《核医学诊断设备》PET1终03

核医学科正电子发射计算机断层显像（PET）助理工程师：李桂玉西京医院核医学科授课内容一、PET图像成像原理二、PET中的符合事件三、PET的数据重建2西京医院核医学科3PositronEmissionTomography正电子发射计算机断层成像仪(PET)WhatisPET?Single-PhotomEimissionComputedTomography单光子发射计算机断层成像仪(SPECT)西京医院核医学科4湮没辐射nβ+e-~1-3mm511KeV511KeV西京医院核医学科b++e-g(511keV)g(511keV)Detector1Detector2b+18F-FDG(T1/2=109min)PET探测湮没辐射的原理西京医院核医学科如何探测射线射线的特点:无色、无形、无重量(或量极轻)；核射线:系一类具有较高能量的粒子或光子，可通过特定装置进行能量转换方可探测出来，通常是通过射线与物质相互作用产生的效应来探测。西京医院核医学科闪烁探测器的基本原理闪烁体光电倍增管入射粒子荧光脉冲电流将放射能转变为….光能将光能转变为….电能西京医院核医学科PET探测器结构、原理示意图⑴湮灭辐射⑵环形探头⑶重建图像西京医院核医学科9光电倍增管2n正高压西京医院核医学科光电倍增管的工作原理图西京医院核医学科11反符合脉冲输出示意图(anticoincidencecircuitoutputpulsescheme)单道脉冲分析西京医院核医学科12电子准直PET探头在探测光子事件时产生的定时脉冲被结合到符合电路中，如果落在时间窗口之内，符合事件被赋予到探头响应线(LOR)。这种可以从探测的射线得到位置信息而无需物理准直器，称为电子准直。主要优点：改进了电源响应函数(psrf)的灵敏度和均匀性西京医院核医学科13PET中的符合事件真符合：响应线LOR，符合电路电子准直散射符合：至少发生一次Compton散射随机符合：单个事件的速率，随UFOV活度的平方递增多重符合西京医院核医学科真符合西京医院核医学科散射符合1.散射符合降低了对比度，并带来统计噪声2.数量取决于成像物体的体积和衰减特性以及相机的几何尺寸。散射符合也是真符合只是改变了方向西京医院核医学科随机符合随机符合的数量与该LOR连接的两个探头所测的单个事件的速率密切相关，随机符合率则大致按FOV中的活度的平方递增。西京医院核医学科真符合与其它符合A真符合B随机符合C散射符合D多点符合西京医院核医学科符合处理定时脉冲被传入一个能生成持续时间为的电子脉冲的门信号发生器，称为系统的符合分辨时间。当两个输入同时发生时会生成一个脉冲。这样如果在时间t在一个通道中生成一个定时脉冲，而在另一个通道中在时间t-和t+之间也有一个定时脉冲，就会记录一个符合。值必须仔细选择。过小，将会丢失真符合。过大，会记录较多的随机符合。西京医院核医学科投影数据收集RPMTPMTCOINCIDENCEPROCESSINGDETECTORRINGProcessingElectronicsProcessingElectronicsCoincidenceProcessorDataSorting,HistogramProjectionsPET数据重建西京医院核医学科DET1DET2PulseProcessingANDPulseProcessingEventsoccurringanywhereonlinebetweendetectorscontributecoincidencecountstodetectorpair.Recordedcountsareproportionaltolineintegralofactivitybetweenthedetectors.ProjectionsPET数据重建西京医院核医学科图像采集像素计数容量方式选取Word：短半衰期核素，使用剂量较大时。Byte：使用剂量较低或采集时间较短时，全身检查时建议使用该选项。随机符合校正方式选取RealtimeSubtraction（实时校正）：在数据写入磁盘之前施行校正。DelayedEventSubtraction（延时校正）：所有数据写入磁盘后再施行校正。RandomsfromSingles（单事件校正）：重建图像时利用单事件方式进行随即校正。西京医院核医学科2D采集3D采集灵敏度:0.5%灵敏度3.0%0250005000075000100000125000150000Noiseequivalentcountrate(NEC)00.10.20.30.40.50.60.7Activityconcentration(礐i/ml)0250005000075000100000125000150000Noiseequivalentcountrate(NEC)00.10.20.30.40.50.60.7Activityconcentration(礐i/ml)2D3D采集模式铅隔板西京医院核医学科3D≈6*2D西京医院核医学科2D与3D的床位重叠示意图西京医院核医学科床位重叠误差示意图床位重叠数值偏小，导致每床位视野之间衔接不好，图像上可以看到衔接处条状模糊伪影。条状伪影西京医院核医学科26图像基本知识像素（pixel）：构成影像的最小单位。图像分辨率（图像解析度）：一幅图像中的像素个数。平面扫描图像断层扫描图像西京医院核医学科小矩阵，大像素大矩阵，小像素图像重建——矩阵仪器横向视野仪器横向视野÷矩阵＝像素大小西京医院核医学科28PET的图像重建方法滤波反投影法（filteredbackprojection,FBP）适用于要求完整的投影数据，适用于完全角度的图像重建。迭代法：不完全角度投影，计算时间长。西京医院核医学科29图像重建的基本原理C1C2C3C451189782356不同方向的投影值重建后图像矩阵西京医院核医学科图像重建滤波反投影（FBP）主要种类：Butterworth、Shepp、Ramp、HannGaussion、Hamm。西京医院核医学科重建方法：滤波反投影法(FBP)任意函数f(x,y)沿任意方向平行投影，得到与该方向垂直的一维投影函数。此投影函数的傅立叶变换，就等于f(x,y)的二维傅立叶空间平面上过原点的一条线，并且这条线与一维投影函数同方向理论依据—二维傅立叶分片定理西京医院核医学科图像重建主要参数：截止频率。主要过程与特点：⑴两次傅立叶转换⑵主要滤掉图像中的高频部分⑶可分为高通滤波和低通滤波⑷小截止频率使图像平滑，大截止频率使图像锐化。西京医院核医学科图像重建参数选择——滤波函数西京医院核医学科滤波函数对重建图像的影响西京医院核医学科滤波函数对重建图像的影响西京医院核医学科图像重建迭代法（Iteration）主要种类：OSEM、VuePoint、TrueX、PSF、AW-OSEM。主要参数：迭代次数，子集数目。主要过程与特点：⑴是一种逐步逼近方法⑵子集越大图像质量越好⑶扩大一倍子集和增加一次迭代次数效果相同⑷迭代次数不是越多越好。西京医院核医学科37迭代法西京医院核医学科迭代原理西京医院核医学科图像重建迭代后滤波：目的是平滑重建图像。平滑效果：取决于滤波种类和滤波函数核大小。滤波函数核的常用单位是半高宽（FWHM），FWHM↑，图像趋向平滑；FWHM↓，图像趋向锐化。某些情况可以不选用后滤波。后滤波滤波函数核西京医院核医学科图像重建参数选择——迭代法西京医院核医学科12310152050100150迭代次数对图像的影响西京医院核医学科FBPEM305K29K10K西京医院核医学科43PET的原理利用了哪种带电粒子与物质的相互作用？电离激发散射韧致辐射湮没辐射思考题1：西京医院核医学科44正电子发射计算机断层成像仪接收正电子负电子单光子双光子思考题2：西京医院核医学科45PET最常用的放射性核素是Tc－99mF－18I－131O－15思考题3：西京医院核医学科46来自于一个湮灭事件的两个光子被符合探头探测到叫作:真符合随机符合散射符合多重符合思考题4：西京医院核医学科PET的数据重建方法主要有哪几种，它们分别是什么？47思考题5：西京医院核医学科什么叫做电子准直，与物理准备相比它有什么优点？48思考题6：核医学科