动态功能测定仪

把某种与一定器官的生理学过程或代谢过程有关的放射性核素或标记物引入体内，而从体外测量放射性在该器官中随时间变化的情况，以反映器官功能的技术称为动态功能测定。供器官和组织动态功能测定的仪器称为动态功能测定仪。它可以测定心脏、肺、脑、肝、肾、脾、周围血管等各种血液动力学指标和心、肺、肝、胆、肾、膀胱、甲状腺等脏器的功能以及类固醇代谢特征（分泌率）等，是临床核医学的重要仪器之一。
动态功能测定仪包括闪烁探头（带有屏蔽铅包和准直器的闪烁探测器）、放大器、单道脉冲高度分析器、计数率仪和时间函数记录仪。

探头
张角型 窄角型
图1 动态功能测定
仪方框
1. 放大器 2. 脉冲高
度分析器 3. 计数率
仪 4. 时间函数记录
仪 5. 高压电源

闪烁探头 闪烁探头通过准直接受γ线，并把它转换成电脉冲送至放大器和脉冲高度分析器。绝大多数动态功能测定仪用NaI(Tl)晶体，厚度多为2英寸，直径2英寸或3英寸，有时也用1英寸（直径）×1英寸（厚度）甚至更小的尺寸，使观察的部位更局限。屏蔽铅包由纯铅或铅合金铸成，厚度通常为1英寸左右，其作用是降低测量本底，提高信噪比。准直器的材料与屏蔽铅包相同，位于NaI(Tl)晶体前方，以确保闪烁探测器只接受来自一定空间范围和一定方向(一般也称“视野”)的射线。其形状有张角型和窄角型两类。前者用于探测整个器官的放射性，后者则用以探测器官某局部的放射性。
脉冲高度分析器 参见“核射线的探测”条。
计数率仪 计数率仪和时间函数记录仪是功能测定仪特有的装置，也是测定和记录放射性时相变化所必须的专门部分。计数率仪不同于定标器或计数器，它不是记录某段时间的总累积计数，而是连续不断地记录每一瞬间的计数率（单位时间内的平均计数）。两者的关系恰如汽车中的里程表与速度计。
计数率仪有两种，即数字式计数率仪和模拟式计数率仪。数字式计数率仪实质上是周期性重复计数的定标计数器。每周期计数时间从几分之一秒至几秒或更长，两计数周期之间的停止计数及清零间隔时间只有几微秒或几十微秒。就统计学角度而言，数字式计数率仪具有某些优点，但其价格昂贵限制了它的广泛应用。模拟式计数率仪价格便宜且适合于大多数的临床应用，它连续不断地给出结果，而不象数字式计数率仪那样，实际上是间歇地给出结果。
模拟式计数率仪接受来自脉冲高度分析器（或直接来自探头）的电脉冲信号，这些随机发生的电脉冲被送到一个积分电路，该电路输出的是可变的电流，电流的大小与每单位时间内输入的脉冲数成正比。最后电流的大小用电流表显示出来，并被送到时间函数记录仪描绘成计数率随时间变化的曲线。
模拟式计数率仪把脉冲数目变为电流大小是通过一个电容来实现的，每一个计数脉冲来到时，对它充上等量的电荷，再缓慢而连续地通过一个电阻泄放出来，电容充电越多，泄放电流越大。所以该并联的电阻电容是一个同时有进有出的电荷临时储存器，其特征用时间常数(=RΩ×CF)来描绘。改变该电阻或电容的数值，则计数率仪的时间常数将变长或变短。时间常数越大，读数和记录的统计学涨落越小，但计数率仪亦越呆滞，响应跟不上快的计数率变化。反之，时间常数越小，则计数率仪对快计数率变化的响应越好，但读数和记录的统计涨落亦越大。

时间（秒）

图2 计数率仪时间常数(t)对响应速度和统计涨落的影响
点线为曝光时间

通常，正确的计数率读数要在放射源进入探头灵敏区后相当于5倍时间常数的时间才能得到，此时得到的读数为真实值的99.4%。而在放射源离开探头灵敏区后，计数率仪的读数也要过相当于5倍时间常数的时间后才近乎回到零。所以，要使计数率仪读数记录结果具有最大精确度，必须根据放射源活度和变化的速率调节时间常数，在快速响应能力和统计学特性之间选取最佳配合。亦即必须遵循下列三个原则：
❶当测量对象为一个计数率变化很慢的放射源(例如测定甲状腺摄¹³¹I率)时，需等待5倍于时间常数的时间后再读数；
❷若测量对象的计数率变化较快（例如心放射图测定）时，时间常数应取为小于该计数率估计最短持续时间的1/5，至少应小于该时间的1/3;
❸为保证得到满意的统计学精确性，上述由并联的一组电阻电容组成的电荷临时储存器中储存的计数率(2×时间常数(s)×平均计数率(cps)]不得<1,000，否则必须增加所用放射性核素的剂量。通常计数率仪时间常数选择开关的范围从几分之一秒至100秒或更长，分档可调。
时间函数记录仪 是用来记录随时间变化的量以观察它的动力学特性。走纸方向为时间轴，信号轴（此处信号为来自计数率仪的电流）与时间轴相垂直，描笔随计数率变化来回摆动，和读数表的指针一样。走纸速度分档可调，视计数率随时间变化的快慢选择，以能看到每一个有用的变化细节为宜。
有的动态功能测定仪设计成能进行半对数记录，即时间函数记录仪描绘的结果其时间轴坐标仍为线性刻度，而放射性计数率坐标是对数刻度。半对数记录有两种设计： 一种是采用对数式计数率仪电路，使计数率仪读数成为对数显示；另一种是计数率仪仍为普通的线性刻度，而时间函数记录仪电流值为对数刻度显示。
用于脏器血流量某项目作半定量测定时，应注意调节计数率仪的调零旋钮，使在测量开始前为零读数（扣除了天然本底计数率），可以避免天然本底对结果的干扰。
为了便于进行磁带记录或直接与计算机相接进行数据处理，较完备的动态功能测定仪在具有模拟式计数率仪的同时还具备数字式计数率仪。在这种设备中，通常附有磁带记录装置。
动态功能测定仪测定的数据处理主要包括两方面的内容，一是平滑放射图曲线，以消除统计涨落的影响或按需要变换坐标，二是自动计算根据放射图可以得到的生理学指标半定量数据，以避免手算误差。
双探头动态功能测定仪 临床应用中常常需要对双侧性器官的每侧功能进行对比，以帮助诊断。因此，常用的动态功能测定仪具有两套性能相同的测量系统，公用一个双道时间函数记录仪，称双探头动态功能测定仪。也有三套，四套甚至更多测量系统公用一个多道时间函数记录仪的商品，有的还具有对每套测量系统的结果在记录前相互进行相加或相减等运算的功能，可用于获得动态扣除血本底肾图等特殊场合，提高某些生理学数据半定量计算的精确性，扩大仪器的使用范围。
近年来，使用γ照相机进行快速连续摄象，并用在线计算机进行数据处理也可进行各种快速的动态功能检查，而且可以得到一组动态功能和形态学变化相结合的功能动态显象，为疾病的诊断和治疗提供更多的信息(见“γ照相机”及“心脏功能的放射性核素检查”条)。
核听诊器 是由特制的闪烁探头、测量装置、微处理机、显示和打印系统几部分组成的测定心脏功能的一种测定仪。它体积小，可在病床边进行检查，造价便宜，易于推广，可测定有关心脏部位中^99mTc-红细胞或¹¹³mIn-输铁蛋白随心搏的强度变化，并可计算出射血分数、相对心排血量、相对每搏量、射血率、排空时间、充盈时间等关于心脏功能有价值的参数，特别是能监测每个心动周期的功能变化。但它是非显象测定仪，对心脏异常者，如右或左心室高度扩大的病人，往往不能精确地确定左心室正确的位置，因而不能准确地反映左心功能的变化。