2011核医学科课件

核医学 总 论 Nuclear Medicine Introduction 重庆医科大学第一临床学院 核医学教研室 敬兴果 核技术广泛应用 - 核电、工业、航空航天技术、探伤技术、化工材料的改性 、石油勘探，农业的辐照育种、辐照保鲜，医学的放 射诊断、放射治疗、核事故救援，海关缉 私、军用。 - 全国放射工作单位5万9千余户，从业人员近20万 - 各种放射设备11万2千余台 - 封闭型放射源14万多个，封闭型放射源的强度从毫居里级 到百万居里级 - 非封闭型放射源年用量达到2700居里 - 近年来每年发生的各类放射事故平均30起，其中 80%是放射源丢失事故 - 据最近资料报道，美国1996年以来丢失的放射性物质多达 1500件；欧洲有70多个放射源不知去向 外照射+内照射 (核和辐射事故) 切尔诺贝利核事故 总污染面积 ( 1 Ci/km2): 1 000 000 （一百万）km2 近地带 (100 km): 重粒子沉积 ( Sr, Pu.） 远地带 (达到 2000 km) : 挥发性成分的沉积 (I, Cs) 1986年4月26日凌晨 ，位于乌克兰的前 苏联第一座核电站- -切尔诺贝利核电站 的4号机组发生爆炸 ，8吨多强辐射物质 混合着炙热的石墨 残片和核燃料碎片 喷涌而出。 20周年：本月26日，世界将迎来切尔诺贝利核泄漏事故 20周年纪念，相比生动的文字和画面，一连串令人咂舌 的数字可能更加说明这场灾难给人民留下的痛苦。 10倍：绿色和平组织称切尔诺贝利核泄漏危害被低 估10倍； 800年：专家称消除切尔诺贝利核泄事故漏后遗症 需800年； 9.3万人：20年前的切尔诺贝利核电站事故造成致 癌死亡人数约为9.3万人左右； 27万人：27万人因切尔诺贝利核泄漏事故患上癌症 ，其中致死9.3万人； 34万人：核泄漏事故发生后，前苏联立即疏散了11 万多人，随后数年，又从污染严重地区搬迁了23万人， 前后共疏散34万余人； 20亿人：建立在白俄罗斯国家科学院研究成果上的 报告说，全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响。 4号机组：事故前 4号机组：事故后 纪念碑思念故土的老人 切 尔 诺 贝 利 核 事 故 p白俄罗斯、乌克兰和 俄罗斯在切尔诺贝利事 故期间受到放射性碘暴 露的1800万儿童和青少 年中，1992年2002年 诊断出超过4000个甲状 腺癌症病例，发病率显 著增加； p截至2002年，有15名 儿童死于甲状腺癌。 The Chernobyl Forum，Apr 2006 核医学 NUCLEAR MEDICINE 核技术应用于临床诊断治疗与医学研究 核 医 学 绪 论 第一节 核医学的定义和内容 第一节 核医学的定义和内容 1. 定义: 核医学是一门利用开放型放射性 核素诊断和治疗疾病的学科。 2. 分类: 2.1 诊断核医学 2.2 治疗核医学 核医学 第一节 核医学的定义和内容 2. 分类: 诊断核医学治疗核医学 体外体内 显像 检查法 非显像 检查法 核 医 学 绪 论 核 医 学 绪 论 第一节 核医学的定义和内容 诊断核医学按方法分为两种： 3. 内容: 3.1 诊断核医学 3.1.1 体内核医学 (In Vivo Nuclear Medicine) 体内核医学包括了显像检查法和非显像检查法 凡将放射性核素引入受检者体内者，称体内检查 法或体内核医学 (In Vivo Nuclear Medicine) 放射性核素不引入受检者体内的检查称体外检查 法或体外核医学 (In Vitro Nuclear Medicine) 利用放射性核素实现脏器和病变显像的方法 称作放射性核素显像，这种显像与以显示形态结 构为主的其它医学影像有很大的不同，是一种独 特的功能显像，既能显示解剖结构，也能显示器 官的血供、功能与代谢活动，与其它医学影像之 间彼此有很好的互补性, 为核医学的重要特征之 一。 放射性核素显像 可以是扫描机进行的脏器扫 描、也可以是r 照相机进行显像、ECT显像、PET 显像等。 显像检查法 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 部分脏器 的ECT显像 下 肢 静 脉 显 像 肺 显 像 全 身 骨 显 像 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 非显像检查法 放射性核素引入体内后， 不是以图象的方式显示出 来，而是以数据、曲线等 方式显示，通过对数据、 曲线的分析，就能对脏器 的功能作出判断,如甲状腺 功能检查、肾功能检查、 心功能检查、骨密度检查 等等。 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 核多功能仪 甲 状 腺 功 能 仪 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 3.1.2 体外核医学 (In Vitro Nuclear Medicine) 凡不将放射性核素引入体内者称体外 检查法或 体外核医学，最有代表性的是 放射免疫分析( (Radioimmunoassay RIARadioimmunoassay RIA) ) 它是一项超微量的生物活性物质测量技 术，对医学的发展有巨大影响，其发明 者之一Yalow博士因此而荣获1977年诺贝 尔医学奖。 Dr. Yalow RIARIA有很高的灵敏度和特异性，已广泛用于临床诊断和 医学研究。其基本原理近年来已被应用于建立许多非放射性 配体结合分析法，如酶标记免疫分析技术、化学发光免疫分 析技术、时间分辨荧光免疫分析技术等，发展也甚为迅速。 核 医 学 绪 论 第一节 核医学的定义和内容 时间分辨荧光免疫分析仪 放 射 免 疫 分 析 仪仪 各种核医 学体外检 查分析仪 核 医 学 绪 论 第二节 核医学的诊疗原理和特点 放射性 核素及 其标记 化合物 化学性质 生物学行为 物理学特点 发出核射线 在体内脏 器代谢通 过或选择 性积聚 可用放射 性探测仪 器在体表 进行探测 放射性核素或其标记物与一般天然元素或其化合物一样，在被引入人体 之后，根据其化学及生物学特性有其一定的生物学行为：或是参与某一代谢 过程、或是简单地在某一生物区通过和积存等等。由于它们发射能穿透组织 的核射线，用放射线探测器可以很容易地在体表定量探测到它们的所在，从 而把上述种种过程定位、定量地用显像方式或非显像方式显示出来。 第二节 核医学的诊疗原理和特点 .体内检查法诊断原理和特点 .体外检查法诊断原理和特点 原理：利用放射性标记的被测物(血液、尿液或其它体液) 与未知量的被测物共同与限量的被测物抗体竞争结合，用放 射性探测器测得标记被测物被结合的量、根据结合量与已知 被测量的函数关系,乃可计算出样品被测物的量。 体外检查方法主要是体外放射配体结合分析，在试管内完成的 微量生物活性物质检测技术。最有代表性且应用最广泛的是放 射免疫分析（RIA）。 Ag-Ab + Ag *Ag Ab Ag + *Ag-Ab + *Ag (B) (F) 特点：特异性强、灵敏度高、方法简便。 核 医 学 绪 论第二节 核医学的诊疗原理和特点 3.放射性核素治疗原理 核 医 学 绪 论 放射性核素治疗属于内照射治疗，其治疗原理 是通过高度选择性聚集在病变部位的放射性核素所 发出的射程很短的B-粒子或x粒子，对疾病进行集 中照射，在局部产生足够的电离辐射生物学效应， 达到抑制或破坏病变组织的目的，而邻近的正常组 织和全身辐射吸收剂量很低。 放射性核素治疗的疾病不多，但疗效较 好，有方法简便、副反应小等优点、有 较高的实用价值。如以131I作为辐射源治 疗甲亢，以32P治疗真性红细胞增多症及 32P玻璃微球行肝动脉灌注治疗肝癌等。 第二节 核医学的诊疗原理和特点 第三节 核医学相关核物理知识 核 医 学 绪 论 原 子 核外电子 原子核 质子 中子 1 原子结构 第三节 核医学相关的核物理知识 核 医 学 绪 论第三节 核医学相关的核物理知识 2 元素 核素 同位素 核素 核结构相同(即质子数 中子数 且核能状态相同) 的一类原子 称为一种核素 元素 具有相同质子数的一类原子的总称 如 131I 127I 同一元素可有多种核素 如 131I 127I 125I 99mTc 99Tc 同位素 同一元素的不同核素（质子数同 中子数不同） 在周期表上处于相同位置 互称为该元素的同位素 核 医 学 绪 论第三节 核医学相关的核物理知识 4 与居里（Ci）换算 3 放射性活度的单位 1Bq=2.70310-11 Ci 1Ci=3.71010 Bq 1Ci=1000 mCi 核 医 学 绪 论第三节 核医学相关的核物理知识 贝克（Bq） 每秒钟1次核衰变 称为1贝克(1Bq=1S-1) 第四节 核医学必备的物质条件 放射性药物 (Radiopharmaceuticals) 核 医 学 绪 论第四节 核医学必备的物质条件 放射性试剂 (Radioactive Reagent) 核医学仪器 (Nuclear Medical Instrument) 131碘 32磷 核 医 学 绪 论 第四节 核医学必备的物质条件 1.放射性药物 (Radiopharmaceuticals) 1.1 定义： 凡引入体内用作诊疗的放 射性核素及其标记化合物。 1.2 分类： 1.2.1 诊断用药 1.2.2 治疗用药 131碘 32磷 1.2.2 治疗用药 要求： - 射线 T1/2 较长 如 32 P（1711Kev, 14天） 131 I（336Kev, 8天） 核 医 学 绪 论第四节 核医学必备的物质条件 1.2.1 诊断用药 显像剂(示踪剂) 要求： 射线,能量100-300Kev T1/2 ：10小时左右 组成： 放射性核素与被标记物 例: 99mTc MDP (示踪) (导向) 99m锝 131碘 99m锝 131碘 131碘 131碘 2.1 定义：不需引入体内的放射性 核素及其标记化合物。 2.2 要求：射线，能量较低 T1/2 较长。 最常用：125I， 线 35.5KeV 1/2 60天 核 医 学 绪 论第四节 核医学必备的物质条件 2.放射性试剂 (Radioactive Reagent) (1).工作原理： 能量转换装置 （射线光能电能以图像、曲线或数字方式显示） 核 医 学 绪 论第四节 核医学必备的物质条件 3.核医学仪器 (Nuclear Medical Instrument) (2).分类 2.2 非显像仪器 甲状腺功能测定仪 计数器 放射性活度测量计 污染与剂量监测仪 核 医 学 绪 论第四节 核医学必备的物质条件 2.1 显像仪器： 扫描机 照相机 SPECT（单光子发射型计算机断层显相） PET （正电子发射型计算机断层显相） 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 放射性核素扫描仪 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 部分脏器的扫描 图象 甲 状 腺 扫 描 肝 扫 描 脑扫描 肺扫描 肝正位 肝侧位 r照相机 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 r照相机 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 部分脏 器的 照相图 片 脑r照相 肝胆系统r照相 甲状腺r照相肾脏r照相 肝脏r照相 核 医 学 绪 论 第一节 核医学的定义和内容 SPECT（单光子发射型计算机断层显像仪） SPECT Single Photon Emission Computeried Tomography 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 部分脏器 的ECT显像 下 肢 静 脉 显 像 肺 显 像 全 身 骨 显 像 核 医 学 绪 论第一节 核医学的定义和内容 心 肌 血 流 灌 注 显 像 脑 血 流 灌 注 显 像 核 医 学 绪 论 第一节 核医学的定义和内容 PET 正电 子发 射型 计算 机断 层显 像仪 PET Positron Emission Tmography 世界核医学之王 著名美国核医学专家 Wagner教授曾说过： “PET是继高能物理及基因工程之后 本世纪第三个最伟大的成就” PET：美国 1200台； 欧洲 300台；日本：140台； 中国：35台 （25/35台） PET2002年世界地分布 核 医 学 绪 论 第一节 核医学的定义和内容 PET( 正电子发射型计算机断层显像)的图片 Positron Emission Tmography 医学影像融合技术 解剖显像 P. Brueghel 功能成像 与CT等解剖学成像方法相比，核医学显像在良恶性 病变的鉴别、肿瘤的分期以及放射和化学治疗效果的监 测等方面有较高的灵敏度和特异性。但是，不能提供详 细的解剖定位信息仍然是妨碍核医学显像在临床广泛应 用的一个很大的缺憾。 图像融合就是不同图像之间的空间配准和叠加 。这些图像经过必要的变换处理,使它们的空间位置、空 间坐标达到匹配,叠加后获得互补信息。 图像融合的目的 PET/CTPET/CT sPEcT/CT 1.男，63岁，食管癌术后15年，腰痛约20天。 术后病理诊断：肿瘤骨转移。 L2 1.静态显像与动态显像 2.局部显像与全身显像 3.平面显像与断层显像 4.阳性显像与阴性显像 第五节 放射性核素显像的类型 当显像剂在脏器内或病变处的 浓度处于稳定状态时进行显像称为 静态显像。这种显像允许采集足够 的放射性计数用以成像，故所得影 像清晰而可靠，多用作观察脏器和 病变的位置、形态、大小和放射性 分布。根据脏器整体和局部放射性 的高低可对脏器的整体功能 (global function)和局部功能 (regional function)作出判断， 并可发现脏器内有无病损存在。 1. 静态显像与动态显像 1.1 静态显像（static imaging） 第五节 放射性核素显像的类型 核 医 学 绪 论 1.2 动态显像(dynamic imaging) 显像剂随血流流经和灌注脏 器、或被脏器不断摄取和排泄、 或在脏器内反复充盈和射出等过 程，造成脏器内的放射性在数量 上或在位置上随时间而变化。用 放射性显像装置以一定的速度连 续采用该脏器的多帧影像，把它 们系列化或以电影方式显示，便 成为能够反映上述各种变化过程 的动态影像。 利用计算机“感应趣区”(region of interest; ROI)技术可以提取 每帧影像中同一个感兴趣区域内 的放射性数据，进而计算出动态 过程的各种定量参数。 第五节 放射性核素显像的类型 核 医 学 绪 论 ROI 利用计算机“感应趣区”(region of interest; ROI)技术可以提取每 帧影像中同一个感兴趣区域内的放 射性数据，进而计算出动态过程的 各种定量参数。 指只显示身体某一部位或某一脏器的影像，可以是动 态的显像也可以是静态的显像，最为常用。 2. 局部显像与全身显像 2.1 局部显像(regional imaging) 第五节 放射性核素显像的类型 核 医 学 绪 论 利用r照相机、ECT、PET的放 射性探测器（探头）沿体表作匀 速移动，从头至足依序采集全身 各部位的放射性，将它们显示为 全身显像。常用于 全身骨骼显像、全 身骨髓显像、探寻 肿瘤或炎性灶，有 重要的临床价值。 2.2 全身显像(whole body imaging) 第五节 放射性核素显像的类型核 医 学 绪 论 3.平面显像与断层显像 将放射性显像装置的放射 性探测器置于体表的一定位置 采集某脏器的放射性影像，称 为平面影像.平面影像对较小的 ，尤其是较深在的病变不易发 现。常以多体位显像来克服这 种不足，即分别从受检者的前 方、后方、侧方和斜方显像， 达到充分暴露脏器内放射性分 布异常的目的。以上各种显像 分别称为前位(anterior; ant) 、后位(posterior; post)、侧 位(lateral; lat)、和斜位 (oblique; O)显像。 平面显像(planar imaging) 第五节 放射性核素显像的类型核 医 学 绪 论 ANTLAT POST 断层显像 (Tomography) 用特殊的放射性显像装置可以像 X线CT一样，在体表连续或间断采 集多体位平面影像数据，再由计算机重建 成为各种断层影像,如横断层影像ransaxi- al image) 冠状断层影像(coronal image) 和矢状断层显像(sagittal image)。 断层影像在一定程度上避免了放射性 的重叠，能比较正确地显示脏器内放射性 分布的真实情况，有助于发现深在结构的 放射性分布轻微异常，检出较小的病变， 并可进行较为精确的定量分析，是研究脏 器局部血流量和代谢率必不可少的方法。 第五节 放射性核素显像的类型核 医 学 绪 论 4.阳性显像与阴性显像 又称热区显像(hot spot imaging)指在静态影像上主要 以放射性比正常增高为异常的 显像，如脑显像、心肌梗塞灶 显像、肝血池显像、骨骼显像 和特异性结合显像等。这种显 像较易于发 现异常病灶。 阳性显像(positive imaging) 第五节 放射性核素显像的类型 核 医 学 绪 论 热区 肝细胞癌显像 （亲肿瘤显像 ） 阳性 又称为冷区显像(cold spot imaging)指在静态影像上主要以放 射性比正常减低为异常的显像，临 床上的常规显像如心肌灌注显像、 肝显像、肾显像等属此类型。 阴性显像(negative imaging) 第五节 放射性核素显