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总论 影像核医学是一门研究利用放射性核素示踪技术进行医学成像诊断疾病并探索其机理与相关技术理论的医学学科是现代分子医学研究的一个重要的可视化工具是临床核医学的一个重要组成部分 影像核医学发展核医学是一门新兴学科 是随着放射性核素 药物及显像仪器的发展而发展的1896年 首次发现放射性核素1898年 提取天然放射性核素 发现 射线 1934年人工生产放射性核素 揭开了放射性核素临床应用的序幕1937年找到了43号元素Tc1946年7月14日美国政府宣布放射性核素可以进行临床应用 开创了核医学的新纪元 1949 第一台闪烁扫描机 揭开了核医学显像诊断序幕1964 商品 照相机供应 开创了核医学显像的新纪元1965 钼 碍放射性核素发生器问世1966 99MTc 硫胶体药盒试制成功 现代核医学影像技术的应用进展图像融合技术 指将解剖形态影像与功能影像融合为一体的技术在分子医学中的应用代谢显像受体显像基因显像放射免疫显像 第一章核物理基础 原子核所处的能量状态由核内质子间的库仑斥力及质子与中子间的短程核力的大小决定 Z N 元素核素同位素相同的化学性质和生物学特性 物理特性可有差异同质异能素 9943Tcm和99Tc稳定性核素 放射性核素 又称不稳定性核素 能自发地发生核内结构或能级的变化 同时可放出某种射线而转变为另一种核素核衰变 自发性核内结构或能级的变化的过程射线主要为 射线 三 核衰变的类型 主要包括 1 衰变 衰变 2 衰变 衰变电子俘获 EC 3 衰变 核衰变规律 随机的 自发的 不是瞬间同时完成 而是随时间呈指数规律减少各种放射性核素都有各自的衰变速率 用物理半衰期 T1 2 表示 物理半衰期 T1 2 放射性活度因衰变而减少到原来一半所需要的时间 如99Tcm为6 02h Mo为60 02h生物半排期 生物体内的放射性核素经由各种途径从体内排出一半所需要的时间有效半减期 生物体内的放射性核素由于从体内排出和物理衰变两个因素作用 减少至原有放射性活度的一半所需要的时间 放射性活度单位时间内发生衰变的原子核数用来描述放射性物质衰变的强弱单位 贝克 Bq 居里 ci 毫居里 mci Bq为国际单位 定义为每秒一次衰变1ci 3 7 1010Bq1ci 1000mci 带电粒子与物质的作用 电离 激发 散射 韧致辐射 湮没辐射 吸收作用 光子与物质的作用 光电效应 康普顿 吴有训效应 电子对生成 湮没辐射当 粒子与物质作用能量耗尽时和物质中的电子结合 正负电荷抵消 两个电子的静止质量转化为两个方向相反 能量各为0 511MeV的两个 光子 这一过程称为湮没辐射或光化辐射 第二章核医学常用仪器 闪烁探测器 是绝大多数核医学仪器最基本的部位基本原理将射入闪烁晶体的 光子转化为荧光光子 光电倍增管将荧光光子转化为电脉冲 记录这些电脉冲数 即可得到 光子的发射数量即放射性强度 闪烁探测器主要由闪烁体 光电倍增管 放大器 分析器 定标器系统组成闪烁体 能有效地吸收 光子并能在大约一微秒或更短的时间内发射出强度正比于所吸收 射线能量的荧光光子的物质目前应用最为广泛的晶体闪烁体是NaI晶体 光电倍增管由光阴极和倍增电极组成光阴极将闪烁体的光信号转换成电信号倍增电极则将电信号放大 甄别器 甄别器作用 排除本底和噪声的干扰 保证目标信号的正常输出将小于限制电压的脉冲踢出掉 照相机 是影像核医学中最简单和最重要的显像仪器 是高级核成像设备的成像基础 准直器 安置在晶体前方 探头中首先接触 射线主要由铅或钨制成限制散射光子 允许特定方向 光子与晶体发生作用 起定位采集信息的作用主要参数有孔数 径 长 或称孔深 及间壁厚度 由它们决定准直器的空间分辨率 灵敏度和适用能量范围性能参数 类型 按几何形状分为针孔型 平行孔型 扩散型 会聚型按适用的 射线能量为低能 中能 高能准直器按灵敏度和分辨率来分为高灵敏型 高分辨型 通用型 第二节单光子发射计算机断层仪SPECT SPECT的质量控制项目主要均匀性空间分辨率平面灵敏度断层灵敏度空间线性旋转中心 均匀性ECT最基本和最重要的性能参数一般平面显像中 非均匀性误差应控制在3 5 显像系统的不均匀性可产生显像伪影 产生严重的热灶和冷灶 PET 目前国际上最尖端的医学影像诊断设备目前在分子水平上进行人体功能显像的最先进的医学影像技术 符合探测线路 要求进入两个 探头的两个 光子同时到达 否则就不予接受 因而排除了一些散射光子的进入电子准直 利用湮灭辐射和两个相对的探头来确定辐射发生位置的方法 PET显像的图像采集包括发射扫描和透射扫描透射扫描 目的是对发射扫描进行衰减校正发射扫描 PET对体内正电子湮灭所产生的光子对进行采集 确定示踪剂位置和数量的过程发射扫描方式包括2D采集 3D采集 静态采集 动态采集 门控采集 局部采集 全身采集 2D采集探头环与环之间放置隔栅只允许相对或相邻环之间发生符合事件使随机符合和散射符合的计数较小图像信噪比较高 轴向视野的均匀度较好灵敏度低 采集时间长 3D采集收进环间隔栅记录探测器之间任何组合的符合事件随机符合和散射符合的计数较大轴向视野均匀度差 定量精度差灵敏度高 采集时间短 PET采集到的计数类型单个计数真符合 PET真正需要测量的计数随机符合 会降低图像本底 降低信噪比散射符合 为一次湮灭辐射事件 但反映出的位置不准确 第三章核医学显像原理与显像剂 核医学显像将放射性核素及其标记化合物引入人体内实现脏器 组织 病变的功能显像方法也称放射性核素显像 原理放射性核素原子标记到某些化合物上 放射性药物引入活体内被标记的化合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放射性药物分子上的放射性核素衰变放出射线被体外的探测装置接受处理而成像放射性核素的示踪原理 同一性 可探测性 脏器或组织摄取示踪剂的机理 细胞选择性摄取 特需物质 特价物质 代谢产物和异物 化学吸附和离子交换 特异性结合 微血管栓塞 生物区通过和容积分布 积存 核医学显像实质 放射性核素标记的放射性药物在体内的分布图反映器官组织的解剖结构 血供 代谢及功能状态 优点 1 图象信息多元化的功能代谢性显像2 高灵敏度3 早期诊断价值4 定位 定性 定量 定期诊断5 细胞和分子水平显像6 无创性显像 ECT与TCT的区别 类型 1 静态 动态2 平面 断层3 局部 全身4 静息 负荷 5 阳性 阴性6 早期 延迟 2H以后 7 单光子 正电子显像8 单时相 多时相显像 显像基本方法显像药品的选择 速入靶器官 血中清除快高的靶 非靶比值合适而稳定的靶组织滞留时间适宜的 线能量高的放射性浓度 显像时间的选择 根据药物在体内的转归特点和不同的应用目的显像体位的选择 依据不同脏器和不同的显像目的准直器的选择 根据探测的丫射线能量根据显像器官和组织的深浅 大小 厚度及显像的目的 患者检查前的准备 饮水排尿清洁肠道适应排胆汁镇静 停用影响显像药品摄取的药物去除体表异物免遭额外辐射措施 封闭甲状腺 放射性药品用于临床诊断或治疗的放射性核素制剂或其标记药品 也称放射性标记化合物或示踪剂是特殊管理的药品含有的放射性核素能发射出放射线利用发射出的放射线进行诊断和治疗 放射性药物形式放射性核素的无机化合物放射性核素与配体结合的形式 大多数 放射性药物的制备生产放射性核素合成配体放射性核素与配体的结合 标记 1 核反应堆照射生产2 核裂变产物分离提取3 放射性核素发生器4 回旋加速器生产 放射核素发生器是从长半衰期的核素 称为母体 中分离短半衰期的核素 称为子体 的装置 目前应用最广泛是99Mo 99mTc发生器 质量检验 QT 主要内容 物理 化学和生物学试验三方面放射性核素纯度 指定的放射性核素的活度 反映药品中放射性核杂质放射化学纯度 特定化学结构的放射性药物 反映药品中放射性化学杂质的指标 影响药物在体内的分布和代谢化学纯度 与放射性无关 诊断用放射性药物多采用发射 光子的核素及其标记物 光子穿透力强 易被探测到 适于显像 光子在组织内电离密度低 机体所受电离辐射损伤较小 99Tcm是显像检查中最常用的放射性核素核性能优良 为纯 光子发射体 能量140keV T1 2为6 02h钼锝发生器产生 方便易得18F FDG是目前临床应用最为广泛的正电子放射性药物 小儿应用原则一般情况下 放射性检查不作为首选的方法小儿剂量必须较成人少可根据年龄 体重或体表面积按成人剂量折算 也可按年龄组粗算用药量 1岁用成人用量的20 30 1 3岁用30 50 3 6岁用40 70 6 15岁用60 90 辐射生物效应机制直接效应 辐射光子与效应分子间直接发生物理能量转换所引起的间接效应 通过水的辐射产物 如自由基 极高不稳定性和化学反应性 可迅速引起其他生物分子结构破坏 与效应分子之间的化学作用所引起的 辐射效应的影响因素1 辐射的性质 穿透力越差 损伤越重2 辐射的类型 单次剂量损伤 分次剂量 高剂量率损伤 低剂量率3 组织本身的敏感性 辐射效应的类型1 躯体效应 暴露者个人发生的损伤效应遗传效应 发生在后代身上的有害效应2 短期效应 受照几周内出现的效应远期效应 潜伏期较长 一般是数月或数年 最重要的是增加患癌症的概率3 随机效应 人群中发生效应的机率随着剂量增加 但无阈值 如遗传效应和诱发癌变非随机效应 效应的严重程度与所受剂量呈正相关 有明显阈值 核医学的辐射特点 1 对病人是内照射 对医务人员则外照射2 由于放射性药物在体内特殊分布 病人的全身受照射的剂量小 个别器官 组织受照射剂量高 剂量限制 辐射防护目的 防止有害的确定性效应限制随机效应的发生率使之得到可以接受的水平辐射防护的三项原则 1 实践正当性2 防护最优化3 个人剂量限制外照射防护措施1 时间防护2 距离防护3 屏蔽防护 放射性废物处理技术废气必须通过高出周围50m内建筑物3m以上的排气管 风速大于1 5m s时