影像核医学总论

1、2020年11月21日,主讲人/制作人：李芳巍,影像核医学,Nuclear medicine,Pandect,2020年11月21日,一、核医学概述 Nuclear Medicine Introduction,二、核物理基础 Basic Physics of Nuclear,三、放射性药物 Radiopharmaceuticals,四、放射性核素功能检查与显像技术 Radionuclide function determination and imaging technique,五、核医学发展简史 The History of Nuclear Medicine Development,影像核医

2、学总论,结束,2020年11月21日,Definition and Main characteristic,2020年11月21日,Main Contents,Experimental Nuclear Medicine 是研究医学领域的难题，发展、创新诊疗技术和方法，推动临床核医学的发展，为正确应用核技术提供理论基础。 。 Clinical Nuclear Medicine 是利用核医学的各种原理、技术和方法来研究疾病的发生、发展，研究机体的病理生理、生物化学和功能结构的变化，达到探讨病因和诊治疾病的目的。是核医学的重要部分，随着学科的发展，逐步形成了系统核医学，反映了核医学的成熟过程与发展。

3、,2020年11月21日,Nuclear Medicine,Experimental nuclear medicine,Clinical nuclear medicine,Tracing technique Dynamic analysis In vitro radioassay Radioautography Activation analysis,Diagnosis,Therapy,In vivo,In vitro,放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析,内照射,外照射,internal irradiation external,Imaging Function,2020年11月21日,Ba

4、sic Physics of Nuclear,Configuration of Atom,Stable & radionuclide and Nuclear decay,Interaction of ray and matter,2020年11月21日,K,L,M,Atom,neutrons,protons,nucleon,+,electrons -,Configuration of Atom,Atom,Nucleus,Proton,Quark,10-8 cm 10-12 cm 10-13 cm 10-16 cm,shell,Basic Physics of Nuclear,2020年11月2

5、1日,核素 nuclide： 具有 特定的质量数、原子序数与核能态的一类原子。 包括稳定核素stable nuclide和放射性核素radionuclide 。 放射性核素有三大特征：射线种类、射线能量、半衰期。,Stable & radionuclide and Nuclear decay,2020年11月21日,核衰变规律： 随时间的增长，放射性核素的原子数呈指数规律递减。,核衰变 Nuclear decay：,2020年11月21日,一、带电粒子与物质的相互作用 Interaction of charged particle and matter,二、光子与物质的相互作用 Interac

6、tion of photon and matter,三、中子与物质的相互作用,Interaction of ray and matter,2020年11月21日,电离 Ionization：,激发 excitation ：,2020年11月21日,散射 Scattering：,轫致辐射 Bremsstrahlung：,2020年11月21日,湮没辐射annihilation radiation：,PET（正电子发射型计算机断层仪）,2020年11月21日,吸收作用absorption：,带电粒子与物质相互作用产生电离和激发等效应使射线的能量逐渐消耗的过程。 在吸收前射线在物质中的运行走行的距离

7、称为射程。,2020年11月21日,光电效应Photoelectric effect：,康普顿吴有训效应Compton effect：,2020年11月21日,电子对生产效应 Electron pair production：,2020年11月21日,1、弹性散射 2、核反应,2020年11月21日,概念Definition ： 放射性药物是用于体内医学诊断、治疗和研究的放射性核素及其标记化合物。 组成： （1）、药物部分：通过其药物性质，以便进入体内后聚集到某器官组织或参加体内的某种代谢过程。 （2）、放射性核素部分：利用其发射的核射线，在体外准确测出其位置和数量或利用其射线破坏病变组织达到

8、治疗目的。 要求：无菌、无毒、无热源、有严格的质量控制标准。 应用：诊断药物、治疗药物。,Radiopharmaceuticals,2020年11月21日,特性Characteristic： 具有放射性 被靶器官选择性摄取和浓聚 生理、生化特性取决于被标记物的固有特性，一般无药理效应 标记前后生物学性质一致 具有特定的物理半衰期和有效半衰期 可脱标和辐射自分解 以活度计度量其剂量，以Bq为单位 放射性药物的治疗作用基础是利用射线的辐射作用 需具备无菌、无致热源等，符合药物质量标准和规定 标记制备简便快速,2020年11月21日,放射性核素的生产与制备：,核反应堆Nuclear reactor,

9、加速器Accelerator,放射性核素发生器Radionuclide generator,2020年11月21日,Nuclear reactor：,以235U和239Pu为核原料，在裂变过程中产生的中子来轰击靶物引起核反应，再将经中子辐射后的靶物进行化学处理，既可生产出医用放射性核素。 主要为富中子的放射性核素， 主要发生衰变，发出 射线， 如：131I、125I、153Sm、 32P、99Mo、133Xe,Quality control of radiopharmaceutical： Radionuclide purity Radiochemistry purity Radioactivi

10、ty and Specific activity,2020年11月21日,Cyclotron：,Cyclotron produce short life nuclides, such as 11C,13N,15O,18F,2020年11月21日,Chemical synthesize,配备多个靶： 18F,11C,13,15O,Minitrace,2020年11月21日,Radionuclide Generator：,是一种从长半衰期的母体核素中分离出半衰期较短的子体核素的分离装置。,2020年11月21日,放射性核素示踪技术 示踪技术Tracing technique: 是以放射性核素或其标

11、记化合物为示踪剂，应用射线探测仪器和方法来检测其行踪，是研究示踪剂在生物体系或外界环境中的运动规律的核技术。 放射性核素示踪技术是核医学诊断与研究的方法学基础。 核医学任何诊断技术和方法都是建立在示踪技术的基础之上。,Radionuclide function determination and imaging technique,2020年11月21日,主要涉及：放射性药物、显像技术、影像分析。,放射性核素显像与功能检查方法,放射性核素显像的特点： （1）、不仅显示脏器组织病变的解剖结构，同时提供其血流、功能、代谢等功能结构特点方面的信息。 （2）、具有多种显像方式 （3）、具有较高的特异性

12、 （4）、属无创性检查，毒性反应小、辐射剂量低。,2020年11月21日,放射性核素显像的种类： 根据影像获取状态分： 静态显像、动态显像 Static & dynamic Imaging 根据影像获取部位分： 局部显像、全身显像Regional & Whole body imaging 根据获取影像的维线和层面分： 平面显像和断层显像Planar & Tomography 根据获取影像的时间分： 早期显像、延迟显像Early & delayed imaging 根据显像剂对病变组织的亲和能力分： 阴性显像negative imaging/ cold spot imaging 阳性显像posi

13、tive imaging/ hot spot imaging,2020年11月21日,Nuclear Medicine Instrumentation核医学探测仪器：,Definition： 在医学中用于探测和记录放射性核素放出射线的种类、能量、活度、随时间变化的规律和空间分布的仪器。用于治疗疾病的核仪器也可称为核医学仪器。 Basic configuration： 1、射线探测器 Detector 实质上是能量转换器，将射线能转换为电脉冲信号 2、电子学部分 Electronics part 根据不同的测量需要而设计的各种分析电路和记录装置,2020年11月21日,Function dete

14、rmination device 单探头：甲状腺功能仪、心功能仪等 双探头：肾功能仪等 多探头：多探头脏器功能仪,甲功测定仪,2020年11月21日,Imaging instrument Scanner(1951年) 机械移动配合逐点打印方式记录,ECT：发射式计算机断层 （1979年） 1、SPECT单光子发射型计算机断层 single photon ECT 2、PET正电子发射型计算机断层 positron emission tomography ECT,Camera（1958年） 一次获得平面静态或动态影像,2020年11月21日,治疗用核仪器 射线敷贴器、 前列腺治疗仪等,放射防护仪器

15、 个人剂量监测仪、 表面污染监测仪、 场所剂量监测仪等,辐射剂量监测仪,表面污染监测仪,射线敷贴器,2020年11月21日,Scanner,逐行扫描、探测、打印记录放射性信号,2020年11月21日,The main instrument for nuclear medicine imaging is the large field of gamma camera. First developed in 1956 by Hal Anger this device has become the main imaging tool of nuclear medicine.,Gamma Scinti

16、llation Camera,2020年11月21日,Most modern imaging devices have the ability to demonstrate internal structures or functinal information as a sectional slice,One-head SPECT,2020年11月21日,PET CT 影像融合,Siemens PET,2020年11月21日,核医学发展简史 （The History of Nuclear Medicine Development） 从1895年M H Roentgen发现X射线，1896年H

17、enri Becquerel发现铀盐的放射性和1898年居里夫妇成功提取放射性钋和镭算起，放射性核素的历史已近百年，但真正揭开和利用放射性核素的序幕者，是Frederic JoliotCurie和Irent Curie，他们在1934年第一次用人工方法获得了放射性 32P，由此开阔了人们的眼界，指出了获得各种人工放射性核素的前景。,2020年11月21日,一、初创阶段（1935-1945年）,二、初具规模阶段（1946-1960年）,三、迅速发展阶段（1961-1975年）,四、现代核医学阶段（1975年以来）,2020年11月21日,2020年11月21日,二、初具规模阶段（1946-196

18、0年） 1946年核反应堆投入生产使 I、 Au、 Hg、 Cr、 Sr、 Xe、 Co等放射性核素得以相继较大量生产。标记技术相随进步，成功地制备了较为复杂的有机物的标记化合物。 1949年闪烁功能仪和1951年第一台自动闪烁扫描仪制成，为利用上述各种放射性核素及其标记化合物进行脏器显像和功能测定提供了必不可少的条件，使放射性核素的临床应用初步具备了自己的理论基础、方法和手段，并拥有了一定数量的颇具特点且有临床价值的诊治项目，为逐渐形成临床核医学这一新的学科奠定了基础。,2020年11月21日,2020年11月21日,四、现代核医学阶段（1975年以来） 70年代后期出现的放射性核素断层显像

19、装置，80年代研制成功的心脑功能显像剂和单克隆技术的应用，使临床核医学进入了又一特色鲜明的新阶段，放射性核素显像已成为现代几大医学影像之一，是解决当今三大疾病-心、脑血管疾病和肿瘤的重要方法之一。 1975年第一台PET研制成功，于80年代相继实现了利用它和正电子发射体11C、 13N、 15O和 18F的许多标记化合物进行了脑和心的血流灌注、氧耗量、葡萄糖代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢显像，神经受体显像也获得成功，开创了在分子水平无创性活体制研究人脑功能、心肌存活情况和受体药理学工作，进入到分子核医学（molecular nuclear medicine）的新时代、取得了许多科学的和实用基础性的成果，成为80年代和90年