PET/MRI衰减校正技术研究进展

PET/MRI是近年兴起的新型多模式成像设备。PET图像需要利用衰减图进行衰减校正,从而得到真实的放射性药物浓度的分布信息。PET/MRI利用MRI数据得到衰减图对PET进行校正,其获取衰减图的方法是PET/MRI系统的关键技术。PET/MRI衰减校正的方法主要有分割法、地图集法和发射数据重建法。本文介绍这3种方法的原理、校正效果及优缺点,并对PET/MRI衰减校正技术的发展方向进行展望。

车载式核辐射探测仪控制系统的设计与实现

针对车载式核辐射探测过程中射线源搜寻、辐射剂量率测量的功能要求,设计的控制系统,实现了对探测器的机械运动控制及其状态反馈,并提出了一套温度补偿方法,实现了射线测量中温度漂移校正,满足了较宽温度动态范围下的剂量率测量要求。此方案已成功应用于车载式核辐射探测仪。

同步辐射圆二色谱研究氧化石墨烯与腐殖酸的相互作用

应用同步辐射真空紫外圆二色光谱、紫外-可见及红外光谱等技术研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)与腐殖酸(Humic Acid,HA)在水溶液中的相互作用,探讨了不同配比、溶液p H及不同温度条件下GO与HA之间的相互作用对GO在水溶液中形态的影响。研究表明,一定条件下GO在水溶液中显示出圆二色性,其强弱与GO在水溶液中的形态结构有关。HA可通过极性相互作用和π-π相互作用吸附在GO表面,形成GO-HA复合物,改变体系的圆二色性,这种影响与二者的质量比、水环境p H和温度相关。GO-HA与GO相比,厚度增加,分散性提高,圆二色信号降低;GO-HA体系p H值升高和温度降低,有利于GO-HA折叠构象的形成,使得体系的圆二色信号升高。

正电子发射断层扫描心肌代谢显像定量评价陈旧性心肌梗死患者左心室心肌重构程度的研究

目的:采用自主开发的新软件和门控18F-脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(18F-FDG PET)心肌代谢显像对陈旧性心肌梗死患者的左心室心肌整体重构程度和局部重构程度进行无创性定量化评价。方法:纳入33例在本院行99Tcm-甲氧基异丁基异腈单光子发射断层扫描(99Tcm-MIBI SPECT)心肌灌注显像和门控18F-FDG PET心肌代谢显像评价心肌存活性,并在两周内行磁共振成像(MRI)检查的陈旧性心肌梗死患者(包括21例左心室室壁瘤患者)进行回顾性分析。采用基于矩阵实验室编程语言开发一套新软件,获得评价左心室整体重构程度的球形指数(SI),并首次提出评价左心室局部重构程度的新指标:水平长轴"倒八字"程度指数(DPI)、短轴横径比和短轴纵径比。左心室重构整体重构程度以磁共振成像测定的左心室舒张末期容积(LVEDV),左心室收缩末期容积(LVESV)为"金标准"。有经验的专家对PET心肌代谢显像水平长轴和垂直长轴显示"倒八字"程度采用4分打分法。分别将SI值与磁共振成像获取的LVEDV、LVESV和左心室射血分数(LVEF)进行相关性分析;对DPI值、短轴横径比和短轴纵径比与专家对"倒八字"程度的打分结果进行相关性分析。结果:SI值与磁共振成像获取的LVEDV和LVESV呈显著正相关(r分别为0.598和0.615,P均<0.01),与LVEF呈显著负相关(r=-0.587,P<0.01)。水平长轴左心室近前壁和中间段测定的DPI以及短轴测定的横径比与专家打分的结果呈显著正相关(r分别为0.763、0.709和0.722,P均<0.01)。结论:采用我们自主开发的新软件,通过对门控PET心肌代谢显像重建图像,可以较为客观地评价左心室整体的重构程度和局部的重构程度。

γ射线闪烁体探测器响应函数模型研究

建立了一种可用于γ射线能谱分析的CsI（Tl）闪烁体探测器响应函数（DRF）模型,并对0.05--1.5 MeVγ射线能谱进行了拟合。描述γ射线能谱特征的每个函数均是基于对射线作用机制的分析,采用权重最小二乘法实现了22 Na、60 Co、137 Cs、238Pu实验能谱的拟合,并同时得到了函数中与射线能量相关的非线性参数。最后利用该DRF模型对CsI（Tl）探测器测量152 Eu源的γ射线能谱进行了拟合,结果表明,此DRF模型可较好地应用于γ射线能谱的分析。

铀酰与多肽和蛋白质相互作用研究进展

随着核能事业的快速发展,人们越来越关注锕系核素对生态环境和生物体所造成的影响,其中锕系元素的生物毒理行为正成为核能基础研究热点之一。锕系阳离子与生物分子特别是多肽和蛋白质的相互作用研究对于理解其在生物体内转运、吸收和沉积等基本毒理学问题至关重要。铀作为核燃料循环中主要的锕系元素,其毒理学问题更具研究意义。本文综述了铀酰离子(UO2+2)在分子水平上与氨基酸、多肽和蛋白质之间相互作用机理的研究进展。分析了所形成配合物的配位模式、分子结构以及热力学数据等;评价了血浆蛋白对铀在人体内转运、吸收和沉积所起的作用;讨论了能特异性识别UO2+2的多肽和蛋白质的设计原理,对本领域今后的发展动向也进行了展望。

金属/合金材料吸附气体的热脱附研究进展

研究金属/合金材料中气体原子的迁移、聚集和成泡机制,通常以研究微观缺陷捕获气体原子的微观机制为出发点,分析气体原子与缺陷的相互作用,已成为研究材料中气体原子热动力学机制的一个主要课题。热脱附谱仪(thermal desorption spectroscopy,TDS)采用原子质谱分析技术测量材料表面吸附气体的热脱附量随温度变化,获取气体元素原子与空位、位错等微观缺陷的结合能,以及气体原子/气泡的迁移能、热脱附能等热力学参数,从而研究材料中不同微观缺陷捕获气体原子以及气泡形成的微观机理。充分调研了国内外应用TDS技术研究金属/合金材料中气体元素与微观缺陷相互作用机理的最新进展,特别是应用TDS技术研究反应堆结构材料中辐照嬗变气体产物氢/氦与辐照缺陷的相互作用。

贵州万山汞矿地区耐汞野生植物研究

在贵州万山地区废弃汞矿堆和矿山附近,受长期高剂量汞暴露的影响经过的自然选择,该地区出现了一些能耐受汞毒性的生态型植物。对汞耐受及汞富集植物的筛选对于汞污染土壤的植物修复具有一定的现实意义。通过对万山梅子溪地区汞污染土壤及汞耐受植物采样调查发现,该区域采样土壤中汞的含量均在50 mg·kg-1以上,达到重度汞污染水平。对该地区野生植物的采样分析发现,蔷薇科植物悬钩子不仅数量较多,单株植物生物量较大,表现出很强的耐汞毒性的能力,而且植株内可以很大程度地富集汞,在其植株中汞的含量可达20 mg·kg-1左右,属于汞富集植物,另外发现野蒿对汞也具有较强的富集能力,其植株中汞的含量可达10 mg·kg-1以上。该类型植物的发现将为植物的汞耐受以及汞富集机理研究提供新的素材,为汞污染土壤的植物修复技术提供新的植物类型,也为进一步开发汞污染土壤处理技术提供了一种可能。

稀土铕离子掺杂聚合物基荧光材料的研究进展

对稀土铕离子掺杂聚合物基荧光材料的制备方法进行了分析归纳,介绍了稀土离子配位数及离子簇的存在对发光性能的影响,同时列举了聚合物基荧光复合材料在农业、生物医学、防伪鉴别等方面的应用。针对实践应用对物理性能的要求,分析提出了传统方法制得的材料在应用中存在的问题并对具有综合特性的方法进行了展望。总结认为针对不同应用制备镶嵌荧光物质的前体作为复合材料两相的桥梁这一框架方法,具有极大的应用前景。

铀在离子液体中的物种及电化学行为研究进展

总结了近年来离子液体用于铀的水法及干法后处理相关的基础研究成果,主要内容包括铀在离子液体中的存在物种及电化学行为研究,归纳和分析了其中关键的科学问题。同时,基于当前的研究现状展望了离子液体在铀的净化分离方面的应用研究前景。

钐离子掺杂不同基质发光材料发光原理及性能的研究

稀土三价钐离子掺杂不同基质发光材料由于在照明、显示器件、激光等许多领域都具有广阔的应用前景而备受关注并得到深入研究。介绍了三价钐离子的能级结构、荧光物质发光性能的影响因素及三价钐离子掺杂不同基质发光材料的发光机理和发光性能,提出了稀土荧光物质在户外领域应用时存在的问题及解决问题的途径,对荧光物质/聚合物复合材料的发展方向进行了展望。认为制备工艺简单、成本低、化学性能稳定、转光效率高的荧光物质/聚合物复合材料兼备聚合物和荧光物质二者的优点,作为一种新型的功能复合材料具有较大的市场前景。

动物标准脑白质地图集建立的研究进展

人脑作为自然界最为复杂的事物之一,主要由灰质、白质、脑脊液组成,其中灰质主要负责信息的加工和储存,白质主要负责信息的传输,两者协同工作组成脑功能网络以完成脑功能活动。随着分子影像技术的快速发展,尤其是近几年迅速发展的基于人体内水分子扩散运动的扩散张量成像（DTI）、扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging,DKI）、扩散光谱成像（diffusion spectrum imaging,DSI）等能够在活体状态下无创地显示脑白质纤维束的形态结构及走行方向。

乳腺专用CT中管电压和滤片的优化研究

在乳腺专用CT(DBCT)系统中,图像质量和人体所受辐射剂量是倍受关注的两个重要因素。本文采用蒙特卡罗模拟方法研究球管电压和滤片对图像质量和剂量的影响,并引入与图像分辨率、噪声、辐射剂量相关的剂量效率η,综合评估辐射剂量和图像质量的关系。研究结果表明:选择合理的管电压值能够获得较好的剂量效率,并且通过优化滤片的形状可以在保证图像质量的同时降低人体所受剂量,为乳腺专用CT的临床应用提供重要参考。

放射性碘分子在Cu_2O表面的吸附:第一性原理密度泛函研究（英文）

采用第一性原理密度泛函计算方法和周期性平板模型系统研究了放射性碘分子在Cu_2O三个低指数表面的吸附行为。通过计算若干平衡吸附构型的结构参数和吸附能评估了不同特征吸附位的作用。构型优化计算表明所选晶面存在适度的结构弛豫。计算结果表明,与Cu_2O(110)表面相比,Cu_2O(100)和(111)晶面表现出更高的碘分子吸附反应活性。其中,表面氧原子位(O_S)和配位未饱和铜原子位(Cu_(CUS))分别为Cu_2O(100)和(111)晶面的能量最优吸附位点。此外,针对几种典型吸附结构计算分析了其电子结构信息,以进一步阐明吸附体系之间的相互作用机理。

根表铁膜的形成和添加硒对水稻吸收转运无机汞和甲基汞的影响

为了研究根表铁膜和硒对水稻吸收、转运不同形态的汞的影响,用Fe2+溶液诱导根表形成铁膜后,将水稻植株分别暴露于无机汞(Hg Cl2)、甲基汞(Me Hg Cl)、无机汞和亚硒酸钠(Hg Cl2+Na2Se O3)混合溶液、甲基汞和亚硒酸钠(Me Hg Cl+Na2Se O3)混合溶液的培养液中继续培养72 h。用DCB(dithionite-citrate-bicarbonate)提取根表铁膜,并用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定DCB溶液中Fe、Hg含量及水稻根、茎叶中Hg含量。结果表明:水稻根表铁膜对Me Hg Cl和Hg Cl2均有吸附,对Me Hg Cl的吸附作用高于Hg Cl2。根表铁膜的形成显著降低了汞暴露水稻根、茎叶中汞的含量;铁膜的形成也显著降低了Hg Cl2和Me Hg Cl从水稻根部到茎叶部分的转运效率。硒的存在可增加铁膜对Hg Cl2和Me Hg Cl的吸附,降低水稻对Hg Cl2和Me Hg Cl的吸收和转运。研究结果表明:根表铁膜和硒单独或联合作用能显著抑制水稻对无机汞和甲基汞的吸收和转运,进而可以减少汞在稻米中的蓄积。研究的开展对于提高汞污染区稻米的质量和保证粮食安全具有一定的现实意义。

滹沱河水系沉积物重金属污染特征及其污染评价

本研究采集了滹沱河干流及其支流共17个采样断面的表层沉积物样品,对其Cu、Cr、Cd、Co、Mn、Fe、Hg、Pb、Ni、Se、Sn共11种重金属元素含量进行检测,并采用地累积指数法和污染负荷指数法对流域重金属污染水平进行分析评价。结果表明,滹沱河流域表层沉积物中Cd含量达到中度污染水平,滹沱河五台县15号采样断面重金属污染达强污染水平,主要污染金属有Cd、Cu、Cr、Pb、Sn,下游深泽段主要污染金属为Cd和Cr。本研究将为滹沱河水系的重金属控制与治理,改善流域水生态环境提供科学依据。

高分辨锥束CT并行重建算法在基于NVDIA GPU显卡计算平台上的实现

目的:探讨高分辨率锥束显微CT断层重建中引入并行计算的必要性及其加速效果。方法:在具有并行计算功能的GPU显卡(NVIDIA QUADRO K5000显卡,显存4G)中为投影图像和重建体数据分配显存空间,每一个像素分配一个线程进行投影图像的各种校正和滤波,再给每个体素分配一线程进行反投影重建,在显存中实现全部断层重建。程序使用C++面向对象方法实现,内核函数用CUDA实现。结果:重建体数据大小是2 048×2 048×128,每个体素用32位浮点数记录,实验采集1 800张投影,每张投影图像大小为2 048×1 536,重建时间小于9 min,是图像采集时间的1/3,是基于CPU重建耗时的2%。将GPU并行重建得到的图像和CPU单线程重建图像结果进行对比,数据结果一致,满足实验设计的要求。结论:并行计算引入高分辨锥束CT重建可大大提高重建速度,并且能实现采集与重建同步进行。

^99mTc标记蝶呤-赖氨酸衍生物的制备及生物性能评价

基于蝶呤-赖氨酸分子结构,设计合成了2种^(99m)Tc标记配合物^(99m)Tc(HYNIC-penta-lys-Pteroyl)-(Tricine/TPPTS)和^(99m)Tc(HYNIC-Gly-Gly-lys-Pteroyl)(Tricine/TPPTS),并对其生物性能进行了初步评价.研究结果表明,2种配合物在叶酸受体高表达的人口腔表皮样癌(KB)细胞中均有很高的摄取和滞留.给药1 h后,^(99m)Tc(HYNIC-penta-lys-Pteroyl)(Tricine/TPPTS)和^(99m)Tc(HYNIC-Gly-Gly-lys-Pteroyl)(Tricine/TPPTS)在荷KB肿瘤裸鼠体内的肿瘤摄取率分别为(8.55±2.78)%ID/g和(9.77±1.54)%ID/g.荷KB肿瘤裸鼠的小动物SPECT/CT显像研究结果表明,上述2种标记配合物在给药2 h后,其肿瘤部位均清晰可见,有望作为新型的叶酸受体靶向肿瘤分子探针.

测定相对心肌血流储备软件的编制及初步临床验证

目的:本研究拟通过自主编制的测定心肌血流储备(CFR)软件,设定严格的实验条件,探讨单光子发射计算机断层摄影术(SPECT)心肌灌注显像测定CFR值的可行性,并初步验证其临床价值。方法:CFR计算软件基于平台Matlab GUIDE编写。入选16例冠心病患者[男13例,女3例,年龄(58±11)岁],经冠状动脉造影证实有冠状动脉狭窄(>50%),其中无狭窄的冠状动脉23支,有狭窄的冠状动脉25支。两日法行药物^(99m)Tc-甲氧基异丁基异腈(^(99m)Tc-MIBI)负荷-静息心肌灌注SPECT显像测定CFR。采用首次通过法并勾画肺动脉段感兴趣区,获取显像剂的动脉输入函数曲线,代表心肌灌注显像剂到达心脏的总放射性计数(PAC),将图像重建后的心肌短轴图像分为三个区域,在不同血管区域支配的心肌部位勾画感兴趣区(ROI),获取不同区域心肌的放射性计数(RMC),计算局部心肌放射性计数占总放射性计数的百分比(MBF=RMC/PAC,%),然后再计算药物负荷态与静息状态下的心肌摄取量的比值(CFR=MBFstress/MBFrest),即获得心肌的相对CFR。结果:模拟值与真实值比较,差异可以忽略不计,证实程序能够准确测量CFR值。不同操作者采用该软件测定的CFR值之间的重复性(ICC=0.986)以及同一操作者之间的重复性(ICC=0.983)均良好。无明显冠状动脉狭窄的CFR值明显高于冠状动脉狭窄的的CFR值(1.28±0.19 vs 1.10±0.27,P=0.008);所有狭窄的冠状动脉的CFR值与狭窄程度呈显著负相关(r=-0.5,P=0.02)。结论:本研究显示自主编制的软件测定结果可靠,重复性良好。无冠状动脉狭窄的CFR值明显高于狭窄的冠状动脉的CFR值,而且狭窄的冠状动脉的CFR值与血管狭窄程度呈显著负相关,初步研究结果显示了其良好的临床应用前景。

高分辨率X射线探测器读出电子学系统的研制及性能测试

本文针对光锥耦合X射线探测器低噪声的设计要求,研制了一套读出电子学系统,该系统包括模拟驱动电路、前端处理电路及基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字信号处理电路。利用X射线成像平台,对研发的探测器进行了性能测试。探测器系统绝对增益为0.168 6DN/e-,线性工作范围为0-154μGy。制冷温度为-20℃时,暗电流噪声为0.037e-/（pixel·s）,读出噪声为10.9e-。探测器的本征空间分辨率达16lp/mm。测试结果表明,研制的读出电子学系统能满足高分辨率X射线探测器对低噪声特性的需求。