第三章　核医学设备相关电子技术

第一节　概述

核医学成像的基础是放射性示踪剂，示踪剂被引入体内后参与特异的生理或生化过程并发出γ射线，然后利用核医学设备对γ光子进行计数并成像。

基于安全和生物学方面的考虑，放射性示踪剂的使用剂量不能太大。这就使得可供探测的光子数量非常有限，比常规CT所探测的光子数量小若干个数量级。有限的光子数量对核医学图像质量造成影响，但是从另一个角度考虑，也成全了以单个光子为基础的核医学分析探测方式。通过对单个光子的分析处理，可以排除散射、噪声等干扰信息。这种探测方式有别于X线的成像方式，后者是以所有光子的加和方式探测成像的。

探测器是核医学成像设备的核心部件，按照探测原理的不同，分为闪烁探测器、气体探测器和半导体探测器等。闪烁探测器是最常用的核医学探测器，它由闪烁晶体耦合光电倍增管以及相关的电子学系统组成。闪烁晶体每吸收1MeV的射线可以产生1500～67 000个可探测光子，光子的余辉范围是1ns～1μs。光电倍增管的放大倍数取决于其阴极的量子效率和打拿极数量。从以上情况可以看出闪烁探测器的输出信号很弱，其脉冲形状和幅度差异很大，必须经过电子技术的进一步放大与处理。

气体探测器的原理是入射γ射线电离惰性气体生成电子-离子对，每生成一个电子-离子对需要25～35eV的能量，比如99m Tc的能量是140keV，能够产生4000～5000个电子-离子对。同样，气体电离室的阳极输出信号也很小，需要电子学的进一步放大处理，才能满足核医学成像的要求。

半导体探测器的机理是入射γ射线使轨道电子跃迁从而生成电子-空穴对，电子-空穴对的数量正比于射线能量。一个电子-空穴对的生成所需的射线能量大约3～6eV，其信号幅度的变化小于闪烁探测信号。尽管信号相对稳定，也必须经过相应的电子学处理才能被利用。

在低信息量的基础上，通过核医学特有的探测方式，获得高质量的诊断图像，对核医学成像的电子学带来更大挑战。本章着重介绍信号放大及相关的电子处理技术。