核醫(yī)學(xué) NuclearMedicine 醫(yī)學(xué) 核醫(yī)學(xué)的定義 核醫(yī)學(xué)是研究核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及其理論的綜合性邊緣科學(xué)不同的學(xué)科體系 核技術(shù) 核醫(yī)學(xué) 核醫(yī)學(xué)特點 涉及領(lǐng)域多應(yīng)用范圍廣技術(shù)手段先進(jìn)方法學(xué)內(nèi)涵豐富 核醫(yī)學(xué)學(xué)科內(nèi)容 影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)學(xué)位點核醫(yī)學(xué)也是一門影像學(xué)科內(nèi)容分為 實驗核醫(yī)學(xué)臨床核醫(yī)學(xué) 臨床核醫(yī)學(xué) 診斷與治療 放射性核素顯像放射性核素功能測定放射性核素體外分析放射性核素治療 核醫(yī)學(xué)的主要任務(wù) 應(yīng)用核科學(xué)技術(shù)探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)和客觀規(guī)律 揭示在正常及異常條件下疾病發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)歸的機(jī)理 在臨床醫(yī)學(xué)上為疾病的診斷治療及預(yù)防提供評價依據(jù)及手段 原子的基本結(jié)構(gòu)與基本概念X代表元素符號N代表中子數(shù)Z代表質(zhì)子數(shù)A代表原子的質(zhì)量數(shù)ZXN 核物理基礎(chǔ) A 核素 具有特定質(zhì)量數(shù) 原子序數(shù)與能量狀態(tài)的一類原子ZXN同位素 具有相同原子序數(shù)但質(zhì)量數(shù)不同的核素互稱為同位素同質(zhì)異能素 具有相同質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)但能量狀態(tài)不同的一類核素穩(wěn)定核素與放射性核素 nuclide isotope A isomer 核衰變 decay 及其類型 衰變 衰變 衰變 衰變電子俘獲 衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換 衰變 alphadecay 核衰變時放射出 粒子的衰變ZX Z 2Y 2He Q A A 4 4 衰變 核衰變時放射出 粒子的衰變 衰變 betadecay ZX Z 1Y Q 衰變ZX Z 1Y Q電子俘獲ZX 1e Z 1Y A A A A A 0 A 衰變 gammadecay 核衰變時放射出 粒子的衰變ZX ZY A AM 核衰變規(guī)律decaylaws 衰變常數(shù)與衰變公式Nt N0e t半衰期 0 693 T1 2 生物半衰期有效半衰期 放射性活度及其單位 單位時間內(nèi)的核衰變次數(shù) 衡量放射性強弱 單位 貝克勒爾居里 radioactivity 射線與物質(zhì)相互作用 1 帶電粒子與物質(zhì)相互作用電離與激發(fā)ionizationexcitation韌致輻射bremsstrahlung散射scattering 射線與物質(zhì)相互作用 1 帶電粒子與物質(zhì)相互作用湮沒輻射annihilationradiation吸收absorption 射線與物質(zhì)相互作用 2 光子與物質(zhì)相互作用光電效應(yīng)photoelectriceffect康普頓效應(yīng)Comptonscattering電子對生成pairproduction 射線與物質(zhì)相互作用 3 中子與物質(zhì)相互作用彈性散射核反應(yīng) 輻射量及其單位 衡量輻射與物質(zhì)相互作用時能量的傳遞關(guān)系以及反映與輻射效應(yīng)相關(guān)的量和單位具有法律效力的法定單位醫(yī)學(xué)中常用的輻射量有照射量 吸收劑量 當(dāng)量劑量等 照射量exposure 空氣電離能力的量 反映X 輻射場的強弱 光子在質(zhì)量為dm的空氣中釋放出來的全部電子 負(fù)電子和正電子 完全被空氣所阻止時 在空氣中產(chǎn)生任一種符號的離子總電荷的絕對值dQ 與空氣質(zhì)量dm之比 X dQ dm 庫侖 千克 吸收劑量absorbeddose 物質(zhì)吸收輻射的能量 說明受照物質(zhì)吸收能量多少 單位質(zhì)量被照射物質(zhì)吸收任何電離輻射的平均能量D dE dm J KgGyrad 當(dāng)量劑量equivalentdose 衡量生物效應(yīng)的危險度 組織中某點處的當(dāng)量劑量是吸收劑量D 品質(zhì)因數(shù)Q以及其他修正因數(shù)乘積N的乘積H D Q N Sv rem 有效劑量effectivedose 衡量生物效應(yīng)的發(fā)生率 全身非均勻性照射當(dāng)量劑量與相應(yīng)的組織權(quán)重因子乘積的總和HT WR DT R 一 名詞解釋 核素放射性核素同位素同質(zhì)異能素核衰變放射性活度比活度放射性濃度衰變常數(shù)物理半衰期生物半衰期有效半衰期韌致輻射光電效應(yīng) 二 簡述常見的核衰變的類型 三 輻射劑量單位有哪些 復(fù)習(xí)思考要點 放射防護(hù) Introduction 原子核科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展及其在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用 使得人類接觸射線的機(jī)會日益增多 因此 放射防護(hù)的宗旨是為了保障放射性工作人員 公眾及其后代的健康和安全 提高放射防護(hù)的效益 促進(jìn)核技術(shù)的發(fā)展及放射工作的順利進(jìn)行 Theoriginofionizingradiation Naturalbackground天然本底 宇宙射線 環(huán)境中的天然放射性核素 人體內(nèi)的放射性核素 三種來源的本底輻射 在一般地區(qū)使人體受到年累積劑量當(dāng)量約為1mSv a 1 Artificialradioactivity Occupationradiation Medicalradiation Environmentalradioactivepollution Otherradiation 在生活中人們也經(jīng)常受到來自其它方面的照射 如佩戴夜光表 看電視 乘飛機(jī)等 也會造成一定的劑量 但都不會對人體健康造成危害 生活中的放射性輻射劑量 公眾所受輻射照射比例 1993年 高本底地區(qū) 一些國家和地區(qū)地表輻射在1m高處空氣中的平均吸收劑量率 nGy h 1 奧地利 印度 波蘭 美國 意大利 東德 瑞士 日本 西德 中國臺灣 印度喀拉拉邦和泰米爾納德邦西南沿海長約 Km寬約0 5Km的地帶富含獨居石沉積物 232Th占該石重8 10 5 居住 萬居民 是世界上含釷最高地區(qū) 空氣平均劑量率1300nGy h 1 中國大陸高本底輻射區(qū) 廣東的陽江縣 地表含有獨居石礦物的沉積物土壤中U Th Ra的含量較高 比正常地區(qū)高 倍 吸收劑量平均為0 34uGy h 1 世界上95 以上的人生活在 正常區(qū) 電離輻射生物效應(yīng) 是指電離輻射將輻射能量傳遞給有機(jī)體所引起的任何改變的總稱研究電離輻射對人體的影響 發(fā)生 發(fā)展 轉(zhuǎn)歸 機(jī)理 這些影響包括機(jī)體受照射后產(chǎn)生的一系列生化 病理生理及形態(tài)變化進(jìn)而引起的一些生物效應(yīng) 基本原理 生物大分子的電離 激發(fā)射線能量的轉(zhuǎn)換物理學(xué) 化學(xué) 生物學(xué)生物分子 細(xì)胞 組織 器官 機(jī)體 放射生物效應(yīng)的分類 確定性效應(yīng)與隨機(jī)效應(yīng) 嚴(yán)重程度與發(fā)生機(jī)率 近期效應(yīng)與遠(yuǎn)期效應(yīng)軀體效應(yīng)與遺傳效應(yīng)低劑量輻射興奮效應(yīng) 低劑量輻射有益論 既然一些地區(qū)的天然本底輻射高出一般地區(qū)許多倍 與輻射有關(guān)的腫瘤疾病發(fā)病率是否增高 其調(diào)查的結(jié)果是否定的 因而 近幾年產(chǎn)生了 小劑量輻射有益論 的觀點 認(rèn)為小劑量輻射可用刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng) 增強抵抗疾病的能力 使腫瘤發(fā)生率反而降低 即低劑量輻射的興奮效益 但此種觀點尚有待進(jìn)一步論證 一定的低劑量對生物生命活動的輻射興奮效應(yīng) hormesis 曾報告的低輻射劑量興奮效應(yīng) 增進(jìn)動物的生長與發(fā)育延長壽命改善幼體存活率改善傷口愈合增強對感染的抵抗力降低致癌機(jī)率 放射衛(wèi)生防護(hù) 防護(hù)目的Objectiveofradioactivityprotection防止一切有害的非隨機(jī)效應(yīng) 是基于任何照射都將產(chǎn)生一定的危害 應(yīng)避免一切不必要的照射的觀點 將隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生機(jī)率降低到被認(rèn)為可以接受的水平 防護(hù)基本原則放射實踐正當(dāng)化放射防護(hù)最優(yōu)化個人劑量限制化 防護(hù)基本原則的含義 實踐正當(dāng)化 justification 核醫(yī)學(xué)工作 核電站等帶來明顯的好處放射防護(hù)最優(yōu)化 防護(hù)有科學(xué)依據(jù)個人劑量的限制 不超過國家規(guī)定的劑量限值 按照以上原則就可以使放射工作的危險度不高于其它行業(yè) 放射衛(wèi)生防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn) 國家以法規(guī)形式頒布的標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn) 國際放射防護(hù)委員會 ICRP 及國際原子能委員會 IAEA 發(fā)布有關(guān)放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 為各國制定標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù) 基本限值 放射工作人員的劑量限值劑量限值是經(jīng)過長期累積或一次照射后 對機(jī)體損害最小和遺傳效應(yīng)的機(jī)率最低的劑量 放射工作人員可以接受的上限 而不是安全與危險的分界線 劑量限值要考慮到隨機(jī)效應(yīng)與非隨機(jī)效應(yīng) 公眾中個人的劑量限值 全身 5mSv 60號 1mSv 任何單個組織或器官 50mSv 60號 眼晶體15mSv 皮膚50mSv 長期持續(xù)受到照射時 一生中全身年劑量當(dāng)量應(yīng) 1mSv 含待積劑量 新出版物對公眾的劑量限值更加嚴(yán)格 放射衛(wèi)生防護(hù)措施 合理使用放射源外照射防護(hù)三要素時間 距離 屏蔽內(nèi)照射防護(hù)要點 外照射的防護(hù)措施 時間 距離 屏蔽防護(hù)三要素 受照劑量與放射活度 受照時間成正比 與照射距離的平方成反比 時間防護(hù) 縮短與放射源接觸時間距離防護(hù) 盡可能增加與放射源距離 距離增加 倍 劑量下降至1 4 屏蔽防護(hù) 根據(jù)不同射線選擇不同屏蔽物質(zhì)減低活度 滿足工作前提下盡可能減少用量 PaperCopper perspexLead concrete Penetrationpowerofdifferentrays 內(nèi)照射防護(hù)和去污技術(shù) 預(yù)防性措施開放性放射工作場所的選址與設(shè)計工作場所的合理布局 三區(qū)制 清潔區(qū) 中間區(qū) 活性區(qū) 活性區(qū)又分為高 中 低活性區(qū) 安全操作技術(shù)準(zhǔn)備充分 操作熟練 注意防護(hù) 避免污染 去污技術(shù)原則 去污及時 防止擴(kuò)散 合理選用去污技術(shù)和去污劑 去污時也要注意放射防護(hù) Radioactivewastetreatment 廢水 廢水貯存系統(tǒng)貯存衰變 低活度稀釋排放 廢物 放置衰變 廢氣 低活度可大氣稀釋 一 放射防護(hù)的基本原則是什么 二 外照射有哪些防護(hù)措施 復(fù)習(xí)思考要點 核醫(yī)學(xué)儀器 核醫(yī)學(xué)儀器是把探測到的射線的能量轉(zhuǎn)換成可記錄和定量的電能 光能等 測定放射性核素的活度 能量及其分布的裝置 臨床核醫(yī)學(xué)測定及顯像儀器 閃爍計數(shù)器 放射免疫測量儀液體閃爍計數(shù)器 低能 射線放射性活度計臟器功能測定儀 腎 心 甲狀腺 照相機(jī) 一次成像 平面 靜態(tài) 動態(tài)發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像儀 ECT 單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層 SPECT 正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層 PET SPECT CT PET CT 同機(jī)圖像融合 核醫(yī)學(xué)放射防護(hù)用儀器 個人劑量監(jiān)測儀表面污染及場所劑量監(jiān)測儀 核醫(yī)學(xué)儀器的基本原理 電離作用熒光現(xiàn)象感光作用 核醫(yī)學(xué)儀器的基本結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu)探頭 換能器 晶體光電倍增管前置放大器電子測量裝置定標(biāo)器計數(shù)率儀脈沖幅度分析器 晶體光電倍增管 光電倍增管 PMT 結(jié)構(gòu)原理 常用核醫(yī)學(xué)顯像儀器 相機(jī)SPECTPET 照相機(jī)的工作原理 照相機(jī)的工作原理是利用引入人體內(nèi)的放射性核素發(fā)出的 射線使碘化鈉晶體激發(fā)并產(chǎn)生閃爍熒光 熒光光子與光電倍增管的陰極發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子 光電子經(jīng)光電倍增管聯(lián)極倍增放大在陽極形成電脈沖 電脈沖信號經(jīng)位置電路 顯示系統(tǒng)和成像裝置等處理描繪出放射性分布圖象 相機(jī) 準(zhǔn)直器 屏蔽和準(zhǔn)直作用保證影像的分辨率和定位的準(zhǔn)確 信號分析和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) SPECT 單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層 SinglePhotonEmissionComputedTomography SPECT SPECT相當(dāng)于大視野 照相機(jī) 其探頭系統(tǒng)為一旋轉(zhuǎn)型 照相機(jī) 它圍繞病人作1800或3600旋轉(zhuǎn) 每隔一定角度采集圖象 通常是以每隔30或60采集一幀圖象或3600采集64張圖象 然后通過計算機(jī)處理 重建成斷層顯像 目前探頭已發(fā)展到雙探頭和三探頭 多探頭可變角 照相機(jī)可在900 1800以及任意角度進(jìn)行采集 大大縮短顯像時間 同時提高顯像的靈敏度和空間分辨率 SPECT ECT與CT的比較 ECT與CT的比較 PET 正電子發(fā)射斷層 PositronEmissionTomography PET 正電子經(jīng)湮滅輻射產(chǎn)生兩個方向相反能量均為511KeV的 光子 PET使用互成1800排列的兩個探頭探測 光子 當(dāng) 光子經(jīng)檢測器時產(chǎn)生熒光光子并形成一個電脈沖 脈沖高度分析器選擇能量符合511KeV的電脈沖送入電子學(xué)線路 再把呈相反方向并在5 15秒內(nèi)發(fā)生的兩個電脈沖信號送入顯像系統(tǒng) 計算機(jī)以此閃爍數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)生成PET斷層影像 PET 用正電子核素放射性藥物在體內(nèi)放出的正電子與組織相互作用 探測其產(chǎn)生的方向相對的光子 生成PET影像 正電子核素均為生物代謝重要核素 其圖像反映重要代謝功能 其他常用核醫(yī)學(xué)儀器 計數(shù)器液體閃爍計數(shù)器活度計功能測定儀表面污染監(jiān)測儀 計數(shù)器與液體閃爍計數(shù)器 功能測定儀 活度計與計量儀 一 射線探測的基本原理二 ECT和CT的主要區(qū)別 復(fù)習(xí)思考要點 放射性藥物 指含有一個或多個放射性核素而用于診斷和治療的藥物放射性藥物由放射性核素本身及其標(biāo)記化合物組成 如 99mTc ECD 131I MIBG 18F FDG等 標(biāo)記化合物的作用是根據(jù)其生物學(xué)性質(zhì)決定其在體內(nèi)的分布 起到靶向作用 能選擇性積聚在病變組織 放射性藥物 放射性藥物的分類按理化性質(zhì)與結(jié)構(gòu)按使用目的 診斷 顯像劑 示蹤劑治療 符合藥典標(biāo)準(zhǔn)的放射性核素及其標(biāo)記化合物按使用途徑 體內(nèi)體外按藥物來源 反應(yīng)堆加速器發(fā)生器 放射性藥物 放射性藥物的特點放射性 射線及能量T1 2輻射自分解等 藥物固有特性 診斷用放射性藥物的要求 合適的標(biāo)記位置放射性核素必須標(biāo)記在化合物結(jié)構(gòu)的合適位置 且不脫標(biāo) 能充分反映該化合物在體內(nèi)的生物代謝過程理想的生物 物理學(xué)特性生物特性 靶器官積聚快 血液中清除快 靶 非靶比值高合適的物理半衰期合適的射線類型 診斷用 射線 治療用 射線 合適的射線能量 相機(jī)和SPECT 光子以能量100 300KeV T1 210h為宜 如 99mTc為純 光子發(fā)射體 141KeV T1 26 02h 99Mo 99mTc發(fā)生器制備 PET 發(fā)射正電子的核素 18F FDG 511KeV T1 2109 8min 11C 511KeV T1 220 3min 13N 511KeV T1 210 0min 使用回旋加速器生產(chǎn) 示蹤劑 以發(fā)射低能量的 光子為宜 T1 2較長 便于一次購貨供較長時間使用 最常用 125I27KeV T1 260 2d 治療用放射性藥物 治療用放射性藥物對放射性核素特性的選擇上基本同于診斷用放射性藥物 在衰變方式方面多是放射 粒子且半衰期較長的核素 如 131IT1 28 04d 32PT1 214 3d 89SrT1 250 5d 粒子和電子俘獲衰變釋放的俄歇電子具有潛在優(yōu)勢 醫(yī)用放射性核素的來源 裂變 一般為 衰變核素 如 99Mo 131I 133Xe反應(yīng)堆 為目前核素主要來源 如 99Mo 125I 131I 32P 14C 3H 89Sr加速器 多為短半衰期核素 如 11C 15O 18F 123I 111In 67Ga 201Tl 核反應(yīng)堆 加速器 強流質(zhì)子回旋加速器 旋風(fēng)30型回旋加速器 標(biāo)記化合物生產(chǎn) 標(biāo)記化合物制備 放射源分裝 锝生產(chǎn)線 氚標(biāo)記化合物制備 中子源生產(chǎn) 放射性核素發(fā)生器 是一種從長半衰期母體核素中分離出由母體衰變后所產(chǎn)生的短半衰期子體核素的裝置醫(yī)學(xué)上常用的發(fā)生器有 99Mo 99mTc發(fā)生器188W 188Re發(fā)生器82Sr 82Rb發(fā)生器81Rb 81Kr發(fā)生器臨床上最常用的是鉬 锝發(fā)生器 基本原理 放射性連續(xù)衰變ABC T1 長 T2 短 放射性藥品管理 放射性藥物的質(zhì)量控制核純度 含其他放射性核素 雜質(zhì) 含量放化純 含同一核素其他化學(xué)形態(tài)含量化學(xué)純度 指定化學(xué)成分的含量 與放射性無關(guān)生物學(xué)檢驗 放射性藥品使用原則 限制使用范圍和使用量盡量減少額外照射盡量減低環(huán)境污染 一 什么是放射性核素發(fā)生器 復(fù)習(xí)思考要點 體外放射分析技術(shù) 利用放射分析方法或其派生的相關(guān)技術(shù)在體外進(jìn)行體內(nèi)物質(zhì)種類和含量的分析測定 待測物質(zhì)濃度與檢測手段 臨床化學(xué)分析 pg mL ng mL mg mL mg mL g L 免疫分析 TherapeuticDrugs ThyroidHormone FertilityHormone Allergy CancerMarkers InfectiousDisease Vitamins SerumProteins 放射免疫分析的創(chuàng)立 1959美國Yalow Berson1960英國Ekim s1977獲諾貝爾醫(yī)學(xué)生物學(xué)獎 醫(yī)學(xué)生物學(xué)超微量分析的里程碑 放射免疫分析的精髓 R 放射性核素示蹤高靈敏不直接探測待測物 而探測待測物上的標(biāo)記信號 標(biāo)記物的放大效應(yīng) RIA I 免疫學(xué)反應(yīng)高特異廢除以往沿用的無機(jī)或有機(jī)試劑 代之以抗體為結(jié)合劑 基本類型 一 抗原和抗體的結(jié)合反應(yīng)1 RIA2 IRMA二 配體與受體結(jié)合反應(yīng) RRA2 受體放射分析三 酶與底物的酶促反應(yīng)四 競爭蛋白結(jié)合分析 放射免疫分析技術(shù) 基本原理 競爭性抑制抗原與抗體結(jié)合的競爭性抑制 特異性結(jié)合反應(yīng) 遵循質(zhì)量作用定律 標(biāo)記抗原與抗原對抗體有相同的結(jié)合能力 當(dāng)抗體的量有限時 這種結(jié)合就出現(xiàn)相互競爭 彼此抑制 反應(yīng)式 AgAgAb AbAg Ag Ab反應(yīng)遵循質(zhì)量作用定律 結(jié)合能力取決于濃度比例 Ag與Ag 相互競爭結(jié)合Ab 彼此抑制結(jié)合反應(yīng)Ag 與Ab的量是恒定的 Ab的量是有限的Ag 與Ab結(jié)合的量與Ag的量成反比 二種抗原 Ag Ag 與Ab結(jié)合的量取決于兩者的濃度比例 Ag量多 則AgAb結(jié)合多 Ag Ab結(jié)合量就少 即Ag Ab將隨Ag的增加而減少 呈負(fù)相關(guān) 表現(xiàn)為函數(shù)關(guān)系 在系統(tǒng)中 Ag Ab的量可通過測定放射性而獲得 再根據(jù)函數(shù)關(guān)系求Ag的量 標(biāo)準(zhǔn)曲線 標(biāo)準(zhǔn)曲線