仪器药物示踪201509

1、定义定义 Definition基本结构基本结构 Basic configuration探测原理探测原理 Principium of detector仪器分类仪器分类 Classification主要类型主要类型 Main typeDefinition在医学中用于探测和记录放射性核素放出射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线的种类、能量、活度、随时间变化的规律和空间分布的仪器，统称为间分布的仪器，统称为核医学仪器核医学仪器。根据使用目的不同，常用的核医学仪器分为根据使用目的不同，常用的核医学仪器分为脏器显像仪器、功能测定仪器和计数测量仪器等脏器显像仪

2、器、功能测定仪器和计数测量仪器等主要类型。主要类型。Basic configurationnDetector 探测器（探头）探测器（探头）实质上是能量转换器实质上是能量转换器，将射线能转换光能，将射线能转换光能，再转换成电脉冲信号。主要包括准直器（测量前室）、闪再转换成电脉冲信号。主要包括准直器（测量前室）、闪烁体、光导、光电倍增管及前置电子学线路等。烁体、光导、光电倍增管及前置电子学线路等。nElectronics circuitry part根据不同的测量目的而设计的各种分析电路和记录装置根据不同的测量目的而设计的各种分析电路和记录装置。主要有放大器、脉冲高度分析器、均匀性校正与位置电路、

3、主要有放大器、脉冲高度分析器、均匀性校正与位置电路、定标器和计数率仪、计算机数据处理装置等。定标器和计数率仪、计算机数据处理装置等。nPeripherals显示器、照相机、打印机、存储器等外部设备。显示器、照相机、打印机、存储器等外部设备。 Scintillation counterFunctional meter Camera, ECT Scintillation detector Electronic circuitry Recording device Scalar Count rate meter Imaging deviceBasic configurationPrincipium

4、of detectorPrincipium of detectorPrincipium of detector单道脉冲高度分析器（单道脉冲高度分析器（pulse height analyzer, PHA）工作原理）工作原理Classificationn脏器显像仪器脏器显像仪器 camera, SPECT, PET, PET/CT, SPECT/CTn脏器功能测量仪器脏器功能测量仪器甲功仪，心功仪，肾功仪，多探头脏器功能测定仪等甲功仪，心功仪，肾功仪，多探头脏器功能测定仪等n计数测量仪器计数测量仪器 测量仪，测量仪，测量仪，活度计，个人剂量监测仪，表面测量仪，活度计，个人剂量监测仪，表面污染及场

5、所剂量监测仪等污染及场所剂量监测仪等Main type井型晶体闪烁计数器井型晶体闪烁计数器 闪烁扫描机闪烁扫描机19751976195719501951照相机照相机PETSPECT19982000 SPECT/CT PET/CT2010PET/MRI闪烁扫描机闪烁扫描机PET/MRIMain type核医学显像仪器与核医学显像仪器与X线显像仪器的区别线显像仪器的区别 Main type Mechanical remove Hit point to record Static imaging Low resolving powerMain type Once obtained planar im

6、aging of static or dynamic.Main type扫描机扫描机照相机照相机成像方式成像方式逐点扫描逐点扫描一次成像一次成像成像速度成像速度慢慢快快分辨率分辨率低低高高静态显像静态显像可以可以可以可以动态显像动态显像不可以不可以可以可以全身显像全身显像不可以不可以可以可以断层显像断层显像不可以不可以不可以不可以Main type发射式计算机断层发射式计算机断层单光子发射式计算机断层单光子发射式计算机断层 (单探头和多探头单探头和多探头)正电子发射计算机断层正电子发射计算机断层Main typeMain typeTomographyWhole body imagingMain

7、 typeMain typeMain typeMain typeMain typeComparison of ECT and CT, MRIECT主要反映脏器或组织的功能、血流与代谢，同时也主要反映脏器或组织的功能、血流与代谢，同时也反映其形态，但分辨率较反映其形态，但分辨率较CT，MRI差差CT, MRI主要反映解剖学形态变化，分辨率较好，有时主要反映解剖学形态变化，分辨率较好，有时也反映其功能变化，但仍然建立在形态基础之上也反映其功能变化，但仍然建立在形态基础之上ECT显像时不同脏器显像需不同药物，同一脏器不同目显像时不同脏器显像需不同药物，同一脏器不同目的显像，也要用不同药物的显像，也要

8、用不同药物CT, MRI检查时，任何脏器较单纯，均只有普通平扫和检查时，任何脏器较单纯，均只有普通平扫和增强增强Main typeMain typeNuclear ImagingFluorescenceMR ImagingUS ImagingMain type 图像融合是将不同的医学影像或同一类型的医学影图像融合是将不同的医学影像或同一类型的医学影像，采用不同方法获得的图像进行空间匹配或迭合，使像，采用不同方法获得的图像进行空间匹配或迭合，使两个或多个图像数据集融合到一幅图像上。两个或多个图像数据集融合到一幅图像上。PET/CT融合图像融合图像PET图像图像CT图像图像Main typePET

9、影像（功能）影像（功能）CT影像（形态）影像（形态） 一体化的机架系统一体化的机架系统 一体化的检查床一体化的检查床 一体化的操作工作站系统一体化的操作工作站系统n SPECT和和CT两种成熟技术相结合形两种成熟技术相结合形 成的一种新的核医学显像仪器成的一种新的核医学显像仪器n 实现了实现了SPECT功能代谢影像与功能代谢影像与CT解解 剖形态学影像的同机融合剖形态学影像的同机融合 n 一次显像检查可分别获得一次显像检查可分别获得SPECT图图 像、像、CT图像及图像及SPECT/CT融合图像融合图像n 可以采用可以采用X线线CT图像对图像对SPECT图像图像 进行衰减校正进行衰减校正Mai

10、n typeMain typen 由由PET和多排螺旋和多排螺旋CT组合而成组合而成n 同一个机架内有同一个机架内有PET探测器、探测器、CT探测器和探测器和X线球管线球管n 共用同一个扫描床、图像采集和图像处理工作站共用同一个扫描床、图像采集和图像处理工作站n 可以采用可以采用X线线CT图像对图像对PET图像进行衰减校正图像进行衰减校正Main typeMain typeMain typemicro-PET/CTmicro-SPECT/CTmicro-PET/SPECT/CTMain typenSingle detectornDouble detectornMultiple detector

11、Main type Scintillation Counter Scintillation CounterMain typeRadionuclide dose calibrator (Activity meter)Main typenPersonal dosage meternSurface contamination monitornRadiation field dosage monitor 定义定义 Definition主要特点主要特点 Main features核素来源核素来源 Source of radionuclide药物制备药物制备 Preparation质量控制质量控制 Qua

12、lity control临床分类临床分类 ClassificationDefinition放射性药物放射性药物（radiopharmaceuticals）是指含有放射）是指含有放射性核素，符合药典要求，能直接用于临床诊断、治疗和性核素，符合药典要求，能直接用于临床诊断、治疗和科学研究的放射性核素及其标记化合物。科学研究的放射性核素及其标记化合物。 与放射性药物有所不同，与放射性药物有所不同，放射性药品放射性药品（radio-pharmaceutical preparations）是经过国家药品监督管理）是经过国家药品监督管理部门批准，具有批准文号、质量标准、规格标准和使用部门批准，具有批准文号

13、、质量标准、规格标准和使用说明书，允许市场流通与销售的一种商品。说明书，允许市场流通与销售的一种商品。Definition 放射性药物一般由放射性药物一般由放射性核素放射性核素和和药物药物两部分组成。两部分组成。放射性药物分子中，药物部分的生物学性质，决定了放放射性药物分子中，药物部分的生物学性质，决定了放射性药物在体内的分布，但其化学量通常都极小，一般射性药物在体内的分布，但其化学量通常都极小，一般不显示其药理作用，也不出现量效关系；其放射性核素不显示其药理作用，也不出现量效关系；其放射性核素部分则主要是起示踪和治疗作用。部分则主要是起示踪和治疗作用。对用于显像的放射性核素及其标记化合物习惯

14、上又对用于显像的放射性核素及其标记化合物习惯上又称为称为显像剂显像剂（imaging agent）或）或示踪剂示踪剂（tracer），而），而体外放射分析用试剂盒的放射性核素标记化合物不属于体外放射分析用试剂盒的放射性核素标记化合物不属于放射性药物，而是归类于放射性药物，而是归类于试剂试剂。Main features1.放射性药物具有放射性，能不断衰变释放射线，因此在其放射性药物具有放射性，能不断衰变释放射线，因此在其制备、贮存、应用和运输过程均需严格按照放射性物质管制备、贮存、应用和运输过程均需严格按照放射性物质管理规定，采取有效的防护措施；理规定，采取有效的防护措施；2.放射性药物的生理、

15、生化特性取决于被标记物的固有特性，放射性药物的生理、生化特性取决于被标记物的固有特性，可被相应的靶器官选择性摄取和浓聚；可被相应的靶器官选择性摄取和浓聚；3.放射性药物的治疗作用基础不同于普通药物，普通药物是放射性药物的治疗作用基础不同于普通药物，普通药物是依靠药物的药理作用发挥治疗作用，而放射性药物的化学依靠药物的药理作用发挥治疗作用，而放射性药物的化学量极微，主要是利用放射性核素发出的射线引起的生物效量极微，主要是利用放射性核素发出的射线引起的生物效应达到治疗作用，因而核医学诊断和治疗可以在正常生理应达到治疗作用，因而核医学诊断和治疗可以在正常生理状况下进行；状况下进行；Main feat

16、ures4.放射性药物的计量单位与普通药物不同，以放射性活度为放射性药物的计量单位与普通药物不同，以放射性活度为计量单位；计量单位；5.放射性药物有特定的物理半衰期和有效使用期，每次使用放射性药物有特定的物理半衰期和有效使用期，每次使用时均需进行衰变校正；时均需进行衰变校正；6.放射性药物在贮存过程中可能发生放射性核素脱标记，致放射性药物在贮存过程中可能发生放射性核素脱标记，致使其放射化学纯度和比活性发生改变。某些被标记物对射使其放射化学纯度和比活性发生改变。某些被标记物对射线较敏感，可能产生辐射自分解，从而影响放射性药物的线较敏感，可能产生辐射自分解，从而影响放射性药物的生理、生化特性；生理

17、、生化特性；7.放射性药物和一般药物一样，必须符合药典的基本要求，放射性药物和一般药物一样，必须符合药典的基本要求，如无菌、无致热源、化学毒性小等。如无菌、无致热源、化学毒性小等。Source of radionuclidenNuclear reactor 核核反应堆反应堆 nCyclotron 回旋加速器回旋加速器nRadionuclide generator 放射性核素发生器放射性核素发生器Source of radionuclideIBM医用回旋加速器医用回旋加速器l 63Li (n, ) 31H ( t1/2 12.35a )l 147N (n, p) 146C ( t1/2 5730

18、a )l 5024Cr (n, ) 5124Cr ( t1/2 27.8d )Source of radionuclidel 105B ( d, n ) 116C +, 20.39 minl 105B ( , n ) 137N +, 9.96 minl 147N ( d, n ) 158O +, 122sl 158O (, d ) 189F +, 109.7 minl 11148Cd ( p, n ) 11149In EC, 2.8hl 12150Sb (,2n) 12353I EC, 13.2hSource of radionuclideGE MinitraceSource of radio

19、nuclide9salineLead shieldVacuum bottleAdsorb materialCow ?基态）(994314002. 69943 ,02.669942TcTcMokeVhmhPreparationn理想的核物理性能理想的核物理性能适宜的射线种类和能量适宜的射线种类和能量合适的物理半衰期合适的物理半衰期毒性小毒性小n理想的生物学性能理想的生物学性能定位性能定位性能排泄性能排泄性能Preparation1.同位素交换法同位素交换法 155，20minOIH + Na131I 131I-OIH2.化学合成法化学合成法11CO2 H11CHO / R11COCl 11C-S

20、piperone3.生物合成法生物合成法35S-L-蛋氨酸蛋氨酸 （杂交瘤）（杂交瘤） 35S-McAbPreparation4. 核素单纯标记法核素单纯标记法5. 金属络合法金属络合法通过络合剂的配位基团与金属离子（如通过络合剂的配位基团与金属离子（如99mTc、67Ga、111In、201Tl等）形成螯合物，是目前临床上最常用的标记方法等）形成螯合物，是目前临床上最常用的标记方法 。Preparation6. 化学合成模块化学合成模块Chemistry process control unit, CPCUQuality control 物理学性质检测物理学性质检测颜色、透明度、颗粒度、比活

21、度、放射性核纯度等颜色、透明度、颗粒度、比活度、放射性核纯度等化学性质检测化学性质检测离子强度、离子强度、pH值、化学纯度、放射化学纯度等值、化学纯度、放射化学纯度等生物学检测生物学检测无菌、无致热源、毒性鉴定及生物学分布无菌、无致热源、毒性鉴定及生物学分布ClassificationDiagnostic pharmaceuticals 诊断用放射性药物通过一定途径引入人体内，获诊断用放射性药物通过一定途径引入人体内，获得靶器官或组织的影像或功能参数，亦称为显像剂得靶器官或组织的影像或功能参数，亦称为显像剂（imaging agent）或示踪剂（）或示踪剂（tracer）。）。Therapeu

22、tic pharmaceuticals 治疗用放射性药物利用半衰期较长且发射电离能治疗用放射性药物利用半衰期较长且发射电离能力较强的射线的放射性核素或其标记化合物高浓度浓力较强的射线的放射性核素或其标记化合物高浓度浓集在病变组织而产生电离辐射生物效应，从而抑制或集在病变组织而产生电离辐射生物效应，从而抑制或破坏病变组织，起到治疗作用。破坏病变组织，起到治疗作用。 定义定义 Definition示踪原理示踪原理 Principium基本类型基本类型 Common type主要特点主要特点 CharacteristicsDefinition 放射性核素示踪技术放射性核素示踪技术是以放射性核素或其标

23、记化合是以放射性核素或其标记化合物作为示踪剂（物作为示踪剂（tracer），）， 应用射线探测方法来检测它应用射线探测方法来检测它的行踪，以研究示踪物在生物体系（或外界环境）中的的行踪，以研究示踪物在生物体系（或外界环境）中的动态变化规律的一门技术。动态变化规律的一门技术。 放射性核素示踪技术是核医学领域中最重要的和最放射性核素示踪技术是核医学领域中最重要的和最基本的核技术，同时又是放射性核素在医学和生物学中基本的核技术，同时又是放射性核素在医学和生物学中应用的方法学基础。应用的方法学基础。放射性核素动力学分析技术放射性核素动力学分析技术示踪示踪 + + 动力学分析动力学分析体外放射分析技术体

24、外放射分析技术 示踪示踪 + + 结合反应结合反应放射自显影术放射自显影术 示踪示踪 + + 摄影术摄影术放射性核素显像技术放射性核素显像技术 示踪示踪 + + 显像技术显像技术 + + 计算机技术计算机技术分子影像技术分子影像技术 示踪示踪 + + 基因技术基因技术 示踪示踪 + + 受体分析技术受体分析技术 in the history of radionuclide tracing technique1952年，美国冷泉港卡内年，美国冷泉港卡内基遗传学实验室科学家基遗传学实验室科学家Alfred Hershey和和Martha Chase使用使用35S和和32P双标记双标记噬菌体感染实验

25、噬菌体感染实验，证明证明DNA是遗传信息的载体是遗传信息的载体。1969年获年获诺贝尔奖诺贝尔奖 in the history of radionuclide tracing techniquenFrederick Sanger，英国英国生物化学家生物化学家n完成第一个蛋白质的全完成第一个蛋白质的全序列分析（序列分析（1955）1958年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖n将将放射性放射性示踪示踪技术技术引入引入RNA和和DNA的序列分析的序列分析，成功地成功地建立了建立了链末端终链末端终止法止法，完成了人线粒体完成了人线粒体DNA全全序列序列分析（分析（1978）1980年获诺贝尔化学奖年获诺贝

26、尔化学奖Principium1. 标记物与非标记物的同一性标记物与非标记物的同一性 放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物具放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物具有相同的化学及生物学性质。有相同的化学及生物学性质。 125I-MIBGPrincipiumDTPA双金属螯合物双金属螯合物酪氨酸的碘标记酪氨酸的碘标记Principium2. 放射性核素可测量性放射性核素可测量性 放射性核素及其标记化合物放射性核素及其标记化合物可发出各种不同的射线，且可发出各种不同的射线，且能够被放射性探测仪器所测能够被放射性探测仪器所测定或被感光材料所记录。定或被感光材料所记录。 Action: 放

27、射性核素示踪剂在体内的生物学行为主要取决于被放射性核素示踪剂在体内的生物学行为主要取决于被标记物，而其放射性核素只是在示踪剂的代谢转化过标记物，而其放射性核素只是在示踪剂的代谢转化过程中发出射线，起到示踪的作用。相同的核素标记在程中发出射线，起到示踪的作用。相同的核素标记在不同的化合物上，表现出来的体内代谢过程和生物学不同的化合物上，表现出来的体内代谢过程和生物学行为可完全不同，而不同的核素标记在相同的化合物行为可完全不同，而不同的核素标记在相同的化合物上，其生物学行为不会发生改变。上，其生物学行为不会发生改变。 99mTcO4-、99mTc-ECD、99mTc-MIBI 99mTc-DMSA

28、、113mIn-DMSA PrincipiumCommon type 体内（体内（in vivo）物质吸收、分布及排泄物质吸收、分布及排泄 放射性核素稀释法放射性核素稀释法 放射自显影技术放射自显影技术 放射性核素功能测定放射性核素功能测定 放射性核素显像技术放射性核素显像技术 radionuclide tracing technique 体外（体外（in vitro）物质代谢与转化的示踪物质代谢与转化的示踪细胞动力学分析细胞动力学分析 活化分析活化分析 体外放射分析体外放射分析 Characteristics 1灵敏度高灵敏度高 一般可达到一般可达到10-1410-18g水平水平 mg=10

29、-3, ug=10-6, ng=10-9, pg=10-12 2方法简便、准确性好方法简便、准确性好 简化实验程序，提高实验结果的可靠程度简化实验程序，提高实验结果的可靠程度 3合乎生理条件合乎生理条件 非破坏性实验非破坏性实验, 反映的是被研究物质在生理剂量和原有生理状态反映的是被研究物质在生理剂量和原有生理状态下的代谢和变化下的代谢和变化 4定性、定量与定位研究相结合定性、定量与定位研究相结合 5缺点与局限性缺点与局限性 专用的实验条件专用的实验条件; 专业训练的技术人员专业训练的技术人员; 放射性生物效应放射性生物效应定义定义 Definition示踪原理示踪原理 Principium显

30、像类型显像类型 Common type分析要点分析要点 Image analysis主要特点主要特点 CharacteristicsDefinition 放射性核素脏器和组织显像是根据放射性核素放射性核素脏器和组织显像是根据放射性核素示踪原理，利用放射性核素或其标记化合物在体内示踪原理，利用放射性核素或其标记化合物在体内代谢分布的特殊规律，在体外获得脏器和组织功能代谢分布的特殊规律，在体外获得脏器和组织功能结构影像的一种核技术。结构影像的一种核技术。 放射性核素显像的显像原理是建立在器官组织放射性核素显像的显像原理是建立在器官组织血流、代谢等功能变化的基础之上，是一种血流、代谢等功能变化的基础

31、之上，是一种功能结功能结构影像构影像。Principium 不同的放射性药物（显像剂）在体内有其特殊的不同的放射性药物（显像剂）在体内有其特殊的分布和代谢规律，能够选择性聚集在特定脏器、组织分布和代谢规律，能够选择性聚集在特定脏器、组织或病变部位，使其与邻近组织之间的放射性分布形成或病变部位，使其与邻近组织之间的放射性分布形成一定程度的浓度差，而显像剂中的放射性核素可发射一定程度的浓度差，而显像剂中的放射性核素可发射出具有一定穿透力的出具有一定穿透力的射线，可为放射性测量仪器在体射线，可为放射性测量仪器在体外探测、记录到这种放射性浓度差，从而在体外显示外探测、记录到这种放射性浓度差，从而在体外

32、显示出脏器、组织或病变部位的形态、位置、大小以及脏出脏器、组织或病变部位的形态、位置、大小以及脏器功能变化。器功能变化。Uptake mechanism 1合成代谢合成代谢 131I，131I-6-IC 2细胞吞噬细胞吞噬 99mTc-SC 3循环通路循环通路 99mTc-DTPA，99mTc-RBC 4选择性浓聚选择性浓聚 99mTc-PYP 5选择性排泄选择性排泄 99mTc-EC，99mTc-MAG3，99mTc-HIDA 6通透弥散通透弥散 133Xe，99mTcO4 7离子交换和化学吸附离子交换和化学吸附 99mTc-MDP 8特异性结合特异性结合 RII，RRIClassificationStatic & dynamic imaging Static imaging ClassificationDynamic imaging 感兴趣区（感兴趣区（region of interest，ROI）技术）技术ClassificationRegional & whole body imaging Whole body imaging Regional imaging ClassificationPlanar & tomographic imagingPlanar im