性能评价需要使用标准模型进行测试，测定结果与使用的模型有关，使用的模型不同，结果也有差异。目前，国际上多采用NEM
7、A标准。PET性能参数测试主要包括空间分辨率、灵敏度、探测器效率、噪声等效计数率、时间和能量分辨率等。,PET的性能评价,PET/CT,PET/CT,（一）PET/CT的结构及功能,由PET和多排螺旋CT组合而成 同一个机架内有PET探测器、CT探测器和X线球管 共用同一个扫描床、图像采集和图像处理工作站 可以采用X线CT图像对PET图像进行衰减校正,PET/CT是一个全新的系统,PET影像（功能）,CT影像（形态）,一体化的机架系统 一体化的检查床 一体化的操作工作站系统,1+12,不是简单的“PET+CT”,PET/CT图,CT扫描&PET扫描,PET采集，发射扫描与前面所述的PET图像采
8、集相同 采用棒源进行的透射扫描可由X线CT扫描代替,CT扫描：通常先进行CT扫描,CT扫描的目的：衰减校正、解剖定位、CT诊断 仅用于衰减校正和解剖定位，可采用低毫安/秒设置，减少病人辐射剂量 用于CT诊断，建议采用标准毫安/秒设置，以优化CT扫描的空间分辨率 调节球管的电流将病人受到的辐射剂量最小化。,（二）PET/CT的图像采集,应当分别对PET和CT进行性能评价，再对PET/CT整体进行性能评。 PET的性能评价如前所述。 CT性能测试按我国国家质量技术监督局与国家卫生部于1998年12月7日颁布的X射线计算机断层摄影装置影像质量保证检测规范（GB/T17589-1998）进行。检测项目
9、共有9项，包括定位光精度、层厚偏差、CT值、噪声、均匀性、高对比分辨率、低对比分辨率、CT剂量指数、诊断床定位精度。 PET/CT整机的性能测试主要是采用PET图像与CT图像进行融合精度评价。目前，尚无权威机构制定的标准测试方法。,（三）PET/CT的性能评价,三、图像融合技术,将解剖形态图像和功能代谢图像融合为一体,图像融合是将不同的医学影像或同一类型的医学影像采用不同方法获得的图像进行空间匹配或迭合 使两个或多个图像数据集融合到一幅图像上,PET/CT融合图像,一、半导体探测器与SPECT,（一）半导体探测器 碲锌镉（Cadmium-Zinc-Telluride，CZT）:最新研制的半导体
10、探测器 探测效率高、能量分辨率好 CZT探测器可以直接将 射线转化成电信号,探测原理： 射线和CZT晶体作用时 晶体内部产生带负电荷的电子和带正电荷的空穴对 产生的电子和空穴对的数量和入射光子的量成正比 电子和空穴向不同的电极运动形成电荷脉冲 经过前放大变成电压脉冲 经过再放大，由后续电子学线路处理进行图像重建,核医学仪器研究进展,（二）心脏专用SPECT 探头是采用半环状（180）排列的CZT半导体探测器 心肌断层显像时，探头无需旋转，避免了运动伪影，提高了仪器的性能 空间分辨率明显提高：固有空间分辨率由48mm提高到2.46mm；能量分辨率由9.512提高到6.2。,心脏专用SPECT,C
11、ZT半导体探测器的心脏专用SPECT/CT,（三）心脏专用SPECT/CT 实现了SPECT功能代谢影像与CT解剖形态学影像的同机融合 是两种医学影像技术的有机整合,乳腺专用显像仪,（四）乳腺专用显像仪 探头是采用两个互成180的平板CZT半导体探测器构成 采用99mTc-MIBI等为显像剂，对乳腺进行显像检查,1.PET探测器：NaI(Tl)，BGO ，LSO，GSO，半导体探测器等,2.飞行时间技术（time of flight，TOF）,3.晶体深度效应校正技术,4. CT：2排、4排、8排、16排、64排,PET/CT,二、PET/CT及PET/MRI技术的进展,PET/MRI,2.
12、PET/MRI一体机，真正意义上的PET/MRI。PET/MRI一体机的研发需要设计一种既能在磁场中正常工作，又不影响MR成像，还要能承受射频场影响的PET探测模块。,PET/MRI,基于核医学临床诊断技术发展起来的 专门用于小动物的断层显像装置,小动物PET（Micro-PET） 小动物SPECT（Micro-SPECT） 双功能显像仪器： Micro-PET/CT、Micro-SPECT/CT 三功能显像仪器： Micro-PET/SPECT/CT,三、小动物核医学显像仪,micro-PET,micro-PET/CT,micro-PET/SPECT/CT,本节主要讲述了PET的设备组生、符合探测的原理以及PET的图像采集类型。其中主要的知识点包括：符合探测的原理PET的基本结构PET常用晶体类型 2D采集和3D采集的区别,谢谢!,
