2015核医学概述

1,郑州大学第一附属医院核医学科程兵chengbing,核医学概述,NuclearMedicine,2,内容,核医学主要内容核医学发展历史与现状放射性衰变基本知识及辐射防护核医学显像设备放射性药物制备放射性核素显像,一、核医学主要内容,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疾病诊断、治疗或进行医学研究的学科。核医学涉及的学科：核物理、核电子、核探测、计算机技术、图像处理、放射化学、医学各临床学科等,4,核医学内容,5,核医学的内容,实验核医学experimentalnuclearmedicine临床核医学clinicalnuclearmedicine,放射免疫分析免疫放射分析受体分析,很重要！,7,1.实验核医学,利用核技术探索生命现象的本质和物质变化的规律内容：核衰变测量、标记、示踪、体外放射分析等。,8,2.核素治疗,高度选择性的聚集在病变部位的放射性药物radiopharmaceutical粒子或粒子抑制或破坏病变组织,9,2.核素治疗,131I甲亢、甲癌转移灶核素标记单克隆抗体131I-抗AFP抗体原发性肝癌90Y-抗CD20抗体（Zevalin）淋巴瘤89锶治疗骨转移Ca,10,核素治疗特点：高度选择性,放射免疫靶向治疗受体介导的靶向治疗放射性核素基因治疗核素治疗特点：高度适形性放射性核素粒子植入治疗等,放射免疫分析免疫放射分析受体分析,12,3.放射性核素显像,定义将放射核素及其标记性化合物引入体内，实现脏器、组织、病变的显像检查的方法。放射性药物参与机体的代谢过程，核素发出合适的射线，显像仪器探测并定位定量，了解核素标记物在体内的分布量变规律-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；其中受体显像、放射免疫像等技术也属于分子功能影像。,13,3.放射性核素显像,显像剂选择性聚集在特定脏器或病变靶器官靶器官与邻近组织存在放射性浓度差核医学显像仪器SPECT显像,全身骨显像、肾动态显像、心肌灌注显像、甲状腺显像等。PET/CT全身断层显像，心肌代谢显像，脑代谢显像。,14,（1）.显像基础-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（tracer）来研究生物体内各种物质的代谢规律及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放射性核素示踪技术PET、SPECT、相机、肾图仪等都是基于放射性核素示踪技术,15,（2）示踪剂的概念,示踪剂能够显示出它的踪迹的一种物质，能被探测被追踪标记示踪剂中某元素用它的放射性同位素代替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的踪迹被标记物：带着放射性核素参与生物体内活动,16,（3）放射性示踪剂性质与使用要求,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，而是一视同仁地对待它们可测性放射性核素在体内发出射线示踪原理基于示踪剂以上两个性质用量足够小：注入的量要足够小，体内不会因“示踪剂+被示踪物质”过量而干扰生物系统的正常状态,很重要！,17,（4）放射性核素显像特点,放射核素引入人体,参与人体新陈代谢,特定脏器组织中聚集,放射性活度分布的外部测量,以图像形式显示（功能性显像）,半衰期短,核素数量少,灵敏度高,18,（5）显像原理放射性核素或其标记化合物与天然元素或其化合物一样，引入体内后根据其化学及生物学特性有其一定的生物学行为，它们选择性地聚集在特定脏器、组织或受检病变部位中的主要机制有：合成代谢：131碘甲状腺显像细胞吞噬：肝胶体显像循环通路：99mTc-DTPA脑脊液间隙显像选择性浓聚：99mTc-焦磷酸盐心肌梗死组织显像选择性排泄：99mTc-DTPA肾动态显像通透弥散：脑血流灌注显像离子交换和化学吸附：骨显像特异性结合：放射免疫显像及反义显像,很重要！,19,细胞的合成代谢,20,离子交换吸附,21,人为血管栓塞,22,单探头SPECT,23,双探头SPECT,24,PET/CT,25,26,27,28,放射免疫分析免疫放射分析受体分析,30,4.非显像检查法,放射性药物在脏器和组织中被摄取、聚集及清除时间-放射性曲线等形式显示甲状腺摄131I率肾图,甲状腺功能仪,肾功能仪,35,5.核医学的主要特点Maincharacteristic,核医学之所以能成为现代医学的重要部分，是由于具有以下特点能动态地观察机体内物质代谢的变化能反映组织和器官整体和局部功能能简便、安全、无创伤的诊治疾病能进行超微量测定，灵敏度达10-1510-12g/L能用于医学的各个学科和专业,36,二、核医学发展史及现状,37,核医学是一门年轻的学科真正形成核医学学科的历史很短,1896,2015,Becquerel,放射现象,38,Becquerel因发现放射现象获物理学奖1903Marie.Curie发现镭等元素物理学奖1911Marie.Curie化学奖1908Rutherford发现铀能发射和粒子，化学奖1921FrederickSoddy放射性物质和天然同位素研究，化学奖，“同位素”一词也是他1913年与苏格兰物理学家MargaretTodd在一次午餐谈话中提出.1921AlbertEinstein发现光电效应的定律获物理奖1922Aston发现大量同位素及其质谱获化学奖1923Millikan在元素的光电效应电荷研究方面获物理学奖1927Compton发现了以他本人名字命名的“Compton效应”获物理学奖1935Joliot和他的妻子IrneJoliot-Curie人工方法合成新的放射性元素获化学奖,核医学与诺贝尔奖,略,39,1935Chadwick发现了中子获物理学奖1936Anderson发现了正电子获物理学奖1938Fermi用中子辐照和慢中子核反应生产出新的放射性核素获物理学奖1930ErnestOrlandoLawrence生产出回旋加速器1939年获得物理学奖1923Hevesy首先用同位素进行生命科学示踪研究，提出了“示踪技术”的概念，1943年获诺贝尔化学奖。1944Hahn在原子核裂变研究方面获化学奖1960Libby发明了放射性14C测龄技术获化学奖1959Berson和Yalow建立了放射免疫分析法1977年Yalow获诺贝尔医学奖1984Jerne等在免疫系统的控制以及单克隆抗体的研究中获医学奖,核医学与诺贝尔奖,略,40,Becquerel,1896年法国物理学家Becquerel发现了铀的放射性，第一次认识到放射现象。他在研究铀盐时，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的，穿透力强的射线。1903年与Curie夫人共获Nobel物理学奖。,Historylookback,41,MarieS.Curie,1898年在巴黎的波兰化学家Curie(1867-1934)与他的丈夫Pierre共同发现了镭（即88号元素），他们从30吨沥青铀矿中提取了2mg镭。此后，又发现了Pu和Th天然放射性元素。1903年Curie与Bequerel共获Nobel物理学奖，1911年又获得Nobel化学奖。,Historylookback,42,临床核医学之父,1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。,Historylookback,略,43,实验核医学之父,美国化学家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。于1943年获得了Nobel奖金。并被称为Thefatherofexperimentalnuclearmedicine。,Historylookback,略,44,ErnestLawrence,1930年美国加州大学校园里，物理学家ErnestLawrence生产出一个回旋加速器，并生产出多种同位素。1936年，他的兄弟，内科医师JohnLawrence首先用32P-治疗白血病。1939年获物理奖。,Historylookback,Moderncyclotron,略,45,IrneCurie治疗作用基础不同于普通药物。,很重要！,155,3、特殊要求：根据诊治需要而对其发射的核射线种类、能量和T1/2有一定要求。,156,4、放射性核素的制备（三途径）,（1）反应堆生产或从裂变产物提取：（2）加速器：将带电粒子如质子（P）氦核（）氘核（d，2H）等输注入加速器，能被加速到很大能量，然后轰击靶核引起核反应，包括（p，n）（d，n）（，n）核反应等。加速器生产的核素虽然品种不多，但有特点，应用价值高，但因产量小，成本昂贵，故应用受限制。11C、13N、15O、18FPET67Ga、111In、123I、201TlSPECT（3）放射性核素发生器,157,反应堆裂变产物、分离纯化133Xe、131I等（生产丰中子放射性核素，多伴有衰变，不利于制备诊断用放射性核素）,158,加速器15O、18F等（生产短寿命的乏中子放射性核素）,159,略,160,加速器生产的放射性核素,161,发生器（“母牛”）“从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置”99mMo-99mTc（钼-锝）113Sn-113In（锡-铟）,162,99mTc衰变，发射射线回复到基态99Tc，半衰期6.02h。放出能量为140keV的射线，适合单光子发射显像。99mTc是目前临床SPECT显像最常用的核素。,很重要！,163,放射性核素发生器（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）,radionuclidegenerator是一种从长半衰期母体核素中分离出短半衰期子体核素的分离装置。99mTcSPECT113mIn68GaPET,Al2O3,99Mo,NaCl,99mTc,很重要！,164,165,166,5.放射性药物分类（按其理化特性）,离子型（ionictype）放射性药物胶体型（colloidaltype）放射性标记化合物放射性标记生物活性物质：,是以离子形式在体内通过生理、代谢途径进行分布的药物。如Na131I中的碘是以131I-形式被甲状腺选择性摄取。,167,五、放射性核素显像类型,根据显像的部位、影像采集的时间、方式以及所有核素发射核射线的种类，将显像分为以下几种类型。平面与断层显像静态与动态显像局部与全身显像阳性与阴性显像（这类显像是根据显像剂对病变的亲和能力来分类的）静息与负荷显像早期与延迟显像单光子与正电子显像（是根据显像剂发出核射线的种类来分类）,很重要！,168,平面与断层显像,平面显像（planarimaging）是将照相机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断层显像（tomography）是将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。,169,170,静态与动态显像,静态显像（staticimaging）是将显像剂引入体内，待其在脏器、组织或病变内的浓度处于相对稳定状态时进行显像。由于放射性在一定时间内变化不大，所以允许采集能满足统计学要求的放射性计数用以显像，故所得影像清晰、质量好。动态显像（dynamicimaging）是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不断变化，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，即为动态显像。,171,172,局部与全身显像,局部显像（regionalimaging）显像的范围为某一脏器或躯体的某一部分）。全身显像为照相机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并显示为一幅平面全身影像（图1-27左侧图像）；或用PET或符合线路SPECT行全身断层显像，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断层影像。,173,174,阳性与阴性显像,这类显像是根据显像剂对病变的亲和能力来分类的。阳性显像（positiveimaging）是以病灶对显像剂摄取增高为异常的显像方法。由于病灶放射性高于正常脏器、组织，故又称“热区”显像（hotspotimaging），如放射免疫显像、急性心肌梗死灶显像、肝血管瘤血池显像等。阴性显像（negativeimaging）是以病灶对显像剂摄取减低为异常的显像方法。正常的脏器、组织因摄取显像剂而显影，其中的病变组织因失去正常功能不能摄取显像剂或摄取减少而呈现放射性缺损或减低，故又称“冷区”显像（coldspotimaging）。,175,99mTc,99mTc-MIBI,176,静息与负荷显像,静息显像（restimaging）是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。负荷显像（stressimaging）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的显像方法），亦称为介入显像（interventionalimaging）。本法有利于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。,177,早期与延迟显像,早期显像（earlyimaging）是将显像剂引入体内2h以内进行的显像延迟显像（delayimaging）是将显像剂引入体内2h以后进行的显像,178,放射性核素显像的特点,能提供脏器或病变的血流、功能、代谢的图像放射性核素显像为功能显像，它能反映脏器、组织或病变的血流、功能、引流、代谢和受体方面的信息，有利于疾病的早期诊断。组织特异性较高某些脏器、组织或病变能特异地摄取特定显像剂而显影，这种显像即具有较高的特异性，如用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RII（radio-immuno-image）等。,179,能提供功能的定量参数可以对影像进行定量分析，提供有关血流、功能和代谢的各种参数。放射性核素显像所得脏器和病变的影像清晰度较差