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1.基本情况介绍
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2.正电子发射和湮灭产生含有富质子同位素通过正电子衰变,在核内质子通过衰变成为正电子和中子。下表是能够衰变产生正电子的放射性核素。
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3.符合成像探测和电子准直器在进行正电子探测过程中,每一个探测器产生了一个时间脉冲。这些脉冲在符合电路系统被进行符合运算。假如脉冲落在规定的时间窗内我们认为有一个符合事件发生。时间窗一般在0-15nSec。 上图描述符合探测过程。当第一个探测器探测到一个511Kev光子后要同时检测第二探测器上是否在规定时间内(一般0-15nSec)探测到另外一个511Kev的光子。如果探测到我们就能够确定有一个湮灭发生,同时在投影相映位置记录一个计数。在PET探测系统中采用的是电子准直,而常规的SPECT(Single Photon Emission Computer Tomograhy)采用的是含有金属铅准直器。电子准直器和常规的准直器相比具有非常高的灵敏度和分辨率。 A.电子准直器探测
B.准直器探测
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4.g 射线和体内组织相互作用及衰减校正由正电子湮灭后产生的g 射线在体内和组织发生的康普顿和光电效应是最重要的两个效应。康普顿效应是光子和物质的电子发生作用后光子的部分能量有丢失。对于511KEV 光子在光子方向偏斜25度时能量将会丢失10%。所以康普顿效应是影响图象质量重要的因素。在光电效应中原子核外的电子吸收光子能量后电子的能量,光电效应发生的概率随着原子序数的增加而增加。在水中, 光电效应使能量降低大约是光子能量的3次方,对于511KEV这是微不足到的。
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二.PET的探测系统探头是整个正电子发射显像系统中最主要的成分。理解他们的特性对于建立操作标准或得到定量信息非常重要。PET的探测系统我们又可以分成闪烁探头以及后续电路系统组成。以下我们分别介绍各个系统:
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下表是不同闪烁物质对和g 射线相互作用的特性
从各种性能综合来分析NaI常用于SPECT/PET,而BGO常用于PET。在PET系统中采用块状探测系统,确切的讲就是由许多个块构成一个环,由数十个环构成一个整体探测系统。每个块大约由36个小块晶体组成,在晶体之后又有2对(4个)PMT将光信号转换成电信号。
假如每一个块内有4个PMT,他们分别是A,B,C和D;那么光子位置(X,Y):
4.死时间校正
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上图是PET外形示意图
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三.PET 2D和3D采集方式PET探头由于采用块状结构基础,所以能够选择2D或3D采集方法。2D采集方法是在环和环之间放置用铅或钨间隔以减少散射对图象质量的影响,符合仅仅使用环内探测器或临近几个环。符合计算是将临近几个环(一般2-3个环)计数进行相加计算或是在轴向通过数据重组建成环数乘2加1个平面的数据以便采用常规方法进行图象重建。下图是2D采集示意图。
3D数据采集是取消环之间的间隔后在所有的环内进行符合计算的过程。3D采集明显提高计数率,但是数据重组时需要花费非常多的运算。2D采集分辨率高,但是计数率低;3D采集计数率非常高,但是散射非常严重,图象的分辨率较低。2D和3D采集时另一个重要区别是灵敏度不同。3D采集时视野中心的灵敏度最高,这是3D采集的独特点。下图是3D采集示意图。
无论是2D采集还是3D采集探头的有效视野(FOV)对灵敏度均有影响。FOV大系统的灵敏度就高。对于PET探测系统来讲灵敏度是最重要。目前PET在全球范围内大多数在临床用于肿瘤的探测。
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在进行衰减校正计算过程时为了提高图象质量,采用SAC分段计算衰减系数方法(Segment Attenuation Correction)。
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上述假定不存在散射影响。假如发生湮灭效应后,两个光子光子中P1发生衰减计算如下:
光子P2发生衰减计算是:
通过下面的示意图我们更能理解正电子发射断层显像时衰减要比单光子明显。所以正电子(包括符合电路成象系统)必须进行衰减校正,这样才能减少临床诊断的假阳性或假阴性。
光子在人体内衰减示意图



