脏器显像仪器的临床应用

常爱英

【中图分类号】R197.39【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2011）19-0389-02

脏器显像仪器是目前在临床中应用比较广泛、发展较快的核医学大型诊断设备，用于获得人体内放射性核素的分布图像。常用的脏器显像仪器主要有γ照相机、SPECT、SPECT-CT、PET、PET-CT等。

1γ照相机

1.1基本结构

γ照相机主要由闪烁探头、电子学单元、显示记录装置及数据处理系统组成。闪烁探头包括准直器、晶体、光导、光电倍增管矩阵及定位电路。

1.2成像原理

γ照相机采用整块大面积NaI(T1)晶体，γ光子通过准直器投射到晶体平面上。γ光子在晶体中产生闪烁荧光，经过光导，被光电倍增管阵列接收。位置电路根据各个光电倍增管的位置和输出脉冲幅度确定入射γ光子的坐标位置。能量电路由脉冲幅度分析器处理，选择输出入射γ光子的脉冲作为显示系统的启辉(即发光)信号。显示系统在位置信号和启辉信号的驱动下，在与γ光子闪烁光中心的对应位置显示闪烁光点。成像装置记录大量的闪烁光点，就构成一幅图像。

准直器的性能、晶体的厚度和光电倍增管的数量与7照相机的性能密切相关。

1.3准直器

准直器由单孔或多孔的铅合金制作而成，位于晶体的前面，其作用是空间定位，它仅让探头视野内一定范围和方向的γ射线通过，吸收其他方向入射的γ射线，从而按照一定规律把放射性核素的分布投影到晶体上。

准直器的分类：依据聚焦类型分为针孔型、平行孔型、汇聚孔型、发散孔型，其中平行孔最常用。依据不同显像要求平行孔准直器分为通用型、高分辨型、高灵敏度型；依据能量要求又有高能、中能、低能的区别，以适合于各种能量的核素。

2单光子发射型计算机断层扫描仪

2.1基本结构

单光子发射型计算机断层扫描仪(SPECT)，习惯上也称为ECT。实际上是在一台高性能γ照相机的基础上增加了旋转探头和图像重建计算机软件，可获得横断面、冠状面和矢状面的断层影像。与常规γ照相机相比，某些方面有所改进，其系统均匀性、线性、稳定性等指标参数均高于常规γ照相机。目前，广泛应用于全身各个系统的放射性核素显像。

2.2图像采集与重建

SPECT的探头装在可旋转的支架上，围绕患者旋转。在旋转的过程中，准直器表面总是与旋转轴平行。数据采集可以根据需要从某一角度开始，在预定时间内采集投影图像，然后旋转一定角度，在同样时间内采集下一幅投影图像。如此重复，直到旋转180°或360°停止。

在某一角度采集的图像，称为帧。如果每6°采集1帧图像，旋转360°则得到60帧图像。每帧图像采集的是整个视野的分布，某一角度的图像实际上就是三维物体在7照相机上的平面投影。

从投影数据经过适当的计算得到断层图像称为重建。重建图像有多种方法，如迭代法、傅立叶变换法、滤波反投影法等。

3正电子发射型计算机断层扫描仪

正电子发射型计算机断层扫描仪(PET)，与传统核医学成像技术一样，也是利用示踪原理来显示体内的生物代谢活动。但是，PET有两个不同于传统核医学成像技术的重要特点：一是它所用的放射性示踪剂是用发射正电子的核素所标记的，常用的正电子核素18F、11C、15O、和18N等都是组成人体固有元素的同位素，能更客观准确地显示体内的生物代谢信息；二是它采用的是不用准直器的符合探测技术，使原本相互制约的灵敏度和空间分辨率都得到较大提高。

3.1基本结构

PET由扫描机架、主机柜、操作控制台、打印设备和检查床等几部分组成。机架内部装有透射源、隔板、激光定位器、探测器环、探测器电子线路、符合线路、分拣器、移动控制系统等，主要功能是采集数据。主机柜主要由CPU、输入输出系统、内、外存储系统等构成，主要功能是数据的存储、处理和图像重建。操作控制台由一台计算机和软件系统组成，主要作用是图像显示和分析等。决定PET性能的关键部件是探头。

PET探头由若干个探测器排列组成。不同类型的PET，探测器的排列方式不同，目前多数厂家都将多个探测器排列成环，多个环排列成一个圆筒。每个探测器都呈扇形与对面同一环及其他环上的多个探测器形成符合线，其扇形面为有效符合视野。符合线总数可达两千万条以上。

3.2主要工作原理

符合探测PET所用示踪剂是由发射正电子的放射性核素标记的，这些核素在正电子衰变(β+衰变)过程中发射正电子。正电子寿命很短，在周围介质中很快(毫微秒内)发生质能转换，发射出两个能量相等(51lkeV)、方向相反的γ光子，这一过程称为湮灭辐射。PET所探测的就是这两个方向相反的γ光子。

探测过程是由闪烁晶体、光电倍增管和符合电路等完成。接收两个光子的两个探测器之间的连线(直线)称为符合线，用两个探测器间的连线来确定湮灭地点的方法(不需要准直器)称为电子准直，这种探测方式则称为符合探测。符合探测技术是指两个光子沿着直线反方向飞行，几乎同时到达在这条直线上的两个探测器。此时，符合电路则输出一个脉冲信号，PET系统就记录一个符合事件。事实上，由于光子从发射到被转换为最后的脉冲信号经历了多种不确定的延迟，致使符合事件的两个光子被记录的时间问隔展宽了，该时间间隔称为符合窗。通常，符合窗的大小为5～15纳秒。只有在符合窗时间内探测到的两个光子，才被认为是来自同一湮灭事件。超过符合窗时间间隔所探测到的两个光子则被认为是来自两个湮灭事件而不予记录。

实际上，探测器所记录的符合事件中，有三种符合情况无法区分。第一种是真符合，探测到的两个光子来源于同一湮灭事件，并且在到达探测器前两个光子都没有与介质发生任何相互作用，这是真正需要的精确定位信息；第二种是散射符合，探测到的两个光子虽然来源于同一湮灭事件，但在到达探测器前两个光子中至少有一个被散射而偏离了原来的飞行方向，这种定位信息是错误的；第三种是随机符合，探测到的两个光子分别来源于不同的湮灭事件，这种定位信息更是错误的。后两种情况是影响图像质量的重要因素。

参考文献

[1］潘中允.PET诊断学[M].北京：人民卫生出版社，2005：189-520.

[2］马寄晓，刘秀杰.实用临床核医学[M].第2版.北京：原子能出版社，2002：207-235.