医学成像第四章放射性核素成像
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核医学成像课件
核磁共振成像（MRI）
总结词
一种无辐射的成像技术
详细描述
利用磁场和射频脉冲使人体内的氢原子发生共振，从而产生信号并形成图像，主要用于脑部、关节和软组织疾病 的诊断。
X射线计算机断层成像（CT）
总结词
一种结构成像技术
详细描述
通过X射线扫描人体并利用计算机重建断层图像，能够清晰显示人体内部结构，广泛应用于肿瘤、骨 折和肺部疾病的诊断。
成本高
核医学成像技术通常需要昂贵 的设备和专业的技术人员，导
致其成本相对较高。
时间延迟
由于放射性物质的半衰期较长 ，核医学成像可能需要等待一
段时间才能获取图像。
空间分辨率有限
相对于其他医学成像技术，如 MRI和CT，核医学成像的空间
分辨率可能较低。
05 核医学成像的未来发展
技术创新与进步
新型探测器技术
核医学成像的分类
单光子发射计算机断层成像（SPECT）
利用单光子发射的射线进行成像，常用于心血管和脑部显像。
正电子发射断层成像（PET）
利用正电子发射的射线进行成像，具有高灵敏度和特异性的优点，常用于肿瘤、神经系统 和心血管疾病的诊断。
核磁共振成像（MRI）
利用磁场和射频脉冲对组织进行检测，能够提供高分辨率和高对比度的图像，常用于脑部 、关节和肌肉等软组织的显像。
核医学成像技术利用放射性核素发出的射线与人体组织相互 作用，产生信号并被显像仪器接收，经过处理后形成图像。
核医学成像的原理
01
放射性核素发出的射线与人体组 织中的原子相互作用，产生散射 和吸收，这些相互作用导致能量 损失和方向改变。
02
显像仪器通过测量这些散射和吸 收的射线，并利用计算机技术重 建图像，显示出人体内部结构和 功能。
最新医学影像物理学 放射性核素显像精品课件
N2(t)12 N10[1e2t]
A2(t)A 1(01e2t)
13
第十三页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
例题 目前核医学临床最常用的核素发生器99Mo99mTc，99Mo半
衰期66.02h，99mTc半衰期6.02 h，
(1) 试计算99mTc的数目N2达到最大值N2m的时间tm， (2) N1(t)、N2(t)、A1(t)、A2(t)随时间的变化规律。
16
第十六页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
17
第十七页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
• 放射性核素发生器- Mo-Tc母牛
18
第十八页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
99Mo的衰变与99mTc的生长
时间(h) 99Mo的衰变活度(GBq) 99mTc的生长活度(GBq)
0
100
0
1
吸入放射性气体或气溶胶可使呼吸道、肺泡显影。
◆“弹丸”式静脉注入显像剂，通过心肺循环通道而获得
大血管、心房、心室影像(放射性核素心血管造影)
◆显像剂随血流从动脉向相应脏器血管床灌注时即可 获得该脏器的动脉灌注影像。同时还可获得大血管、 心脏和各脏器的血池影像，检出血液丰富的病变部位。
④ ……⑤ ……⑥ ……⑦ …… ⑧ ……⑨ …… ⑩ …… 不一一 列举。
最新医学影像物理学 放射性 核素显像精品课件
第一页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
第四节
核素的产生和显像机制
2
第二页，编辑于星期六：十一点 二十八分。
一、医用放射性核素的制备原理 1、核素产生方式 ① 核反应堆 (reactor)和原子核裂变产物 ②加速器 (accelerator) ③放射性核素发生器
医学成像技术(第四章 放射性核素成像系统SPECT)
SPECT的原理 SPECT的原理
SPECT检测通过放射性原子（ SPECT检测通过放射性原子（称为放射性 检测通过放射性原子 TC-99m TI-201）发射的单γ射线。 核，如TC-99m 、TI-201）发射的单γ射线。 放射性核附上的放射性药物可能是一种蛋 白质或是有机分子， 白质或是有机分子，选择的标准是它们的 用途或在人体中的吸收特性。比如， 用途或在人体中的吸收特性。比如，能聚 集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT 集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT 成像。 成像。这些能吸收一定量放射性药物的器 官会在图像中呈现亮块。 官会在图像中呈现亮块。如果有异常的吸 收状况就会导致异常的偏亮或偏暗， 收状况就会导致异常的偏亮或偏暗，表明 可能处于有病的状态。 可能处于有病的状态。
衰减校正
目前的SPECT理论把投影数据近似为病人 目前的SPECT理论把投影数据近似为病人 体内的放射性药物分布沿投影线的积分， 体内的放射性药物分布沿投影线的积分， 忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。 忽略了人体组织对γ射线的散射与吸收效应。 然而，对于核医学所使用的能量在60～ 然而，对于核医学所使用的能量在60～ 511keV的 射线来说， 511keV的γ射线来说，人体组织的衰减对 投影数据有相当大的影响， 投影数据有相当大的影响，因此需要进行 衰减校正。 衰减校正。 一方面取决于人体衰减系数图( map)的获 一方面取决于人体衰减系数图(µ map)的获 另一方面取决于衰减校正的算法。 取，另一方面取决于衰减校正的算法。
平面成像
相机固定在病人上方，获取单一角度数据 相机固定在病人上方，
平面动态成像
固定角度，长时间观察放射性示踪剂运动 固定角度，
SPECT成像 SPECT成像
医学影像学课件放射性核素显像
和可靠性。
肿瘤分期
通过放射性核素显像，可以对 肿瘤进行准确的分期，确定肿 瘤是否转移和扩散，为制定治
疗方案提供重要依据。
疗效评估
放射性核素显像可以评估肿瘤 治疗的疗效，监测肿瘤复发情 况，指导医生调整治疗方案。
心血管疾病放射性核素显像
01
02
03
心功能评估
放射性核素显像可以评估 心脏的功能和结构，检测 心肌缺血和心肌梗死等心 血管疾病。
γ射线探测
介绍γ射线探测器的物理原理和性能参数，包括能量分辨率、 灵敏度和空间分辨率等。
放射性核素显像的化学基础
放射性药物的合成
详细说明放射性药物的合成和制备方法，包括影响药物活性的各种因素。
药物体内过程
阐述放射性药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，以及与生物体的相 互作用。
放射性核素显像的生物学基础
医学影像学课件放射性核素显像
xx年xx月xx日
目录
• 放射性核素显像基础 • 放射性核素显像技术 • 放射性核素显像临床应用 • 放射性核素显像的优缺点及发展前景 • 放射性核素显像与其他医学影像学技术的比较
01
放射性核素显像基础
放射性核素显像的物理基础
γ射线衰变
描述放射性核素的生成和衰变过程，以及伴随的能量和半衰 期特征。
SPECT
具有较高的空间分辨率和灵敏度 ，可用于人体和动物体内的三维 显像。
γ闪烁照相机
利用闪烁晶体将γ射线转换为可见 光，再通过光电倍增管转换为电信 号，可实现体内多种放射性核素的 显像。
放射性核素显像的显像剂
正电子显像剂
利用正电子与电子发生湮灭作用产生高能γ射线，如18F-FDG 等，适用于肿瘤、神经系统等组织器官的显像。
肿瘤分期
通过放射性核素显像，可以对 肿瘤进行准确的分期，确定肿 瘤是否转移和扩散，为制定治
疗方案提供重要依据。
疗效评估
放射性核素显像可以评估肿瘤 治疗的疗效，监测肿瘤复发情 况，指导医生调整治疗方案。
心血管疾病放射性核素显像
01
02
03
心功能评估
放射性核素显像可以评估 心脏的功能和结构，检测 心肌缺血和心肌梗死等心 血管疾病。
γ射线探测
介绍γ射线探测器的物理原理和性能参数，包括能量分辨率、 灵敏度和空间分辨率等。
放射性核素显像的化学基础
放射性药物的合成
详细说明放射性药物的合成和制备方法，包括影响药物活性的各种因素。
药物体内过程
阐述放射性药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，以及与生物体的相 互作用。
放射性核素显像的生物学基础
医学影像学课件放射性核素显像
xx年xx月xx日
目录
• 放射性核素显像基础 • 放射性核素显像技术 • 放射性核素显像临床应用 • 放射性核素显像的优缺点及发展前景 • 放射性核素显像与其他医学影像学技术的比较
01
放射性核素显像基础
放射性核素显像的物理基础
γ射线衰变
描述放射性核素的生成和衰变过程，以及伴随的能量和半衰 期特征。
SPECT
具有较高的空间分辨率和灵敏度 ，可用于人体和动物体内的三维 显像。
γ闪烁照相机
利用闪烁晶体将γ射线转换为可见 光，再通过光电倍增管转换为电信 号，可实现体内多种放射性核素的 显像。
放射性核素显像的显像剂
正电子显像剂
利用正电子与电子发生湮灭作用产生高能γ射线，如18F-FDG 等，适用于肿瘤、神经系统等组织器官的显像。
医学影像学课件_放射性核素显像
四、放射平衡
放射平衡 各代核的数量比与时间无关
1.暂时平衡 1 2 且 e(2 1)t 1
N2 (t)
1 2 1
N1(t) 1 e(2 1)t
1 2 1
N1 (t )
1 2
1
N1 (0)e 1t
子核数量按母核衰变规律变化两者数目保持与t无 关的暂时固定的比例。
第六章 放射性核素显像
18
一、射线能谱 二、闪烁计数器 三、脉冲幅度分析器
第六章 放射性核素显像
39
一、射线能谱
第二节 原子核的放射性
每一种放射性核素都有自己特有的辐射能谱
测出射线能谱鉴定和分析放射性同位素
射线能谱
射线射在NaI(Tl)晶体上，产生光电子、康普顿 散 射电子等次级电子，这些电子在闪烁能谱仪 中形成 计数，得到脉冲高度分布曲线(脉冲高度谱)
氟[l8F]脱氧葡萄糖
仅有示踪和辐射粒子作用 性质由其标记物决定
第六章 放射性核素显像
10
第二节 原子核的放射性
一、放射性衰变规律 二、放射性活度 (radioactivity) 三、递次衰变 四、放射平衡 五、放射性核素发生器基本原理 六、放射性计数统计规律
第六章 放射性核素显像
11
一、放射性衰变规律
第六章 放射性核素显像
33
二、中子及分类
中子性质
不带电 穿透强 易衰变(T=12min)
分类
➢快中子(E>0.1MeV) ➢中能中子(1eV<E<0.1MeV)
➢ 热中子(E<1eV)
快中子可由易裂变核素 如233U、235U、239Pu 、 241Pu等产生。
快中子同含有一定量轻原子核(1H、2H、12C、9Be)的物质 中的轻原子核碰撞，通过能量传递、速度减慢，直至与周 围介质分子热运动达到平衡。
医学影像学放射性核素显像
X线与超声
优势
核医学影像技术是一种利用放射性核素示踪技术来显示人体内部结构和功能的医学影像技术。它具有高特异性、高灵敏度、无创性等优点，能够提供关于疾病发病机制、代谢异常等方面的信息，有助于疾病的早期诊断和治疗。
局限性
核医学影像技术的图像质量通常不如CT和MRI等其他医学影像技术，且存在辐射暴露的风险。此外，核医学影像技术的设备和操作成本也较高，限制了其在临床的广泛应用。
图像融合与多模态成像
将不同模态的医学影像（如CT、MRI、PET等）进行融合，实现多维度、多参数的综合性医学影像分析。
临床医学合作
01
与临床医学紧密合作，推动放射性核素显像在疾病诊断和治疗中的应用，提高医疗服务质物学与化学结合
02
利用生物学和化学技术，研发新的放射性药物和治疗方案，揭示生物体内的分子和细胞活动与功能。
优势
放射性核素显像技术
02
常用核素
临床上最常使用的核素包括99mTc、111In、123I、131I和201Tl等。这些核素具有不同的物理和化学特性，适用于不同的检查目的。
选择依据
选择核素的主要依据是目标器官的功能特点、病变类型和疾病进程。例如，99mTc-MDP常用于骨骼显像，111In-DTPA常用于肾动态显像。
定义
通过口服或注射等方式将含有放射性核素标记的药物导入人体，然后利用γ相机等设备捕捉体内放射性核素发出的γ射线，从而得到人体各部位的放射性分布图像。
原理
定义与原理
发展历程
自20世纪50年代初，人们开始利用放射性核素显像技术进行疾病诊断，经历了从简单到复杂、从粗略到精确的发展过程。
重要性
放射性核素显像在临床医学中具有重要地位，尤其在肿瘤、心血管和神经系统疾病的诊断和治疗方面具有不可替代的作用。
医学影像学课件放射性核素显像PPT课件
实验操作流程及注意事项
注意事项
定期对实验设备和仪器进行 维护和校准，确保实验结果 的准确性和可靠性
严格遵守放射性安全操作规 程，确保人员和环境安全
合理安排实验时间和进度， 避免实验过程中的浪费和延 误
实验结果分析与解读方法
图像分析
1
2
对采集的图像进行定性和定量分析，包括放射性 分布、病灶定位和大小等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05 放射性核素显像 质量控制与安全 防护
质量控制体系建设及实施情况介绍
质量控制体系框架
建立包括组织管理、技术操作、设备维护、影像评价 等方面的质量控制体系。
质量控制标准
参照国际和国内相关标准，制定适用于本机构的质量 控制标准。
质量控制实施
通过定期质量检查、技术评估、影像质量评价等手段， 确保放射性核素显像质量符合标准要求。
疗方案。
价值
放射性核素显像在医学影像学中具有重要地位。它不仅可以提供直观的图像信息，帮助 医生进行疾病的诊断和治疗，还可以为医学研究提供重要的实验手段和依据。同时，随
着技术的不断发展和创新，放射性核素显像在未来医学领域的应用前景将更加广阔。
02 放射性核素显像 技术基础
放射性核素种类及特性
常用放射性核素
医学影像学课件放射性核素 显像PPT课件
目 录
• 放射性核素显像概述 • 放射性核素显像技术基础 • 放射性核素显像在临床应用 • 放射性核素显像实验操作规范 • 放射性核素显像质量控制与安全防护 • 放射性核素显像新技术发展趋势
01 放射性核素显像 概述
定义与原理
定义
放射性核素显像是利用放射性核素或其标记化合物在体内或体 外的分布来进行疾病诊断或研究的一种医学影像技术。
医学成像原理
医学成像原理
医学成像原理是一种用于获取人体内部结构和功能信息的技术，能够为医生进行诊断和治疗提供重要的参考依据。
在医学成像中，常用的几种原理包括：射线穿透、声波传播、磁场作用和放射性核素发射。
射线穿透是医学成像中最常见的原理之一，主要指的是通过用射线通过人体，然后通过射线的强度变化来获取图像。
这种成像方式在X射线摄影和计算机断层成像（CT）中应用广泛。
在X射线摄影中，射线穿透人体后被感光介质接收，形成黑
白对比的影像。
而在CT中，通过旋转式射线和X射线探测器的组合，可以获得更多层次的图像。
声波传播在超声波成像中起到重要作用。
超声波成像利用声波在人体组织中传播的特性，通过声波的反射和散射来获得图像信息。
超声波成像通常用于检查肝脏、乳房、心脏等器官，具有无辐射、非侵入性、实时性等优点。
磁场作用是核磁共振成像（MRI）的基础原理。
核磁共振成像利用人体组织中的原子核在磁场作用下产生的特定信号来生成图像。
MRI能够提供很高的空间分辨率和对软组织的良好对
比度，广泛应用于检查脑部、关节、脊椎等部位。
放射性核素发射是核医学成像的工作原理。
核医学成像是通过给患者体内注射放射性核素，利用核素发射的射线性质获取图像。
核素发射的射线可用于检查肝脏、骨骼、心脏等器官，对疾病的早期诊断和治疗监测有很大帮助。
综上所述，医学成像的原理多种多样，其中射线穿透、声波传播、磁场作用和放射性核素发射是常用的几种原理。
这些原理各具特点，适用于不同的临床需求，共同为医学诊断和治疗提供了重要的技术支持。
关于放射性核素成像课件
放射性核素成像
由于放射性药物保持着对应稳定 核素或被标记药物的化学性质和生物 学行为，能够正常参与机体的物质代 谢，因此放射性同位素图像不仅反映 了脏器和组织的形态，更重要的是提 供了有关脏器功能及相关的生理、生 化信息。
放射性核素成像
20世纪30年代后期，人们借助 131I开始研究甲状腺疾病，这是放射性 同位素在医学领域中最早的应用。50 年代，放射性核素的成像设备开始问世。 先是同位素扫描仪，后是γ照相机。70 年代中开始研究发射型CT，可获得人 体断面的图像。1978年第一台商品化 的单光子CT问世，正电子CT也在80年 代形成了商品化仪器。
粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核
素中有一个中子变为质子的结果：
n P Q
（中子） （质子）
（中微子） （能量）
核衰变
衰变
当原子核中有一个质子转变为中子时，放射出一个正电子 反 应10 e 式：
γ 衰变 Z AX Z A 1 YQ
原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出γ光子的现象。 γ射线的波长和能量根据放射性元素的种类而定。 性质： 同X—Ray一致，但是二者的来源不一样，X线是原子核外 发射出来的射线，而γ射线是原子核内发射出来的射线。
核衰变的规律
对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关， 而是自发的按照一定规律进行。
NN0*et
其中：λ为衰变常数 物理半衰期 T 1 / 2
放射性核素的原子核数目减少到原来的一半所需 要的时间。
T1/ 2
ln 2
核衰变的规律
生物半衰期(Tb) 指生物体内的放射性核素由于生物代谢从体内
排出一半所需要的时间。
有效半衰期(Teff) 指放射性核素由于放射性衰变和生物代谢过程
医学成像-第四章：放射性核素成像精讲
为了减少折射光子对图象效果的影响，设计 了脉冲高度分析器，通过设定上下限阈值， 将高于上限阈值和下限阈值的光子能量排除 在外。
γ照相机成像的时间大大缩短，但 所得到的图像仍是放射性药物在三维人 体组织中分布的二维投影，不能获得一 幅准确的断面图像，即放射性药物在某 一截面上的分布，这给临床诊断带来了 一定限制。而发射性计算机断层摄影技 术（简称ECT）克服了上述困难，可得 到放射性药物在体内某一断面的分布图。
SPECT成像基本步骤
用短半衰期核素Tc-99m等标记某些特殊化 合物经静脉注入人体
探测聚集于人体一定器官、组织内，标记于 化合物上的Tc-99m衰变所发出的γ射线
将γ射线转化为电信号并输入计算机，经计 算机断层重建为反映人体某一器官生理状况 的断面或三维图像
SPECT的突出优点是：它在比普 通的γ照相机没有增加许多成本的情况 下获得了真正的人体断面图像，实际上 它还可以作多层面的三维成像，这对肿 瘤及其他一些疾病的诊断是很有用的。
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
11
核衰变
核衰变主要由以下几种
α 衰变
反应式：Z A X Z A 4 2 Y Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
4 2
H
e
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能
－
衰变
反应式：Z A X Z A 1 YQ
闪烁晶体
但这样的光学图像其亮度是很低 的，还不能用于直接照相。闪烁晶体后 面的光电倍增管阵列可以有效地将光学 图像转换成电脉冲图像。光电倍增管输 出的电脉冲信号经过电阻矩阵电路后可 以形成一个幅度与入射光子能量相对应 的电信号，同时还可以得到与发生闪烁 的位置相关的信号。
γ照相机成像的时间大大缩短，但 所得到的图像仍是放射性药物在三维人 体组织中分布的二维投影，不能获得一 幅准确的断面图像，即放射性药物在某 一截面上的分布，这给临床诊断带来了 一定限制。而发射性计算机断层摄影技 术（简称ECT）克服了上述困难，可得 到放射性药物在体内某一断面的分布图。
SPECT成像基本步骤
用短半衰期核素Tc-99m等标记某些特殊化 合物经静脉注入人体
探测聚集于人体一定器官、组织内，标记于 化合物上的Tc-99m衰变所发出的γ射线
将γ射线转化为电信号并输入计算机，经计 算机断层重建为反映人体某一器官生理状况 的断面或三维图像
SPECT的突出优点是：它在比普 通的γ照相机没有增加许多成本的情况 下获得了真正的人体断面图像，实际上 它还可以作多层面的三维成像，这对肿 瘤及其他一些疾病的诊断是很有用的。
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
11
核衰变
核衰变主要由以下几种
α 衰变
反应式：Z A X Z A 4 2 Y Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
4 2
H
e
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能
－
衰变
反应式：Z A X Z A 1 YQ
闪烁晶体
但这样的光学图像其亮度是很低 的，还不能用于直接照相。闪烁晶体后 面的光电倍增管阵列可以有效地将光学 图像转换成电脉冲图像。光电倍增管输 出的电脉冲信号经过电阻矩阵电路后可 以形成一个幅度与入射光子能量相对应 的电信号，同时还可以得到与发生闪烁 的位置相关的信号。
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? 既是显像仪又是功能仪
该系统由准直器、 闪烁晶体、光电倍增管 陈列、位置计算电路、 脉冲高度分析器与装置 组成。准直器的作用是 人体内向外辐射的γ射击 线能准确地投射到闪烁 晶体的位置上以构成闪 烁图像。
γ相机结构
? 相机准直器（Collimator） ? 闪烁探测器（NaI晶体） ? 光电倍增管(PMT) ? 位置电路 ? 数据分析计算机
核医学的方法
? 在进行脏器显像和/或功能测定时，医生根 据检查目的，给病人口服或静脉注射某种放 射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定 器官组织的循环和代谢，并不断地放出射线。
? 这样我们就可在体外用各种专用探测仪器追 踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式 显示出病人体内脏器的形态和功能。
核医学的特点
? 核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤 性、安全（病人所受辐射剂量低于一次X摄 片所受剂量）、易于重复、结果准确、可靠， 并能反映脏器的功能和代谢，因此在临床和 基础研究中的应用日益广泛。
核医学仪器
? γ照相机
? 可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形 成一帧器官的静态平面图像
? 可观察脏器的动态功能及其变化 ? 既是显像仪又是功能仪
? γ 衰变
A Z
X
?
Z ?A1Y ? ? ? ? ? ? Q
原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出 γ光子的现象。
γ射线的波长和能量根据放射性元素的种类而定。
? 性质：
同X—Ray一致，但是二者的 来源不一样 ，X线是原子核外 发射出来的射线，而 γ射线是原子核内发射出来的射线。
核衰变的规律
? 对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关， 而是自发的按照一定规律进行。
共同作用，减少到原来的一半所需要的时间。
满足关系：λeff =λ＋λb
1 ? 1 ?1
T eff
T 1/ 2
Tb
1.γ照相机
早期使用的同位素成像系统是 同位素闪烁扫描机。它由一套机械 传动机构带动核子探测器移动进行 逐行逐点的扫描，并记录下体内各 部位辐射γ射线的强度，由此形成闪 烁图。它的最大缺点是无法进行动 态观察。
? ECT
? SPECT ? PET
放射性核素成像
将某种放射性同位素标记在药物 上并引入体内，当它被人体的脏器和组 织吸收后，在体内形成了辐射源。用核 子探测装置可以从体外检测体内同位素 在衰变过程中放出的γ射线，得到放射 性同位素在体内分布密度的图像。
放射性核素成像
由于放射性药物保持着对应稳定 核素或被标记药物的化学性质和生物 学行为，能够正常参与机体的物质代 谢，因此放射性同位素图像不仅反映 了脏器和组织的形态，更重要的是提 供了有关脏器功能及相关的生理、生 化信息。
N ? N0 * e??t
其中：λ为衰变常数 ? 物理半衰期 T1/ 2
放射性核素的原子核数目减少到原来的一半所需 要的时间。
T 1/ 2
?
ln 2
?
核衰变的规律
? 生物半衰期(Tb)
指生物体内的放射性核素由于生物代谢从体内 排出一半所需要的时间。
? 有效半衰期(Teff) 指放射性核素由于放射性衰变和生物代谢过程
γ相机
目前临床上取而代之的是γ照相机，它可 以摄下所感兴趣的区域中放射性药物浓度的分 布图。形成一幅完整的图像大约只需零点几秒。 如果在一定的时间间隔中摄取一系列的药物分 布图，就可以对脏器的功能进行动态分析。
特点：
? 可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形成一 帧器官的静态平面图像
? 可观察脏器的动态功能及其变化
准直器固 定结构
准直器孔
探头周围铅屏蔽 NaI 晶体
光电倍增管
预放器阵列
位置变换电路
X+
X-
Y+
Y-
E
行地址
能
量
窗
口
A/D
A/D
列地址
计数式 图像帧存
读写控制
处理和显示
γ照相机
相机准直器
? 准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 线相接触的部分。准直器的性能在很大成 度上决定了探头的性能。准直器能够限制 散射光子,允许特定方向γ光子和晶体发生 作用。
生物医学工程 医学成像技术
第四章 放射性核素成像系统
核医学
? 又称原子（核）医学，是研究同位素及核辐 射的医学应用及理论基础的科学，是核技术 和医学相结合的一门新兴学科，也是人类和 平利用原子能的一个重要方面。
? 核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究 疾病。
? 核医学诊断技术包括脏器显像、功能测定和 体外放射免疫分析。
反应式：ZA X ? Z ?A1Y ? ? ? ? ? ? Q
? ? 粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核
素中有一个中子变为质子的结果：
n ? P ? ? ? ?? ? Q
（中子） （质子）
（中微子） （能量）
核衰变
? ? ? 衰变
当原子核中有一个质子转变为中子时，放射出一个正电子 反?应01 e式：
1.放射性核素成像的物理基础
? 1:同位素 指具有相同质子数(原子序数)但具有不同
中子数的核数。一般分为两种，一是同位素 性质比较稳定（没有放射性），一是具有放 射性。 ? 2:衰变
指核素自发的发生结构和能量状态的改变， 放射出α、β、γ射线并转变成另一种核素的 过程。
1.放射性核素成像的物理基础
放射性核素成像
20世纪30年代后期，人们借助 131I开始研究甲状腺疾病，这是放射性 同位素在医学领域中最早的应用。50 年代，放射性核素的成像设备开始问世。 先是同位素扫描仪，后是γ照相机。70 年代中开始研究发射型CT，可获得人 体断面的图像。1978年第一台商品化 的单光子CT问世，正电子CT也在80年 代形成了商品化仪器。
γ射线的产生：原子核衰变产生γ射线
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
11
核衰变
? 核衰变主要由以下几种
? α 衰变
反应式：ZA X ?
? Y A ? 4
Z?2
?
?Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
4 2
He
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能 ?? － 衰变
放射性核素成像
放射性核素成像的主要特点是 能同时提供脏器或组织的形态与功能 信息。如将含有131I 的制剂引体内后， 由于甲状腺对碘具有自然的亲合性， 就可以在体外观察甲状腺摄碘的功能。 一般来说，在疾病形成过程中，脏器 或组织功能上的变化要早于其形态上 的变化，因此放射性核素成像在临床 中有特殊重要的意义。
该系统由准直器、 闪烁晶体、光电倍增管 陈列、位置计算电路、 脉冲高度分析器与装置 组成。准直器的作用是 人体内向外辐射的γ射击 线能准确地投射到闪烁 晶体的位置上以构成闪 烁图像。
γ相机结构
? 相机准直器（Collimator） ? 闪烁探测器（NaI晶体） ? 光电倍增管(PMT) ? 位置电路 ? 数据分析计算机
核医学的方法
? 在进行脏器显像和/或功能测定时，医生根 据检查目的，给病人口服或静脉注射某种放 射性示踪剂，使之进入人体后参与体内特定 器官组织的循环和代谢，并不断地放出射线。
? 这样我们就可在体外用各种专用探测仪器追 踪探查，以数字、图像、曲线或照片的形式 显示出病人体内脏器的形态和功能。
核医学的特点
? 核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤 性、安全（病人所受辐射剂量低于一次X摄 片所受剂量）、易于重复、结果准确、可靠， 并能反映脏器的功能和代谢，因此在临床和 基础研究中的应用日益广泛。
核医学仪器
? γ照相机
? 可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形 成一帧器官的静态平面图像
? 可观察脏器的动态功能及其变化 ? 既是显像仪又是功能仪
? γ 衰变
A Z
X
?
Z ?A1Y ? ? ? ? ? ? Q
原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出 γ光子的现象。
γ射线的波长和能量根据放射性元素的种类而定。
? 性质：
同X—Ray一致，但是二者的 来源不一样 ，X线是原子核外 发射出来的射线，而 γ射线是原子核内发射出来的射线。
核衰变的规律
? 对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关， 而是自发的按照一定规律进行。
共同作用，减少到原来的一半所需要的时间。
满足关系：λeff =λ＋λb
1 ? 1 ?1
T eff
T 1/ 2
Tb
1.γ照相机
早期使用的同位素成像系统是 同位素闪烁扫描机。它由一套机械 传动机构带动核子探测器移动进行 逐行逐点的扫描，并记录下体内各 部位辐射γ射线的强度，由此形成闪 烁图。它的最大缺点是无法进行动 态观察。
? ECT
? SPECT ? PET
放射性核素成像
将某种放射性同位素标记在药物 上并引入体内，当它被人体的脏器和组 织吸收后，在体内形成了辐射源。用核 子探测装置可以从体外检测体内同位素 在衰变过程中放出的γ射线，得到放射 性同位素在体内分布密度的图像。
放射性核素成像
由于放射性药物保持着对应稳定 核素或被标记药物的化学性质和生物 学行为，能够正常参与机体的物质代 谢，因此放射性同位素图像不仅反映 了脏器和组织的形态，更重要的是提 供了有关脏器功能及相关的生理、生 化信息。
N ? N0 * e??t
其中：λ为衰变常数 ? 物理半衰期 T1/ 2
放射性核素的原子核数目减少到原来的一半所需 要的时间。
T 1/ 2
?
ln 2
?
核衰变的规律
? 生物半衰期(Tb)
指生物体内的放射性核素由于生物代谢从体内 排出一半所需要的时间。
? 有效半衰期(Teff) 指放射性核素由于放射性衰变和生物代谢过程
γ相机
目前临床上取而代之的是γ照相机，它可 以摄下所感兴趣的区域中放射性药物浓度的分 布图。形成一幅完整的图像大约只需零点几秒。 如果在一定的时间间隔中摄取一系列的药物分 布图，就可以对脏器的功能进行动态分析。
特点：
? 可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形成一 帧器官的静态平面图像
? 可观察脏器的动态功能及其变化
准直器固 定结构
准直器孔
探头周围铅屏蔽 NaI 晶体
光电倍增管
预放器阵列
位置变换电路
X+
X-
Y+
Y-
E
行地址
能
量
窗
口
A/D
A/D
列地址
计数式 图像帧存
读写控制
处理和显示
γ照相机
相机准直器
? 准直器位于晶体之前，是探头中首先和γ射 线相接触的部分。准直器的性能在很大成 度上决定了探头的性能。准直器能够限制 散射光子,允许特定方向γ光子和晶体发生 作用。
生物医学工程 医学成像技术
第四章 放射性核素成像系统
核医学
? 又称原子（核）医学，是研究同位素及核辐 射的医学应用及理论基础的科学，是核技术 和医学相结合的一门新兴学科，也是人类和 平利用原子能的一个重要方面。
? 核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究 疾病。
? 核医学诊断技术包括脏器显像、功能测定和 体外放射免疫分析。
反应式：ZA X ? Z ?A1Y ? ? ? ? ? ? Q
? ? 粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核
素中有一个中子变为质子的结果：
n ? P ? ? ? ?? ? Q
（中子） （质子）
（中微子） （能量）
核衰变
? ? ? 衰变
当原子核中有一个质子转变为中子时，放射出一个正电子 反?应01 e式：
1.放射性核素成像的物理基础
? 1:同位素 指具有相同质子数(原子序数)但具有不同
中子数的核数。一般分为两种，一是同位素 性质比较稳定（没有放射性），一是具有放 射性。 ? 2:衰变
指核素自发的发生结构和能量状态的改变， 放射出α、β、γ射线并转变成另一种核素的 过程。
1.放射性核素成像的物理基础
放射性核素成像
20世纪30年代后期，人们借助 131I开始研究甲状腺疾病，这是放射性 同位素在医学领域中最早的应用。50 年代，放射性核素的成像设备开始问世。 先是同位素扫描仪，后是γ照相机。70 年代中开始研究发射型CT，可获得人 体断面的图像。1978年第一台商品化 的单光子CT问世，正电子CT也在80年 代形成了商品化仪器。
γ射线的产生：原子核衰变产生γ射线
=
+ γ射线
例如： γ衰变 α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
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核衰变
? 核衰变主要由以下几种
? α 衰变
反应式：ZA X ?
? Y A ? 4
Z?2
?
?Q
α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核
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He
Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能 ?? － 衰变
放射性核素成像
放射性核素成像的主要特点是 能同时提供脏器或组织的形态与功能 信息。如将含有131I 的制剂引体内后， 由于甲状腺对碘具有自然的亲合性， 就可以在体外观察甲状腺摄碘的功能。 一般来说，在疾病形成过程中，脏器 或组织功能上的变化要早于其形态上 的变化，因此放射性核素成像在临床 中有特殊重要的意义。