现代影像学诊断.ppt
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1、核技术与核技术与 核医学核医学陈英茂解放军总医院核医学科20062006年年1010月月2121日日中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院什么是核医学?什么是核医学?核医学的定义:核医学的定义:核医学是核技术与医学相结合的学科核医学是核技术与医学相结合的学科核医学的任务是用放射性核素及核技核医学的任务是用放射性核素及核技术来诊断、治疗及研究疾病。术来诊断、治疗及研究疾病。核医学涉及的学科:核医学涉及的学科:核物理、核电子、核探测、计算机控核物理、核电子、核探测、计算机控制及图像处理、数学、放射化学、医制及图像处理、数学、放射化学、医学的各科等学的各科等
2、中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院基因突变基因突变表达失控表达失控代谢异常代谢异常功能失调功能失调结构改变结构改变症状体征症状体征 Disease is not a THING,but a PROCESS现代医学认现代医学认为:疾病的为:疾病的发生起源于发生起源于 基因改变基因改变表达物改变表达物改变代谢改变代谢改变形态改变形态改变中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院现代医学影像技术现代医学影像技术名称名称成像参数成像参数性质性质X线线CT衰减系数、衰减系数、CT值值解剖结构解剖结构B超超超声波反射超声波反射解剖结构解剖结构MRI质子密度、质子密度、T1、T2、解剖、功能解剖、功能化
3、学位移化学位移SPECT放射性浓度放射性浓度代谢功能代谢功能PET放射性浓度放射性浓度代谢功能代谢功能PET/CT放射性浓度放射性浓度代谢功能代谢功能衰减系数、衰减系数、CT值值 和解剖和解剖SPECT、PETECT(emission computed tomography)中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院核医学内容核医学内容中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院核医学发展的两大支柱核医学发展的两大支柱放射性药物放射性药物-诊断、治疗诊断、治疗关键点是特异性关键点是特异性其次是稳定性其次是稳定性如:如:11C-胸腺嘧啶胸腺嘧啶-DNA合成金标准,不稳定;合成金标准,不稳定;18F-F
4、LT 氟标胸腺嘧啶。稳定,但由于氟标胸腺嘧啶。稳定,但由于3端端的置换,其磷酸化后不能进一步参与的置换,其磷酸化后不能进一步参与DNA合成,合成,又不能通过细胞膜返回,被局限在细胞内。又不能通过细胞膜返回,被局限在细胞内。核探测技术核探测技术-影像定位、定量影像定位、定量中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院核医学诊断核医学诊断核医学的右手核医学的右手中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院核医学诊断核医学诊断-示踪原理示踪原理示踪剂:示踪剂:参与体内某一生理代谢过程的物质参与体内某一生理代谢过程的物质+发射可发射可探测射线的核素探测射线的核素=形成示踪剂形成示踪剂。例如:脱氧葡萄糖例如:脱
5、氧葡萄糖DG +发射正电子的发射正电子的18F =18F-FDG 代谢过程:代谢过程:静脉注入后,通过毛细血管壁进入组织。静脉注入后,通过毛细血管壁进入组织。对不同的示踪剂,有些直接参与体内代谢,有些则被对不同的示踪剂,有些直接参与体内代谢,有些则被限制在某些特定的组织区域。由于示踪剂在体内的分限制在某些特定的组织区域。由于示踪剂在体内的分布与代谢过程是动态的,所以体内各组织部位的示踪布与代谢过程是动态的,所以体内各组织部位的示踪剂浓度是不断地变化的。剂浓度是不断地变化的。探测:探测:在示踪剂注入体内后的在示踪剂注入体内后的 整个过程中,都可使用整个过程中,都可使用扫描仪在体外探测示踪剂发出的
6、辐射信号,从而确定扫描仪在体外探测示踪剂发出的辐射信号,从而确定示踪剂在体内的位置,由此得到示踪剂在体内的代谢示踪剂在体内的位置,由此得到示踪剂在体内的代谢过程与分布图像。过程与分布图像。中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院核医学显像原理核医学显像原理利用放射性药物利用放射性药物 用用放射性核素放射性核素标记的示踪剂标记的示踪剂引入体内引入体内参加特定生物活动参加特定生物活动 被特定的被特定的组织摄取组织摄取定位,定性定位,定性,定量反映体内代谢情况定量反映体内代谢情况探测显像探测显像 显像设备显像设备,显像条件显像条件,操作程序操作程序活体活体,分子水平分子水平 活体内活体内示踪剂示踪剂
7、分子行为分子行为中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院核医学显像设备核医学显像设备核医学显像设备探测核医学显像设备探测 射线射线 相机相机 (scintillation gamma camera)scintillation gamma camera)1958 1958年年H.AngerH.Anger发明,发明,AngerAnger相机相机SPECT(single photo emission computed SPECT(single photo emission computed tomography)tomography)2020世纪世纪8080年代,单光子发射断层扫描仪年代,单光子发射
8、断层扫描仪PET(positron emission tomography)PET(positron emission tomography)2020世纪世纪9090年代,正电子发射断层扫描仪年代,正电子发射断层扫描仪PET/CTPET/CT 2121世纪,功能图像和解剖图像有机融合世纪,功能图像和解剖图像有机融合中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院相机相机中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院相机构成相机构成中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院探测原理探测原理 射线入射到射线入射到晶体上,使晶体原子激发。晶体上,使晶体原子激发。退激回到基态,发射荧光退激回到基态,发射荧光。一个一个
9、一个一个 光子产生多个荧光光子。光子产生多个荧光光子。光电倍增管接受这些荧光,并将之转换为电光电倍增管接受这些荧光,并将之转换为电信号。信号。经过定位电路确定出入射经过定位电路确定出入射 光子的位置光子的位置放大、甄别后,记录一个计数。放大、甄别后,记录一个计数。中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院准直器、闪烁晶体、光准直器、闪烁晶体、光电倍增管的作用电倍增管的作用中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院脉冲幅度分析器脉冲幅度分析器pulse height analyzer(PHA)经放大的电脉冲幅度经放大的电脉冲幅度入射入射射线能量射线能量只选择一定能量范围,剔除散射、噪声只选择一定能量
10、范围,剔除散射、噪声 甄别甄别 例如,例如,99mTc,能窗能窗135 145keV单道脉冲分析器单道脉冲分析器-单能窗单能窗多道脉冲分析器多道脉冲分析器-多能窗多能窗中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院信号记录信号记录核医学影像核医学影像记录的是坐记录的是坐标和光子数标和光子数和和X 照像有照像有何不同?何不同?缺点?死时缺点?死时间间中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院SPECT-single photo emission computedsingle photo emission computedsingle photo emission computedsingle photo
11、 emission computed tomography tomography tomography tomography相机相机-发射发射,平面图像(透射,平面图像(透射X平片)平片)SPECT-发射发射,断层图像(透射,断层图像(透射CT)相机探头绕人体旋转相机探头绕人体旋转获得各个方向的投影(平面)像获得各个方向的投影(平面)像图像重建图像重建-滤波反投影、迭代滤波反投影、迭代获得断层图像获得断层图像图像重建算法图像重建算法-使图像更接近真实使图像更接近真实一直是核医学中的一个重点研究方向。一直是核医学中的一个重点研究方向。中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院图像重建图像重建-迭代
12、算法迭代算法中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院图像重建图像重建-滤波反投影法滤波反投影法理论依据理论依据二二维维傅傅立立叶叶分片定理分片定理:任任 意意 函函 数数f(x,y)沿沿任任意意方方向向平平行行投投影影,得得到到与与该该方方向向垂垂直直的的一一维维投投影影函函数数。此此投投影影函函数数的的傅傅立立叶叶变变换换,就就等等于于f(x,y)的的二二维维傅傅立立叶叶空空间间平平面面上上过过原原点点的的一一条条线线,并并且且这这条条线线与与一一维维投影函数同方向投影函数同方向 中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院SPECT中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院中国人民解放军总医院中
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