1、卫生部北京医院核医学科 北京大学第五临床医学院核医学教研室,核医学总论 Introduction of nuclear medicine,早老性痴呆 脑淀粉样变斑块显像,甲亢 131碘治疗,冠心病 心肌血流灌注显像,胰腺癌 肿瘤显像,核医学（nuclear medicine） 作为一门年轻的综合性边缘学科 是现代医学的重要组成部分 它既是从事生物医学研究的一门新技术 又因在诊断和治疗疾病中具有独特的优势 在临床医学领域占有特殊的地位 已成为独立学科,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药
2、物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,世界上伟大的科学发明 著名的获诺贝尔奖金的科学家 序幕 18951934 初创阶段 19351945 初具规模阶段 19451960 迅速发展阶段 19611975 近现代核医学阶段 19762010,核医学发展史,1895年德国物理学家伦琴发现了X射线，树立了放射学的里程碑 用X射线为他夫人拍摄了手的照片成为人类第一张X线照片 1901年第一张诺贝尔物理学奖状授予伦琴,核医学序幕（18951934）,1896年法国物理学家贝克勒耳在研究铀盐时 发现铀能使附近黑纸包裹的感光胶片感光 由此断定铀能不断地发射某种看不见而穿透力强的射
3、线 第一次认识到放射现象 他和居里夫妇共同获1903年诺贝尔物理学奖 由于受到放射性的伤害 他成为第一位被放射性物质夺去生命的科学家,1898年居里夫妇 发现镭和钋两种放射性元素 居里夫人一生两度获诺贝尔奖,Frederic Joliot-Curie （弗雷德里克约里奥居里） 和 Irene Curie （伊雷娜居里） 1934年第一次用人工方法获得了放射性32P 揭开和平利用放射性核素的序幕 1935年获诺贝尔化学奖,实验核医学之父,1923年匈牙利籍化学家 Hevesy 最早将同位素示踪技术 用于植物的研究、人体全身含水量等生理学研究 并发明了中子活化分析技术 被誉为实验核医学之父 194
4、3年获得了诺贝尔化学奖,临床核医学之父,1926年美国内科医师Blumgart 第一次应用了示踪技术 即利用放射性氡在人的活体研究循环时间 以后还进行了多项生理、病理和药理学研究 被誉为“临床核医学之父”,放射性药: 核素131I、32P、198Au、24Na 最简单的无机化合物 探测仪器: 盖革-繆勒计数管 定标器 检查项目: 甲状腺功能测定 甲状腺疾病的治疗 血液病和腹腔转移瘤治疗,核医学初创阶段（19351945）,核医学初具规模阶段 （19451960）,放射性药：利用加速器和发生器生产 更多的放射性核素 制备成功更多的放射性标记化合物 探测仪器：闪烁照相机配以计算机 检查项目：人体重
5、要脏器核素显像 创立放射免疫分析法，测定体内微量物质,核医学迅速发展阶段 （19611975）,1977年Yalow 和 Berson 获诺贝尔医学奖,放射性药：心、脑功能、代谢单光子显像剂 心、脑、肿瘤代谢、功能正电子显像剂 探测仪器：单光子发射计算机断层仪（SPECT） 正电子发射计算机断层仪（PET） PET/CT和SPECT/CT 检查项目：核心脏病学 神经核医学 肿瘤核医学 ,现代核医学阶段 （1976）,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,核医学定义和内容,核技术与医学相结合的学科 研究核技术在医学中的应用及其理
6、论 核医学的两大必备条件 放射性药物 核医学仪器,动态地观察机体内物质代谢的变化 反映组织和器官整体和局部功能与代谢 简便、安全、无创伤的诊治疾病 进行超微量测定，灵敏度达10-1210-15g 用于医学的各个学科和专业,核医学的特点,experimental nuclear medicine,clinical nuclear medicine,实验核医学,临床核医学,核医学,nuclear medicine,实验核医学利用核技术 探索生命现象的本质和物质变化规律 广泛应用于医学基础理论研究,临床核医学,诊断核医学,治疗核医学,诊断核医学,体内检查法,体外检查法,放射免疫分析,治疗核医学,接触
7、治疗,内照射治疗,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,放射性药物基本概念 放射性药物体内定位机制 放射性药物的制备 放射性药物的质量控制 放射性药物应用的基本考虑 临床常用的诊断与治疗放射性药物,放射性药物,指含有放射性核素 供医学诊断和治疗用的一类特殊药物 放射性药物由放射性核素和被标记物两部分组成 放射性核素起示踪（诊断）和内照射作用（治疗） 被标记物起靶向作用 它本身化学量极微 不产生药理作用,放射性药物基本概念 （radiopharmaceutical）,按不同用途分为两大类 诊断用放射性药物 治疗用放射性药物 诊断
8、用放射性药物 用于显像者称为显像剂（ imaging agent ） 用于非显像检查的称为示踪剂（tracer）,放射性药物按用途分类,放射性药物体内定位机制,（一）特异性摄取 （二）代谢性陷入 （三）特异性结合 （四）通道、灌注和生物分布区 （五）特殊价态物质摄取 （六）化学吸附 （七）微血管栓塞和拦截 （八）细胞的吞噬和胞饮作用 （九）排泄和清除,（一）特异性摄取,某些含放射性核素的化合物被特定组织或器官摄取 对该组织或器官 进行功能测定、显像或治疗 甲状腺特异性摄取 131I-NaI,（二）代谢性陷入,天然营养物质的类似物进入细胞 参与代谢的部分环节 18F-FDG（氟代脱氧葡萄糖） 葡
9、萄糖类似物 可反映肿瘤组织、心肌、脑 葡萄糖摄取及利用情况,（三）特异性结合,通过抗原与抗体、配体与受体 特异性结合进行定位 放射免疫显像 受体显像,68Ga-octreotide（奥曲肽） PET/CT neuroendocrine tumors （神经内分泌肿瘤）,（四）通道、灌注和生物分布区,将显像剂引入某一通道 或当它通过某一通道时 可以使这些通道静态或动态显影 99Tcm-RBC 心室显像,（五）特殊价态物质摄取,一些细胞能选择性地摄取 特殊价态物质 心肌细胞可摄取与K+类似的正一价物质 201TlCl（氯化亚铊）中的201Tl与K+类似 可被心肌细胞摄取 心肌显像,（六）化学吸附,
10、通过离子交换等作用 吸附于特定组织中 骨骼的基本成分羟基磷灰石晶体 能高度吸附99Tcm-多磷酸化合物 99Tcm-MDP（亚甲基二膦酸盐） 骨显像,（七）微血管栓塞和拦截,静脉注射大于毛细血管直径的 放射性颗粒或微球 当它们随血流灌注到肺微血管床时 暂时栓塞在肺微血管床 99Tcm- MAA（大颗粒聚合人血清白蛋白） 肺灌注显像,（八）细胞的吞噬和胞饮作用,当细胞与放射性药物颗粒接触时 如果适合细胞功能需要 颗粒可进入细胞 进入固体颗粒称为吞噬 进入液体颗粒称为胞饮 99Tcm-SC（硫）胶体 肝显像,（九）排泄和清除,特定结构的非特异性底物 经一定途径排泄 可使排泄系统显影 99Tcm-D
11、TPA（二乙三胺五乙酸） 经肾小球滤过排泄 肾动态显像,符合药典一般要求 无菌、无热源、化学毒性小等 理想的核性质 理想的生物学性能,放射性药物的制备 对放射性药物的基本要求,放射性药物的制备 理想的核性质,射线种类与能量 诊断用放射性核素 发射射线，显像用能量100300keV 发射+ 射线，经湮没辐射， 光子能量511keV 具有较强的穿透力，能在体表探测，辐射损伤小 治疗用放射性核素 发射- 射线或俄歇电子 在组织中射程数毫米 对周围正常组织不造成损伤 物理半衰期（physical half life，T1/2） 诊断用以数小时为宜，治疗用一天至数十天,具有良好的定位性能 血液清除快 进
12、入靶器官快 靶/非靶器官的放射性比值高 具有良好的排泄性能 诊断药物 在体内滞留时间足够显像+ 通过尿、粪便迅速排出体外 治疗药物 除了受治疗的病变组织外 从非受治疗组织尽快排出,放射性药物的制备 理想的生物学性能,核反应堆 99Mo、125I、131I、32P、14C、3H、89Sr、133Xe、186Re、153Sm 加速器 11C、13N、15O、18F、123I、201Tl、67Ga、111In 放射性核素发生器,放射性药物的制备 放射性核素的生产,从长半衰期的核素（称为母体、母牛）中 分离短半衰期的核素（称为子体、奶液）的装置 母体不断衰变，子体不断增长 每隔一定时间可从发生器中分离
13、出子体使用 这一现象如同母牛挤奶 使用方便，在医学上应用广泛,放射性药物的制备 放射性核素发生器（generator）,放射性药物的制备 在医学中常用的发生器,99Mo（钼） 99Tcm（锝） 发生器 188W （钨） 188Re（铼） 发生器 82Sr （锶） 82Rb （铷） 发生器 81Rb （铷） 81Krm（氪） 发生器,放射性药物的制备 99Mo99Tcm 发生器,99Mo 是母体、母牛（T1/2 66小时） 99Tcm 是子体、奶液（T1/2 6小时） 99Tcm由99Mo衰变而来 将99Mo吸附于在色层柱上（Al2O3） 衰变产生的99Tcm在色层柱上吸附能力很弱 只要用生理盐
14、水淋洗即可得到99Tcm,放射性药物的制备 99Tcm（锝）,1964年问世 发射单一的光子 能量140keV 半衰期（T1/2）为6小时,放射性药物的制备 放射性核素的标记,是将放射性核素引入化合物（被标记物）分子中 最常用99Tcm标记的放射性药物（80%） 来自发生器的99Tcm以99TcmO4-形式存在 +7价Tc在化学上很稳定，很难与待标记化合物结合 当被还原剂还原后，低价态时+4价Tc稳定性下降 可形成各种不同的络合物 广泛用于各种脏器显像,放射性药物的制备 放射性核素的标记,直接标记法 常用的还原剂是SnCl2 大多数制备成药盒 配体交换法 间接标记法,放射性药物的质量控制（qu
15、ality control，QC）,至关重要 直接影响其有效性和安全性 主要检测内容 物理性质 化学性质 生物学性质,放射性药物的质量控制 物理性质检测,性状：澄明度、颜色、颗粒度 放射性核纯度（radionuclide purity） 指特定放射性核素的放射性活度 占总放射性活度的百分数 放射性活度（radioactivity） 单位时间内原子核衰变数,pH 化学纯度 指以某一形式存在的物质的质量 占该样品总质量的百分数 放射化学纯度（radiochemical purity，RCP或Rp） 指以特定化学形态存在的放射性活度 占总放射性活度的百分比 放射化学纯度对于放射性药物非常重要 有些放
16、化杂质会浓集于血液和非靶器官 影响图像质量甚至对结果的判断,放射性药物的质量控制 化学性质检测,无菌 无热原 毒性检定 生物分布试验,放射性药物的质量控制 生物学性质检测,正当性判断 即权衡预期的需要或治疗后的好处与辐射引起的危害 得出进行这项检查或治疗是否值得的结论,放射性药物应用的基本考虑 正确使用的基本原则,放射性同位素与射线装置放射防护条例 （1989年月日10月24日中华人民共和国国务院令第44号发布）,最优化确定 若有几种同类放射性药物可供诊断检查用 选择所致辐射吸收剂量最小者 诊断检查时尽量采用先进的测量和显像设备 以便获得更多的信息提高诊断水平 同时尽可能降低使用的放射性活度
17、对用于治疗疾病的放射性药物 选择病灶辐射吸收剂量最大 全身及紧要器官辐射吸收剂量较小者,放射性药物应用的基本考虑 正确使用的基本原则,Biography 16 83kg，0.21mCi/kg 2.5min/bed，7 bed,同一患者PET/CT不同型号图像质量,Biography mCT 85kg，0.14mCi/kg 2.0min/bed，6 bed,医用内照射剂量必须低于国家有关法规的规定 采用必要的保护（如封闭某些器官）和促排措施 以尽量减少不必要的照射 对恶性疾病患者可以适当放宽限制 对小儿、孕妇、哺乳妇女、近期准备生育妇女 应用放射性药物从严考虑,放射性药物应用的基本考虑 正确使用
18、的基本原则,指注射了一般皆能耐受 且没有超过一般用量的放射性药物之后 出现的异常生理反应 它与放射性本身无关 是机体对药物中的化学物质的一种反应 放射性药物不良反应的发生率很低 仅万分之二左右 远低于X线检查常用的碘造影剂的不良反应率 主要为变态反应、血管迷走神经反应 少数为热原反应,放射性药物应用的基本考虑 不良反应,注射室和检查室应备有急救箱及氧气袋 对不良反应较多的药物可稍加稀释 使体积稍大 并慢速注入 当发生不良反应时 根据情况及时处理,放射性药物应用的基本考虑 不良反应的防治,核医学发展史上最重要的三种示踪剂 131I-碘化物 99Tcm标记的放射性药物 18F-FDG 在临床影像学
19、方面 前两者用于单光子（SPECT ）显像 后者即18F-FDG用于正电子（PET）显像,临床常用的诊断放射性药物,临床常用的治疗放射性药物,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,核医学仪器发展简史,概念 组成 闪烁探测器组成和原理 临床常用的仪器,核医学仪器,核医学仪器 概 念,核医学工作中必不可少的条件 包括常规诊疗工作和放射防护中 所使用的各种放射性探测仪器,核医学仪器 组 成,组成分两大部分 射线探测器（radiation detector） 电子测量装置和/或计算机装置 最后以一定的方式进行显示 基本部件是闪烁探测器
20、 实际上是能量转换器 将射线能量转换成可以记录的电脉冲信号,主要部件 碘化钠（铊）NaI（Tl）晶体 光电倍增管（photomultiplier，PMT） 前置放大器,核医学仪器 闪烁探测器组成和原理,当光子射入晶体时 能够使晶体分子激发产生闪光 光电倍增管的作用是将微弱的闪烁光 转变成电子并倍增放大成为易于测量的脉冲信号 一个闪烁事件产生一个脉冲 脉冲经前置放大器放大后 输送到电子测量仪器和/或计算机进行处理和显示,显像仪器 功能测定仪 井型计数器 液体闪烁计数器 活度计 污染、剂量监测仪,核医学仪器 临床常用仪器,照相机 单光子发射型计算机断层仪（SPECT） 正电子发射型计算机断层仪（P
21、ET） 多模式成像系统（SPECT/CT和PET/CT） 符合线路SPECT,核医学仪器 显像仪器,核医学最早最基本的显像仪器 用于光子的成像仪器 只能进行平面显像（全身和局部） 由探头及支架、检查床、计算机操作和显示系统组成 探头是照相机的核心，含晶体、光电倍增管和准直器,核医学仪器 照相机,核医学显像仪器与X线成像仪器的区别,X线成像,核医学显像,单光子发射型计算机断层仪 Single Photon Emission Computed Tomography 最常用于探测光子的成像仪器 基本上是一种旋转型的照相机 在一台高性能照相机的基础上 增加了支架旋转的机械部分、断层床和图像重建,核医学
22、仪器 SPECT,单探头、双探头和三探头 探头能围绕躯体旋转360或180 从多角度、多方位 采集一系列平面投影像 通过图像重建和处理 可获得断层影像,核医学仪器 SPECT,单探头SPECT,双探头SPECT,三探头SPECT,正电子发射型计算机断层仪 Positron Emission Computed Tomography 专门用于正电子的成像仪器 组成 探测系统包括晶体、电子准直、符合线路和飞行时间技术 计算机数据处理系统 图像显示系统 断层床,核医学仪器 PET,b+,g （511 keV）,g （511 keV）,18F,正电子 湮没辐射的探测,注入体内的正电子核素 所发射+ 粒子
23、 和组织中电子发生湮没反应 产生两个能量均为511keV 方向相反的光子 被一条直线上的两个探测器探测,18F-FDG PET显像示意图,目前最先进的PET探头是多环型 探头晶体 锗酸铋（bismuth germinate，BGO） 硅酸镥（lutetium oxyorthosillicate，LSO） 硅酸钆（gadolinium orthosillicate，GSO） 硅酸镥钇（LYSO） 不断提高探测效率,图像融合成像系统 当前的发展方向 在PET、SPECT基础上添加CT成像系统 可同时获得病变部位 功能代谢和精确解剖结构的两方面的信息 已成功用于临床,核医学仪器 PET/CT和SPE
24、CT/CT,有经济型PET之称 在双探头SPECT基础上去掉高能准直器 采用双探头符合线路模式 在电子符合时间窗的控制下 同时采集湮没辐射两个方向相反的511keV 光子 也可以实现正电子显像 称之为符合线路SPECT 兼备单光子和正电子18F断层成像 具有一机两用的功能,核医学仪器 符合线路（coincidence circuit） SPECT,双探头符合线路SPECT,由探头、电子线路、计算机和记录显示装置组成 对射线的探测原理同闪烁探测器 甲状腺功能测定仪 局部脑血流测定仪 心功能仪 肾图仪,核医学仪器 功能测定仪,甲状腺功能测定仪,多功能测定仪,井型计数器 用于血、尿等各类样品放射性相
25、对测量 目前主要用于体外放射分析 仪器的组成部分与功能测定仪相同,核医学仪器 井型计数器,使用液体闪烁体（闪烁液）的放射性测量仪 主要测量3H、14C等发射低能射线的放射性核素 常用于14C-尿素呼气试验和实验核医学研究,核医学仪器 液体闪烁计数器,专用放射性计量仪器 用于测量放射性药物或试剂所含放射性活度 主要由探头、后续电路、显示器及计算机系统组成 用来测量放射源发出的射线所产生的电离电流 是国家规定的核医学科唯一强制检定的计量工具,核医学仪器 活度计,主要用于放射防护 表面污染监测仪 用于对工作人员体表、衣物表面和工作场所 有无放射性沾染和沾染多少的检测 剂量监测仪 测量工作场所的照射剂
26、量 测量放射性工作人员的吸收剂量,核医学仪器 污染、剂量监测仪,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,放射性示踪原理 是诊断核医学的基本原理 包括体内和体外两种检查方法 体外检查法 在实验室试管内 完成生物样品测量 超微量检测技术,核医学的诊疗原理和特点 核医学诊断,诊断核医学,体内检查法,体外检查法,放射免疫分析,体内检查法 将开放型放射性核素 引入体内的检查方法 放射性核素显像 非显像检查法即功能测定 通常测量光子（穿透能力强）,核医学的诊疗原理和特点 核医学诊断,各种脏器 组织病变显像,体内检查法,核素显像,非显像法,功
27、能测定 甲状腺功能 肾图,显像基本原理 显像类型 图像显示方式 图像分析 显像优势 显像不足 图像融合技术,放射性核素显像 radionuclide imaging,放射性核素或其标记化合物 与天然元素或其化合物有相同的化学及生物学特性 引入体内后根据其特性 以不同机制聚集脏器、组织或病变部位,放射性核素显像 基本原理,由于放射性核素能发射穿透组织的核射线 用显像仪器能在体外探测到放射性在体内的分布及变化 通过影像不仅显示脏器、组织或病变的形态、位置、大小 而且还可获取病变组织的生物化学与功能代谢信息 从而对疾病进行诊断，对疗效进行评估,放射性核素显像 基本原理,放射性核素显像 显像类型,re
28、gional imaging 显像的范围为某一脏器或躯体的某一部分,显像类型按部位划分 局部显像,whole body imaging 照相机或SPECT的探头 沿体表从头至足做匀速移动 采集全身各部位的放射性 显示为一幅平面全身影像 PET行全身显像 按探头视野范围 逐段依次采集信息 图像经重建、连接等技术 获得全身3D和断层影像,显像类型按部位划分 全身显像,static imaging 将显像剂引入体内 在脏器、组织或病变内的浓度 处于相对稳定状态时显像 由于放射性在一定时间内变化不大 允许采集能满足统计学要求的放射性计数 所得影像清晰、质量好,显像类型按采集时间划分 静态显像,dyna
29、mic imaging 将显像剂引入体内后 随血流流经脏器 或被脏器不断摄取和排泄 或在脏器内反复充盈和射出 上述过程造成脏器内 放射性计数及位置随时间而变化 用显像仪器以一定的速度（如1s/帧、1min/帧等） 连续自动采集信息 得到反映上述动态过程的系列影像 将其影像快速而连续地显示则为电影显示,显像类型按采集时间划分 动态显像,动态显像可利用计算机勾画感兴趣区技术 region of interest（ROI） 提取每帧影像中同一ROI内的放射性计数 生成时间-放射性曲线 据此曲线可对上述动态变化过程进行定量分析 并计算动态过程的多项定量参数,显像类型按采集时间划分 动态显像,early
30、 imaging 将显像剂引入体内 2 h以内进行的显像 delay imaging 将显像剂引入体内 2 h以后进行的显像,显像类型 按采集时间划分 早期显像与延迟显像,planar imaging 将照相机或SPECT的探头置于体表一定位置 采集脏器放射性分布而获得的影像 为脏器内放射性 在探头投影方向上前后叠加的影像,显像类型按采集方式划分 平面显像,tomography 将SPECT探头绕体表旋转采集信息 或用PET在躯体四周同时进行三维信息采集 经处理并重建成横断、冠状和矢状断层图像 断层影像能比较确切地显示 脏器内放射性分布情况 是临床核医学常规的显像方法,显像类型按采集方式划分
31、断层显像,横断面 矢状面 冠状面,rest imaging 受检者处于安静状态下 将显像剂引入体内一定时间后 进行影像采集的显像方法,显像类型按显像过程是否采用干预划分 静息显像,stress imaging 亦称为介入显像（interventional imaging） 指受检者在生理活动或药物干预状态下 将显像剂引入体内进行影像采集 本法可探测静息状态下不易发现的病变 常用于检查心、脑脏器的储备功能,显像类型按显像过程是否采用干预划分 负荷显像,静息显像,负荷显像,positive imaging 病灶对显像剂摄取增高为异常 由于病灶放射性高于正常脏器、组织 又称“热区”显像（hot sp
32、ot imaging） 肝血管瘤血池显像、FDG PET显像,显像类型按显像剂对病变的亲和力划分 阳性显像,negative imaging 病灶对显像剂摄取减低为异常 正常的脏器、组织因摄取显像剂而显影 病变组织因失去正常功能 不能摄取显像剂或摄取减少 呈现放射性缺损或减低 又称“冷区”显像（cold spot imaging）,显像类型按显像剂对病变的亲和力划分 阴性显像,显像类型按核射线的种类划分 单光子显像,single photon imaging 显像剂中的放射性核素发射单光子（99Tcm） 探测单光子的显像仪器（ 照相机或SPECT） 为临床上最常用的显像方法,显像类型按核射线的
33、种类划分 正电子显像,positron imaging 显像剂中的放射性核素发射正电子（18F） 探测正电子的显像仪器（PET） 主要用于肿瘤、心、脑的代谢显像,黑白图像 采集数据经计算机处理和图像重建后 以不同的灰度显示即黑白图像 显示放射性分布状况 彩色图像 采集数据经计算机处理和图像重建后 以色阶显示即彩色图像 显示放射性分布状况,放射性核素显像 图像显示方式,阅片前 要了解临床医师申请核医学检查的目的 要了解受检者的病史和相关临床辅助检查资料 必要时查体 阅片时 必须明确使用哪种显像剂和显像类型,放射性核素显像 图像分析,被检器官的位置 被检器官的形态 被检器官的大小 被检器官的放射性
34、分布,放射性核素显像 静态图像分析要点,通过目测可进行判断 放射性增高 依放射性摄取增高程度划分 稍增高、增高、明显增高（浓聚） 放射性减低 依放射性摄取减低（稀疏）程度划分 稍减低、减低、明显减低（缺损） 利用计算机 分别在病变部位和相应正常组织勾画ROI 进行半定量分析,放射性核素显像 放射性分布分析,动态图像分析要点 同静态图像 另被检器官放射性分布随时间的变化 延迟显像分析要点 注意与早期显像的比较 负荷显像分析要点 注意与静息显像的比较,放射性核素显像 动态、延迟和负荷显像分析,stress,rest,常规X线、CT、MR和B超 利用X线、超声波或磁共振等原理 主要是识别病变的解剖学
35、信息 如部位、分布、数量、大小、形态 组织结构以及毗邻关系等 并由此推理诊断疾病,放射性核素显像 优势,核医学和放射学、超声学最明显的差别 核医学的本质是分子的 核医学显示脏器和病变的血流、功能、代谢 能够从分子水平反映病变组织中早期生化和代谢改变 可以对影像进行半定量和定量分析 提供有关血流、功能和代谢的各种参数,放射性核素显像 优势,放射性核素显像 优势,高度特异性 某些脏器、组织或病变特异地摄取特定显像剂而显影 显像举例 放射性标记的配体进行受体显像 放射性核素标记的单克隆抗体进行放射免疫显像,病变和非病变之间对比度高 属于无创、安全检查 显像剂大多数通过静脉注射或口服引入人体 化学量极
36、微（多为几毫克） 几乎无不良反应 受检者辐射吸收剂量也多低于X线检查,放射性核素显像 优势,影像清晰度较差，影响对细微结构的显示 因引入体内的放射性活度受限，致使成像信息量不足 显像仪器空间分辨率低,放射性核素显像 不足,病变难以定位 由于显像剂的专一性很高 它不可能将体内主要器官同时显示 使得图像上显像剂聚集的浓影 多因缺乏解剖学影像背景而难以定位 核医学影像（nuclear imaging） 被戏称为不清楚的影像 (unclear imaging),放射性核素显像 不足,有识之士很早就认识到 阻碍放射性核素影像 被广泛接受的重要原因 是缺乏解剖标志 为解决这一问题 就是设法将解剖图像与功能
37、、代谢图像结合 也就是采用图像融合技术,放射性核素显像 图像融合技术,解剖成像,功能代谢成像,为解决这一问题而做的最早努力是1961年 美国John Hopkins医院 将头颈部131I闪烁扫描图与X线平片叠加显示 成功地将孤零零的一个131I浓集影 定位于舌根部的肿物处 确诊其为异位甲状腺 避免了手术切除及其严重后果,放射性核素显像 图像融合技术,将功能、代谢影像和CT、MR影像 通过软件进行融合 这种融合技术最早成功地用于刚性器官 对脑功能的研究起到了十分重要的作用 MRI未见异常 癫痫患者发作期 左侧额顶部大片高代谢病灶,放射性核素显像 图像融合技术,基于硬件技术的图像融合 通过组合为一
38、体的多模式成像系统实现 multi-modality imaging system 称为硬件融合 最早是SPECT/CT,放射性核素显像 图像融合技术,Attenuation correction,CT,SPECT,Inherent Image registration,SPECT/CT,SPECT/CT,A和B两位 恶性肿瘤患者,全身骨显像 腰椎4不均匀 放射性摄取增高 有类似表现 可疑骨转移,腰椎4 双侧椎小关节 增生性病变,腰椎4椎体 溶骨性病变 骨转移,A,B,SPECT/CT 骨显像,PET/CT的问世 Townsend 等三位科学家 在美国匹兹堡大学经过三年的研究 将专用PET和螺
39、旋CT组合为一体的PET/CT 经过300余例的临床试验后 1999年6月在美国第46届核医学年会上发布 展示了18F-FDG肿瘤葡萄糖代谢影像与CT图像融合 被大会誉为“年度最佳影像”（image of the year）,放射性核素显像 图像融合技术,PET/CT图像融合属于同机融合，具有相同的定位坐标系统，受检者在同一扫描床、相同体位条件下进行PET/CT同机采集，对获得的图像进行空间匹配或融合，使两个或多个数据集有机的组合到一幅图像上。,1999年度最佳图像 第一幅PET/CT图像,PET/CT Principle,正常PET/CT图像,升结肠肝区结肠癌冠状面,非显像检查法脏器功能测定
40、 基于放射性核素的示踪原理 将示踪剂引入受检者体内后 用功能测定仪在体表对准特定脏器 探测和记录示踪剂 在脏器和组织中被摄取、聚集和排出的情况 以时间放射性曲线等形式显示 可以对脏器的血流及功能状态进行判断 其诊断准确性及所能提供的信息 不如放射性核素显像 但具有简便、经济、实用的优点,体内非显像检查法,主要是体外放射分析法 不必将放射性核素引入体内 而是在试管内完成的 微量生物活性物质的检测技术 最有代表性的是放射免疫分析 （radioimmunoassay，RIA）,体外检查法,核医学的诊疗原理和特点 核医学治疗,放射性核素治疗 是利用放射性核素在衰变过程中 发射出来射线的辐射生物效应 抑
41、制或破坏病变组织 主要是射线 是一种安全、经济 疗效肯定的有效治疗方法,靶向内照射是核医学治疗的基本原理 通过放射性核素或其标记化合物 高度选择性聚集在病变部位进行照射 受到大剂量照射的细胞 因繁殖能力丧失、代谢紊乱、细胞衰老或死亡 达到抑制或破坏病变组织的治疗目的,核医学治疗原理,口服治疗 特异性内照射治疗 如口服131I治疗甲亢及甲状腺癌转移灶 腔内治疗 如32P-胶体胸腔内治疗 敷贴治疗 如90Sr敷贴器治疗毛细血管瘤,核医学治疗方法,静脉注射治疗 如153Sm-EDTMP、89SrCl2等 治疗恶性肿瘤骨转移骨痛 粒子植入治疗 如采用125I和198Au等籽粒源 组织间植入方法治疗实体
42、瘤,核医学治疗方法,核医学发展史 核医学定义和内容 放射性药物 核医学仪器 核医学诊疗原理和特点 核医学发展前景,核医学总论,诊断核医学（特别是核医学显像） 在反映功能代谢和人体解剖结构方面 已成为临床医师的眼睛 为临床医师诊断和治疗所依赖 对疾病的诊断与鉴别诊断有重要的临床意义 对评价疗效、估测预后和指导个体化治疗 有特别的价值 治疗核医学 在某些疾病已经占有重要地位 靶向内照射治疗是特异性核素显像的发展,核医学在临床医学中的地位,放射性药物 其中用于肿瘤诊断和治疗的放射性药物 是最有希望和前途的研究领域 将使以诊断为主的分子核医学逐步发展成为 诊断与治疗并重的分子功能显像与分子靶向治疗领域
43、 显像仪器 主要集中在晶体的研制 计算机性能和软件技术的更新和开发 以及多模式设备如PET/MR等的进一步研发应用 核医学分子影像 临床应用上进一步推广 基础研究更加活跃,核医学发展前景,Radio fluorine Labeled Compounds 18F-Florbetapir,18F-Choline，18F-FDOPA ，18F-FDHT 18F-RGD， Anti-18F-FACBC Radiocarbon Labeled Compounds 11C-choline Radiogallium Labeled Compounds 68Ga-DOTATOC，68Ga-Bombesin R
44、adio zirconium Labeled Compounds （mAb） 89Zr-DFO-J591，89Zr-DFO-Trastuzumab Radioiodine Labeled Compounds（mAb） 124I-cG250,FDG以外的PET示踪剂,静脉注射后18F-AV-45可与脑-淀粉样蛋白结合 Florbetapir显像阴性表示很少或者没有淀粉样斑块 标志着AD导致的任何认知损害的可能性降低 Florbetapir显像阳性表示检测到中度到较多的斑块 尽管AD患者常有大脑斑块增多 但其他类型的神经病患者这种检测也可能为阳性 AV-45显像阳性不一定能确诊AD,2012年美国
45、FDA批准新显像剂 Florbetapir（AV-45） 用于阿尔茨海默病（AD）检测,淀粉样变显像诊断AD,正常对照,AD对照,18F-Choline（胆碱） 与11C-Choline临床应用相似 前列腺癌 肝细胞肝癌 脑肿瘤 有利于延迟显像、双时相显像 能发现更多的骨病变,采用223镭治疗肿瘤骨骼转移 并用18F-FDG PET/CT和AW工作站上PET VCAR软件 监测和评估对肿瘤治疗的疗效 这个幅图像展示了分子影像技术治疗结果和前景 以及采用18F-FDG PET/CT监测治疗效果 223镭能够释放射线对杀死肿瘤细胞 但并不对肿瘤周围正常组织造成影响 研究人员采用对23例乳腺癌患者骨
46、骼转移病灶进行治疗 在两次治疗之后32%的病灶显著缩小 在接受4次治疗后41%的病灶明显缩小 采用18F-FDG PET/CT能够监测治疗过程中肿瘤代谢的变化,Image obtained after of Ra-223 showed a significant decrease (25% decrease of SUVmax from baseline) in FDG uptake intensity in multiple bone mets located in the thoracic and lumber spine, indicating a partial metabolic t
47、reatment response at the level of the tumor cells early during Ra-223 therapy.,SNM 2013 Image of the Year,比利时布鲁塞尔Jules Bordet研究所Dr. Patrick Flamen研究团队,PET/MR问世,在临床上PET/CT取得的巨大成功和在市场上的迅速增长 促进了又一双模式影像高端设备PET/MR的问世 在PET/MR研究中解决的难题 PET硬件系统对MR磁场的干扰 基于MR的PET衰减校正不准确 2011年Siemens和Philips公司生产的PET/MR 正式获得境外医疗
48、器械上市许可证（美国FDA和欧盟CE）同年两公司向中国国家食品药品监督管理局（SFDA） 申请该设备的首次注册并于2012年已获批准,当今四大医学影像都在迅速发展 以显示解剖结构为特长的CT、MRI和超声显像 向同时显示脏器功能、血流灌注甚至生化成分的方向跃进 多模式显像设备的出现和影像融合技术的完善 更利于同时完成解剖成像和功能显像 取长补短或相互印证 实现一站式诊断,多模式显像和医学影像综合应用,分体式PET/MR,一体式PET/MRBiograph mMR,PET/CT和PET/MR各自的优劣势,目前关于PET/MRI临床应用的共识 在神经、腹部和前列腺等疾病的诊断方面具有优势 特别是对
49、肿瘤原发灶的诊断已经显示出独特的价值 这些优势不是来自PET而是来自MRI 但在肿瘤学的广泛应用方面尚需临床的进一步验证 在胸部、心脏的临床应用仍然需要进一步临床研究,Comparison between PET/CT and PET/MR data acquired on same day in same patient with metastasized thyroid carcinoma （in cervical, mediastinal, and pulmonary regions）,Axial slices of both modalities showing pulmonary focus presumably representing lung metastasis （melanoma）,56岁 多形性胶质母细胞瘤 11C-
