1、核醫(yī)學(xué)總論Nuclear Medicine北京大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院張連娜北京積水潭醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)到底是什么？檢查過(guò)程如何？與其他檢查相比有哪些好處？學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 核醫(yī)學(xué)的定義內(nèi)容和特點(diǎn) 放射性核素顯像的診斷原理及特點(diǎn)伽瑪閃爍探測(cè)器及符合探測(cè)的工作原理第一節(jié) 核醫(yī)學(xué)的定義、內(nèi)容和特點(diǎn)一、核醫(yī)學(xué)的定義 核醫(yī)學(xué)（nuclear medicine）是一門(mén)研究 核素和核射線在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及生物醫(yī)學(xué)理論的學(xué)科 二 內(nèi)容包括 實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué) （experimental nuclear medicine） 臨床核醫(yī)學(xué) （clinical nuclearmedicine）如果你是病人，你希望的檢查是什么樣的？三、核醫(yī)學(xué)的

2、特點(diǎn) 1.核醫(yī)學(xué)功能代謝顯像-準(zhǔn)確性2.放射性核素顯像為無(wú)創(chuàng)性檢查3.放射性核素檢查的安全性-放射性劑量小4.部分檢查一次注藥可進(jìn)行全身檢查，性價(jià)比高 5.影像的清晰度不如CT、MR，影響對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的精確顯示。 三、核醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)功能代謝顯像顯像方法:靜脈注射放射性示蹤物，通過(guò)設(shè)備探測(cè)、接收并記錄引入體內(nèi)靶組織或器官的放射性示蹤物發(fā)射的射線，并以影像的方式顯示出來(lái)。三、核醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)功能代謝顯像可以顯示臟器或病變的位置、形態(tài)、大小等解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，更重要的是可以同時(shí)提供有關(guān)臟器和病變的血流、功能、代謝甚至是分子水平的化學(xué)信息，有助于疾病的早期診斷。 三、核醫(yī)學(xué)的特點(diǎn) 影像的清晰度不如CT、MR，影響對(duì)

3、細(xì)微結(jié)構(gòu)的精確顯示。 圖像融合（image fusion ）技術(shù)可將CT、MR解剖結(jié)構(gòu)影像與核醫(yī)學(xué)SPECT和PET獲得的功能代謝影像相疊加，更有利于病變精確定位和準(zhǔn)確定性診斷。表1-1 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)及成像原理 影像學(xué)技術(shù) 成像原理圖像性質(zhì) C T衰減系數(shù) CT值 形態(tài) 解剖 MRI質(zhì)子密度 T1T2 解剖 功能 B-US超聲波反射(回聲) 形態(tài) 解剖 r-照相機(jī)放射性濃度(平面) 血流 功能 SPECT放射性濃度(半定量) 血流代謝功能 PET放射性濃度(定量) 血流代謝功能SPECT和CT的異同 SPECT CT _射線源 光子流(射線) 光子流(X射線)射入方式 發(fā)射型 穿透型成像

4、原理 探頭探測(cè)和采集 探頭探測(cè) 引入體內(nèi)的核素 從外部穿透肌體后 發(fā)射的射線而 由組織密度差異而 產(chǎn)生的影像 產(chǎn)生的影像反映信息 器官的生理功能 解剖結(jié)構(gòu) 與解剖結(jié)構(gòu) _ 第二節(jié) 放射性藥物基本概念 放射性藥物- 放射性藥物（radiopharmaceutical）指含有放射性核素供醫(yī)學(xué)診斷和治療用的一類(lèi)特殊藥物。 顯像劑或示蹤劑- 診斷用放射性藥物通過(guò)一定途徑引入體內(nèi)，獲得靶器官或組織的影像或功能參數(shù)，亦稱(chēng)為顯像劑（imaging agent）或示蹤劑（tracer）。 你認(rèn)為診斷用的放射性藥物應(yīng)具有那些特點(diǎn)？1、合適的半衰期2、應(yīng)為純光子射線3、光子能量范圍100-250KeV4、靶/非靶

5、比值診斷與治療用放射性藥物 一 診斷用放射性 藥物 用發(fā)射光子 的核素及其標(biāo)記物(由照相機(jī)或SPECT接收、探測(cè)) 來(lái)源：診斷用放射性藥物 99mTc 標(biāo)記的放射性藥物 99mTc-核素性能優(yōu)良，為純光子發(fā)射體，能量140 keV，T1/2為6.02 h、方便易得、幾乎可用于人體各重要臟器的形態(tài)和功能顯像 99mTc是顯像檢查中最常用的放射性核素 診斷用放射性藥物2. 131I、201Tl、67Ga、111In、123I等放射性核素 這類(lèi)光子的核素及其標(biāo)記藥物也有較多應(yīng)用，在臨床中發(fā)揮著各自的特性和作用。 診斷用放射性藥物3. 正電子放射性藥物 11C、13N、15O和18F等短半衰期放射性核

6、素（表1-2）在研究人體生理、生化、代謝、受體等方面顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其中氟18F脫氧葡萄糖（18F-FDG）是目前臨床應(yīng)用最為廣泛的正電子放射性藥物。 一 診斷用放射性藥物放射性核素發(fā)生器是從長(zhǎng)半衰期的核素（稱(chēng)為母體）中分離短半衰期的核素（稱(chēng)為子體）的裝置。診斷用放射性藥物 反應(yīng)堆是最強(qiáng)的中子源，利用核反應(yīng)堆強(qiáng)大的中子流轟擊各種靶核，可以大量生產(chǎn)用于核醫(yī)學(xué)診斷和治療的放射性核素。醫(yī)學(xué)中常用的反應(yīng)堆生產(chǎn)的放射性核素有：99Mo、113Sn、125I、131I、32P、14C、3H、89Sr、133Xe、186Re、153Sm等。 加速器能加速質(zhì)子、氘核、粒子等帶電粒子，這些粒子轟擊各種靶核，引起

7、不同核反應(yīng)，生成多種放射性核素。 醫(yī)學(xué)中常用的加速器生產(chǎn)的放射性核素有：11C、13N、15O、18F、123I、201Tl、67Ga、111In等。表1-2 常用正電子放射性核素核反應(yīng)過(guò)程(生理性示蹤劑,可完成幾乎所有的分子生物學(xué)顯示)PET核素半衰期核反應(yīng)式15O2.05 min14N(d，n)15O/15N(p，n) 15O13N9.96 min16O(p，)13N11C20.34 min14N(p，)11C18F110 min18O(p，n)18F/20Ne(d，)18F診斷用放射性藥物 核燃料輻照后產(chǎn)生400多種裂變產(chǎn)物，有實(shí)際提取價(jià)值的僅十余種。 在醫(yī)學(xué)上有意義的裂變核素有： 99

8、Mo、131I、133Xe等。二 治療放射性藥物Radionuclide Therapy 適宜的射線能量和在組織中的射程是選擇性集中照射病變組織而避免正常組織受損并獲得預(yù)期治療效果的基本保證。 發(fā)射純-射線的放射性治療藥物： 32P、89Sr（1.46Mev2-3mm)、90Y等 發(fā)射-射線時(shí)伴有射線的放射性治療藥物： 131I、153Sm、188Re、117Snm、117Lu等 三、放射性藥物質(zhì)量控制放射性藥物的質(zhì)量控制（quality control，QC）至關(guān)重要，它直接影響其有效性和安全性。 檢測(cè)內(nèi)容主要有： （一）物理性質(zhì) 檢測(cè)性狀（澄明度、顏色、顆粒度；） 放射性核純度radion

9、uclide purity 指特定放射性核素的放射性活度占總放射性活度的百分?jǐn)?shù)； 放射性活度（單位時(shí)間內(nèi)原子核衰變數(shù)，radioactivity）檢定等。 三、放射性藥物質(zhì)量控制（二）化學(xué)性質(zhì)檢測(cè) pH 化學(xué)純度（指以某一形式存在的物質(zhì)的質(zhì)量占該樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)） 放射化學(xué)純度（是指以特定化學(xué)形態(tài)存在的放射性活度占總放射性活度的百分比，radiochemical purity，RCP或Rp）檢定等，其中放射化學(xué)純度對(duì)于放射性藥物非常重要，有些放化雜質(zhì)會(huì)濃集于血液和非靶器官，影響圖像質(zhì)量甚至影響結(jié)果判斷。 三、放射性藥物質(zhì)量控制（三）生物學(xué)性質(zhì)檢測(cè) 無(wú)菌 無(wú)熱原 毒性檢定 生物分布試驗(yàn) 四、放

10、射性藥物正確使用放射性藥物是一類(lèi)特殊藥物（一）放射性藥物正確使用在決定是否給病人使用放射性藥物進(jìn)行診斷或治療時(shí)，首先要作出正當(dāng)判斷 醫(yī)用內(nèi)照射劑量必須低于國(guó)家有關(guān)法規(guī)的規(guī)定 (二)做好放射防護(hù)第三節(jié) 核醫(yī)學(xué)儀器 核醫(yī)學(xué)儀器有多種：r-照相機(jī), SPECT,符合線路ECT, PET, PET/CT 核醫(yī)學(xué)儀器一般由兩大部分組成： 輻射探測(cè)器radiation detector（r-閃爍探測(cè)器 r- scintillation detector）電子測(cè)量裝置和/或計(jì)算機(jī)裝-電子學(xué)線路顯示器，最后以一定的方式進(jìn)行顯示。一、閃爍探測(cè)器閃爍探測(cè)器（scintillation detector）實(shí)際上是一

11、種能量轉(zhuǎn)換器，其作用是將探測(cè)到的射線能量轉(zhuǎn)換成可以記錄的電脈沖信號(hào)。主要部件(探頭)由碘化鈉（鉈）NaI（Tl）晶體、光電倍增管（photomultiplier，PMT）和前置放大器組成（圖1-7）。 光電轉(zhuǎn)換圖1-7 閃爍探測(cè)器的工作原理二、核醫(yī)學(xué)顯像儀器 （一）照相機(jī) 照相機(jī)（camera）是核醫(yī)學(xué)最基本的顯像儀器，它由探頭及支架、電子線路、計(jì)算機(jī)操作和顯示系統(tǒng)組成（圖1-8）。二、核醫(yī)學(xué)顯像儀器（二）單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層儀 （single photon emission computed tomography，SPECT）二、核醫(yī)學(xué)顯像儀器（三）符合線路SPECT（coincidenc

12、e circuit SPECT）或SPECT/PET正電子發(fā)射斷層儀PET(Positron Emission Tomography)+衰變產(chǎn)生的正電子具有一定的動(dòng)能，能在介質(zhì)中運(yùn)行一定距離，當(dāng)其能量耗盡時(shí)可與物質(zhì)中的自由電子結(jié)合（兩個(gè)電子的靜止質(zhì)量相當(dāng)于的能量），正負(fù)電荷抵消，轉(zhuǎn)換成為兩個(gè)方向相反,能量各為的光子而自身消失 _湮沒(méi)輻射符合探測(cè): 正電子斷層顯像的物理基礎(chǔ) 方向相反,能量各為511KeV的光子 同時(shí)被相對(duì)放置的2個(gè)探頭探測(cè)到。二、核醫(yī)學(xué)顯像儀器（四）正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層儀 （positron emissiontomography，PET） PET/CT 中心回旋加速器正電子化

13、學(xué)合成器PET/CT二、核醫(yī)學(xué)顯像儀器（五）PET/CT 在PET、SPECT/PET基礎(chǔ)上添加CT和/或MR成像系統(tǒng)三、功能測(cè)定儀功能測(cè)定儀由一個(gè)或多個(gè)探頭、電子線路、計(jì)算機(jī)和記錄顯示裝置組成（圖1-19）。其對(duì)射線的探測(cè)原理見(jiàn)上述閃爍探測(cè)器。常用的有甲狀腺功能測(cè)定儀、腎圖儀、局部腦血流測(cè)定儀和心功能儀等。四、其它（一）井型計(jì)數(shù)器 （well counter）四、其它（二）液體閃爍計(jì)數(shù)器 （liquid scintillation counter）四、其它（三）活度計(jì)（radioactivity calibrator） 和污染、劑量監(jiān)測(cè)儀 第四節(jié) 核醫(yī)學(xué)診斷與治療原理 一、放射性核素顯像定義

14、： 將放射性核素及其標(biāo)記化合物 引入體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)臟器、組織、病變的 顯像檢查的方法。（一）放射性核素顯像原理 放射性核素顯像是利用放射性核素示蹤技術(shù)在活體內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常和病變組織顯像的核醫(yī)學(xué)檢查法。 SPECT_放射性核素或其標(biāo)記化合物與天然元素或其化合物一樣，引入體內(nèi)后根據(jù)其化學(xué)及生物學(xué)特性有其一定的生物學(xué)行為，它們選擇性地聚集在特定臟器、組織或受檢病變部位中。 PET _ 目前唯一可在活體分子水平完成生物學(xué)顯示的影像技術(shù),幾乎所有的生物分子均可用生理示蹤劑. 心臟腫瘤神經(jīng)核醫(yī)學(xué)最基本的原理-示蹤原理（一）放射性核素顯像原理聚集的主要機(jī)制有： 細(xì)胞選擇性攝取(包括特需物質(zhì)、特價(jià)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物或異物

15、)； 特異性結(jié)合(放射免疫顯像)； 化學(xué)吸附(骨掃描)； 微血管栓塞(肺灌注顯像)； 簡(jiǎn)單在某一生物區(qū)通過(guò)和積存等.（二）放射性核素顯像類(lèi)型平面與斷層顯像 平面顯像（planar imaging）斷層顯像（tomography） （二）放射性核素顯像類(lèi)型2. 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)顯像靜態(tài)顯像（static imaging）動(dòng)態(tài)顯像（dynamic imaging）（二）放射性核素顯像類(lèi)型3. 局部與全身顯像 局部顯像（regional imaging）全身顯像（whole body imiging）（二）放射性核素顯像類(lèi)型4. 陽(yáng)性顯像（positive imaging） 與陰性顯像 （negative

16、 imaging）“熱區(qū)”顯像（hot spot imaging）“冷區(qū)”顯像（cold spot imaging）（二）放射性核素顯像類(lèi)型5. 靜息與負(fù)荷顯像 負(fù)荷stress靜息rest（二）放射性核素顯像類(lèi)型6. 早期與延遲顯像早期顯像（early imaging）延遲顯像（delay imaging）（二）放射性核素顯像類(lèi)型7. 單光子與正電子顯像 單光子顯像 SPECT（single photon imaging） 正電子顯像 PET（positron imaging）（三）圖像顯示方式及分析 1. 黑白圖像或彩色圖像 以不同的灰度即黑白圖像或色階即彩色圖像顯示放射性分布狀況。 （三

17、）圖像顯示方式及分析2. 圖像分析 要了解臨床醫(yī)師申請(qǐng)核醫(yī)學(xué)檢查的目的，受檢者的病史和相關(guān)臨床輔助檢查資料，必要時(shí)查體；閱片時(shí)必須明確使用哪種顯像劑和顯像類(lèi)型；在有經(jīng)驗(yàn)的上級(jí)醫(yī)師指導(dǎo)下集體閱片，非常認(rèn)真細(xì)致地正確辨認(rèn)和分析正常（包括正常生理變異）及異常改變。 （三）圖像顯示方式及分析定量與半定量分析對(duì)病變部位的異常放射性濃聚灶或稀疏缺損通過(guò)目測(cè)可進(jìn)行初步判斷或定性診斷；亦可利用計(jì)算機(jī)勾畫(huà)ROI技術(shù)，分別在病變部位和相應(yīng)正常組織獲得靶器官組織與本底（target/background，T/B）的攝取比值，進(jìn)行半定量分析；或通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理獲得定量分析的功能參數(shù)協(xié)助診斷。 （三）圖像顯示方式及分

18、析圖1-34 計(jì)算機(jī)勾畫(huà)ROI技術(shù)計(jì)算T/B比值圖1-35 腎動(dòng)態(tài)顯像獲得GFR定量參數(shù) （四）放射性核素顯像的特點(diǎn)1. 放射性核素顯像為功能顯像，它能反映臟器、組織或病變的血流、功能、引流、代謝和受體方面的信息，有利于疾病的早期診斷。 2. 可以對(duì)影像進(jìn)行定量分析，提供有關(guān)血流、功能和代謝的各種參數(shù)。3. 某些臟器、組織或病變能特異地?cái)z取特定顯像劑而顯影，這種顯像即具有較高的特異性，如用放射性標(biāo)記的配體進(jìn)行受體顯像，放射性核素標(biāo)記的單克隆抗體進(jìn)行RII等。（四）放射性核素顯像的特點(diǎn)4. 圖像融合技術(shù)的應(yīng)用可將CT或MR提供的解剖結(jié)構(gòu)信息與核醫(yī)學(xué)SPECT或PET提供的功能代謝信息準(zhǔn)確匹配，得

19、到對(duì)病灶既能精確定位又能定性的高質(zhì)量圖像圖像融合（imaging fusion）（四）放射性核素顯像的特點(diǎn)5. 安全性 (P41工作人員的防護(hù)原則) 顯像劑大多數(shù)通過(guò)靜脈注射或口服引入體內(nèi)，屬無(wú)創(chuàng)性檢查。其化學(xué)量極微，多為幾毫克，不良反應(yīng)率遠(yuǎn)低于X線造影劑。受檢者輻射吸收劑量也多低于X線檢查，因此本法是一種安全的檢查方法。二、非顯像檢查法-功能測(cè)定 非顯像檢查法即臟器功能測(cè)定也是基于放射性核素的示蹤原理，將示蹤劑引入受檢者體內(nèi)后，用功能測(cè)定儀在體表對(duì)準(zhǔn)特定臟器，連續(xù)或間斷的探測(cè)和記錄示蹤劑在臟器和組織中被攝取、聚集和排出的情況，并以時(shí)間-放射性曲線等形式顯示，即可以對(duì)臟器的血流及功能狀態(tài)進(jìn)行判

20、斷。非顯像檢查法的診斷準(zhǔn)確性及所能提供的信息不如放射性核素顯像，但其具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。三、體外檢查法 體外檢查法主要是體外放射分析法，不必將放射性核素引入體內(nèi)，而是在試管內(nèi)完成的微量生物活性物質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)，最有代表性的是放射免疫分析（radioimmunoassay，RIA）。四、放射性核素治療定義：放射性核素治療是利用放射性核素在衰變過(guò)程中發(fā)射出來(lái)的射線（主要是-射線）的輻射生物效應(yīng)來(lái)抑制或破壞病變組織的一種治療方法。原理：通過(guò)放射性核素或其標(biāo)記化合物高度選擇性聚集在病變部位進(jìn)行照射，受到大劑量照射的細(xì)胞因繁殖能力喪失、代謝紊亂、細(xì)胞衰老或死亡，從而抑制或破壞病變組織，達(dá)到治療目的

21、。四、放射性核素治療常用的方法有：1 特異性內(nèi)照射治療如131I治療甲亢及甲狀腺轉(zhuǎn)移癌；2 腔內(nèi)治療，如32P-膠體胸腔內(nèi)治療；3 敷貼治療，如用90Sr敷貼器治療毛細(xì)血管瘤；4 組織間插植治療，如用125I粒子植入治療前列腺癌；5 89Sr153Sm鎮(zhèn)痛治療骨轉(zhuǎn)移癌6 其它治療，如用32P或90Y標(biāo)記樹(shù)脂顆粒加工成玻璃微球直接灌注到腫瘤組織供血的動(dòng)脈，或?qū)⒎派湫院怂啬z體直接注射于腫瘤組織。四、放射性核素治療采用153Sm-EDTMP、188Re-HEDP、89SrCl2等放射性藥物治療惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移骨痛已取得滿意的療效；采用125I、103Pd和198Au等籽粒源組織間植入方法治療實(shí)體瘤新療

22、法也越來(lái)越受到人們的關(guān)注；冠狀動(dòng)脈狹窄血管成型術(shù)后進(jìn)行放射性核素內(nèi)照射治療預(yù)防冠脈再狹窄的方法國(guó)內(nèi)已開(kāi)始試用于臨床，并取得了較好效果。第五節(jié) 核醫(yī)學(xué)發(fā)展與展望1、核醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展。r-照相機(jī) SPECT 符合線路ECT2、核藥物的發(fā)展。PETPET/CT第五節(jié) 核醫(yī)學(xué)發(fā)展與展望1958年Anger發(fā)明了第一臺(tái)照相機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了核醫(yī)學(xué)顯像新紀(jì)元，為核醫(yī)學(xué)顯像技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，使照相機(jī)成為最基本的顯像儀器； Yalow和Berson（圖1-38）于1959年首創(chuàng)RIA法，開(kāi)辟了醫(yī)學(xué)檢測(cè)史上的新紀(jì)元，并因此Yalow獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 20世紀(jì)80年代推出了SPECT以及PET，SPECT

23、已成為目前核醫(yī)學(xué)科最常用的顯像儀器，實(shí)現(xiàn)了全身顯像和斷層顯像，從而大大提高了圖像的空間分辨率和診斷的靈敏度及準(zhǔn)確性，進(jìn)一步加速了臨床核醫(yī)學(xué)的發(fā)展。 第五節(jié) 核醫(yī)學(xué)發(fā)展與展望核醫(yī)學(xué)是一門(mén)比較年輕的新興學(xué)科，它隨著放射性核素研發(fā)和核技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，并得到了快速發(fā)展。1895年Roentgen（圖1-37）發(fā)現(xiàn)X射線； 1896年Becqueral發(fā)現(xiàn)鈾鹽的放射性，人類(lèi)首次認(rèn)識(shí)放射性核素； 1898年Curi夫婦成功提取放射性釙和鐳； 1931年發(fā)明了回旋加速器； 1934年Joliot和Curie研發(fā)成功第一個(gè)人工放射性核素32P，從此真正揭開(kāi)了放射性核素在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的序幕。之后10年為初期階段，相繼發(fā)現(xiàn)并獲得了放射性核素99Tcm和131I； 第五節(jié) 核醫(yī)學(xué)發(fā)展與展望1939年Hamiton、Soley和Evans首次用131I診斷疾??； 1941年和