正电子发射型计算机断层成像技术

 正电子发射型计算机断层成像(positronemissioncomputedtomograph简称PET),其原理是将含有发射正电子的放射性核素,如18F、11C、15O、13N等显像剂注入或吸入人体,通过探测正电子放射性核素衰变时产生的正电子与组织内电子湮灭产生两个能量相等、方向相反的γ光子,由计算机重建图像,显示人体代谢和生化等改变,被誉为活体的分了断层图像。因此PET能将人的思维、行为和脑化学联系起来,探讨、解释和定位人脑的功能活动,对于许多精神、情感、功能及运动障碍等功能性疾病,PET具有理论意义和实用价值。     

正电子湮没与高科技

本文简要描述了正电子湮没技术的基本原理和常用的四种实验方法(正电子寿命测量、湮没辐射角关联测量，多管勒展宽能谱测量和慢正电子束技术)。介绍了正电子湮没技术在材料科学研究中的某些独特忧点；如研究金属，合金与半导体材料中的缺陷和相变，测量金属的费米面和空位形成能以及研究辐照损伤等。此外，还报导了正电子湮没在医学(正电子照像)、空间技术、生命科学以及高温超导等高科技领域的最新应用进展。     

合金化成分对NiTi合金MS点影响的正电子湮没研究

用双探头符合系统测量了金属Fe、Co、Ni、Al、Nb、Cu、Ti和NiTi合金的多普勒展宽谱,计算了其S参数和W参数,分析了合金中d-d金属键的作用.结果表明,当用Fe、Co或Al原子加入NiTi合金时,都将使合金中参与形成d-d金属键的d电子减少,从而使金属键减弱;而用Cu或Nb原子加入NiTi合金时,对合金中d-d电子作用的影响很小,合金中共价键的成分变化不大.在NiTi合金中加入合金化元素可以改变其电子结构,进而影响Ms点.     

同步辐射的医学应用

介绍了同步辐射心血管造影术、计算机断层扫描术、肺部支气管成像术、乳腺成像术、辐射治疗等医学活体诊断和治疗技术的原理、应用现状以及近年来国际上各同步辐射实验室医学应用的发展情况．     

高能电子和正电子在晶体沟道中的辐射

介绍了高能电子和正电子在晶体中的沟道辐射,对超相对论电子和正电子在周期弯曲晶体中的相干辐射进行了分析,并提出了初步的实验设想. The channeling radiation of high energy electrons and positrons in crystals was introduced. According to the new idea proposed by A.V.Korol, the coherent radiation of ultra relativistic electrons and positrons channeled in periodically bent crystals was analyzed. The characteristics of the radiation were obtained by using classic electromagnetic theory and a tentative experimental plan for testing was suggested.     

正电子湮没参量及其所反映物质信息的探讨

本根据正电子在凝聚态物质中的湮没机制及捕获模型,讨论了正电子湮没参量——正电子寿命谱和多普勒线形等参量所反映的物质信息,给出了各正电子湮没参量与所反映的物质信息之间的定量关系。分析了在该体系中正电子寿命参量与局域电子密度、多普勒线形参量和角关联参量与电子动量密度分布和费米面之关联。     

正电子发射成像回旋加速器屏蔽材料防护性能

计算了11 MeV 正电子发射成像回旋加速器18O(p, n)18F反应的双微分截面数据,并采用蒙特卡罗模拟计算方法,分析了单一材料及复合结构对特定辐射源的防护性能。采用单一材料,质量分数为73.8%的重混凝土的防护效果最佳,经过90 cm厚屏蔽层的衰减,距离辐射源正前方1 m处的总剂量降低约5个量级;复合结构采用多层结构,材料选用铁及硼酸溶液,同样厚度即可达到与重混凝土相同的防护效果,密度可降低至少20%。     

单光子发射型计算机断层成像

探讨了单光子发射型计算机断层成像的原理与图像特点。     

利用作用深度信息提高正电子断层成像仪分辨率一致性

获取作用深度信息是设计小动物正电子断层成像仪的关键技术之一.我们利用新设计的含有作用深度信息的探测器，从模拟与实验两个方面观测了作用深度信息对于分辨率一致性的影响.结果表明：在γ射线垂直入射时，深度编码探测器和一般的无深度检出机能的探测器，均获得了高分辨率，而γ射线斜入射时，深度编码探测器与一般的探测器相比能提供更好的空间分辨率. 关键词： 作用深度 空间分辨率 正电子断层成像仪     

X射线成像技术在医学中应用

文章介绍了在医学中广泛应用的二维X射线摄影屏一胶片系统及三维计算机断层扫描成像技术。并对二维X射线摄影技术的发展，例如数字减影血管造影（DSA），计算机放射成像（CR）和直接数字化X射线摄影（DR）以及三维成像新技术，如螺旋计算机断层扫描技术（螺旋CT），正电子发射体层／多层螺旋CT图像融合扫描装置（简称PET-CT）和相位衬度成像技术的原理和应用作了简单描述。医学图像后处理是现代医学图像设备不可或缺的组成部分，先验医学知识的融入使现代图像设备具有辅助诊断的能力。     

X射线成像技术在医学中应用

文章介绍了在医学中广泛应用的二维X射线摄影屏-胶片系统及三维计算机断层扫描成像技术。并对二维X射线摄影技术的发展,例如数字减影血管造影（DSA）,计算机放射成像（CR）和直接数字化X射线摄影（DR）以及三维成像新技术,如螺旋计算机断层扫描技术（螺旋CT）,正电子发射体层/多层螺旋CT图像融合扫描装置（简称PET-CT）和相位衬度成像技术的原理和应用作了简单描述。医学图像后处理是现代医学图像设备不可或缺的组成部分,先验医学知识的融入使现代图像设备具有辅助诊断的能力。     

三维中子成像在医学中的应用

对人体的诊断，现在医学上常用的手段是X射线、核磁共振、超声波等．在某些情况下还可以使用同位素辐射．最近在美国Pittsburgh召开的医学物理学家年会上，美国Duke大学的C．Floyd教授领导的研究组在年会上首次展示了他们利用中子形成的三维图像的新技术．     

物理学在医学诊断中的应用

 随着近代物理学和计算机科学的迅速发展,人们对生命现象的认识逐步深入,医学的各分支学科已愈来愈多地把他们的理论建立在精确的物理科学基础上,物理学的技术和方法,在医学研究和医疗实践中的应用也越来越广泛。光学显微镜和Ｘ射线透视对医学的巨大贡献是大家早已熟悉的。光学纤维做成的各种内镜已淘汰了各种刚性导管内镜,计算机和Ｘ射线断层扫描术（Ｘ－ＣＴ）、超声波扫描仪（Ｂ超）和磁共振断层成像（ＭＲＩ）、正电子发射断层显像术（ＰＥＴ）等的制成和应用,不仅大大地减少了病人的痛苦和创伤,提高了诊断的准确度,而且直接促进了现代医学影像诊断学的建立和发展,使临床诊断技术发生质的飞跃。     

高能伽玛源下碲锌镉探测器的针孔成像

采用新型室温碲锌镉(CdZnTe)辐射探测器,通过厚针孔系统对137Cs高能662 keV伽玛射线辐射源进行成像探测,得到了能谱图和放射源图像。计算分析了高能射线穿透效应对空间分辨力的影响,并对不同偏压下得到的图像进行比较与讨论。实验表明,当放大倍率不大时（小于3）,高能射线对准直器材料的穿透效应增大是限制图像空间分辨力的主要因素,探测器像素尺寸的大小对图像空间分辨力的影响并不明显。随偏置电压升高,探测器得到的图像会得到改善,但过大的偏压（大于1 000 V）会使晶体内部的电场不均匀性增大,降低信噪比从而降低图像品质。     

皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展

微循环信息的获取对于各类疾病的诊断和治疗有着及其重要的作用。皮肤微循环无损伤成像技术取得了很大的进展,出现了各种非光学方法(核磁共振成像、正电子发射断层成像术、超声波成像等)和光学方法(共焦显微镜、光学相干断层摄影术、新型的正交偏振光谱成像技术等)。主要介绍了皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展。     

条纹管激光成像系统空间分辨力实验研究

简要分析了非扫描激光成像的技术优势,介绍了利用条纹管实现非扫描激光成像的工作原理,说明了图像空间分辨力与系统距离精度的对应关系。对影响图像空间分辨力的主要因素进行了理论分析,得到了系统总空间分辨力与各单元器件空间分辨力和放大倍率的对应关系,在此基础上,对现有条纹管成像系统进行了相应的计算,得到了空间分辨力的理论预期值;最后,提出了一种基于分辨力板成像的系统空间分辨力测试方法,设计了相应的验证实验,对实测图像进行了去噪处理和数据分析,得到了图像的衬比度传递函数(CTF)曲线,通过衬比度传递函数分析,计算出了成像系统的实际空间分辨力,并将实测的分辨力数据与理论值进行了对比分析。     

使用RGB LED与微型光谱术的非侵入性组织分类医学成像系统

医学美容和化妆品行业的进步与日俱进,为了揭示皮肤组织的细节,三维医学成像是必须的。为了减少侵入性,在本研究中应用"读出,而非写入"的想法,采用非电离辐射的光源与组织采样点的反射光谱实现皮肤的非侵入性成像,这种新技术称为"光谱分类成像术"。采用宽带光源与光谱仪收集扫描区域中各采样点的光谱曲线,根据其交叉相关系数分为几种类型的组织;使用相应于每一像素之组织类型的颜色填满每一个像素,可获得一幅彩色的组织断层影像。其次,探讨了光谱分类成像术的横向/纵向分辨率和穿透深度、展示了紫水晶样品与孔雀鱼样本的穿透造影结果、并探讨交叉相关系数大小与光源波长的数量等变因对于成像结果的影响。将宽带光源和光谱仪分别更换为RGB LED和微型光谱仪以取得样本光谱,该系统有潜力最小化为手持式医疗成像产品。与传统的医学成像技术相较,没有过于强烈的光源或有害人体的荧光染料被使用,将可减少非环保化妆品的过度使用,并促进医学美容产业的进展。     

针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究

针孔单光子发射计算机断层(SPECT)成像的空间分辨率通常是根据Anger经验公式来进行估算,与实际测量存在较大偏差.本文通过对针孔成像的物理过程进行分析,提出了一个近似度更高的计算公式.利用精确的蒙特卡罗方法模拟针孔SPECT成像,采用OSEM(ordered subsets expectation maximization)算法对投影数据进行图像重建,并与模具实验进行比较,验证了理论公式的适用性.同时还讨论了体素尺寸、几何映射获取投影矩阵以及探测器尺寸与成像物体尺寸比值对断层图像空间分辨率的影响.实验结果显示,该理论公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏小约10%,而Anger经验公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏大约60%.因此,该理论公式能更好地估算针孔SPECT成像的空间分辨率,可为针孔SPECT系统的设计和使用提供有价值的参考.     

数据插值对正电子发射断层成像设备的图像重建影响的研究

正电子发射断层扫描(positron emission computed tomography, PET)是核医学领域最先进的临床检查影像技术. PET技术是目前临床上用于诊断和指导治疗肿瘤的最佳手段之一. 正电子发射断层成像设备探测器采集到的数据需要进行数据处理, 把原始数据转换成正弦图形式的数据才能用于图像重建. 平行束断层重建和扇形束图像重建是图像重建的两种方法, 分别对应平行束和扇形束形式的数据处理方法. 对原始数据的操作不可避免地破坏了原始数据的完整性. 现今, 正电子发射断层设备在重建过程中普遍采用平行束重建的方法. 平行束的数据分离会对PET数据进行插值操作, 扇形束的数据分离不会对PET数据进行插值操作. 本文通过对比平行束图像重建和扇形束图像重建结果, 研究了数据插值对PET图像重建结果的影响. 关键词： 正电子发射计算机断层扫描 数据插值 图像重建 原始数据     

物理学对医学的重要性

 1999年3月在美国亚特兰大召开的第23届国际纯粹物理和应用物理联合会代表大会通过的决议之一:《物理学对社会的重要性》指出,物理学在培养“生物医学科学工作者的教育中,是一个重要的组成部分”,“物理学提供了应用于医学的新设备和新技术的发展所需的基本知识,如计算机断层术(CT)、核磁共振成像、正电子发射断层术、超声波成像和激光手术等,改善了我们生活的质量。”