ect設(shè)備spect ppt課件

1、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備 ECT,徐州醫(yī)學(xué)院附院核醫(yī)學(xué)科 侯先存 電話： 051685802023 e-mail:houxiancun@sina.com,,主 要 內(nèi) 容,ECT概論放射性藥物SPECT的基本結(jié)構(gòu)及成像原理SPECT采集、處理、顯示技術(shù)SPECT系統(tǒng)參數(shù)與質(zhì)量控制 高能正電子顯像技術(shù),歡 迎 隨 時(shí) 提 問,第一節(jié) E C

2、 T 概 論 (emission computed tomography outline),PE: 視, 觸, 叩, 聽Blood workX-ray pictureUSXCTMRI……,診斷方法,,什么是核醫(yī)學(xué)(Nuclear medicine)?,核醫(yī)學(xué)是將放射性核素用于醫(yī)學(xué)診斷和治療的一門學(xué)科!,臨床核醫(yī)學(xué),診斷核醫(yī)學(xué),體內(nèi)診斷核醫(yī)學(xué),體外診斷核醫(yī)學(xué),治療核醫(yī)學(xué),放射性核素顯像,非影像檢查法,,,,,

3、,,實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué),核醫(yī)學(xué),,,核醫(yī)學(xué)的分類,放射性核素顯像,SPECT,PET,SPECT(singe photon emission computed tomography) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層。PET(positron emission tomography) 正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層。,,PET,PET/CT,SPECT,SPECT/CT,,,圖像融合型的設(shè)備已成為主流！,一 核物理基礎(chǔ),,基本概念,核素 (

4、nuclide) ：凡核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)（P）、中子數(shù)（N） 以及相同能量狀態(tài)的原子為同一種核素。同位素 (isotope)：凡質(zhì)子數(shù)（P）相同，而中子數(shù)（N）不同的核素，彼此互為同位素。在元素周期表中， 同位素處于同一位置。如 1H 2H 3H同質(zhì)異能素 (isomer) :質(zhì)子數(shù)（P）相同、中子數(shù)（N）相同，而能量狀態(tài)不同的核素，彼此互為同質(zhì)異能素。如 99mTc, 99Tc,基本概念,穩(wěn)定性核素

5、： 凡核素的半衰期大于1018年的核素，為穩(wěn)定性核素。 放射性核素 ： 凡核的素半衰期小于1018年 的核素，為放射性核素。,,,,,（biological half life）,（physical half life）,（effective half life）,基本概念-核衰變,核衰變規(guī)律：N=N0e-λt衰變常數(shù)λ：單位時(shí)間核衰變的幾率。放射性活度（radioactivity）： 單

6、位時(shí)間內(nèi)原子核的衰變數(shù)量。單位：貝克(Bq), 居里(Ci) 1Ci=3.7 x 1010Bq 1貝克：放射性核素在1秒鐘內(nèi)發(fā)生1次衰變。,,,,,,,,,,二、ECT與XCT 異同,穿透型CT TCT(XCT) （TRASMISSION）發(fā)射型CT ECT (EMISSION) 單光子CT SPECT 正電子CT PET,C T,EC

7、T與XCT異同,,,1、采用的射線不同； CT:X射線，SPECT：γ射線　　2、成像原理不同；3、影像的重建參數(shù)和診斷依據(jù)不同。 　XCT 衰變系數(shù) 組織的物理密度變化 　ECT 放射性濃度變化 組織的代謝功能差異4、影像構(gòu)成成分不同；5、空間分辨率不同； XCT機(jī):1－3mm

8、 ECT機(jī):4－10mm6 、功能不同； XCT －－精細(xì)解剖結(jié)構(gòu) ECT－－功能顯像＋解剖結(jié)構(gòu)7 、電離輻射損傷不同；8 、探測技術(shù)都采用閃爍探測技術(shù)；9、影像重建技術(shù)都采用濾波反投影法。,,顯像原理比較,CT:利用外來的X射線作為放射源穿透人體，由于正常和病變組織的物理密度不同，構(gòu)成一副反應(yīng)人體組織密度差異的解剖圖像。,SPECT：利用

9、注入體內(nèi)的放射性藥物發(fā)出的γ光子成像；放射藥物可選擇性聚集在特定的組織器官或病變部位中，使該臟器或病變與鄰近組織之間有放射性濃度差，構(gòu)成一副反應(yīng)人體器官組織功能的解剖圖像。,,,,,三、S P E C T 特 點(diǎn),a、同時(shí)顯示臟器和病變的功能 及解剖結(jié)構(gòu)； b、可進(jìn)行活體的分子水平研究（分子核 醫(yī)學(xué)）； c、定量計(jì)算臟器體積及功能；半定量分析 局部血流量； d、疾病的早期診斷； E

10、、細(xì)微結(jié)構(gòu)的精確顯示不足,其他影像檢查無法替代?。?！,,1895 X-Ray,,,,,,1892-2002年110 年單一影像解剖結(jié)構(gòu)水平,時(shí)間,診斷、指導(dǎo)治療,預(yù)防、診斷和治療,醫(yī)學(xué)影像技術(shù),,,,,今天功能分子影像組織、細(xì)胞水平,4D U/S,PET,SPECT-PET/CT,腦部不攝取放射性血流灌注顯像劑是腦死亡的有力證據(jù)。該項(xiàng)診斷具有法律效率 。,,疾病的發(fā)生發(fā)展時(shí)序及各種影像的診斷能力,靈敏度 （mol）

11、解剖顯像 10－3 功能解剖顯像 10－5功能顯像 10－9分子顯像 10－13,,表達(dá)異常,,代謝異常,功能異常,結(jié)構(gòu)改變,臨床表現(xiàn),四、SPECT的發(fā)展史,Scanner 1950年 Casson ?-Camera 1956年 Anger

12、電子計(jì)算機(jī)+γ照相機(jī) 1970年SPECT 1979年 Kuhl,etalSPECT設(shè)備發(fā)展 1、單探頭機(jī)發(fā)展至雙或三探頭機(jī) 2、 SPECT-XCT 3 、 SPECT-PET (XCT),SPECT應(yīng)用發(fā)展,美國：1989年耗資2.5億購買800臺， 普

13、及縣級醫(yī)院。中國：1983年首次從美國引進(jìn)四臺， 88年44臺， 91年56臺， 2002-11-18為423臺， 2008-2為786臺。,P E T,,,BGO探測晶體2D+3D采集，重建單排螺旋CT前后孔徑不一致融合后的圖像不能進(jìn)行再重建沒有特殊設(shè)計(jì)的檢查床,第一代PET/CT = PET + CT,五、ECT發(fā)展

14、障礙,1、光子通量限制 X-CT斷層光子總數(shù)為ECT斷層圖的103～104倍。2、衰減校正. 衰減因素：組織的成分、臟器的大小、形狀、放 射性核素能量、時(shí)間等。 現(xiàn)多用平均衰減校正，實(shí)驗(yàn)研究用模型校正。,第二節(jié) 放 射 性 藥 物radiopharmaceutical,,能夠探測臟器和病變中聚集的放射性并將之顯示成像的核醫(yī)學(xué)顯像儀器（如：ECT）能夠選擇性聚集在特

15、定臟器或病 變的各種放射性示蹤劑,ECT顯像的基本條件,一、放射性藥物,1、放射性藥物：能夠安全用于診斷或治療人體疾病的放射性核素及其標(biāo)記化合物。2 、放射性藥物性質(zhì)取決于兩個基本成分： 放射性核素(標(biāo)記物): γ射線或ß射線 藥盒(被標(biāo)記物):選擇性聚集在特定的組織器官或病變部位的藥物。,(一)放射性核素(radionuclide),1、放射性核素適用于ECT顯像的條件能發(fā)射中等能量的γ射線； 合適的生物半衰期

16、 幾小時(shí)至數(shù)天；合適的化學(xué)價(jià)態(tài)和較強(qiáng)的化學(xué)活性；無毒無害。,2 、常用放射性核素,SPECT最常用的放射性核素目前為99Tcm 其次為 131IPET 最常用的放射性核素目前為18F 其次為 11C、 13N 、15O,3、醫(yī)用放射性核素的生產(chǎn)方式,①反應(yīng)堆 (Reactor): 131I②加速器 (Accelerator): 18F, 11C, 13N,

17、 15O, 123I, 111In③放射性核素發(fā)生器 (Generator): 99Mo-99mTc 113Sn-113mIn,99Mo－99mTc發(fā)生器 1、裂變型：干牛 Al2O3 2、凝膠型：濕牛,鉬酸鋯酰（ZrOMoO4）,99mTc的產(chǎn)生——99Mo－99mTc發(fā)生器,是一種內(nèi)含母體核

18、素99Mo能產(chǎn)生子體素99Tcm的裝置。母體核素99Mo以99MoO4- 的形式吸附在Al2O3或鉬酸鋯酰（ZrOMoO4）柱上，利用母子體化學(xué)性質(zhì)不同,可用 0.9％NaCl洗脫液將子體核素99Tcm以99TcmO4－的形式洗脫下來，而母體仍留在發(fā)生器內(nèi)，子體核素隨母體衰變而增長，同時(shí)又因它自身的衰變而減少。,4、 99Tcm特性,99Tcm為目前最理想和最常用的放射性核素 1、 99Tcm由99Mo－99mTc發(fā)生器產(chǎn)生

19、 2、 99Tcm是純γ光子發(fā)射體； 3、 能量為141keV，T1/2為6.02h： 4、 99Tcm化學(xué)性質(zhì)和碘相似，非?；顫?，能夠 標(biāo)記合成多種供臨床使用的放射性藥物， 幾乎可以用于所有臟器的顯像。 SPECT檢查使用的放射性核素90%是99Tcm,5、 99Mo－99mTc的衰變-生長關(guān)系,-------------------------------------------------

20、------------------------------------- 0h 3h 6h 12h 18h 23h 48h 66h 72h 132h---------------------------------------------------------------------------------------

21、-99Mo 3.70 3.58 3.48 3.26 3.06 2.91 2.23 1.85 1.74 0.93(GBq)99mTc 0 0.93 1.56 2.25 2.50 2.55 2.14 1.78 1.67 0.89(GBq)99mTc/99Mo 0 26.0 45.0 68.9 81.9 87.7 95.9 96.2 96.

22、1 96.2(%)-----------------------------------------------------------,6、 99Tcm放射性藥物的制備,99Tcm從99Mo－99Tcm發(fā)生器獲得，以Na99TcmO4形式存在于洗脫液中。在此99Tcm以高氧化態(tài)(+7價(jià))存在，不能用它直接制備供臨床使用的標(biāo)記藥物，必須將高氧化態(tài)锝還原為低氧化態(tài)。而在低氧化態(tài)99Tcm化學(xué)性質(zhì)活潑，在一定pH條件下可以和許多含O、

23、N、S等有機(jī)或無機(jī)物產(chǎn)生作用形成絡(luò)合物。,還原反應(yīng),還原劑——氯化亞錫(SnCl2.2H2O) 1、把99TcmO4-還原成低價(jià)態(tài)； 2、作為雙金屬鰲合物中的第二種金屬離子。  還原反應(yīng)： 299TcmO4- + 16H+ + 3Sn2+ == 299Tcm＋4  + 3Sn＋4

24、60;＋ 8H2O在其他物理化學(xué)條件下99Tcm還可能被還原 為+3價(jià)或+5價(jià)。,（二）放射性藥盒,1、作用：使放射性核素選擇性聚集在特定的組織器官或病變部位中，使該臟器或病變與鄰近組織之間的放射性濃度差達(dá)到一定程度。,2、常用放射性藥盒,放射性藥盒 臨床用途 MIBI

25、 心肌灌注斷層 ECD、HMPAO 腦血流斷層 MDP 骨骼顯像 DTPA 腎小球功能顯像 EC 腎小管功能顯像 PHY

26、 肝臟顯像 EHIDA 肝膽動態(tài)顯像 DX105 淋巴顯像 MAA 肺灌注顯像,（三）放射性藥物,1、放射性標(biāo)記(Radiolabeling)：通過一些物理的、化學(xué)的或生物學(xué)的方法，將放射性核素

27、的原子“引入”特定的化合物的分子結(jié)構(gòu)中，這個過程稱為標(biāo)記。由此制成的放射性核素標(biāo)記化合物即為放射性藥物。,放 射 性 藥 物,放射性藥品 臨床用途 99TcmO－4 甲狀腺、心血池、 99Tcm-MIBI 心肌灌注斷層

28、 99Tcm-ECD 腦血流斷層 99Tcm-MDP 骨骼顯像 99Tcm-DTPA 腎小球功能顯像 99Tcm-EC 腎小管功能顯像 99Tcm-PHY 肝臟顯像 99T

29、cm-EHIDA 肝膽動態(tài)顯像 99Tcm-DX105 淋巴顯像 99Tcm-MAA 肺灌注顯像、靜脈血管造影,2、放射性藥物適用ECT成像的條件,（一）良好的顯像性能 靶器官：非靶器官>5：1 （二）合適生物體內(nèi)存留時(shí)間

30、 a:保障采集劑量 b:較短的生物半衰期（三）制備過程簡單、快速、不需復(fù)雜的 設(shè)備和反應(yīng)條件,,（四）具有良好的穩(wěn)定性1、化學(xué)穩(wěn)定性是指放射性藥物具有確定的較為穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生分解氧化還原等化學(xué)變化。2、 輻射穩(wěn)定性是指藥物對自身輻射作用的耐受能力。  3、標(biāo)記

31、穩(wěn)定性是指放射性核素的原子或基團(tuán)與化合物結(jié)合的牢固程度，只有那些不易因時(shí)間、溫度、介質(zhì)等條件的影響而脫落的標(biāo)記物，才適用于ECT的顯像。 4、體內(nèi)穩(wěn)定性是指當(dāng)放射性藥物引入機(jī)體后，不易發(fā)生分解、變性或標(biāo)記核素的脫落。,第四節(jié) SPECT的基本結(jié)構(gòu) 及成像原理,,SPECT系統(tǒng)構(gòu)成1、探頭（探測器） 2、機(jī)架3、計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備,一、探測器構(gòu)成及工作原理 1、準(zhǔn)

32、直器（collimator） 2、晶體 （ Crystal ）3、光導(dǎo) 4、光電倍增管（PMT） 5、預(yù)放大器與線性放大器 6、模擬定位計(jì)算電路,,,(一)準(zhǔn) 直 器(collimator),1、準(zhǔn)直器：它安裝在探頭的最外層，是由具 有單孔或多孔的鉛或鉛合金塊構(gòu)成，其孔的長度、孔的數(shù)量、孔徑大小、孔與孔之間的間隔厚度、孔與探頭平面之間的角度等依準(zhǔn)

33、直器的功能不同而有所差異。 2、準(zhǔn)直器作用：是讓一定視野范圍內(nèi)的一定角度方向上的γ射線通過準(zhǔn)直器小孔進(jìn)入晶體，而視野外的與準(zhǔn)直器孔角不符的射線則被準(zhǔn)直器所屏蔽，也就是限制γ光子通過準(zhǔn)直器小孔進(jìn)入晶體的方向角度，起到空間定位選擇器的作用。,3、準(zhǔn) 直 器 分 類,（1）平行孔準(zhǔn)直器  、針孔準(zhǔn)直器   擴(kuò)散孔準(zhǔn)直器  、聚焦孔準(zhǔn)直器（2）低能

34、≤150keV） 中能（150～350keV） 高能（≥350keV）（3）通用型、高分辨率 超高分辨率、高靈敏度,4、準(zhǔn)直器的性能指標(biāo),（1）準(zhǔn)直器靈敏度：指準(zhǔn)直器接收來自放射源的放射性的能力。（2）準(zhǔn)直器分辨率：指準(zhǔn)直器探頭鑒別兩個緊密相連的放射源的能力。 靈敏度和分辨率呈相反的關(guān)系。（3）間壁穿透率：反映準(zhǔn)直器小孔之間的間壁屏蔽視野外的與準(zhǔn)直器孔角不符的射

35、線的能力；一般要求穿透率≤10％；間壁太厚，探測幾何效率將會降低；如果太薄，將使影像對比度降低。,（二）晶 體(Crystal),1、晶體是將γ射線轉(zhuǎn)化為 熒光光子。γ射線射入 晶體后，使晶體原子、 分子電離和激發(fā)，受激 發(fā)的原子或分子在退激 時(shí)發(fā)出大量光子；這些 光子進(jìn)入光電倍增管產(chǎn) 生光電子。,2、 晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),①NaI(Tl)晶體是含有約0.1%鉈（激活機(jī)）的

36、 碘化鈉單晶體。②對γ射線有較高的探測效率、透明度好、與光電倍增管的光譜響應(yīng)較好。 ③易潮解，必須在鋁膜密封條件下保存和使用。④質(zhì)脆，易碎裂，故使用時(shí)應(yīng)避免大的震動和溫度的較大變化，要求室內(nèi)溫度控制在15～30℃之間，每小時(shí)溫差不超過3℃。,3 .晶體種類及特點(diǎn),晶體分類： a.按形狀分：圓形晶體、方形和矩形大視野晶體。 b.按厚度分：3/8英寸晶體、5/8英寸晶體、1英寸普通晶體及1英寸切割晶

37、體。特點(diǎn):1、晶體厚度不僅影響SPECT機(jī)的靈敏度和空間分辨率，同時(shí)也限定了它所接受射線的能量范圍。一般薄晶體接受的能量偏低，而厚晶體接受的能量則偏高。 2、對于99Tcm低能放射性核素，大部分γ射線與晶體的相互作用發(fā)生在晶體的入射面的2～5mm內(nèi)。如果應(yīng)用厚晶體，不僅對靈敏度沒有明顯改善，而且明顯降低了空間分辨率。,技術(shù)1 英寸厚碘化鈉晶體特殊切割小槽,（三） 光導(dǎo)及光學(xué)耦合劑,1、光導(dǎo)功能：把閃爍體中的光有效

38、地傳遞給光陰級；2、光導(dǎo)要求：透射率高；3、光導(dǎo)常用材料：石英玻璃、聚苯乙烯、玻璃纖維光導(dǎo)；4、光學(xué)耦合劑作用：充填光導(dǎo)與晶體及光電倍增管間的空氣間隙，減少在三者之間交界面上發(fā)生的全反射，有效傳遞光至光陰劑；5、光學(xué)耦合劑：硅油、硅脂及甘油。,（四）光 電 倍 增 管,1、光 電 倍 增 管：是一種光電轉(zhuǎn)換器件，作用是將晶體產(chǎn)生微弱光信號轉(zhuǎn)換成放大的電信號。 2、構(gòu)成：由光陰極、多級倍增極、電子收集極(陽極)組成，整

39、個系統(tǒng)密封在抽成真空狀態(tài)的玻璃殼內(nèi)。,3、光電倍增管原理,原理：射線在晶體中引起的閃爍光打在光陰極上，通過光電效應(yīng) 產(chǎn)生光電子。光電子受極間電場的加速射向第一打拿極，在打拿極上產(chǎn)生更多的次級電子，這些電子在以后打拿極上產(chǎn)生相同的過程，倍增后的電子收集到陽極上形成電流脈沖。,4 、光電倍增管特點(diǎn),圓探頭的SPECT機(jī)光電倍增管一般為37～91個，方形或矩形探頭的光電倍增管一般為55～96個。光電倍增管的形狀有圓形、方形和六角形三種。整

40、體光電倍增管的性能穩(wěn)定性取決于 1、各個光電倍增管的性能參數(shù)是否一致； 2、各個光電倍增管的工作電壓是否穩(wěn)定； 3、是否有足夠長的預(yù)熱時(shí)間。 性能穩(wěn)定性直接影響著系統(tǒng)的均勻性、分辨率和線性度。對光電倍增管性能影響最大的是直流高壓的穩(wěn)定性。,（ 五）預(yù)放大器與線性放大器,預(yù)放大器:為減少外界干擾，緊靠光電倍增管的上方，對光電倍增管輸出的脈沖作初步放大，通過線路送到線性放大器 .線性放大器

41、:進(jìn)一步放大信號后，輸送到X+,X-,Y+,Y-位置信號。,(六)模擬定位計(jì)算電路,1、作用：是將光電倍增管輸出的電脈沖信號轉(zhuǎn)換為確定晶體閃爍點(diǎn)位置的 X、Y信號和確定入射γ射線的能量信號。2、模擬定位計(jì)算電路分類: a、Anger型，即加權(quán)電阻矩陣網(wǎng)絡(luò)型； b、延遲線時(shí)間轉(zhuǎn)換型，Anger型的改進(jìn)型。,3、Anger型工作原理,7只光電倍增管按六角形排列，每個光電倍增管通過加權(quán)電阻與X+、X－、Y+、Y－4根輸出導(dǎo)線連

42、接。當(dāng)閃爍事件在晶體內(nèi)發(fā)生時(shí)，閃爍光便從閃爍點(diǎn)位置向四周發(fā)射。最靠近閃爍點(diǎn)的光電倍增管接受的光量最多，距離越遠(yuǎn)，接受的光量也就越少。通過計(jì)算每個光電倍增管4個輸出脈沖信號的相對大小，便可確定γ射線在晶體中相互作用的位置。,將位置信號轉(zhuǎn)換成顯示矩陣,探測器工作原理,一定視野范圍內(nèi)一定方向上的γ光子通過準(zhǔn)直器小孔進(jìn)入晶體，使晶體原子、分子電離和激發(fā)，受激發(fā)的原子或分子在退激時(shí)發(fā)出大量光子；這些光子射到光電倍增管陰極，通過光電效應(yīng)產(chǎn)生光電

43、子，光電子受極間電場的加速射向第一打拿極，在打拿極上產(chǎn)生更多的次級電子，這種電子倍增過程依次在聯(lián)級中發(fā)展下去，在到達(dá)陽極前要通過8～14個聯(lián)級，電子數(shù)可增加106～109倍，倍增后的電子最后收集到陽極，形成電流脈沖；這電信號通 過位置網(wǎng)絡(luò)處理，形成與γ射線能量成正比的Z脈沖和與位置有關(guān)的信號（X+,X-,Y+,Y-）。,（二）全數(shù)字化探測器,模擬化探測器的模式：脈沖幅度分析、 X+,X-,Y+,Y-位置形成等處理都在模擬狀態(tài)下完成

44、；全數(shù)字化探測器:PMT輸出的脈沖經(jīng)過適當(dāng)放大后直接進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，其后處理均在數(shù)字狀態(tài)下，由計(jì)算機(jī)采用軟件處理來完成。簡化了硬件結(jié)構(gòu)，提高了探測效率，計(jì)數(shù)率及穩(wěn)定性。,全數(shù)字化探頭優(yōu)點(diǎn),探頭穩(wěn)定性高 探頭維修方便 遙控診斷和檢測功能 圖象質(zhì)量明顯提高 操作簡單,GE 數(shù)字化探頭獨(dú)特點(diǎn):1.全數(shù)字化反饋系統(tǒng)2.五維校正系統(tǒng),二、機(jī)架構(gòu)成及工作原理,機(jī)械運(yùn)動組件機(jī)架運(yùn)動控制電路電源保障系統(tǒng)機(jī)架操縱器運(yùn)動狀態(tài)監(jiān)視器,（

45、一）機(jī)架定位控制系統(tǒng),1、定位控制系統(tǒng)構(gòu)成： ①驅(qū)動馬達(dá)控制電路； ②位置信息存儲器； ③定位處理器。 注1：機(jī)架定位控制系統(tǒng)控制探頭及機(jī)架的各種運(yùn)動方式和速度。 注2：定位處理器實(shí)際上是一個微型計(jì)算機(jī)，它的主要作用是控制探頭及機(jī)架轉(zhuǎn)動的角度、移動的距離及識別位置。定位處理器受主計(jì)算機(jī)的控制，并將各種定位數(shù)據(jù)傳輸給主計(jì)算機(jī)。,2、機(jī)架運(yùn)動按其運(yùn)動形式,①整體機(jī)架直線運(yùn)

46、動, 適用于全身掃描；②探頭及其懸臂以支架機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸為圓心，作順時(shí)針或逆時(shí)針圓周運(yùn)動， 適用于斷層采集；③探頭及其懸臂沿圓周運(yùn)動半徑作向心或離心直線運(yùn)動， 主要作用是使探頭在采集數(shù)據(jù)時(shí)盡可能貼近病人；④探頭沿自身中軸作順時(shí)針和逆時(shí)針傾斜或直立運(yùn)動， 適用于靜態(tài)或動態(tài)顯像時(shí)特殊體位的數(shù)據(jù)采集。,三、輸入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù) 的數(shù)字化裝置,,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成,(一)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (analog-to-digital

47、0;converter，ADC),1、功能： 將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號2、衡量ADC轉(zhuǎn)換效率的指標(biāo)：轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。 轉(zhuǎn)換精度一般為8Bit～12Bit(28～212)，相應(yīng)地有256～4096個標(biāo)準(zhǔn)值可供比較和轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)值越多，轉(zhuǎn)換精度就越高,圖像越精細(xì),空間分辨率約高. 轉(zhuǎn)換時(shí)間最基本的要求是必須在第2對信號到達(dá)之前，迅速完成前一對信號的轉(zhuǎn)換，否則第2對信號將會丟失，因此而產(chǎn)

48、生了轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的死時(shí)間。,死時(shí)間,死時(shí)間是指探測器能夠分開2個閃爍光子的最短時(shí)間稱為死時(shí)間，用τ表示；反映了對兩個相鄰閃爍事件在時(shí)間上的的分辨能力。SPECT機(jī)的死時(shí)間〈=5μs。,3、 ADC轉(zhuǎn)換法,最常用的快速轉(zhuǎn)換法是逐次漸近法，也稱為二進(jìn)制檢索算法(abinary search algorithm)。,逐次漸近法,ADC的比較器電路是將輸入的模擬信號（電壓）與一個電阻網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的一組標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較 規(guī)定：

49、γ射線能量為0～400keV，脈沖幅度為0～10V， MCA的分析道有212 （4096 )道，道寬為0.0025V， 每道代表的γ射線的能量為0.1keV。 典型的中間電壓值是第2048個電壓值，將第2048個電壓值作為信號數(shù)字值的第1個近似值，如信號電壓值小于第1次選擇的電壓值，則下一個新的估計(jì)電壓值為第1024個電壓值；這種漸近系列將重復(fù)8次，可選出的值更趨

50、于模擬信號的真實(shí)電壓值。即將這個值作為此模擬信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換值，并以此數(shù)字量作為存儲器的地址碼去打開相應(yīng)的存儲單元，在該單元加1。,（二）數(shù)字式多道脈沖幅度分析儀(MCA),1.γ能譜是γ射線的計(jì)數(shù)按射線能量的分布。     峰A稱為全能峰，脈沖幅度直接反映了γ射線的能量，是由于光電效應(yīng)使γ光子在閃爍體中損失全部能量的結(jié)果。 平臺狀曲線B稱為康普頓平臺，是由于康-吳散射效應(yīng)使γ光子

51、在閃爍體中僅有部分能量被吸收的結(jié)果。,2、脈沖幅度分析儀,脈沖幅度分析器有上下兩個電壓測定閾值,寬度稱為道寬或窗寬.只有輸入脈沖的幅度在窗的范圍內(nèi)時(shí),脈沖幅度分析器才能輸出恒定的脈沖給后極電路。,3.MCA的基本性能,MCA的作用是選擇有用脈沖而剔除噪聲脈沖。 選擇一定幅度范圍(對應(yīng)一定的能量范圍)進(jìn)行計(jì)數(shù)，能夠抑制本底和剔除散射，提高系統(tǒng)的空間分辨率和影像的對比度。經(jīng)驗(yàn)推薦值為Ａ峰閾值20％的窗寬。 窗寬

52、增大，散射光子多，系統(tǒng)空間分辨率和影像的對比度變差； 窗寬變窄，非散射光子被剔除而使總計(jì)數(shù)率降低，增加了統(tǒng)計(jì)誤差。,4.MCA的工作原理,MCA的核心電路單元是一個ADC。NaI(Tl)探測器測定的γ射線的能量為0～400keV， 形成的能量脈沖幅度為0～10V， MCA的分析道 有4096道，故MCA每道寬度為0.0025V，代表 的γ射線的能量為0.

53、1keV。99Tcm能量140keV， 窗寬20%，能量取值范圍是112～168keV； 能量脈沖電壓為3.5V， 取值范圍2.8～4.2V， MCA的分析道第1400道， 取道范圍1120～1680道。,第五節(jié)SPECT采集技術(shù) image acquisition,,,1、開機(jī)（先開顯示器及拍片機(jī)等輔助設(shè)備， 再開主機(jī) ；

54、關(guān)機(jī)順序相反）2、自動校正(主機(jī)＋均勻性檢測DAILY QC)3、準(zhǔn)直器更換4、注射顯像劑5、擺體位準(zhǔn)備采集6、采集、處理、顯示、拍片7、關(guān)機(jī) （STOP、STAND BY）,SPECT常規(guī)準(zhǔn)備工作,采集技術(shù)一、基本數(shù)據(jù)錄入 病人姓名、年齡、性別、檢查項(xiàng)目、 編號、顯像劑名稱、資料存儲的文件 夾等 二、選擇患者體位 仰臥位、俯臥位、直立位、端坐位,三、采集方式,（一）幀模式采集（f

55、rame mode）: 1．靜態(tài)采集 2．動態(tài)采集 3．?dāng)鄬硬杉?4．全身采集 （二）門控方式(gated control mode)； 1．心電門控采集 2．心肌門控?cái)鄬硬杉海ㄈ╇p核素方式(dual nuclide mode)：（四）計(jì)數(shù)式方式（counts rate mode）（五）列表模式（list mode）,1、靜態(tài)采集(Stat

56、ic imaging),靜態(tài)采集:當(dāng)顯像劑在臟器內(nèi)或病變處的濃度處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)進(jìn)行的顯像。目的:觀察臟器或病變的位置、形態(tài)、大小及放射性分布。,2、動 態(tài) 采 集（Dynamic imaging),動態(tài)采集：顯像劑隨血流流經(jīng)臟器或被臟器不斷攝取和排泄，造成臟器內(nèi)的放射性計(jì)數(shù)隨時(shí)間而變化。目的： 1、動態(tài)觀察 2、電影顯示 3、感興趣區(qū)（ROI） 4、時(shí)間-放射性曲線,3、斷 層 采 集(To

57、mography),斷層采集: 在體表連續(xù)或間斷采集多體位平面影像數(shù)據(jù)，再由計(jì)算機(jī)重建成各種斷層圖像。,4、全 身 采 集(whole body),,5、心電門控采集(Gated acquisition),6、心肌門控?cái)鄬硬杉?7、雙 核 素 采 集,對兩種能量的粒子，分別輸出兩種信號，SPECT機(jī)對每路信號分別成像，同時(shí)獲得相同位置的兩幅圖像。,四、SPECT機(jī)采集參數(shù),1、 選擇核素種類、能峰及窗寬 如

58、：99mTc 141kev 20% 131I 364kev 20%2、 選擇采集方式及合適的影像矩陣 Static 256X256 512X512 Dynamic 64X64 128X128

59、 Tomo 64X64 128X128 Whole body 256X1024 512X2048 3、 選擇Byte或Word存儲方式；4、選擇適當(dāng)?shù)姆糯笠蜃樱╖OOM) 1.33 1.60 2.0 2.66 4.0 8.0,5、選擇機(jī)架運(yùn)動方式和基本數(shù)據(jù) a、直線軌道運(yùn)動 距離、探頭0度、床

60、高等 b、斷層運(yùn)動 brain 、 heart 、liver 、bone c、探頭距中心徑向運(yùn)動 探頭盡可能貼近病人 d、探頭自身圓周運(yùn)動 直立位、坐位6、采集停止時(shí)間 a、總時(shí)間 b、總計(jì)數(shù) c、總角度 d、總長度 e、幀數(shù)

61、 f、幀計(jì)數(shù) g、手控停止 h、緊急停止,采 集 矩 陣,1、矩陣(matrix)：計(jì)算機(jī)把探頭的視野劃分為由一定量的行與列所組成的方塊狀陣形，稱之為矩陣。矩陣中的一個小方塊則稱為一個像素(pixel)。每一個像素在計(jì)算機(jī)存儲器中都有與之一一對應(yīng)的存儲單元，以存放模擬點(diǎn)陣中每對經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后屬于該像素的有效X、Y坐標(biāo)值。 2、

62、不同的采集方式需采用不同的矩陣 64X64 128X128 Dynamic Tomo 256X256 512X512 Static 256X1024 512X2048 Whole body,放大因子(ZOOM),1、放大因子作用：在不改變矩陣大小的情況下提高數(shù)字

63、分辨率。 數(shù)字分辨率是指在水平和垂直兩個方向上單位長度內(nèi)的像素?cái)?shù)(或者用單位視野面積內(nèi)包含的像素?cái)?shù)來表示)，單位peixl／cm(cm2)。 空間分辨率是指能清晰分辨出兩個點(diǎn)源或線源之間的最小距離。,放大系數(shù)（ZOOM）,例：假如64×64矩陣又正好包括γ相機(jī)25cm的視野，ZOOM=1.0，數(shù)字分辨率為 64像素/25cm=2.6像素/cm。 Z

64、OOM =2.0，影像的X軸、Y軸都放大了2.0倍，數(shù)字分辨率是2.0×64/25=5.2像素/cm。 如像素單位過大，每個像素內(nèi)的放射性計(jì)數(shù)太少，導(dǎo)致影像粗糙模糊，雖然數(shù)字分辨率提高了，但空間分辨率反而下降了。,Byte/Word存儲方式,Byte/Word這一參數(shù)決定了采集過程中每一個像素所能容納的最大計(jì)數(shù)。 Byte表示每個像素有8Bit的存儲單元能存儲采集的γ計(jì)數(shù)值，所能容納的最大計(jì)數(shù)值為28－1=

65、255。 Word表示每個像素有16Bit的存儲空間來儲存數(shù)據(jù)，所能容納的最大計(jì)數(shù)值為216－1=65535。 Word影像所用的存儲空間比Byte存儲方式大一倍。靜態(tài)采集時(shí)，矩陣選用較大，每個像素值一般不會超過255，而動態(tài)采集時(shí)，選用的矩陣較小，可能會出現(xiàn)計(jì)數(shù)溢出，所以應(yīng)選用Word存儲方式。,五、影響采集質(zhì)量的因素,,,,,,,,,,,,第六節(jié)SPECT處理技術(shù)image process,,一、改進(jìn)ECT影像

66、質(zhì)量,,改進(jìn)ECT影像質(zhì)量方法,1、 對比度 ：調(diào)整影像的亮度與計(jì)數(shù)之間的關(guān)系。2、定域值 ： 下限閾值 ：把低于某一選擇值以下的所有像素計(jì)數(shù)都作為零計(jì)數(shù)來定為一幀影像的閾值。 影像的定窗:定閾值時(shí)設(shè)置上限和下限兩個閾值,使在這兩個閾值以外的像素都置為零,這稱為影像的定窗。 3、扣本底 ：是假設(shè)影像中任意區(qū)域的本底均為常數(shù),因此可將此數(shù)值從影像的每個像素中減去。4、消除

67、噪聲：九點(diǎn)加權(quán)平滑、時(shí)間平滑和中值濾波。5、對數(shù)字處理。,消 除 噪 聲,目的:減小放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)漲落, 注意：平均過程造成分辨率的損失;邊界變得模糊;故當(dāng)決定對影像進(jìn)行平滑時(shí)要考慮: 第一,僅僅是以改善視覺為目的； 第二,僅在計(jì)數(shù)波動成為影響視覺感覺的主要因素時(shí)才用其法進(jìn)行平滑。,消 除 噪 聲 技 術(shù),1、9點(diǎn)加權(quán)平滑：是用原始圖像的每一個像素及其周圍的8個像素，分別乘以不同的權(quán)重，然后相

68、加得到新圖像相應(yīng)像素的值。 權(quán)重矩陣 1/16 1/8 1/16 圖A x 1/8 1/4 1/8 = 圖B 1/16 1/8 1/16 這樣是對一定范圍內(nèi)像素的值進(jìn)行平均。2、中值濾波：它是取出每個像素及其相鄰像素，將它們的計(jì)數(shù)值從小到大

69、排列，取中間值作為濾波后的圖像對應(yīng)像素的值。3、時(shí)間平滑：是在相鄰的幀之間作加權(quán)平滑，只用于動態(tài)圖像。,二、平面圖顯得處理,,1、靜態(tài)圖像處理,放大與縮小相加及相減 改變圖像角度定量分析,a、疊加 b、定量分析 （ROI、TAC）,2、動態(tài)顯像處理,定量分析,（1）感興趣區(qū)（ROI）： 在分析圖像時(shí)，常需對某一區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，這個區(qū)域就稱為感興趣區(qū)（ ROI ）.（2）時(shí)間-活性曲線（TAC）： 把放射