SPECT工作原理.doc

SPECT机是在γ照相机的基础上发展起来的核医学影像设备。它的基本构造由探头、旋转运动机架、计算机及其辅助设备等三大部分构成。它的基本工作原理如图6-3所示。关于计算机及其辅助设备等有关内容,将在下一节中讨论。    一、探头部分        准直器是由具有单孔或多孔的铅或铅合金块构成,其孔的几何长度、孔的数量、孔径大小、孔与孔之间的间隔厚度、孔与探头平面之间的角度等依准直器的功能不同而有所差异。由于放射性核素是任意地向各个方向呈立体空间发射γ射线,因而要准确地探测γ光子的空间位置分布,就必须使用准直器。它安装在探头的最外层,其作用是让一定视野范围内的一定角度方向上的γ射线通过准直器小孔进入晶体,而视野外的与准直器孔角不符的射线则被准直器所屏蔽,也就是起到空间定位选择器的作用。    准直器最基本的性能指标是灵敏度和分辨率。所谓准直器灵敏度是指准直器接收来自放射源的放射线的能力。所谓准直器分辨率(空间分辨率)是指准直器探头鉴别两个紧密相连的放射源的能力,目前多用点源或线源响应曲线最大高度的一半处的全宽度即FWHM(full width at half maximun)表示。分辨率越好,FWHM越小。灵敏度和分辨率呈相反的关系。要求有较高的灵敏度,往往要以牺牲分辨率为代价,反之亦然。准直器的设计就是在灵敏度和分辨率之间选择最佳的折衷匹配。因此,它是SPECT影像装置的关键部件。准直器的性能是直接影响系统性能的主要因素。准直器的另外一项性能指标是间壁穿透率,它反映准直器小孔之间的间壁屏蔽视野外的与准直器孔角不符的射线的能力,一般要求穿透率≤10%。如果间壁太厚,探测几何效率将会降低;如果太薄,将使影像对比度降你低。    按准直器的形态结构来区分,准直器有以下几种: 图6-3  SPECT的基本构造和工作原理示意图    (1)平行孔准直器  最常用的一类准直器。它是由一组垂直于晶体表面的铅孔组成。每个孔仅接收来自它正前方的射线,而防止其他方向上的射线射入晶体。最接近准直器处的空间分辨率最好,随距离的增加而变差,而灵敏度随距离的增加却变化不大,因γ光子的空间浓度虽随距离的平方成反比而减少,但晶体暴露于放射源的总面积却按距离的平方成正比而增加。平行孔准直器的性能由其孔数、孔径、孔长、间壁厚度和准直器的材料所决定。根据准直器适用的γ光子的能量范围,可将平行孔准直器分为低能(≤150keV)、中能(150~350keV)和高能(≥350keV)3种。根据低能准直器的灵敏度和分辨率可将平行孔准直器分为低能通用型、低能高分辨率、低能高灵敏度3种。孔径越小,分辨率越好;间壁厚度减少,灵敏度增加。影像大小与靶器和准直器之间的距离无关。    (2)针孔准直器  它是单孔准直器,其成像原理与光学中的小孔成像原理相同,像与实物的方向相反。成像的大小与被检物距离针孔的远近有关,距离越近,成像越大。其分辨率和灵敏度与其孔径的大小有关,孔径增大,灵敏度提高,分辨率降低,反之亦然。    (3)发散孔准直器  其优点是扩大有效视野10%~20%,且视野随放射源与准直器距离的增加而增大。其缺点是灵敏度和分辨率较平行孔准直器差。且随放射源与准直器距离的增加而变坏。利用这种准直器,被测物被缩小,但并不是所有的部分都受到相应的缩小,故产生影像畸变。    (4)聚焦孔准直器