1、中国人民解放军总医院核医学科中国人民解放军总医院核医学科陈英茂陈英茂2008-11-23l核医学的定义、内容及历史核医学的定义、内容及历史l放射性核素示踪技术放射性核素示踪技术l放射性核素显像技术放射性核素显像技术l核医学的定义核医学的定义核医学是利用放射性核素所发出的射线进行核医学是利用放射性核素所发出的射线进行诊断诊断、治疗治疗疾病或进行医学疾病或进行医学研究研究的学科。的学科。l核医学涉及的学科：核医学涉及的学科：核物理、核电子、核探测、计算机技术、图核物理、核电子、核探测、计算机技术、图像处理、放射化学、医学各科等像处理、放射化学、医学各科等l1896年法国物理学家贝可勒尔年法国物理学
2、家贝可勒尔(Becquerel)发现发现铀的放射性铀的放射性第一次认识到放射现象（第一次认识到放射现象（1903年获诺贝尔物理学奖）年获诺贝尔物理学奖）(讲义中讲义中1886年写为年写为1986年年)活度单位：活度单位：Bq(贝可贝可)l1898年居里夫妇发现了镭，此后又发现了年居里夫妇发现了镭，此后又发现了Pu和和Th天然放射性元素（天然放射性元素（1903年，年，1911年两次获得年两次获得诺贝尔奖）诺贝尔奖）活度单位：活度单位：Ci(居里居里)l放射性核素示踪技术放射性核素示踪技术利用放射性核素及其标记化合物作为示踪剂（利用放射性核素及其标记化合物作为示踪剂（tracer）来研究生物体内
3、各种物质的代谢规律及研）来研究生物体内各种物质的代谢规律及研究诊断疾病的一门技术究诊断疾病的一门技术临床上脏器显像及脏器功能测定基本原理临床上脏器显像及脏器功能测定基本原理放射放射性核素示踪技术性核素示踪技术lPET、SPECT、相机、肾图仪等都是基于放射性核素示相机、肾图仪等都是基于放射性核素示踪技术踪技术l示踪剂示踪剂能够显示出它的踪迹的一种物质，能被探测被追踪能够显示出它的踪迹的一种物质，能被探测被追踪l标记标记示踪剂中某元素用它的放射性同位素代替示踪剂中某元素用它的放射性同位素代替标记标记l放射性示踪剂放射性示踪剂放射性核素：发射信号供探测设备来探测该示踪剂放射性核素：发射信号供探测设
4、备来探测该示踪剂的踪迹的踪迹被标记物：带着放射性核素参与生物体内活动被标记物：带着放射性核素参与生物体内活动l没有同位素效应：没有同位素效应：同位素的同位素的质量不同质量不同所引起的示踪剂与被示踪物质的所引起的示踪剂与被示踪物质的生物性质和化学性质生物性质和化学性质差异很小，示踪剂的生物学行差异很小，示踪剂的生物学行为仍可代表被示踪的物质。为仍可代表被示踪的物质。l用量足够小用量足够小注入的量要足够小，体内不会因注入的量要足够小，体内不会因“示踪剂示踪剂+被示踪被示踪物质物质”过量而过量而 干扰干扰生物系统的正常状态生物系统的正常状态l同一性同一性放射性示踪剂和被标记物有相同的化学及生物学性放
5、射性示踪剂和被标记物有相同的化学及生物学性质，无差别的参与生物代谢。质，无差别的参与生物代谢。生物体不能区分示踪剂和被标记物，而是一视同仁生物体不能区分示踪剂和被标记物，而是一视同仁的对待它们的对待它们l可测性可测性放射性核素在体内发射放射性核素在体内发射射线射线示踪原理基于示踪剂以上两个性质示踪原理基于示踪剂以上两个性质l利用放射性核素作为一种标记，制备各种标记利用放射性核素作为一种标记，制备各种标记化合物化合物放射性示踪剂放射性示踪剂l放射性探测仪器探测示踪剂在体内位置、数量放射性探测仪器探测示踪剂在体内位置、数量及变化过程，来研究生物体内相应物质的吸收及变化过程，来研究生物体内相应物质的
6、吸收、分布、代谢、排泄、转移等规律、分布、代谢、排泄、转移等规律放射性放射性核素示踪技术核素示踪技术l灵敏度高灵敏度高37Bq，10-18 10-19 g研究微量物质具有特殊价值研究微量物质具有特殊价值l操作简便操作简便只需测定放射性核素发射的射线数量只需测定放射性核素发射的射线数量不受杂质的干扰，无需化学分析方法中的分离、提纯等步骤不受杂质的干扰，无需化学分析方法中的分离、提纯等步骤l干扰因素少干扰因素少衰变不受环境条件影响衰变不受环境条件影响l合乎生理条件合乎生理条件示踪剂化学量很少，不会干扰和破坏体内生理过程的平衡示踪剂化学量很少，不会干扰和破坏体内生理过程的平衡l定量及定位功能定量及定
7、位功能定量测定和进行动态研究定量测定和进行动态研究定位观察定位观察SPECT、PET显像技术更使其定位功能显像技术更使其定位功能3维立体可视化维立体可视化l辐射分解辐射分解射线照射示踪剂自身，引起辐射分解。射线照射示踪剂自身，引起辐射分解。分解产物形成放射性杂质，影响测量准确度。分解产物形成放射性杂质，影响测量准确度。应即时使用，不宜长时间保存。应即时使用，不宜长时间保存。l同位素效应同位素效应同位素中子数不同，质量不同，可能影响其化学性质及生物学行为同位素中子数不同，质量不同，可能影响其化学性质及生物学行为-同位素效应同位素效应。同位素效应一般较小，但轻元素较明显，如同位素效应一般较小，但轻
8、元素较明显，如3H和和1H，质量差达两倍。，质量差达两倍。l放射防护问题放射防护问题需要专用的实验条件，严格的放射性操作程序，必要的放射性防护设备需要专用的实验条件，严格的放射性操作程序，必要的放射性防护设备l放射性核素的选择放射性核素的选择合适的半衰期合适的半衰期l体内诊断：半衰期应尽可能短，以减小毒性体内诊断：半衰期应尽可能短，以减小毒性便于测量的射线种类和能量便于测量的射线种类和能量l体内诊断：体内诊断：射线，能量尽量低射线，能量尽量低l体外实验：体外实验：衰变核素衰变核素l放射自显影：放射自显影：衰变核素衰变核素l标记物的要求标记物的要求在标记物上核素的标记位置应具有稳定的性质，防止脱
9、落分离在标记物上核素的标记位置应具有稳定的性质，防止脱落分离标记物的纯度要高标记物的纯度要高l示踪剂的剂量选择示踪剂的剂量选择化学量与放射性活度选择化学量与放射性活度选择满足放射测量的精度要求下，考虑辐射生物效应尽可能小满足放射测量的精度要求下，考虑辐射生物效应尽可能小l辐射防护及废物处理辐射防护及废物处理要依据法规，作为实验的一个组成部分进行设计要依据法规，作为实验的一个组成部分进行设计l核素稀释法核素稀释法其原理是根据化学反应物在稀释前后质量相等的原理。分为其原理是根据化学反应物在稀释前后质量相等的原理。分为正稀释法和反稀释法。可用于测定血容量、全身水含量及细正稀释法和反稀释法。可用于测定
10、血容量、全身水含量及细胞外液量等胞外液量等l物质转化的示踪研究物质转化的示踪研究了解前体与代谢产物间的关系、中间代谢产物顺序的比活度了解前体与代谢产物间的关系、中间代谢产物顺序的比活度测定等测定等l动态平衡的示踪研究动态平衡的示踪研究了解正常情况下或疾病状态下，生物体内某种物质运动的量了解正常情况下或疾病状态下，生物体内某种物质运动的量变规律变规律l脏器功能测定、脏器显像以及体外放射分析技术等均脏器功能测定、脏器显像以及体外放射分析技术等均是利用示踪技术的原理是利用示踪技术的原理l显像原理显像原理放射性药物、体内、参与机体的代谢过程、核素发出合适的射线、显像仪放射性药物、体内、参与机体的代谢过
11、程、核素发出合适的射线、显像仪器探测并定位定量核素标记物在体内的分布量变规律器探测并定位定量核素标记物在体内的分布量变规律-诊断疾病。诊断疾病。放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫像等技术也属于分子功能影像。；其中受体显像、放射免疫像等技术也属于分子功能影像。l脏器或组织摄取显像剂的机理脏器或组织摄取显像剂的机理1.合成代谢合成代谢 甲状腺合成甲状腺激素甲状腺合成甲状腺激素-131I；心肌、脑、肿瘤的能量代谢；心肌、脑、肿瘤的能量代谢-18F-FDG。2.细胞吞噬细胞吞噬 单核单
12、核-吞噬细胞吞噬异物。吞噬细胞吞噬异物。3.循环通路循环通路 利用放射性核素进入循环通路的过程，可显示该通路及有关器官的影像。利用放射性核素进入循环通路的过程，可显示该通路及有关器官的影像。流经通道、血管灌注、微血管暂时性栓塞、血池分布。流经通道、血管灌注、微血管暂时性栓塞、血池分布。4.选择性浓聚选择性浓聚 病变组织对某些放射性药物有选择性摄取作用。病变组织对某些放射性药物有选择性摄取作用。5.选择性排泄选择性排泄 某些脏器对一些药物具有选择性摄取并排泄的功能。某些脏器对一些药物具有选择性摄取并排泄的功能。6.通透弥散通透弥散 放射性药物借助简单的通透弥散作用可使脏器和组织显像。放射性药物借
13、助简单的通透弥散作用可使脏器和组织显像。7.化学吸附和离子交换化学吸附和离子交换 骨骼类似于一个很大的离子交换柱。骨骼类似于一个很大的离子交换柱。8.特异性结合特异性结合 受体配体与受体，抗体与相应的抗原。受体配体与受体，抗体与相应的抗原。l显像条件的选择显像条件的选择1.像剂的选择像剂的选择 可靠的显像性能；合适的射线能量；适度的放射可靠的显像性能；合适的射线能量；适度的放射性活度和放射性浓度，高的放射化学纯度。性活度和放射性浓度，高的放射化学纯度。2.准直器的选择准直器的选择 显像剂发射的主要显像剂发射的主要 射线能量；所用放射性活度；射线能量；所用放射性活度；显像目的；显像器官大小及厚度
14、；灵敏度及分辨率的要求。显像目的；显像器官大小及厚度；灵敏度及分辨率的要求。3.显像时间显像时间 根据显像剂在体内转归的特点选择最佳显像时间。根据显像剂在体内转归的特点选择最佳显像时间。4.显像体位显像体位 受检的脏器和组织尽可能地暴露在检测的视野内。受检的脏器和组织尽可能地暴露在检测的视野内。5.仪器的最佳条件选择仪器的最佳条件选择 使仪器处于最佳工作状态。使仪器处于最佳工作状态。l显像类型显像类型静态显像；动态显像；局部显像；全身显像；平面显像；静态显像；动态显像；局部显像；全身显像；平面显像；断层显像；早期显像；延迟显像；阴性（冷区）显像；阳断层显像；早期显像；延迟显像；阴性（冷区）显像
15、；阳性显像；介入显像性显像；介入显像 通过药物或生理刺激，增加对某个脏器的功能通过药物或生理刺激，增加对某个脏器的功能刺激或负荷，观察脏器或组织对刺激的反应能力，称介入显像。刺激或负荷，观察脏器或组织对刺激的反应能力，称介入显像。l图像分析方法及要点图像分析方法及要点静态图像分析要点静态图像分析要点位置（平面）；形态大小；放射性分布位置（平面）；形态大小；放射性分布 动态显像分析要点动态显像分析要点 显像的顺序；时相的变化显像的顺序；时相的变化断层显像分析要点断层显像分析要点 各断层面形态、大小和放射性分布及浓聚程度的分析。各断层面形态、大小和放射性分布及浓聚程度的分析。密切结合临床和相关辅助
16、检查结果进行综合分析判断密切结合临床和相关辅助检查结果进行综合分析判断l图像质量的评价图像质量的评价一幅好的图像应具备：影像轮廓完整、对比度适当、病灶显示一幅好的图像应具备：影像轮廓完整、对比度适当、病灶显示清楚、解剖标志准确、图像失真度小等。清楚、解剖标志准确、图像失真度小等。l其它影像的原理其它影像的原理X线成像原理线成像原理 1.X线的穿透性和感光效应；线的穿透性和感光效应；2.人体组织间有密度差；人体组织间有密度差；3.X线被吸线被吸收的程度与密度有关。收的程度与密度有关。CT成像原理成像原理 1.X线成像原理；线成像原理；2.各个方向的各个方向的X线成像信息；线成像信息；3.计算机进
17、行断层计算机进行断层重建，获得重建，获得CT图像。图像。MRI显像显像 1.梯度磁场定位；梯度磁场定位；2.射频脉冲激励体内氢（质子）磁共振；射频脉冲激励体内氢（质子）磁共振；3.各个方各个方向线圈探测感应出的向线圈探测感应出的MR信号；信号；4.计算机进行断层重建，产生计算机进行断层重建，产生MR图像。图像。超声显像超声显像 大于大于20000Hz的声波，机械波。遇不同密度组织的界面（只要有的声波，机械波。遇不同密度组织的界面（只要有1/1000的声阻抗差），就会产生反射回波，探测回波来显示不同组织界面、轮的声阻抗差），就会产生反射回波，探测回波来显示不同组织界面、轮廓，分辨其密度。廓，分辨
18、其密度。l核素显像与其它影像的不同：核素显像与其它影像的不同：1.核素显像基于示踪技术的原理而成像，是一种功能影像；而核素显像基于示踪技术的原理而成像，是一种功能影像；而CT、MRI及超声显及超声显像主要是显示脏器或组织的密度（解剖学形态）变化。像主要是显示脏器或组织的密度（解剖学形态）变化。2.核素显像不同脏器需用不同的放射性药物，同一器官不同目的的显像需不同的显核素显像不同脏器需用不同的放射性药物，同一器官不同目的的显像需不同的显像剂；而像剂；而CT和和MRI只有平扫和增强之分，只有平扫和增强之分，CT增强主要是了解病灶区的血供。增强主要是了解病灶区的血供。故核素显像从技术条件等方面比其它显像技术更为复杂故核素显像从技术条件等方面比其它显像技术更为复杂
