核技术与核医学课件

1、核技术与 核医学2009年5月什么是核医学？核医学的定义：核医学是核技术与医学相结合的学科核医学的任务是用放射性核素及核技术来诊断、治疗及研究疾病。核医学涉及的学科：核物理、核电子、核探测、计算机控制及图像处理、数学、放射化学、医学的各科等基因突变表达失控代谢异常功能失调结构改变症状体征 Disease is not a THING, but a PROCESS现代医学认为：疾病的发生起源于 基因改变表达物改变代谢改变形态改变现代医学影像技术名称成像参数性质X线CT衰减系数、CT值解剖结构B超超声波反射解剖结构MRI质子密度、T1、T2、解剖、功能化学位移SPECT放射性浓度代谢功能PET放射

2、性浓度代谢功能PET/CT放射性浓度代谢功能衰减系数、CT值 和解剖SPECT、PETECT(emission computed tomography)核医学内容核医学诊断核医学的右手核医学诊断-示踪原理示踪剂：参与体内某一生理代谢过程的物质 + 发射可探测射线的核素 = 形成示踪剂。 例如：脱氧葡萄糖DG + 发射正电子的18F = 18F-FDG 代谢过程：静脉注入后，通过毛细血管壁进入组织。对不同的示踪剂，有些直接参与体内代谢，有些则被限制在某些特定的组织区域。由于示踪剂在体内的分布与代谢过程是动态的，所以体内各组织部位的示踪剂浓度是不断地变化的。探测：在示踪剂注入体内后的 整个过程中，

3、都可使用扫描仪在体外探测示踪剂发出的辐射信号，从而确定示踪剂在体内的位置，由此得到示踪剂在体内的代谢过程与分布图像。核医学显像设备核医学显像设备探测射线相机 (scintillation gamma camera) 1958年H. Anger发明，Anger相机SPECT (single photo emission computed tomography) 20世纪80年代，单光子发射断层扫描仪PET ( positron emission tomography) 20世纪90年代，正电子发射断层扫描仪PET/CT 21世纪，功能图像和解剖图像有机融合相机相机构成准直器、闪烁晶体、光电倍增管

4、的作用脉冲幅度分析器pulse height analyzer(PHA)经放大的电脉冲幅度入射射线能量只选择一定能量范围，剔除散射、噪声 甄别 例如，99mTc, 能窗135 145keV单道脉冲分析器-单能窗多道脉冲分析器-多能窗SPECT- single photo emission computed tomography相机-发射，平面图像（透射X平片）SPECT-发射，断层图像（透射CT）相机探头绕人体旋转获得各个方向的投影（平面）像图像重建-滤波反投影、迭代获得断层图像图像重建算法-使图像更接近真实一直是核医学中的一个重点研究方向。图像重建-迭代算法图像重建-滤波反投影法理论依据二维

5、傅立叶分片定理：任意函数f(x,y)沿任意方向平行投影，得到与该方向垂直的一维投影函数。此投影函数的傅立叶变换，就等于f(x,y)的二维傅立叶空间平面上过原点的一条线，并且这条线与一维投影函数同方向 CTSPECT融合图象SPECT/CT同机图像融合技术示意图SPECTSPECT的结果2例癫痫患者SPECT图像:发作间期低灌注(A图)，发作期高灌注(B图)。癫痫灶发作间期在SPECT上呈低灌注暗影，发作期变为高灌注亮影。 SPECT 飞利浦双探头SPECTSPECT 全身成像True Point SPECTCT 相机、SPECT诊断项目灌注显像动态血池显像静态肿瘤阳性显像全身骨扫描数十种项目，

6、数十种放射性药物肾动态门控心血池骨扫描前哨淋巴结肿瘤阳性显像PET-positron emission tomography正电子核素18F、 15O 、13N、11C，人体基本元素，更能反映体内代谢发射出正电子，与一个负电子发生湮灭辐射 e+e-2（511keV，E=mc2)探测正电子湮灭辐射发出的双光子不加准直器符合探测，探测环灵敏度、分辨率PET设备 电子对湮灭PET探测原理PETPET探测器晶体环PET符合探测原理PET探测器信号定位PETSPECT与PET的区别放射性核素SPECT 99mTc、131I . PET 15O、11C、13N、 18F 人体基本元素探测信号 SPECT:

7、 单光子 PET: 双光子空间定位SPECT: 准直器 PET: 符合探测电路空间分辨率 SPECT: 812 mm PET: 35 mm灵敏度: PET SPECT扫描时间: PETSPECTPET/CT的发明是医学影像学的又一次革命PET/CTPET/CT中的PET、CTPETPET/CT的主体CT的作用：为PET提供衰减校正为PET提供解剖位置信息提供诊断信息兼容型 PET/CTPETPET/CT的特点CT与PET硬件、软件同机融合解剖图像与功能图像同机融合同一幅图象既有精细的解剖结构又有丰富生理、生化分子功能信息可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程高灵敏度、高特异性、高准确性CT图像兼

8、做衰减校正PET、CT单独能实现的，PET/CT一定能实现；PET/CT能实现的，PET或CT不一定能实现PETPECT结果举例癫痫患者PET图像:癫痫灶在发作间期呈低代谢，发作期变高代谢。肺癌PET显像特点功能显像敏感性、特异性较高缺乏精确的解剖定位PET-CT融合示意图CT图像何处有病灶？PET-CT融合示意图PET图像病灶在何处？PET-CT融合示意图PET-CT图像融合病灶原来在这里PET图像有放射性浓聚，头颈部CT、MR及鼻咽镜检未见异常。PET-CT定位于右上腭。隐匿性上腭癌PET、PET/CT 的临床应用肿瘤学7590心脏病学1020神经系统1030其他（器官移植、感染、创伤、发

9、育）生理及药理实验 PET、PET/CT -在肿瘤学中的应用早期发现肿瘤鉴别肿瘤良恶性治疗前分期治疗中疗效观察改进放疗计划治疗后随诊、复发、转移评估病人生存期PET、PET/CT -在神经系统疾病诊断中的应用癫痫病灶的诊断与定位；痴呆：AD、MID、PDD、认知定位PET、PET/CT认知定位PET、PET/CT -在心血管系统疾病诊断中的应用冠心病： 13N-NH3心肌存活测定：血流-代谢图像 血流灌注显像（99mTc-MIBI, 13NH3） 代谢显像 18F-FDG “不匹配”（有代谢，无血流）心肌存活 “匹配”（无代谢，无血流）心肌不存活 心肌存活“金标准” 决定是否手术核医学治疗核医

10、学的左手核医学治疗原理将放射性核素引入体内使用特异性的载体(如RIT）放射性核素标记载体载体参与体内生物活动，带着核素定位到靶器官直接利用核素与靶器官的亲和定位作用131I、153Sm、89Sr定位施放放射性核素（如 125I 种子源）将放射性核素直接放到靶器官依靠放射性核素发射的射线杀死病变细胞核医学治疗的优点短射程的 、射线放射性核素局限在靶器官，对正常组织损伤小核医学治疗的一些项目甲状腺疾病：131I骨转移瘤：89Sr、153Sm、32P肿瘤放射免疫治疗（RIT）：标记抗体核素、核素、俄歇电子及内转换电子核素肿瘤间质核素治疗： 32P肿瘤介入治疗皮肤病敷贴治疗粒子植入治疗： 125I核医学中最需要解决的-两个问题图像部分容积效应校正体内核素治疗的吸收剂量测量或估算部分容积效应partial volume effect, PEV根源：有限