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核医学绪论一、核医学的定义、内容和特点二、核医学发展现状 三、回顾与展望四、怎样学习核医学 一、核医学的定义、内容和特点1、核医学的定义：是用放射性nuclide（核素）诊断、治疗疾病和进行医学研究的医学学科；是一门研究核素和核射线在医学中的应用及其理论基础的学科，它是核技术与医学结合的产物。2、核医学的内容：（1）Experimental nuclear medicine：利用核技术探索生命现象的本质和物质变化规律，已广泛应用于医学基础理论研究，内容包括：核衰变测量、标记、示踪、体外放射分析、活化分析和放射自显影等；（2）Clinial nuclear medicine：临床核医学是用放射性核素诊断和治疗疾病的临床医学学科。（3）诊断核医学：in vivo（体内）诊断法：包括脏器显像和功能测定in vitro（体外）诊断法：放射免疫分析（4）治疗核医学：利用 radionuclide 发射的核射线对病变进行内照射治疗。3、核医学的特点：（1）核医学显像：核医学显像是显示放射性核素标记的放射性药物在体内的分布图，放射性药物根据自己的代谢和生物学特性，能特异地分布于体内特定的器官或病变组织，由于放射性核素放出射线，故能在体外被探测到，医学显像是显示器官及病变组织的解剖结构和代谢、功能相结合的显像。（2）核医学器官功能测定：核医学器官功能测定是利用放射性药物在体内能被某一器官特异摄取、在某一特定的器官组织中被代谢或通过某一器官排出等特性，在体外测定这些放射性药物在相应的器官中摄取的速度、存留的时间、排出的速度等，就可推断出相应器官功能状态。（3）放射性核素治疗：放射性核素治疗是利用在机体内能高度选择性地聚集在病变组织内的放射性药物，在体内杀伤病变细胞，达到治疗疾病的目的，治疗用放射性药物一般选用： 射程短、对组织的局部损伤作用强的射线，常用的射线是射线，放射性核素治疗由于在体内能得到高的靶非靶比值，故对病变组织有强的杀伤作用，而全身正常组织受的辐射损伤小，有较高的实用价值。（4）核医学体外测定：是利用放射性核素标记的示踪剂测定从人体内采取的血、尿、组织液等样品内微量生物活性物质含量的方法；放射免疫分析法（radioimmunoassay RIA）特点：灵敏度高（可以达到10-1210-15克）、特异性强、操作简便、准确度高、应用广泛，能准确地定量人体内含量极微的激素、酶、神经介质、配体、受体、药物以及核酸、蛋白质等生物活性物质。其他体外分析方法：免疫放射分析法酶标记免疫分析法化学发光免疫分析法时间分辨荧光免疫分析法二、核医学的发展放射性核素的发展核医学仪器进展放射性药物进展1、放射性核素的发展：1895年 Wilhelm Roentgen 发现 X射线；1896年 Henri Becquerel 在铀盐中发现类似X射线的射线，这是人类首次发现放射性核素；1898年 Maric Curie成功地提取了放射性钋（Polonium）和镭（radium），用于人体内；1934年 Joliet 和 Curie 研制成功用人工方法生产放射性核素，才真正揭开了放射性核素临床应用的序幕。锝元素和放射性核素131I的发现1937年找到了43号元素锝（technetium）1938年发现了放射性核素131I开始放射性核素治疗1938年开始用32P治疗白血病1941年开始用131I治疗甲状腺功能亢进1946年开始用131I治疗甲状腺癌在诊断方面1938年开始用128I（半衰期21.99min，衰变）测定甲状腺的吸碘功能2、核医学仪器进展：1949年发明了第一台闪烁扫描机；Hal Angel 在1950年研制了井型晶体闪烁计数器，用于体外放射性样品测量；1957年研制了碘化钠晶体和针孔准直器的-照相机；1964年有商品照相机供应，开创了核医学显像的新纪元；国内也于20世纪80年代开始了照相机的生产；1963年研制了第一台单光子发射式计算机断层显像（single photon emission computed tomography，ECT）；1975年正电子发射型计算机断层显像（positron emission tomography，PET）研制成功，PET显像可以获得高对比度高清晰度的图像。3、放射性药物进展：1931年发明了回旋加速器；1946年核反应堆投产；1965年市售的钼-锝发生器问世，能大量生产适合核医学显像的99mTc（为纯射线，半衰期 6.02h，能量 141keV）；1966年用于肝、脾显像的99mTc-硫胶体药盒试制成功；商品形式供应的放射性核素显像药盒的成功开发；1970年开始用亚锡离子（Sn2+）还原锝制备99mTc标记化合物，用Sn2+还原方法制得的99mTc -DTPA开始用于临床。在20世纪70年代初期以药盒形式提供的99mTc-白蛋白（albumin）标记成功99mTc-红细胞用于血池显像99mTc-多磷酸盐（PolyPhosPhate）用于全身骨显像99mTc-焦磷酸盐（PyrPhosPhate PYP）用于心肌缺血诊断或骨显像剂67Ca用于肿瘤显像1975年201TI开始用于心脏显像20世纪80年代开始正电子衰变放射性核素11C、13N、15O、18F 等机体天然存在的元素标记的放射性药物用于PET显像，进行了心、脑灌注显像、代谢显像、肿瘤良、恶性判断显像等；单克隆抗体显像；癌基因反义寡核苷酸显像；受体放射性核素显像；放射性核素治疗的相继开发研究；分子核医学的发展。三、核医学的优势：核医学显像的优势在于显示组织代谢变化和器官功能与解剖结构相结合的影像，可以鉴别恶性肿瘤和良性病变；核医学显像和功能测定可以推测出大脑、心脏、肺、肝、肾等脏器早期功能变化，血液供给和代谢改变；在恶性肿瘤还没有形成包块，甚至仅有癌基因的扩增和过度表达就可以测知其存在；用PET显像方法检测出人在听音乐、唱歌时脑细胞代谢的变化；利用核医学检测方法还可以在手术前或术中确定肿瘤转移的前哨淋巴结，使外科医生能准确地确定手术切除组织的范围。图像融合技术就是将 PET 与 CT、SPECT 与 CT 两幅不同图像融合成一张图像，利用了TCT(XCT)图像解剖结构清晰，ECT图像反映器官的生理、代谢和功能，两者的融合将有机地把定性和定位作用结合起来，得到更好的诊断效果，是影像学发展的又一新起点。四、怎样学习核医学 ： 要熟悉基础医学和临床医学各科基本知识；掌握核医学与物理学、化学的关系;必须要掌握解剖学、生理学、生化学、病理学、免疫学等基础医学学科，才能对核医学显像显示器官组织解剖结构、功能、代谢改变做出正确判断；要熟悉临床各科疾病的特点，诊断、治疗方法，才能正确选择显像方法，分析显像结果；正确掌握各种检查方法的特点，才能合理选用，多一种方法，就多一些确诊疾病的证据，多一分治愈疾病的希望。第二章 核医学仪器学核医学的必备条件：放射性核素 放射性试剂 核医学仪器 核医学工作场所第一节 放射线探测的原理和显像发展的历史第二节 照相机第三节 发射型计算机断层第四节 脏器功能测定仪第五节 体外放射分析用测量仪器第六节 图像融合技术核医学仪器分类：核医学仪器：是把探测到的射线的能量转换成可记录和定量的电能、光能等，测定放射性核素的活性、能量及分布的装置。按探测原理可分为两类：1、电离探测器：收集射线使物质电离的次数和电量信号反映射线的活度和能量，包括防护用剂量仪、辐射剂量测定仪、活度仪等；2、闪烁探测器：是利用晶体使射线能量转换成荧光光子，记录荧光光子的产生和数量，便可反映射线的活度和能量，主要用于核医学显像、功能测定和体外分析。核医学显像仪器的发展：1950年建立了晶体井型计数仪；1951年研制成功闪烁扫描仪；1957年研制成功-照相机；1963年放射性核素发射式计算机断层显像（ECT）与X射线透射型计算机断层（TCT）几乎是同时问世；1975年发明了正电子发射型计算机断层（PET）。放射性核素显像的发展：放射性核素显像的发展从闪烁扫描机、-照相机到SPECT、PET；从人体整体水平、器官水平到组织水平、分子水平，紧跟现代科学的飞跃发展，伴随当代医学的每一进步，把核医学推到了一个新的起点，对影像医学乃至现代医学做出了巨大贡献。第二节 -照相机-照相机是一次成像的核医学仪器。它的主要组成部分：准直器晶体光电倍增管脉冲高度分析器电子学线路闪烁探测器的工作原理：一个光子碘化钠晶体闪烁荧光光电倍增管阴极光电子由于在光电倍增管中有各联极间及最后一个联极与阳极间的电位差，光电子在电场作用产生3-6倍的次级电子通过8-14个联极，到最后一个联极电子数增加105-108倍，这样大量的电子流最后射到阳极立即产生一个电位降，随即阳极电压又恢复到原有水平形成一个瞬间负电压脉冲前置放大器放大输送到电子测量仪器和或计算机处理和显示。一、准 直 器：准直器是由铅或铝钨合金中央打孔或者是四周合拢形成的装置，放于病人与晶体之间，从病人体内发射出的射线只有垂直进入准直器的才能进到晶体被探测，其它方向的射线则被准直器吸收或阻挡，其作用是保证-照相机的分辨率和定位的准确，因而病人体内的放射性药物发出的光子，只有少数能进入准直器作为显像信号。二、晶体：-照相机的晶体是由 NaI（Tl）制成的，它的作用是把经准直器进入的射线能量转换成荧光光子，荧光光子被光电倍增管光阴极吸收后转换成电子，并经十多次的成倍放大，形成电压增加的电脉冲信号，Tl表示在碘化钠晶体里加有少量的Tl元素，其作用是转换光子波长，把碘化钠晶体发出的光子吸收后重新放出波长与光电倍增管的吸收峰范围相匹配的光子，增加探测效率，大的晶体探测范围大，但价格较高，薄晶体可提高照相机的分辨率，但探测效率更低。三、光电倍增管：光电倍增管的形状呈圆形、正方形、六角形等，光电倍增管均匀地排列在晶体的后面，紧贴着晶体，当射线进入晶体，与晶体相互作用产生的信号，被该部位一个或多个光电倍增管吸收，转变成电压信号输出，由这些输出信号的综合和加权，最终形成显像图像，在显像图中的定位取决于每一个光电倍增管感受到的信号的多少和强度，所以光电倍增管的数量多少与定位的准确性有关，数量多可增大显像的空间分辨率、增加定位的准确性。四、脉冲高度分析器：脉冲高度分析器的作用是选择性地记录从晶体和光电倍增管输送来的电脉冲信号，因为这些信号的脉冲高度代表电压高度，与射线能量成正比，故可以根据用做显像的放射性核素的射线能量来调节脉冲高度分析器的高度和窗宽，选择性地记录目标脉冲信号用做显像而排除本底及其它于扰信号，在-照相机上是通过调节脉冲高度分析器的阈值和测量道的窗宽来实现的。五、数据处理系统：-相机的电子学线路和计算机构成-相机的信号分析和数据处理系统，-相机的电子学线路除脉冲高度分析器外还有前置放大器、主放大器及均匀性校正电路、位置线路等，对信号进行放大及根据一定的校正因子对采集到的数据进行均匀性校正等，现代新型的-相机在每一个光电倍增管的底部设置信号处理线路，这样就更可减少信号的失真，提高准确度和空间分辨率。六、特殊类型的-照相机：1、全身显像-照相机：全身显像是通过移动病人的床或-照相机的探头以及两者的配合运动来实现的；2、便携式-照相机：主机与计算机合为一体，可移动，主要用于心脏疾病的检查，用于心脏负荷试验及急救部门使用。第三节 发射型计算机断层一、TCT和ECT的特点二、SPECT在临床的应用三、SPECT的数据采集四、SPECT显像的质量控制五、正电子发射断层六、正电子发射核素的SPECT显像七、定量SPECT显像技术八、SPECT和PET的比较SPECT的组成：准直器 碘化钠 NaI 晶体光导 光电倍增管阵列模数转换器(ADCs) 位置与能量信号处理器单光子发射计算机断层照相机（single photon emission computed tomography SPECT）：最常用者为旋围型-照相机，即由闪烁探测器围绕躯体作180o或360o自动旋转，对体内的光子进行多角度的探测，信息由计算机采集，利用特殊软件重建各种断层影像，当探测器不旋转，该机亦可当一般照相机使用，也可进行全身显像，因此是一机三能，“单光子”即光子，“发射”是指光子是由体内发射出来，以区别于X线是从体外穿透人体而到达接受器；XCT属穿透型CT（TCT），核素CT属发射型CT（ECT）。一、TCT和ECT的特点： X射线穿透型计算机断层（TCT）显像是记录X射线从外部穿透机体后由组织密度的差异产生的影像；ECT显像是反映放射性药物在体内的分布图；TCT是反映解剖结构；ECT是既反映解剖结构又反映器官的生理和功能；TCT的X射线的穿透是一个方向，根据CT值可以推算组织的密度；ECT的射线是随机的，可向任意方向发射；因而显像的记录及计数不能反映放射性核素在组织器官中的真实浓度；在PET增加校正装置，可以定量测定体内放射性核素。二、SPECT在临床的应用：心肌灌注显像 脑灌注显像67Ga淋巴瘤显像 腰椎骨脱位显像骨盆显像 颞下颌的连接部疾病显像肝血管瘤显像 标记多肽及单克隆抗体显像三、SPECT的数据采集：单探头SPECT相当于用大视野-照相机的探头通过可旋转的机架围绕探头的旋转中心绕病人旋转，每隔一定角度采集图像，通常是以每隔3o或6o采集一帧平面显像或360o采集64帧图像，通过计算机处理、重建成断层显像。四、SPECT显像的质量控制：1、均匀性评价和校正 2、旋转中心的决定和校正3、像素X、Y增益大小的校正 4、准直器5、显像系统的综合评价l、均匀性评价和校正：SPECT显像的均匀性由平面显像系统和断层重建过程所决定，显像系统方面包括晶体反应的均匀性（内部均匀性）、准直器的完整性（外部均匀性）以及-相机与计算机之间的模拟信号向数字信号转移过程的质量等，显像系统的不均匀性可以产生显像的伪影，影响显像质量，显像系统的非均匀性误差时控制在3-5，要产生没有伪影的高质量显像，必须使SPECT的非均匀性误差控制在不大于1（平面1重建20 ），因此SPECT应每周进行均匀性校正并将结果储存在计算机里。2、旋转中心的决定和校正：SPECT的旋转中心(COR)是由-照相机的机械结构、旋转支架和电子学线路决定的，影响COR的因素有探头或支架的机械性失常、电子学线路的不稳定以及在-照相机的模拟信号转换成数字信号时的非线性等，显著的旋转中心的偏移，一般如大于0.5像素可降低重建显像的对比度和分辨率，会造成显像的失真。3、像素X、Y增益大小的校正：必须使每一像素在X、Y方向均保持同样的大小，像素大小的差异可能产生不准确的重建、错误的衰减校正以及旋转中心的偏移，一般是每半年或维修之后进行一次像素大小的校正。4、准直器：准直器的损坏会导致显像视野的非均匀性产生，降低显像质量，准直器的质量控制首先是通过仔细观察检查，进一步可以用高计数的放射源显像观察显像质量。5、显像系统的综合评价：一些反映总体性能的评价指标，例如对比度、显像噪声、视野的均匀性、衰减校正的准确性等可以采用含放射性的体模来进行。五、正电子发射断层：1、原理：用正电子衰变核素标记的放射性药物在人体内放出的正电子与组织相互作用，发生正电子湮灭向相反的方向发射两个能量为511kev的光子，PET就是依据这一现象，用符合探测在相反方向同时探测两个511kev的光子。2、方法：用呈相反方向（互成180o）排列的两个探头探测光子光子与检测器作用产生荧光光子并形成电脉冲脉冲高度分析器选择能量符合511kev的电脉冲送入电子学线路将电脉冲信号送入显像系统计算机以闪烁数据为基础生成PET显像。3、特点：PET由于使用电子学符合线路，不需要相机所用的铅准直器，因而避免了铅准直器对射线的大量吸收，较之SPECT有更好的灵敏度和空间分辨率；PET符合线路要探测向相反方向发射的两个光子，需要环形的或至少是双探头的探测器，专用PET有100-200对或更多的相对排列的探头组成，围绕病人形成完全环状或部分环状结构。4、药物：PET使用的放射性核素半衰期都很短， 如使用最多的 18F 的T1/2为109.8min、15O(122s)、13N(10min)、11C(20.3min)，它们主要由加速器生产，因而购置PET必须同时购置加速器，费用较大。六、正电子发射核素的SPECT显像：由于PET造价较高，故发展了用普通的双探头SPECT系统进行PET显像的方法。1、 高能准直器：1995年用双探头或三探头并带高能准直器的SPECT进行了18F-FDG显像，这种高能准直器的设计适合检测511kev 光子，这种方法使用单探头或多探头的旋转探测器不用符合计数装置也可对511kev光子进行显像，这种改良SPECT的灵敏度较低，分辨率也是各种PET显像方法中最低的。2、 符合探测：利用双探头SPECT，不需准直器，采用符合线路同时探测两个方向相反的湮灭光子，显像收集方法相似于一般的SPECT显像，这种方法具有中等度的灵敏度和分辨率，这种系统比简单的高能准直器系统具有较高的价格，但比专用PET价格低廉，这种方法具有较好的临床应用前景。七、定量SPECT显像技术：定量SPECT显像技术不仅可以对SPECT显像进行定量分析，还能改善显像的分辨率和对比度，提高SPECT显像的质量，定量技术是通过改进SPECT的硬件和软件来实现的；八、SPECT和PET的比较：1、SPECT特点：结构较简单、价格低，不需要在医院内配置生产放射性核素的加速器，放射性药物的来源较广，容易推广普及，SPECT能够进行放射性核素体内分布相对比较显像，但进行体内定量分析显像就比较困难、也不太准确。2、PET的特点：PET是专门为探测体内正电子发射体湮灭辐射时同时产生的方向相反的两个光子而设计的显像仪器，数十个直至上百个小闪烁探测器环形排列，在躯体四周同时进行探测，其他部件基本同SPECT，PET是进行心、脑代谢显像不可缺少的设备，但因价格昂贵，正电子发射体及其标记物价格也高，故较难推广应用。3、PET的优势： 不用铅准直器，采用符合计数，可提高灵敏度，并能改善分辨率； PET显像常用的放射性核素多是组成人体的固有元素，是人体代谢必需的重要物质，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等组成成份，容易合成放射性药物而不影响其生物学性质，从而可以进行代谢显像，对体内重要代谢途径的研究和临床应用都有重要意义； PET很容易进行衰减校正和定量分析。4、SPECT和PET的共同点： 显像原理都是利用晶体转换光子射线成荧光光子，并被光电倍增管探测和放大，得到放射性核素在体内分布的图像； 二者都能得到断层显像。第四节 脏器功能测定仪脏器功能测定仪对射线的探测原理同相机；脏器功能测定仪包括：单探头计数仪：如甲状腺功能仪、心功能仪；双探头计数仪：肾图仪使用双探头计数仪；多探头计数仪：可同时测定一个脏器的多个部位或多个脏器的功能。第五节 体外放射分析用测量仪器1、井型晶体计数器2、液体闪烁计数器3、放射性活度测量仪1、井型晶体计数器：结构与上述功能测定仪相似，不同的是在圆柱形的碘化钠晶体中央有一小孔，可插入试管等样品，增加射线进入晶体的机会，主要用于射线和电子俘获衰变核素的特征X射线的测量，近来这类测量仪大都配有计算机，可以进行自动换样、数据记录、打印和数据处理等，如：放射免疫测量仪。2、液体闪烁计数器 ： 放射性探测仪器的晶体又被称为闪烁体，它的作用是把射线能量转换成荧光光子，闪烁体除了固体形态外还有液态的，使用液体闪烁体的放射性测量仪器被称为液体闪烁计数器；液体闪烁测量的能量传递过程是：射线与闪烁液相互作用产生的荧光光子从闪烁液内部透过闪烁液和容器壁传到光电倍增管，因而可以避免样品的自吸收，主要用于3H、14C等低能射线的测量。3、放射性活度测量仪：使用封闭式井型电离室探测器，经过标定可以直接测定出放射源的绝对活度，调节核素选择开关或更换探头可以对临床上使用的常用多种核素如、射线进行活度测量，是核医学临床测量样品活度的常用仪器，它是决定放射性药物给药剂量的依据。第六节 图像融合技术图像融合技术和图像融合联机，就是将PET与CT、SPECT与CT两幅不同图像融合成一张图像，利用了TCT(X-CT)图像解剖结构清晰，利用了ECT图像反映器官的生理、代谢和功能的特点，两者的融合将有机地把定性和定位作用结合起来，得到更好的诊断效果，是影像学发展的又一新起点。第三章 放射性药物第一节 基本概念放射性药物（radiolpharmaceuticals）：是指含有一个或多个放射性原子而用于诊断和治疗的药物。放射性药物必须符合药用要求：即安全、有效而生物性能稳定；放射性药物按不同用途分为：诊断用和治疗用放射性药物两种。放射性药物：1、放射性药物分子中的放射性核素原子主要是起可被探测的作用；2、被标记的化合物根据其生物学性质决定放射性药物在体内的分布；3、二者有机的结合，使得放射性药物能检测出体内组织代谢改变、器官功能的变化。体内用放射性药物在体内定位机制：1、特异性摄取 2、代谢性陷入3、特异性结合 4、通道、灌注和生物分布区5、简单扩散 6、特殊价态物质摄取7、化学吸附 8、微血管栓塞和拦截9、细胞的吞噬和胞饮作用 10、排泄和清除2、 特异性摄取：某些含radionuclide的化合物可被特定组织或器官摄取，因此可对该组织或器官进行功能测定、显像或治疗；如131I一sodium iodide（131I一碘化钠，简称131I）可作为甲状腺激素特异合成原料而被甲状腺上皮细胞摄取和利用，从而可进行甲状腺功能测定、显像或治疗甲状腺功能亢进症及甲状腺癌转移灶。2、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，由于与天然营养物质的结构差异导致代谢障碍而停留在细胞中；如18FFDG是葡萄糖类似物，依靠细胞膜上的葡萄糖转运蛋白摄取，进入细胞后被己糖激酶催化后生成18FFDG6P，它的结构与6一磷酸葡萄糖有差异，不能自由通过细胞膜；因此，18FFDG可反映心肌、脑、肿瘤等组织的葡萄糖摄取及利用情况。3、特异性结合：通过酶的底物、配体与受体、抗原与抗体特异性结合进行定位；如radionuclide标记的抗体与相应的抗原结合使含有这种抗原的组织和病变显影，称为 radioimmunoimaging( RII，放射免疫显像 )；也可以用于肿瘤治疗，称为 radioimmunotherapy( RIT，放射免疫治疗)。 4、通道、灌注和生物分布区 ： 将imaging agent（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地或动态地显影；例如，静脉注射99TcmRBC ，可以获得大血管、心房、心室和各脏器的血池影像，并且使一些含血量明显增高的病变和出血部位得以显示；又如，肝细胞肝癌由肝动脉供血，iv99TcmRBC进行肝血流灌注显像可在动脉相出现明显的灌注影像。5、简单扩散 ： Rradiopharmaceutical由于浓度梯度扩散进入细胞，分布于组织中；例如，133Xe气体可通过简单扩散穿过肺泡上皮细胞膜进入血循环，并可自由通过血脑屏障被脑细胞摄取，进行脑血流量测定。6、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；例如，心肌细胞可摄取与K+1类似的正一价物质，201Tl氯化亚铊（201Tl）中的201Tl与 K+类似，故201Tl可使心肌显像；又如，脑细胞可摄取脂溶性的零价小分子物质，故99TcmECD可通过正常的血脑屏障进入脑细胞而使脑显影。7、化学吸附：Radiopharmaceutical通过离子交换等作用吸附于特定组织中；如骨骼的基本成分羟基磷灰石晶体具有高度吸附99Tcm 多膦酸化合物的功能，故99Tcm 多膦酸化合物可用于骨显像。8、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（如直径为1060m的99Tcm大颗粒聚合人血清白蛋白），当它们随血流灌注到肺微血管床时，将暂时栓塞在那里而使肺而影。9、细胞的吞噬和胞饮作用：当细胞与radiopharmaceutical颗粒接触时，如果适合细胞功能需要，细胞会将颗粒包住，以膜包颗粒的形式进入细胞；如果进入的颗粒是固体物则称吞噬；进入的是液体则称胞饮；例如，肝、脾、骨髓等器官具有丰富的单核巨噬细胞，可吞噬放射性胶体颗粒而显影；淋巴结的巨噬细胞亦可通过吞噬或胞饮作用转移血管外的胶体颗粒（如99Tcm 硫化锑），借此可显示引流淋巴结的形态、分布、大小及功能状态。10、排泄和清除：特定结构的非特异性底物经一定途径排泄，从而可使排泄系统显影；如 99TcmDTPA（ 99Tcm 二乙三胺五乙酸）经肾小球滤过排泄，可用于肾动态显像。放射性药物的类型1、放射性核素分子或离子 (133Xe、131I)2、放射性核素标记的小分子 (99mTc-ECD)3、放射性核素标记的大分子 (99mTc-HSA)4、放射性核素标记的颗粒 (99mTc-MAA)5、放射性核素标记的细胞 (99mTc-RBC)放射性药物的特点1、放射性药物的治疗效应是靠射线的作用,不是药物本身的药理作用；2、由于放射性探测的灵敏度高，给予病人的放射性药物的化学量极低；3、理想的放射性药物是在体内能得到尽量高的靶/非靶(靶/本)比值。第二节 诊断用放射性药物一、放射性药物诊断用放射性药物：是用于得到体内器官或病变组织的影像或测定其功能。用于显像检查者显像剂用于非显像检查者示踪剂对放射性诊断药物的要求：1、具有特殊的化学性质：生物学行为符合无菌、无热源、化学毒性小、安全等要求；2、发射的射线种类、能量和半衰期还必须适当。放射性核素选择： 1、合适的半衰期： (1) 放射性核素的半衰期要能保证放射性药物的制备、给药和完成显像过程； (2) 过长的半衰期增加病人接受的辐射量，也不利于重复使用。2、衰变方式：(1) 理想的显像核素应是单纯发射射线即光子射线,而且最好是单能；（99mTc最常用）(2) 射线由于电离能力强，对正常组织造成损伤，在体外也不易探测到，故一般不用于核医学显像；(3) 正电子发射断层显像（PET）则需要放射性核素单纯发射正电子而不伴有衰变。3、光子能量： (1) 适合相机和SPECT显像的光子能量一般选在100-200kev范围； (2) PET要能探测到511kev的光子。二、放射性药物的生物学特性对放射性药物的要求: 1、在靶器官中聚积快，在血液中清除快； 2、在靶器官及病变组织中要比正常组织中分布多，即要有高的靶/非靶比值。放射性诊断药物常用的理想放射性核素：99m锝：为纯发射体，T1/2为6.02小时，光子的能量为141keV，能标记多种化合物，可用于所有脏器显像，为目前最理想和最常用的放射性核素。第三节 治疗用放射性药物治疗用放射性药物常用的放射性核素多是发射-射线。如：131I、153Sm、89Sr、32P治疗用放射性药物的特点：1、放射性药物引入体内后利用射线的辐射作用，即使不进入恶性细胞内也可对细胞产生致死杀伤作用，而化疗药物则必须进入细胞内才能发挥作用；2、由于放射性药物的选择性靶向作用，在体内可达到高的靶/非靶比值，较之放疗和化疗可以减少对正常组织的损伤。治疗用放射性药物的要求：利用放射性药物治疗疾病主要依赖于其发射的射线在病变组织中产生的电离辐射生物学效应；以半衰期较长的-粒子为宜，-粒子在组织中的电离密度大；在局部组织中所产生的生物学效应一般比相同物理当量的X线和光子大得多；同时由于它在组织内具有一定的射程，能保证有一定的作用范围，而对稍远的正常组织不造成明显的损伤。常用于治疗的放射性核素：131碘：它不是内照射治疗的理想核素，但目前还是唯一能够有效的治疗甲状腺有关疾病的放射性核素；T1/2为8.04天；发射两种b-粒子，能量336keV、607keV；同时发射能量为364keV的光子；89锶：T1/2为50.5天；发射纯b-粒子；能量为1490keV。第四节 PET放射性药物PET放射性药物属于诊断用放射性药物。PET常用的标记核素有: 18F、 11C、13N 、15O，其中最常用的为18F；其特点为:1、半衰期短，病人接受的辐射剂量小；2、常用的发射正电子的核素主要是由加速器生产，价格昂贵限制了临床应用。 第五节 医用放射性核素的来源放射性核素的形成有以下几种方式： 1、从裂变产物中分离提取 2、在反应堆中用中子照射靶核制备 3、在加速器中用带电粒子照射靶核 4、发生器99mTc标记放射性药物的制备：临床上使用的99mTc标记放射性药物是将从发生器新鲜淋洗得到的99mTc加到商品试剂盒中，经摇动或加热等简单的操作而制备的。核素发生器定义：是从长半衰期核素的衰变产物中分离得到短半衰期核素的装置；俗称“母牛”。一般要求母体放射性核素要有一周以上的半衰期，以保证从工厂运输到用户和用户有一定的使用期；临床上广泛使用的是钼-锝发生器。 钼-锝发生器的原理：99Mo99Tcm generator是根据母、子体nuclide在某种吸附剂上分配系数不同的原理制成的。99Mo99Tcm发生器属于色谱柱型发生器；用Al2O3作吸附柱，Al2O3对母体核素99Mo 有很强的亲和力，而衰变产生的子体核素99Tcm则几乎不被吸附，用生理盐水洗脱，即可得到99TcmO4 eluant（洗脱液）。钼-锝发生器的优点：1、操作简便、使用安全、有较好的价格-效果比；2、可以得到高的放射性核素纯度、并能制得高放射化学纯度和化学纯度的放射性药物；3、母体核素99Mo半衰期为66hr，有一周以上的期间释放可使用量的99mTc；4、多种价态易标记。放射性药物的质量控制：放射性药物的质量控制是保证病人安全和保证显像质量的重要措施。放射性药物必须保证: 1、无菌、无热源 2、必要的放射性核素纯度 3、必要的放射化学纯度、化学纯度及放射性核素纯度 1）放射性核素纯度：是指所指定的放射性核素的放射性活度占药物中总放射性活度的百分数；99mTc溶液含有99Mo，但99Mo含量应小于0.1%；125I溶液中含有126I，但126I含量应小于1%。2）放射化学纯度：是指特定化学结构的放射性药物的放射性占总放射性的百分数；也就是指成功地标记在试剂盒中待标记的药物分子上的放射性占总放射性的百分数，要求大于95%；131I-马尿酸溶液中含有131I-苯甲酸。3）化学纯度：是指特定化学结构化合物的含量，与放射性无关；也就是指某一化学形式的物质的质量占样品总重量之比，一般用百分数表示；99mTc溶液中的Al3+的浓度不能高于10g/ml；化学杂质的存在可能对病人产生毒副反应；在放射性标记过程中还可能产生放射性杂质而影响放射化学纯度。放射性试剂：指不需要引入人体的放射性核素和放射性标记物。 125I：临床上常用；特点为： 1、便于测量: 半衰期要长，T1/2为60.2天； 2、便于防护: 能量要低，为35.5keV； 3H：需特殊仪器，故临床上少用。第四章 放射性核素显像第一节 放射性核素显像原理放射性核素显像：利用放射性药物能选择性地分布于特定的器官或病变组织的特点，将放射性药物引入患者体内，在体外描记放射性药物在体内的分布图的方法。它是属于放射性核素示踪方法的范畴，是利用放射性核素或其标记化合物作为示踪剂，引入人体后，以特异性或非特异方式浓聚于特定的正常脏器组织或病变组织；放射性核素显像可显示人体某一系统、脏器和组织的形态、功能、代谢的变化，达到对疾病进行定位、定性、定量诊断目的。放射性核素示踪方法的原理：作为研究对象的化合物用放射性核素标记后与原非标记化合物具有相同的物理、化学特性和生物学性质；放射性核素标记化合物利用放射性核素放出射线作为一种标记，可以通过探测射线追踪标记化合物在机体内的分布、数量及代谢途径等。 由于放射性核素显像使用的放射性核素标记化合物通过口服或注射进入病人体内，作为临床使用，必须按照药物的质量要求制备和经有关部门批准，故又叫做放射性药物。放射性核素显像的类型（一） 静态显像和动态显像1、静态显像：显像剂在所到达的脏器或组织内达到平衡时进行的显像称静态显像；2、动态显像： 显像剂或被脏器摄取后迅速排出，或随血流流经某一系统或脏器组织，产生的放射性计数随时间而变化，在显像剂引入体内后，迅速以设定的显像速度动态采集脏器的多帧连续影像，称为动态显像；以电影方式观察多帧系列影像，或采用感兴趣区（ROI）进行定量分析，可获得脏器组织的运动状态、动态功能等方面的信息。（二） 局部显像和全身显像1、局部显像：显像仅限于身体的某一部位或脏器的显像； 2、全身显像：是指一次成像完成采集、显示全身各部位的放射性分布，形成一帧完整影像；常用于全身骨骼显像、全身骨髓显像、肿瘤病灶全身转移显像。（三）平面显像和断层显像1、平面显像：放射性核素显像装置于患者体表的某一投影体位进行采集和成像为平面显像；2、断层显像：断层显像仪的探测器绕体表作1800或3600旋转，进行多体位投影信息采集，由计算机专用软件进行多种校正、处理后，重建成断层影像，如横断、冠状和矢状断层影像，或任一方向的断层影像、三维立体影像。（四）早期显像和延迟显像1、早期显像：显像剂引入体内后 2小时以内所进行的显像通常称为早期显像；2、延迟显像：显像剂引入体内 2小时以后进行的显像通常称为延迟显像。（五）阳性显像和阴性显像1、阳性显像：显像剂在病变组织内的摄取明显高于周围正常组织，此种显像称为阳性显像，又称为“热区显像”。2、阴性显像：引入体内的显像剂在病变组织中的浓聚明显低于周围正常组织，此种显像称为阴性显像，又称“冷区显像”。（六）静息显像和负荷显像1、静息显像：显像剂引入人体进行影像采集时，病人处在安静状态下的显像称为静息显像；2、负荷显像：病人在药物或生理活动干预状态下达到负荷亚极限状态时将显像剂引入人体或进行影像采集的显像称为负荷显像，也称为介入显像。放射性核素显像的图像分析一、图像的分析方法 放射性核素显像显示放射性示踪剂在体内某一系统、器官、组织或病变部位中的摄取、分布和代谢过程，可观察到细胞、分子乃至基因水平的变化；明确图像的类型、观察的部位，采用技术的特点；详细了解病史；正确辨认和分析异常改变。二、常见的伪影成因（一）来自受检者的原因1、被检者体位移动： SPECT断层显像时，根据位置移动幅度的不同，可产生局限性的热点或缺损像；受呼吸移动影响的肺、心、肝显像时，提醒患者浅呼吸； 2、组织衰减带来的伪影：如乳癌患者乳房切除术后行骨显像时，切除侧的肋骨由于软组织较薄，会显得核素分布略增浓；下垂的乳房可导致心影、肝影减淡； 3、被检者体内、外异物造成的伪影： 如：金属物品、体内的植入物。4、散射引起的伪影：如有过量的核素存在，或注射显像剂漏出血管，对周围组织产生的散射就可以引起伪影；5、核素污染引起的伪影：如扫描床、患者衣物及皮肤沾有放射性的尿液；6、注射通道引起的伪影：注药时推药不彻底，致使注射通道内残留核素，可引起伪影； 导尿管、尿袋内的尿液可呈现较强的伪影。7.、前次核素检查体内残留放射性的影响：短时间内进行两种或两种以上核素显像检查时，会产生伪影；8、被检者的体位不当：被检者的体位不当，易误认为异常；9、显像前条件： 检查前被检者的准备，放射性药物注射的体位，各种负荷的状态等都会使核素分布发生改变，产生意想不到的伪影；检查前或期间正在给予的某些治疗药物或处在特殊的生理状态等也会对核素分布产生影响。（二）来自放射性核素显像剂的原因1、制剂不当： 锝标化合物时：还原剂过少，过锝酸根离子量会增多，唾液腺、甲状腺、胃等处出现核素分布；还原剂过多，锝胶体增多，肝、脾、单核-吞噬细胞系统内的集聚增多；淋洗液或生理盐水中常混有铝离子成分，也会导致锝胶体量增加；67Ga标化合物：如果枸檬酸盐成分过多，则显像剂在骨骼的亲和力要超过肿瘤和炎症病灶。2、配制方法的错误：标记液容量过大时，需要的标记时间长，标记率会降低；标记时，如剧烈振荡安瓿，可引起蛋白质变性；标记MAA时，蛋白质会变性分解成10m以下的颗粒，穿过肺毛细血管床，被肝脏、脾脏的单核-吞噬细胞系统摄入；也可发生凝聚变成100 m 以上的大颗粒阻塞在肺内较大的动脉内，呈现肺内“热区”；当标记反应需要鳌合剂或缓冲液时，应先将核素和鳌合剂、缓冲剂混合，否则会产生锝胶体，使ECD脱标记。3、标记核素本身质量不佳： 连续数日不用的钼锝发生器内含有多量的99Tc，通常标记率较低； 4、其它的放射性药物成分的混入： 在药品的标记或注射时使用已用于调制其它药品的注射器或针头，会使标记率下降，药物变性； 5、投与方法的错误：有的放射性药物在血液中不稳定，如99mTcHMPAO 在血液中2-3min内便会变成水溶性，不能再进入脑内；99mTcMAA注射时不应回血，否则会出现血凝块，使肺内呈现“热点”改变。（三）来自机械性的原因1 、探头均匀性降低 2 、光电倍增管性能不佳3 、闪烁晶体不佳 4 、准直器性能不佳 5 、旋转中心偏离 6 、检查过程中电压变化 （四）来自显像技术方面的原因1、准直器选择不当 ：所装的准直器与所采集光子的能量不匹配，会产生各种伪影；2、能窗设定不当： 设定能窗与所采集的光子能量不匹配时，会引起图像质量降低；3、采集计数不足或过多：计数过低：易产生噪音，分辨率降低；计数过多：最高计数的像素处会产生“溢出”现象，使真正的计数无法显示，产生伪影。4、不正确的图像采集时间： 每一种检查都依据其不同的体内动态学确定图像开始采集的最佳时间，采集过早开始，则血本底过高，靶部位影像对比度差，影像显示不清；5、其他因素的影响： 显像时，如旁边有用过的放射性核素