第一節　γ照相機和單光子發射計算機斷層儀

一、γ照相機

γ 照相機是一種可獲取人體二維圖像的核醫學成像設備，于1957 年由Hal Anger 研制成功，因此也稱為Anger 型γ 照相機。γ 照相機可以顯示放射性藥物在機體內的分布和代謝狀況，獲取放射性藥物在特定臟器或組織內的轉運和分布信息，以二維圖像的方式反映特定臟器或組織功能和代謝變化。

γ 照相機主要由準直器（collimator）、閃爍晶體、光電倍增管（PMT）、X-Y 位置電路、總和電路和脈沖高度分析器（PHA）及顯示或記錄器件等組成（圖2-1）。

準直器只允許特定方向γ 光子和晶體發生作用，屏蔽限制散射光子，以保證γ 照相機的分辨率和信號定位的準確性。閃爍晶體的作用是將高能的γ 光子轉變成低能的熒光光子，從而被光電倍增管所捕獲。NaI（Tl）晶體是目前應用最為廣泛的γ 照相機閃爍晶體。光電倍增管的作用是將入射的熒光光子轉變成電壓信號并放大輸出。光電倍增管的數量多少與定位的準確性密切相關。數量多則探測效率和定位的準確性就高，圖像的空間分辨率和靈敏度也高，圖像質量就能得到很大的提高。準直器、晶體、光電倍增管矩陣等構成可單獨運行的部分，四周有外殼和屏蔽層保護，稱為探頭。X-Y 位置電路、總和電路和脈沖高度分析器等是后續信號處理單元，完成對閃爍事件位置的計算與記錄，能量甄別等任務，最后，計算機記錄由位置信息的信號顯示出來，得到放射性藥物在人體內分布的二維圖像。

γ 照相機臨床常用于靜態顯像和動態顯像，若配備可移動檢查床，則能進行全身顯像，所用顯像劑為發射單光子的放射性核素標記的化合物。除了通用型的γ 照相機之外，臨床上還有乳腺專用γ 照相機。乳腺專用γ 照相機的探頭是采用兩個互成180°的平板探測器組成，包括閃爍晶體探測器和近幾年發展起來的碲鋅鎘（cadmium-zinc-telluride，CZT）半導體探測器。由于設計和性能的改進，提高了設備的分辨率。臨床應用結果顯示，乳腺專用γ 照相機對乳腺癌的檢出靈敏度與鉬靶X 線機相近，可以彌補鉬靶X 線成像對高密度乳腺組織內腫瘤檢出的不足，特異性高于鉬靶X 線機。

二、單光子發射計算機斷層儀

在γ 照相機的基礎上，20 世紀80 年代單光子發射計算機斷層儀（SPECT）進入臨床應用，SPECT 是γ 照相機與電子計算機技術相結合發展起來的一種核醫學顯像儀器。在γ 照相機平面顯像的基礎上，應用計算機技術增加了斷層顯像功能，就如同X 線平片發展到X 線CT 一樣。SPECT 是核醫學顯像技術的重大進步，該成像技術能夠獲得反映體內放射性示蹤劑分布的三維圖像信息，提高了病變顯示的對比度，有助于探測到機體深部小病灶。

基于NaI（Tl）晶體的SPECT 基本結構與γ 照相機相似，主要區別在于增加了探頭旋轉運動機架、斷層采集及其圖像重建軟件系統，完成不同顯像采集條件時探頭所需的各種運動及其相應的信號傳輸與斷層重建。旋轉機架由機械組件、運動控制電路、電源保障系統、機架操控器和運動狀態顯示器等構成。根據探頭的數量，SPECT 分為單探頭、雙探頭和三探頭（圖2-2）顯像儀，目前應用最廣泛的是雙探頭SPECT 顯像儀。

單探頭SPECT 只有一個可旋轉采集的探頭，患者顯像檢查原始數據的采集是由單個探頭旋轉或平移完成。結構簡單、價格便宜，但斷層顯像和掃描速度慢，患者檢查時間長。雙探頭SPECT 有兩個采集探頭，根據兩個探頭的相對位置分為固定角和可變角兩種。固定角90°是指兩個探頭相對位置為90°，專門為心臟檢查設計的機型。固定角180°指兩個探頭相對位置為180°，主要用于全身掃描，如全身骨掃描和SPECT 斷層顯像等。目前，SPECT 多設計為可變角，兩個探頭可設置成為180°、90°、76°或102°等不同角度，以滿足不同臟器的顯像檢查。三探頭SPECT 由三個探頭構成，三個探頭的相對位置可變，多用于腦和心臟SPECT 顯像檢查。另外，為了滿足對特殊部位的檢查需要，臨床上還有心臟專用SPECT，心臟專用SPECT 的探頭是采用半環狀（180°）排列的CZT 半導體探測器，進行心肌斷層顯像時，探頭無需旋轉就可進行動態斷層和動態門控斷層采集，提高了檢查速度和儀器的性能，避免了運動偽影。

與單探頭相比，主流的雙探頭SPECT 明顯提高了全身顯像和斷層顯像的采集速度和工作效率。另外，為了拓展SPECT 的使用范圍，生產廠家對SPECT 結構加以改進，并輔以其他技術，使其在滿足常規單光子成像的同時，實現了部分高能正電子成像，達到一機兩用的目的。基于符合探測原理的雙探頭SPECT，具有單光子成像和部分正電子成像雙功能，亦稱為SPECT/PET 或hybrid PET。但是，在PET 部分，采集時間長、分辨率低，并且不能絕對定量。利用SPECT 是進行高能正電子核素顯像的另一種方法，是將雙探頭均配置超高能準直器，同時進行高能和低能雙核素顯像。其缺點是超高能準直器極為笨重，探測靈敏度低，圖像分辨率低。因此，符合線路SPECT 顯像雖然能夠完成部分正電子顯像（主要是18F），但不能代替PET 使用。

SPECT 常規要求每個月必須進行質量控制（quality control，QC），以確保儀器的性能和工作狀態。SPECT 的質量控制包括：均勻性、空間分辨率、平面源靈敏度、空間線性、最大計數率、多窗空間位置重合性、固有能量分辨率、旋轉中心等。對于SPECT 還應進行斷層均勻性、空間分辨率、斷層厚度、斷層靈敏度和總靈敏度、對比度等質量控制，從而完成對顯像系統綜合評價。SPECT 質量控制最常用的測試標準為美國電器制造協會（NEMA）標準，其規定了性能測試的指標、條件、模型和設備、步驟和數據計算分析等。