第八章 核医学成像设备

【本章要求】

1. 了解核医学成像设备的分类及应用特点；

2. 掌握核医学成像设备的基本部件；

3. 掌握探测器的组成及各部分的作用；

4. 掌握单光子发射型计算机体层设备基本结构与工作原理；

5. 掌握正电子发射型计算机体层设备基本结构与工作原理；

6. 了解图像融合设备的基本结构与原理。

【内容提要】

核医学成像是一种以脏器内与脏器外或脏器内正常组织与病变之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病变的显示方法。核医学成像的基本条件：①具有能够选择性聚集在特定脏器或病变的放射性核素或其标记化合物，使该脏器或病变与临近组织之间的放射性浓度差达到一定程度；②利用核医学成像仪器探测到这种放射性浓度差，并根据需要以一定的方式将它们显示成像，即脏器和病变的影像。

核医学成像设备包括：①γ照相机；②单光子发射型计算机体层（SPECT）；③正电子发射型计算机体层（PET）；④PET-CT；⑤SPECT-CT。

核医学成像设备的基本部件有准直器、闪烁晶体、光电倍增管、前置放大器、定位电路、显示记录装置、机械支架和床。将准直器、闪烁晶体、光电倍增管、前置放大器和电子矩阵电路等固定在一个支架上，组成探测器即探头。

探头的准直器是安置在晶体前方的一种特殊屏蔽，起定位采集的作用，一般由铅或钨制成。准直器的主要参数有孔数、孔径、孔长及间壁厚度，由它们决定准直器的空间分辨率、灵敏度和适用能量范围。准直器按几何形状分为针孔型、平行孔型、扩散型和会聚型四类。闪烁晶体是将γ射线转变为可见光的物质，常用的闪烁晶体为Na I(Tl)和BGO。

SPECT有两大类：①多探头环型，结构与X线CT类似；②γ照相机型，利用γ照相机探头围绕身体旋转取样，是当今SPECT的主流。探测器沿患者某一层面在不同方向上扫描，投影集合后形成一个投影截面，完成一个体层投影数据的采集。采集到的投影数据经过电路及吸收矫正后，由图像重建系统重建出SPECT的图像。

PET的结构与SPECT的基本结构相同，是专门探测体内湮没辐射并进行体层显像的仪器，最常用的探头是由数百个成对分布的小型γ闪烁探测器组成的环形装置。PET与γ照相机和SPECT相比具有以下优点：①光子准直，是依靠两个光子的特殊方向和符合电路来实现的；②检测灵敏度高；③本底小，分辨率好；④易于吸收校正；⑤可正确定量。

图像融合系统就是将PET/SPECT和螺旋CT整合在一台机器中。两套系统可各自独立使用或联合使用，一次扫描能同时显示解剖和功能图像。达到取长补短、信息互补的目的。

测试题

一、A型题（最佳选择题）。每题只有一个最佳答案，答题时，只能把最符合要求的选项选择。

1. 世界上第一台PET-CT是在哪国研制成功的（ ）

A.日本 B.英国 C.德国 D.美国 E.荷兰

2. 下列是核医学成像设备的是（ ）

A. ECT B. CT C. MRI D. DSA E. CT

3. 核医学成像设备中不包括以下哪种（ ）

A.伽马相机 B. SPECT C. PET D. ECT E.磁共振

4. 最常用于器官功能成像的设备是（ ）

A.X线 B.核医学设备 C. CT D.超声 E.磁共振

5. 在现代核素显像技术中（ ）是核医学领域中最先进的显像设备

A.伽马相机 B. SPECT C. X-CT D. PET

6. 核医学成像设备使用的探测器不包括下面哪种（ ）

A.气体探测器 B.半导体探测器 C.闪烁晶体探测器

D.液体探测器 E.固体探测器

7. SPECT闪烁晶体多由那种物质构成（ ）

A. Na I B. Na I（Tl） C. Na CL D. Fe O E. BGO

8. 以下对Na I闪烁晶体特点的描述，错误的是（ ）

A.透明度高 B.与碘化铯相比价格高 C.易潮湿

D.发光度高 E.应用时用密封

9. 正电子与电子发生湮灭辐射时所发出的总能量为（ ）ke V

A. 1022 B. 2044 C. 142 D. 511 E. 1024

10. 正电子与电子发生湮灭辐射时产生的两束γ光子互成（ ）度

A. 30 B. 60 C. 180 D. 240

11. γ相机探头准直器按几何形状分不是的是（ ）

A.针孔型 B.汇聚孔型 C.扩散孔型 D.平行孔型 E.笔型

12. γ相机探头准直器不包括哪种类型（ ）

A.高灵敏型 B.高灵敏高分辨型 C.通用型

D.高分辨型 E.低能通用性型

13. γ相机探头中最常用的准直器类型为（ ）

A.针孔型 B.平行孔型 C.扩散孔型 D.汇聚孔型

14. 现阶段所用的SPECT设备中性价比最高的有（ ）个探头

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5

15. PET使用的准直方法称为（ ）

A.准直器准直 B.电子准直 C.原子准直 D.分子准直 E.量子准直

16. 对于γ相机探头中PMT(光电倍增管)说法错误的是（ ）

A.放大倍数106～109B.排列为圆形或六角形

C.电磁屏蔽良好 D.担负着定位的任务

E.对性能参数一致性要求不高

17. 下面哪种设备需用闪烁晶体（ ）

A. A超 B.核磁系统 C.单光子发射型计算机体层

D. B超 E.工频X线机

18. 下列哪种设备是根据正电子湮没辐射产生的γ光子来采集信号（ ）

A. DSA B. r相机 C.单光子发射型体层 D.正电子发射型体层

19. 对正电子发射型计算机体层描述正确的是（ ）

A.探测器接收到的是X射线 B.探测器接收到的是超声

C.探测器接收到的是γ射线 D.探测器接收到的是磁共振信号

E.探测器接收到的是热能

20. γ相机中准直器外口与被测物的距离增加，则其空间分辨率是（ ）

A.降低 B.增加 C.不变 D.不一定 E.一定增加

21. 用于探头环型或γ相机探头围绕人360度或180度进行完全角度或有限角度取样的核医学设备的是（ ）

A. PET B. SPECT C. MRI D. DSA E. X-CT

22. γ相机探头空间分辨力与灵敏度的关系是（ ）

A.空间分辨力越高，灵敏度越高 B.空间分辨力越高，灵敏度越低

C.空间分辨力越低，灵敏度越低 D.空间分辨力与灵敏度无关

E.空间分辨力与灵敏度关系不大

23. 下列不属于光电倍增管基本结构的是（ ）

A.光电阴极 B.倍增极 C.外壳 D.滤线器 E.光电阳极

24. 实验室SPECT探头中在晶体与探头之间使用的光介质为（ ）

A.光纤 B.空气 C.硅脂 D.凡士林

25. γ相机探头中光电倍增管最常见的排列方式为（ ）

A.六边形 B.圆形 C.正方形 D.长方形

26. PET机应用的放射性核素产生是（ ）辐射

A. α B. β+C. β- D. γ

27. PET设备中探测器所接收到的信号是（ ）

A.正电子 B. γ光子 C.电子 D. β粒子

28. γ相机的探头最前部分（靠近人体部分）安装的是（ ）

A.准直器 B.闪烁晶体 C.光电倍增管 D.位置电路

29. 在核医学成像设备中采用电子准直的设备是（ ）

A. SPECT B. PET C.伽马相机 D. MRI

30. 平行孔γ相机探头准直器，孔径越大，准直器的空间分辨率（ ）

A.高 B.低 C.不变 D.没影响

31. 下列哪组是同位素（ ）

A. 131I和131Cs B. 131I和125I C. 131I和18F

D. 99Tc和18O E. 99Tc和18F

32. 下列对发射型计算机断层描述正确的是（ ）

A.应用X线成像 B.应用超声成像

C.应用磁共振成像 D.应用放射性核素成像

二、X型题（多项选择题）。每题有多项选择符合题目要求，答题时，必须把符合要求的选项全部选择。

1. Na I闪烁晶体的特点是（ ）

A.透明度高 B.与碘化铯相比价格高 C.易潮湿

D.发光度高 E.应用时不用密封

2. 下列属于核医学成像设备的是（ ）

A. MRI B. PET C. γ相机 D. SPECT E. DSA

三、名词解释题。

核医学成像

四、简答题。简明扼要的回答问题，可分条回答或列表。

1. 核医学成像的基本条件？

2. 核医学成像设备的分类及构成？

3. 请写出γ照相机的主要组成及其优点？

4. γ照相机基本结构及各部分的作用？

5. 正电子发射型计算机体层设备（Positron Emission Tomography，PET）的基本结构与工作原理？

五、论述题。根据题意回答问题，需要有必要的叙述与展开。

试指出X-CT、MRI、PET三种成像的相对优缺点及它们的典型用途和领域。

参考答案

一、A型题

1.D 2.A 3.E 4.B 5.D

6.D 7.B 8.B 9.A 10.C

11.E 12.B 13.B 14.B 15.B

16.E 17.C 18.D 19.C 20.A

21.B 22.B 23.D 24.C 25.A

26.B 27.B 28.A 29.B 30.B

31.B 32.D

二、X型题

1.ABC 2.BCD

三、名词解释题

答：核医学成像是一种以脏器内外或脏器内正常组织与病变之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病变的显像方法，是核医学的主要内容。

四、简答题。简明扼要的回答问题，可分条回答或列表。

1. 答：具有能够选择性聚集在特定脏器或病变的放射性核素或其标记化合物，使该脏器或病变与临近组织之间的放射性浓度差达到一定程度；利用核医学成像仪器探测到这种放射性浓度差，并根据需要以一定的方式将它们显示成像，即脏器和病变的影像。

2. 答：γ照相机：准直器、闪烁晶体、光点倍增管、前置放大器、定位电路、显示记录装置、机械支架和床。

发射型计算机断层ECT：又分为SPECT和PET，构成一样，都为探测器、机架、床、控制台、计算机和外围设备。

3. 答：γ照相机亦称闪烁照相机，它是对体内脏器中的放射性核素分布进行一次成像，并可进行动态观察的核医学仪器。

主要由四部分组成，即闪烁探头、电子线路、显示记录装置以及一些附加设备。

其优点主要是：①通过连续显像，追踪和记录放射性药物通过某脏器的形态和功能，进行动态研究；②由于检查时间相对较短，方便简单，特别适合儿童和危重病人检查；③由于显像迅速，便于多体位、多部位观察；④通过对图像相应的处理，可获得有助于诊断的数据或参数。

4. 答：准直器：排除对成像起干扰作用的射线，起定位采集信息的作用；

闪烁晶体：将γ射线转换为光信号；

光电倍增管：将可见光信号转换为电信号使之成倍增加，最后由输出端输出一放大的电脉冲信号；

前置放大器：对输出的电脉冲信号进行增幅放大；

定位电路：确定闪烁事件的位置信号和能量信号；

显示记录装置用于显示、记录、储存图像；

机械支架和床。

5. 答：正电子发射型计算机断层扫描仪基本结构：探测器、机架、控制台、计算机及外围设备。

Positron Emission Computed Tomography(PECT)，以放射正电子的放射性的核素作为发射体的计算机体层设备。简称PET。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。正电子湮灭时会产生互成180度的511ke V的伽玛光子。利用符合探测技术可以进行正电子放射性核素示踪成像。使用符合探测技术，起到电子准直作用，大大减少随机符合事件和本底的同时提高了探测灵敏度。

五、论述题。根据题意回答问题，需要有必要的叙述与展开。

答:三种医学影像设备的比较参见下表：