CZT-SPECT心脏专用机门控心血池断层显像的研究进展

介绍了近年来碲锌镉晶体单光子发射计算机断层成像(cadmium zinc tellurium single photon emission computed tomography,CZT-SPECT)心脏专用机在门控心血池断层显像方面的研究进展,分析了CZT-SPECT心血池断层显像相比传统单光子发射计算机断层成像(conventional single photon emission computed tomography,C-SPECT)的平面显像及断层显像在心室功能参数测量的准确性和操作重复性以及减少核素注射剂量和缩短采集时间等方面具有的优势。指出了CZT-SPECT心血池断层显像研究中存在的不足,并展望了其未来的发展方向。

重建参数对于基于CZT半导体探测器SPECT/CT系统锝绝对定量准确性的影响

目的基于数字化碲-锌-镉(Cadmium-Zinc-Telluride,CZT)半导体探测器的单光子发射计算机断层扫描(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)/CT系统具有良好的空间分辨率和能量分辨率等优点,但不同的重建参数对CZT SPECT/CT定量的影响还需要进一步验证,本研究旨在评估重建参数(迭代次数、迭代子集、后滤波和图像校正方法)对CZT SPECT/CT锝定量准确性的影响。方法采用锝液将体模填充为32∶1靶本(Target to Background,T/B)比。测量平均摄取值,以评估不同采集和重建参数下的恢复系数(Recovery Coefficients,RCs)的变化。图像质量采用美国电气制造商协会NU 2-2012标准进行评估。结果迭代次数与RCs之间存在显著的相关性(1~35次,r=0.58~0.92;35~90次,r=0.97~0.99),高斯滤波器的半高宽值与RCs之间也存在显著相关性(r=-0.87~-1.00,P<0.05)。回归分析中,1~35次迭代的β值高于35~90次迭代的β值(0.63~1.60 vs.0.02~0.15)。在所有T/B比值中,衰减校正(Attenuation Correction,AC)+散射校正(Scatter Correction,SC)+分辨率恢复校正(Resolution Recovery Correction,RR)组合计算的RCs精度更高(67.80%~106.70%)(P<0.001)。同时,AC+SC+RR组合的图像视觉质量和对比度最好(AC+SC+RR vs.AC+RR;AC+SC+RR vs.AC+SC,P<0.0.001)。结论迭代次数对于绝对定量有很大的影响,较小的病灶需要更大的迭代次数来提高定量准确性,其影响主要集中在35次迭代范围内;子集数对于绝对定量的影响较小,RCs在20个子集后已无明显变化;高斯滤波器的FWHM值对于绝对定量的影响最大,RCs随着FWHM值的增加而显著降低且无平台期可供选择。图像校正方法对于绝对定量也有较大的影响。其中,AC+SC+RR组合下的绝对定量更接近于真实值且图像质量相对较好。CZTSPECT/CT显示了良好的定量准确度,且35次迭代、20个子集、AC+SC+RR校正组合和不进行滤波是较好的重建参数。

心脏数字化单光子发射型电子计算机断层扫描设备质量控制研究

目的:研究心脏数字化单光子发射型电子计算机断层扫描(SPECT)设备质量控制方法,为制定数字化SPECT设备质量控制标准提供参考。方法:依据美国电器制造商协会《伽玛照相机性能测试》(NEMA NU1-2018)和心脏数字化SPECT设备相关厂家执行的设备日常质量保证的测试方法,采用一种通用质量控制方法,适用于使用半导体碲锌镉(CZT)材料且扫描时探头多角度转动的心脏数字化SPECT设备的质量控制。检测内容包括设备系统能量分辨率、系统均匀性、系统扫描灵敏度、带散射的断层空间分辨力和系统最大计数率5个检测项目。结果:检测结果与厂家要求相比较,系统能量分辨率、系统均匀性、系统扫描灵敏度、带散射的断层空间分辨力和系统最大计数率等5个项目的第1次检测结果分别为5.8%、8%、67811计数/(min·MBq)、4.91 mm和1.8×10^(6)s^(-1),第2次检测结果分别为5.6%、6%、68297计数/(min·MBq)、4.96mm和1.8×10^(6)s^(-1),均符合厂家指标的要求。结论:采用的质量控制方法能够科学并客观评价此类设备的运行状态,可为制定数字化SPECT设备质量控制标准提供数据支持。

肥胖患者碲锌镉心脏专用不同采集体位心肌衰减伪影与性别关系的比较研究

目的:对比肥胖患者碲锌镉(cadmium-zinc-telluride,CZT)心脏专用单光子发射计算机断层显像不同采集体位心肌衰减伪影与性别的相互关系。方法:前瞻性收集了2024年1月至2024年3月肥胖患者(BMI≥28 kg/m^(2)),所有患者均于首都医科大学附属北京安贞医院核医学科进行了仰卧位、半直立位和直立位三个体位的门控负荷心肌灌注显像采集。使用美国心脏协会AHA 17节段5分法模型分析。衰减伪影定义为心肌灌注受损节段仅存在于一个或两个采集体位或在任意采集体位心肌节段灌注受损程度有所变化。采用Pearson卡方检验比较三个体位心肌衰减伪影的节段数量和总严重程度评分的差异。结果:共纳入73例肥胖患者,男性44例,女性29例。男性肥胖患者中,受累的左心室心肌衰减伪影节段总数量为10个,其中以下壁基底段数量和总严重程度评分最多,且在三个体位间比较差异有统计学意义。仰卧位、半直立和直立位采集时分别共有19、27和32例患者下壁基底段心肌无衰减伪影,准确率分别为43%(19/44)、61%(27/44)和73%(32/44)。女性肥胖患者中,受累的左心室心肌衰减伪影节段总数量为7个,其中下壁心尖段数量最多,且在三个体位间比较差异有统计学意义。仰卧位、半直立和直立位采集时分别共有21、16和11例患者下壁心尖段心肌无衰减伪影,准确率分别为72%(21/29)、55%(16/29)和38%(11/29)。结论:行CZT心脏专用单光子发射计算机心肌灌注断层显像时,男性肥胖患者优选直立位采集,以减少左心室下壁基底段心肌衰减伪影,女性肥胖患者优选仰卧位采集,以减少左心室下壁心尖段心肌衰减伪影。

影响心肌血流下降的因素及其价值研究

目的探讨传统单光子发射计算机断层成像(SPECT)获取的心肌灌注显像、半定量参数以及冠脉造影结果、临床参数对心肌缺血的影响。方法回顾性分析2022年6月至2022年10月在南京医科大学第一附属医院(江苏省人民医院)完成CZT-SPECT检查的116例临床疑似或确诊的冠心病患者临床资料,最终纳入39例患者。以三支主要冠脉区域心肌血流储备功能<2.1作为心肌缺血的诊断标准,绘制冠脉狭窄程度、区域负荷灌注积分(SS)、静息灌注积分(RS)和灌注积分差(DS)诊断心肌缺血的ROC曲线以获得最佳截断值和相应的诊断效能,通过逐步回归法建立预测模型,绘制ROC曲线。结果共计117支主要血管,其中判定为心肌缺血的有36支(30.77%)。冠脉狭窄程度、SS、RS和DS诊断心肌缺血的ROC曲线最佳截断值分别为53%、3.5、1.5、1.5,准确性分别为75.2%、74.4%、70.9%、72.6%,ROC曲线的AUC及95%CI分别为0.78(0.68~0.87)、0.64(0.53~0.74)、0.58(0.49~0.66)、0.65(0.55~0.75)。冠脉狭窄程度、血管区域心肌灌注显像、SS、RS和DS等单因素有意义的指标联合预测心肌缺血的ROC曲线的AUC及95%CI为0.79(0.69~0.88)。逐步回归法踢除变量后,最终模型预测心肌缺血的ROC曲线的AUC及95%CI为0.84(0.76~0.92)。结论SPECT心肌灌注显像中SS>3.5、DS>1.5、RS>1.5对预测心肌缺血有一定的意义,联合多个指标(冠脉造影结果、SS、DS、RS、心肌灌注显像)预测显著提高了对心肌缺血的诊断价值。

液相外延碲镉汞薄膜表面“陨石坑”状缺陷研究

随着红外探测器技术的发展,对高质量碲镉汞外延材料质量的要求逐渐提高,这也对碲锌镉衬底质量提出了更高的要求。对液相外延碲镉汞薄膜表面上一种尺寸较大且周围伴有平台的点状缺陷进行了形貌及成分表征。该类型缺陷的形貌类似于中间凹陷的陨石坑(简称“陨石坑”状),其组分与碲镉汞外延膜正常区域相比未出现明显偏离。研究发现,液相外延过程中在碲镉汞生长溶液与碲锌镉衬底接触前,衬底表面出现近似三角形、圆形的缺陷,且该缺陷下方存在孔洞类形貌,在该缺陷之上外延的碲镉汞薄膜表面会出现“陨石坑”状缺陷。该缺陷的来源定位为后续控制此类缺陷的产生提供了支撑。

CdZnTeSe晶体的研究与应用进展

核电作为一种新型的清洁能源,存在一定的不安全性。因此,核探测器研究应用至关重要,以便于人们在发现核泄漏事故时可以及时撤离场地。X射线和伽马射线探测器可有效用于核探测器。碲锌镉(CdZnTe,CZT)材料作为室温辐射探测材料,其性能优于常规半导体材料,且硒添加到CZT基质中导致有效的晶格硬化,减少Te夹杂物、沉淀物和锌偏析。因此,CdZnTeSe(CZTS)晶体比常规的CdTe和CZT晶体更硬、更致密、更均匀且具有更高的结晶度。碲锌镉硒(CdZnTeSe,CZTS)作为新发现的宽带隙(1.6 eV)、高原子序数(high-Z)和高电阻率的四元化合物半导体材料,可用于有效的室温伽马射线检测。本文综述了基于目前CZTS晶体的研究进展,比较了不同的生长方法,并提出了进一步的研究方向。

CdTe/ZnSe核壳量子点免疫层析试纸条检测克伦特罗的研究

采用巯基丁二酸作为表面修饰剂,水相法合成水溶性的CdTe/ZnSe核壳量子点,然后在N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下,将CdTe/ZnSe核壳量子点与抗克伦特罗多克隆抗体(Anti-CLE pAb)连接。通过凝胶电泳和斑点杂交实验,验证CdTe/ZnSe核壳量子点与Anti-CLE pAb连接成功,并且CdTe/ZnSe-Anti-CLE pAb偶联物能识别克伦特罗-BSA抗原(CLE-BSA)。光谱分析表明,量子点与抗体连接后荧光增强,荧光峰位从628nm红移至635nm。将合成的CdTe/ZnSe-Anti-CLE pAb偶联物作为指示克伦特罗(CLE)分子的荧光标记物,制备出一种用于检测CLE的免疫层析试纸条,其最低检测量可达1μg/L。与ELISA法的对比实验表明,此试纸条能应用于CLE残留的快速检测。

碲锌镉晶体Zn组分的光致发光实用化研究

利用激光显微光致发光光谱仪测试了碲锌镉晶片的室温显微光致发光谱,对测得的光致发光谱进行拟合得到碲锌镉材料带隙的Eg值,根据实验总结出的Eg与Zn组分的室温计算公式,结合自主开发的Zn组分计算程序得到碲锌镉晶片上的Zn组分。所得的Zn组分结果用X射线双晶衍射进行验证,结果显示,室温下显微光致发光测得的Zn组分是相对准确可信的,可作为大量常规工艺测定Zn组分的有效工具,并且获得的Zn组分可成为外延碲镉汞薄膜时筛选匹配衬底的重要依据,同时还为研究和优化碲锌镉晶体生长工艺提供重要帮助。

射线探测用碲锌镉晶体及其器件研究

采用改进的布里奇曼(B ridgm an)方法进行锌组分为0.15碲锌镉(Cd0.85Zn0.15Te)晶体的生长。通过严格控制晶体生长过程中Cd的蒸气分压,使得所生长的碲锌镉晶体在结晶质量方面达到了较好的水平。对其性能进行测试,红外透射比T>60%、沉积相密度<1×104/cm2、位错腐蚀坑密度DEPD<6×104/cm2、X射线衍射双晶回摆曲线半峰全宽FWHM<20 arcsec、电阻率ρ>1010Ω.cm。利用所生长的晶体初步制作了平面型单元碲锌镉射线探测器,所用晶体的尺寸为5 mm×5 mm×2.5 mm,制成的探测器在室温下对125I和241Am放射源进行了探测测量。对125I放射源,探测出了强度为74.5%的27.5 keV的γ射线特征峰,不能仔细分辨出强度为39.8%的27.2 keV的γ射线特征结构;对241Am放射源,探测出了59.5 keV的γ射线特征峰,分辨率优于6 keV,半峰全宽FWHM<10%,同时还能检测出Te、Cd的X射线逃逸的混合峰以及241Am低能Te-K系、Np-L系的两个X射线特征峰。

不同厚度像素CdZnTe探测器的性能测试和评估

碲锌镉材料(CdZnTe)是目前探测X射线和γ射线的最好材料之一。将241 Am和137 Cs辐射源作用于像素CdZnTe探测器,通过实验和仿真分别得到能量谱估计、能量分辨率和峰值效率。由实验和仿真结果得出:在662keV的高能量下,厚度较大的CdZnTe探测器可获得更高的能量分辨率和峰值效率,但在59.5keV低能处会出现拖尾升高和电荷损失的现象;厚度较薄的探测器在低能处的特性反而更好。

碲锌镉晶片的机械化学磨抛分析

对〈111〉方向的三块碲锌镉晶片进行了不同的机械磨抛、化学机械抛光、化学抛光,在相同的测量条件下用三维形貌干涉仪进行表面监测。比较了碲锌镉晶片不同的磨抛方法对碲锌镉晶片表面机械损伤的情况,开展了碲锌镉晶片不同的磨抛方法对损伤的去除程度的对比实验,进行了碲锌镉晶片表面粗糙度及平整度实现的研究。

碲锌镉晶片退火的显微Raman光谱分析

测量了 4 块不同退火条件处理碲锌镉晶片的显微 Raman 光谱,观察到了与碲锌镉材料及材料中Te 沉积晶格振动相对应的 Raman 散射峰,发现了位于 327 cm-1/332 cm-1 的新峰。通过对碲锌镉晶片进行退火处理,有效的消除了 Te 沉积,比较碲锌镉晶片退火前后的显微 Raman 光谱,指出 327 cm-1/332cm-1 散射峰只可能由来源于类 CdTe 或类 ZnTe 的二级声子散射引起,与碲锌镉材料中的 Te 沉积无关。

碲锌镉(Cd_(1-y)Zn_yTe)晶体Zn组分的显微荧光光谱研究

利用激光显微Raman光谱仪测量了5块碲锌镉晶片的显微荧光光谱,通过对来自碲锌镉材料带隙的荧光峰进行拟合,得出碲锌镉材料Eg值,从而可以计算出材料的Zn组分值;利用激光显微Raman光谱仪的定峰位X-Y平面扫描技术,可以便捷和无损伤地给出碲锌镉晶片的Zn组分分布图。

碲锌镉心脏专用SPECT的特性及其临床应用进展

随着半导体探测器碲锌镉(Cadmium-Zinc-Telluride,CZT)心脏专用单光子发射计算机断层成像(Singlephoton EmissionComputed Tomography,SPECT),即CZT-SPECT的出现,核医学在仪器设备上的发展有了新的突破,以性质稳定的CZT半导体材料直接取代传统的NaI晶体和光电倍增管。CZT半导体组织密度大、原子序数高,因此对SPECT能量探测范围内的光子具有极高的捕获能力,且具有优异的光电性能,是目前γ射线探测器最为理想的半导体材料。技术上的优势有望为CZT-SPECT的临床应用带来更大的研究意义和更高的诊断效能,现对CZT-SPECT在心脏相关疾病方面的应用情况进行综述,以期为其临床应用提供一定的参考价值。

PBN坩埚生长碲锌镉单晶的性能与缺陷研究

采用垂直布里奇曼法,利用热解氮化硼(PBN)坩埚生长碲锌镉单晶(CdZnTe),并对晶体进行定向、切割与磨抛制成(111)面碲锌镉晶片。采用傅里叶红外透过光谱仪、红外透射显微镜、金相显微镜、X射线形貌仪、X射线衍射仪和X射线双晶衍射仪等仪器系统地检测和研究了碲锌镉晶体的性能与缺陷。研究发现:相比于石英坩埚,采用PBN坩埚生长的碲锌镉晶体单晶率和出片率均大幅增加,孪晶、小角晶界和位错密度明显减少。

碲锌镉器件技术进展及其在SPECT中的应用

核医学成像设备中的探测器是整个设备的核心部件。基于闪烁体探测器的核医学成像设备存在光电转换效率低和能量分辨率差等关键问题,短期内难以有效解决。而近年来碲锌镉半导体探测器的发展使得核医学成像设备在能量分辨率和空间分辨率等方面取得了很大的提高。本文以单光子发射计算机断层成像(SPECT)技术为例,首先介绍了核医学成像原理及设备组成,然后从碲锌镉探测器的工作原理及基本结构出发,综述了碲锌镉探测器的新技术及其在临床核医学的应用,最后结合核医学领域应用的需求展望了碲锌镉探测器的研究重点和技术发展趋势。

碲锌镉晶体生长炉温度场的一阶仿真

介绍了一种碲锌镉晶体生长炉温度场一阶仿真的实用方法。该方法基于传热学原理,利用蒙特卡罗法计算没有解析表达式的角系数,利用MATLAB的矩阵计算功能实现多变量线性代数方程组的求解,具有简单、易用的特点。

碲锌镉晶片双面磨抛加工表面损伤层研究

介绍了碲锌镉晶片双面磨抛机的工艺过程和原理,研究了双面磨抛工艺中磨抛液粒度、抛光压力、抛光液流量和工作台转速对晶片表面损伤层深度的影响。

碲锌镉晶片双面机械化学磨抛分析

介绍了碲锌镉晶片双面磨抛机的工艺过程和原理,研究了双面磨抛工艺中磨抛液粒度、抛光压力、抛光液流量和工作台转速对晶片表面粗糙度及平整度的影响。