第一节
γ照相机和单光子发射计算机断层仪

一、γ照相机

γ照相机是一种可获取人体二维图像的核医学成像设备，于1957 年由Hal Anger 研制成功，因此也称为Anger 型γ照相机。γ照相机可以显示放射性药物在机体内的分布和代谢状况，获取放射性药物在特定脏器或组织内的转运和分布信息，以二维图像的方式反映特定脏器或组织功能和代谢变化。

γ照相机主要由准直器（collimator）、闪烁晶体、光电倍增管（PMT）、X-Y位置电路、总和电路和脉冲高度分析器（PHA）及显示或记录器件等组成（图2-1）。

准直器只允许特定方向γ光子和晶体发生作用，屏蔽限制散射光子，以保证γ照相机的分辨率和信号定位的准确性。闪烁晶体的作用是将高能的γ光子转变成低能的荧光光子，从而被光电倍增管所捕获。NaI（Tl）晶体是目前应用最为广泛的γ照相机闪烁晶体。光电倍增管的作用是将入射的荧光光子转变成电压信号并放大输出。光电倍增管的数量多少与定位的准确性密切相关。数量多则探测效率和定位的准确性就高，图像的空间分辨率和灵敏度也高，图像质量就能得到很大的提高。准直器、晶体、光电倍增管矩阵等构成可单独运行的部分，四周有外壳和屏蔽层保护，称为探头。X-Y位置电路、总和电路和脉冲高度分析器等是后续信号处理单元，完成对闪烁事件位置的计算与记录，能量甄别等任务，最后，计算机记录由位置信息的信号显示出来，得到放射性药物在人体内分布的二维图像。

γ照相机临床常用于静态显像和动态显像，若配备可移动检查床，则能进行全身显像，所用显像剂为发射单光子的放射性核素标记的化合物。除了通用型的γ照相机之外，临床上还有乳腺专用γ照相机。乳腺专用γ照相机的探头是采用两个互成180°的平板探测器组成，包括闪烁晶体探测器和近几年发展起来的碲锌镉（cadmium-zinc-telluride，CZT）半导体探测器。由于设计和性能的改进，提高了设备的分辨率。临床应用结果显示，乳腺专用γ照相机对乳腺癌的检出灵敏度与钼靶X线机相近，可以弥补钼靶X线成像对高密度乳腺组织内肿瘤检出的不足，特异性高于钼靶X线机。

二、单光子发射计算机断层仪

在γ照相机的基础上，20 世纪80 年代单光子发射计算机断层仪（SPECT）进入临床应用，SPECT是γ照相机与电子计算机技术相结合发展起来的一种核医学显像仪器。在γ照相机平面显像的基础上，应用计算机技术增加了断层显像功能，就如同X线平片发展到X线CT一样。SPECT是核医学显像技术的重大进步，该成像技术能够获得反映体内放射性示踪剂分布的三维图像信息，提高了病变显示的对比度，有助于探测到机体深部小病灶。

基于NaI（Tl）晶体的SPECT基本结构与γ照相机相似，主要区别在于增加了探头旋转运动机架、断层采集及其图像重建软件系统，完成不同显像采集条件时探头所需的各种运动及其相应的信号传输与断层重建。旋转机架由机械组件、运动控制电路、电源保障系统、机架操控器和运动状态显示器等构成。根据探头的数量，SPECT分为单探头、双探头和三探头（图2-2）显像仪，目前应用最广泛的是双探头SPECT显像仪。

单探头SPECT只有一个可旋转采集的探头，患者显像检查原始数据的采集是由单个探头旋转或平移完成。结构简单、价格便宜，但断层显像和扫描速度慢，患者检查时间长。双探头SPECT有两个采集探头，根据两个探头的相对位置分为固定角和可变角两种。固定角90°是指两个探头相对位置为90°，专门为心脏检查设计的机型。固定角180°指两个探头相对位置为180°，主要用于全身扫描，如全身骨扫描和SPECT断层显像等。目前，SPECT多设计为可变角，两个探头可设置成为180°、90°、76°或102°等不同角度，以满足不同脏器的显像检查。三探头SPECT由三个探头构成，三个探头的相对位置可变，多用于脑和心脏SPECT显像检查。另外，为了满足对特殊部位的检查需要，临床上还有心脏专用SPECT，心脏专用SPECT的探头是采用半环状（180°）排列的CZT半导体探测器，进行心肌断层显像时，探头无需旋转就可进行动态断层和动态门控断层采集，提高了检查速度和仪器的性能，避免了运动伪影。

与单探头相比，主流的双探头SPECT明显提高了全身显像和断层显像的采集速度和工作效率。另外，为了拓展SPECT的使用范围，生产厂家对SPECT结构加以改进，并辅以其他技术，使其在满足常规单光子成像的同时，实现了部分高能正电子成像，达到一机两用的目的。基于符合探测原理的双探头SPECT，具有单光子成像和部分正电子成像双功能，亦称为SPECT/PET或hybrid PET。但是，在PET部分，采集时间长、分辨率低，并且不能绝对定量。利用SPECT是进行高能正电子核素显像的另一种方法，是将双探头均配置超高能准直器，同时进行高能和低能双核素显像。其缺点是超高能准直器极为笨重，探测灵敏度低，图像分辨率低。因此，符合线路SPECT显像虽然能够完成部分正电子显像（主要是 ¹⁸ F），但不能代替PET使用。

SPECT常规要求每个月必须进行质量控制（quality control，QC），以确保仪器的性能和工作状态。SPECT的质量控制包括：均匀性、空间分辨率、平面源灵敏度、空间线性、最大计数率、多窗空间位置重合性、固有能量分辨率、旋转中心等。对于SPECT还应进行断层均匀性、空间分辨率、断层厚度、断层灵敏度和总灵敏度、对比度等质量控制，从而完成对显像系统综合评价。SPECT质量控制最常用的测试标准为美国电器制造协会（NEMA）标准，其规定了性能测试的指标、条件、模型和设备、步骤和数据计算分析等。