《核物理基础与核医学仪器课件：08-SPECT原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核物理基础与核医学仪器课件：08-SPECT原理（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、作业情况下列能减少患者所受辐射的有（）A.缩短照射时间B.增大与源的距离C.使用适当的屏蔽措施D.使用放射性活度较小的元素E.使用照射量率常数较小的元素射线引起电离辐射生物效应的主要机制为A电离和激发B散射C光电效应D韧质辐射E湮灭辐射（正确答案：A）100计数的分布情况：正态分布此实验看作是多次测量，其平均值约为11450，标准差约为107。假设任选表中最小的数N=11178,则计数范围是（11071,11285），共有8个计数假设任选表中接近平均值的数11450，则计数范围是（11343,11557），共有62个计数假设任选表中最大的数11733，则计数范围是（11626,11840），共
2、有五个计数又多次任选假设了几个数，发现接近平均值的计数个数都比较接近68个计数，其余的个数不稳定。SPECTSPECT SPECT （单光子发射计算机断层（单光子发射计算机断层single-photon emission computed single-photon emission computed tomographytomography）利用断层原理实现核素分布的断层图像显示SPECT的基本结构旋转照相机改进：系统的均匀性、线性、稳定性要求均高于常规照相机。旋转机架和低衰减的检查床计算机和SPECT专用的软件投影的采集探头装在可旋转的支架上，围绕病人旋转。准直器表面总是与旋转轴平行。数据
3、采集可以根据需要从某一角度开始，在预定时间内采集投影图像。然后旋转一定角度，在同样时间内采集下一幅投影图像。如此重复，直到旋转180度或360度。投影的意义及表示方法（1）点投影：一种物理量沿直线的累加（线积分、射线和）放射性核素分布：直线上各点的放射性活度之和如何测量投影SPECT：与平行孔准直器表面垂直的一条直线上的放射性核素分布产生的计数探头投影的意义及表示方法（2）线二维物体在直线上的点投影随直线上位置变化的关系曲线SPECT：剖面曲线投影的意义及表示方法（3）面三维物体在平面上的点投影随平面上位置变化的曲面由一系列平行的剖面曲线组成投影图像投影的意义及表示方法（4）多个角度的投影表示
4、方法二维分布或一个层面正弦图（Sinogram)三维分布投影图像系列反投影（1）将投影值增加到其投影线经过的所有像素之中。探头反投影（2）断层重建原理l傅立叶变换法l迭代法l滤波反投影法傅立叶变换法重建断层l切片原理(Central section theorem)迭代法重建断层（1）l迭代法：基于初始估计值的逐次比较和修正l分类：按比较和修改正方法分类l常见的迭代法名称lMLEM(最大似然-期望值最大化)lOSEM(顺序分组期望值最大化算法)迭代法重建断层（2）l优点l计算时可将各种物理因素考虑在内l分辨率、探测效率的空间变化l射线散射和衰减l有效利用各种先验知识l活度不能为负值l体外活度为
5、0l适用于各种投影（平行、扇束）l能较好地抑制噪声l缺点l运算量大、耗时l停止条件不明确l不同的误差计算方法、修正方法、迭代次数产生的重建图像中，哪一个最好？l依据具体的显像项目和条件决定迭代法重建断层（3）示例（1）停止条件之视觉判断方法 1 2 5 10 15 20 50 100 150迭代法重建断层（4）示例（2）停止条件之误差判断方法 1 2 5 10 15 20 50 100 15050100150200均方误差卡方误差误差迭代次数滤波反投影重建断层（1）采集投影滤波反投影重建断层（2）反投影（简单反投影、直接反投影）产生星状伪影，图像对比度差滤波反投影重建断层（3）反投影导致断层图
6、像失真的原因从空间域看：是真实断层与1/r卷积的结果（r：距离）如何解释其对对比度的影响从频率域看：是真实断层经1/f滤波的结果（f：频率）如何解释其对图像分辨率的影响滤波反投影重建断层（4）滤波反投影（1）频率域将反投影断层的频率分布除以1/f，即乘以f，即可的到真实断层。AA=1/f频率频率A1/fxf=1A频率斜坡滤波器(A=f)滤波反投影重建断层（5）滤波反投影（2）重建步骤将投影作傅立叶变换，得到其频率分布将投影的频率分布乘以f，得到修正的频率分布将修正的频率分布作傅立叶反变换，得到修正的投影将修正投影作反投影，得到真实的断层图像效果用斜坡滤波器恢复频率成分讨论：各种频率成份的恢复程
7、度如何？滤波反投影重建断层（6）滤波反投影（3）空间域将f作反FT求得卷积核将卷积核与投影卷积将上述结果反投影的真实断层效果用数值为负的旁瓣消除星状伪影滤波反投影中的滤波器（1）重建时利用斜坡滤波器存在的问题滤波器的可实现性不能实现理想的斜坡滤波器图像噪声原有的统计噪声被放大讨论：从滤波角度看，斜坡滤波如何放大统计噪声？讨论：从放射性计数统计误差传递的角度看，滤波反投影对某一立体像素中计数的统计误差有何影响？统计涨落噪声被放大4R倍（R为像素数目）滤波反投影中的滤波器（2）窗口技术重建滤波器为斜坡滤波函数与窗口函数的乘积目的在重建图像的同时滤除本底和噪声滤波反投影的重建步骤滤波反投影中的滤波器
8、（3）滤波器的参数选择（1）由于斜坡滤波函数无法改变，窗口函数就决定了断层图像的质量理想情况滤波反投影中的滤波器（4）滤波器的参数选择（2）实际情况及选择依据分辨率：准直器、距离、采集矩阵实际计数保真度、噪声、分辨率相互折衷滤波反投影中的滤波器（5）Butterworth滤波器(1)fc：截止频率N：阶数滤波反投影中的滤波器（6）Butterworth滤波器(2)不同截止频率，N=5不同阶数，fc=0.560.460.660.862.55.010.0SPECT的应用（1）平面显像（投影）平面显像（投影） 断层断层目标：获得高对比度的断层图像SPECT的应用（2）制约因素分辨率和灵敏度低提高分辨
9、率和灵敏度的方法多探头、专用准直器不能动态断层解决方法专用的SPECT系统（代谢模型+软件方法）SPECT的应用（3）射线衰减和散射的影响衰减：99mTc的140Kev的射线经4.5厘米厚的水层吸收后只剩下50%散射：心、脑断层中散射成分占总计数的20%到40%。特点：散射和衰减是非均匀和非对称的。最佳校正方法：获得衰减和散射物质的实际分布进行校来源：复合CT和SPECT、透射源SPECT的应用（4）衰减和散射校正图例原图散射校正衰减校正衰减和散射校正SPECT的应用（5）采集参数（1）：逐步拍摄图像和持续旋转采集逐步拍摄:是断层采集的基本方式适合分辨率高、步进时间短的SPECT系统连续采集:
10、图像的分辨率会降低，而且图像中离旋转中心轴越远的部分，分辨率降低越严重适合分辨率不高、步进时间长的系统滑环系统与渐进式采集-重建SPECT的应用（6）采集参数（2）：旋转半径分辨率与距离的关系旋转半径尽可能小人体轮廓跟踪功能SPECT的应用（7）采集参数（3）：采集图像的帧数定性：大的显像物体比小的显像物体需要更多的投影图像。定量：如果是采集360度的投影，所需的投影数Ni由以下公式计算Ni=2r(2/FWHM)2r是显像物体的周长，FWHM是特定旋转半径时的断层图像分辨率SPECT的应用（8）采集参数（4）：矩阵大小像素尺寸(1/3)FWHM采集参数（5）：采集时间计数代谢过程病人配合问题SPECT的应用（9）横断层图像SPECT的应用（10）图像重定向SPECT的应用（11）三维显示目的：在视觉上真实和准确地再现三维数据，提高评估效果目前存在问题：为了在二维设备上显示三维数据，必须对数据加工以提取特征，这些特征的诊断意义是什么？如此获得的图像能否用于临床诊断？SPECT的应用（12）定量（获得某一空间范围内的核素活度）立体像素（voxel)需衰减和散射校正谢谢！
