核技术的应用

核技术的医学应用

上伟2内容1、核技术医疗应用的照射来源2、放射源和射线装置分类3、核和放射技术的医学应用举例

定义放射性同位素：是指某种发生放射性衰变的元素中具有相同原子序数但质量不同的核素。例如：碘125（原子序数即质子数53，中子数72，质量数125）碘131（原子序数即质子数53，中子数78，质量数131）射线装置：是指X射线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。42、放射源和射线装置分类5放射源和射线装置的分类

分类的目的

由于放射源的应用领域广泛，活度的变化范围很大，高活度源能在短期内对人体产生严重的确定性效应，而低活度源不可能产生这种效应。所以必须有一个放射源分类系统，才能将放射源的安全管理与辐射风险联系在一起，作为与放射源安全和保安等许多相关活动的一个基础，这些活动包括：6分类的目的制订或修订国家放射源安全标准；建立或调整国家放射源监督管理措施；在资源有限时优化放射源的管理；优化放射源的保安措施；放射源进出口控制；应急计划和响应；制订无人看管源恢复控制的优先次序；有关放射源管理和辐射事故的公众宣传与信息发布。7分类的依据1.国际原子能机构的安全标准《放射源分类》（RS-G-1.9）2.国际原子能机构技术文件《制定核与辐射事故以及响应计划的方法》（IAEA-TECDOC-953）

3.对人体健康和环境的潜在危害程度4.环境保护部与国家卫计委公告2017年第66号5.《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》6.《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》8放射源的分类根据放射源对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将放射源分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类。

-Ⅰ类为极危险源，在没有防护的情况下，接触这类源在几分钟到1小时内就可致人死亡；

-Ⅱ类为高危险源，在没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可以致人死亡；

-Ⅲ类为中危险源，没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡。

上述三类放射源为危险放射源放射源的分类

-Ⅳ类为低危险源，基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤；

-Ⅴ类为极低危险源，不会对人造成永久性损伤；10实践的分类种类少，便于记忆；当核素和/或活度不清时，可以判断放射源的类别；短半衰期放射源的活度变化较快，新源和旧源分属不同类别；对某些实践活动需要同时使用多枚放射源时，应考虑源的聚集；在管理时按实践分类，但在事故时定级应考虑源在事故时的现有活度。11实践的分类类别实践的分类活度比I放射性同位素热电发生器（RTGs）辐照装置远距放射治疗仪固定多束远距放射治疗仪（γ刀）A/D

1000II工业γ探伤高/中剂量率短距放射治疗仪

1000>A/D

1012实践的分类简介类别普通实践的分类活度比III固定工业测量仪料位计挖泥机测量仪装有高活度源的传送带测量仪螺旋管道测量仪测井仪

10>A/D

113实践的分类简介类别普通实践的分类活度比IV低剂量率短距放射治疗仪（永久植入源除外）厚度/料位测量仪可携式测量仪（湿度/密度计）骨密度仪静电消除仪

1>A/D

0.0114实践的分类简介类别普通实践的分类活度比V低剂量率短距放射治疗仪（永久植入源）X射线荧光分析仪电子俘获装置穆斯堡尔谱仪正电子发射断层摄影术（PET）检查仪

0.01>A/D

豁免水平/D15射线装置的分类根据射线装置对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将射线装置分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

-Ⅰ类（为高危险）射线装置，事故时短时间照射可以使受到照射的人员产生严重放射损伤，其安全与防护要求高；

-Ⅱ类（为中危险)射线装置，事故时可以使受到照射的人员产生较严重放射损伤，其安全与防护要求较高；

-Ⅲ类(为低危险)射线装置，事故时一般不会使受到照射的人员产生放射损伤，其安全与防护要求相对简单。16射线装置分类表装置类别医用射线装置非医用射线装置Ⅰ类射线装置能量大于100兆电子伏的医用加速器生产放射性同位素的加速器（不含制备PET用放射性药物的加速器）能量大于100兆电子伏的加速器Ⅱ类射线装置放射治疗用X射线、电子束加速器工业探伤加速器重离子治疗加速器安全检查用加速器质子治疗装置辐照装置用加速器制备正电子发射计算机断层显像装置（PET）用放射性药物的加速器其他非医用加速器其他医用加速器中子发生器X射线深部治疗机工业用X射线CT机数字减影血管造影装置X射线探伤机17射线装置分类表（续）装置类别医用射线装置非医用射线装置Ⅲ类射线装置医用X射线CT机X射线行李包检查装置放射诊断用普通X射线机X射线衍射仪X射线摄影装置兽医用X射线机牙科X射线机乳腺X射线机放射治疗模拟定位机其它高于豁免水平的X射线机放射性同位素在医学中的应用举例1.碘1312.碘125碘-131碘-131是元素碘的一种放射性同位素，为人工放射性核素（核裂变产物），符号为I-131，半衰期为8.3天。碘-131理化性质碘131是β衰变核素，发射β射线（99%）和γ射线（1%），β射线最大能量为0.6065兆电子伏，主要γ射线能量为0.364兆电子伏。半衰期为8.02天。碘131属高毒性核素，靶器官是甲状腺，对人体的有效半减期为7.6天，在人体内的最大容许积存量为1.8×10贝可。碘-131

用途一、治疗甲亢甲状腺细胞对碘化物（NaI)具有特殊的亲和力，口服一定量的131碘后，能被甲状腺大量吸收，具有损害作用的放射131碘能种入甲状腺组织中，131碘在衰变为131氙时，能放射出β射线(占99%)和γ射线(占1%)。前者的有效射程仅有0.5～2毫米，能选择性地破坏甲状腺腺泡上皮而不影响邻近组织，甲状腺组织能受到长时间的集中照射，其腺体被破坏后逐渐坏死，代之以无功能的结缔组织，从而降低甲状腺的分泌功能，使甲亢得以治愈，达到类似甲状腺次全切除手术的目的。碘-131

二、甲功的测定1.体内测定㈠甲状腺摄131碘试验原理：碘是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一，放射性的131I也能被摄取并参与甲状腺激素的合成，其被摄取的量和速度与甲状腺功能密切相关。将131I引入受检者体内，利用体外探测仪器测定甲状腺部位放射性计数的变化，可以了解131I被甲状腺摄取的情况，从而判断甲状腺的功能。碘-131

㈡甲状腺激素抑制试验㈢过氯酸盐释放试验碘-131

2.体外测定利用体外分析的方法测定甲状腺相关激素和抗体在血中的含量。TT3/TT4/FT3/FT4/rT3/TSH/TRH兴奋试验/Tg-Ab/Tpo-Ab/TRAb碘-131

三、其他用途甲状腺肿瘤活组织检查(放射性自显影）如碘131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂-------------------利用的是131I发射出γ射线的功能。碘-125

碘-125碘125是轨道电子俘获衰变核素,发射的γ射线能量为0.03548兆电子伏。半衰期为60.14天。理化性质碘125属中毒性核素,靶器官是甲状腺,对人体的有效半衰期为41.7天。碘-125生物医学方面的应用碘125作为一种人工放射性核素，由于其衰变过程简单，释放出的光子能量相对低，以及其半衰期相对较短等优点，广泛应用于生物医学方面。如1.甲状腺肿瘤活组织检查，2.放射免疫，3、X射线荧光分析等，但目前其最重要的应用还是/4.肿瘤治疗方面。碘-125甲状腺肿瘤活组织检查(放射性自显影）原理：甲状腺是人体内对碘利用最多的器官。因此当人摄入带有放射性的碘元素——如碘125（但碘131应用的更多）时，它们就会富集在甲状腺。通过放射自显影技术即可得到甲状腺的形状，从而可以推断肿瘤的有无。碘-125

放射免疫分析法放射免疫分析法是利用同位素标记的与未标记的抗原同抗体发生竞争性抑制反应的放射性同位素体外微量分析方法。常用于标记抗原的放射性同位素有3H、125I、131I等。125I和131I原子的化学性质比较活泼,标记方法简便,不论多肽、蛋白质或小分子半抗原均可进行碘标记。碘-125

X射线荧光分析碘125可以放射出低能γ射线，同样可以用于照射样品，分析样品的X射线荧光，得到样品的化学元素种类，以及各种化学元素的含量。碘-125

肿瘤治疗（最为重要的应用）碘125粒子植入广泛应用于前列腺癌、脑瘤、肝癌、眼部肿瘤、肺癌、胰腺癌、胃癌、直肠癌及盆腔等部位肿瘤的治疗。碘125杀死肿瘤细胞的机制为碘125放射性粒子发射出的射线作用于有丝分裂期细胞正在复制的的DNA断裂，导致细胞突变乃至死亡。锝-99物理性质：【元素名称】-锝【元素符号】-Tc【原子序数】-43

【原子量】-98【放射性比度】-32MBq/g【衰变方式】-β衰变【元素类型】-放射性金属元素

1937年使用回旋加速器加速含有一个质子的氘原子核去“轰击”42号元素钼，制得了43号新元素锝，是世界上第一个以人工方法制得的元素99锝与99m锝的关系99是指这种原子的原子量是99（质子43加中子56）m指它处于激发态,不稳定,会放出能量（通常是γ射线）99m锝是99锝的“同质异能素”医学用途锝99m（半衰期极短6.02小时，性质不稳定）是核医学临床诊断中应用最广泛的医用核素（在所有诊断用放射性显影剂中占比达80%以上)。常用锝(Tc-99m)焦磷酸盐注射液标记的用于诊断脏器疾病和功能的放射性显像剂。如脑、心肌、肝功能等。锝锭锝99m原理：给患者静脉注射锝-99m标记的放射性药物，利用计算机单光子断层显像仪在体外加以测量，根据显像图上显示的脏器大小、位置、形态及放射性分布情况，便可诊断出人体脏器和组织的疾病，具有安全、可靠、灵敏度高，可进行动态、定量观测等优点。放射免疫分析定义：指利用同位素标记的与未标记的抗原同抗体发生竞争性抑制反应的放射性同位素体外微量分析方法。原理：使放射性标记抗原和未标记抗原（待测物）与不足量的特异性抗体竞争性地结合，反应后分离并测量放射性而求得未标记抗原的量。应用：临床意义应用激素类检测：(1)在垂体性腺激素：卵泡刺激素(FSH)，黄体生成激素(LH)，睾丸酮(T)，雌二醇(E2)，孕酮(P)，催乳素(PRL)，人生长激素(HGH)，人绒毛膜促性腺激素(HCG)，人胎盘催乳素(HPL)等。(2)甲状腺激素。肿瘤类检测：甲胎蛋白(AFP)，癌胚抗原(CEA)，糖蛋白抗原(CA19-9)，糖蛋白抗原(CA-125，CA153)，β2微球蛋白(β2-MG),铁蛋白放射免疫分析(SF)，前列腺特意抗原(PSA)。放射受体分析：受体是存在于细胞表面、胞浆或细胞核内的生物活性物质，其功能是和细胞外的信息分子(配体)特异性结合，将信息转变为生物效应。肿瘤的放射治疗概念：肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。分类：目前临床常用的放射治疗可分为远距离放射治疗（体外照射治疗）和近距离放射治疗（体内照射治疗或后装治疗）

体外照射：指应用X线治疗机、钴60治疗机或中子加速器等进行治疗。体内照射：指应用放射性核素进行治疗。原理：是用X线，γ线、电子线等放射线照射在癌组织，由于放射线的生物学作用，能最大量的杀伤癌组织，破坏癌组织，使其缩小，甚至消失。体外照射放射性核素226镭为天然放射源，因其半衰期长，现已为人工放射性核素60钴、137铯、192铱所替代。放射性核素可放射a、ß；、r三种射线，临床上ß射线仅用于治疗表浅肿瘤，r射线为放射治疗的主要放射源，能量1.25MeV。用60钴制成的放射治疗机，因r射线穿透力强、深部剂量高，皮肤受量少，适用于深部肿瘤的治疗。体内照射体内照射又称为近距离放射治疗。这种治疗技术把高强度的微形放射源送入人体腔内或配合手术插入肿瘤组织内，进行近距离照射，从而有效地杀伤肿瘤组织。过去，后装技术仅能用于妇科肿瘤治疗，最新一代后装治疗机已把这种技术扩大应用到鼻咽、食管、支气管、直肠、膀胱、乳腺、胰腺、脑等肿瘤。放射性粒子（198Au、125I和103pd）植入治疗肿瘤，是指在B超或CT引导下，可精确地将放射性粒子均匀地置入肿瘤周围，通过放射性粒子持续释放射线来达到最大限度地杀伤肿瘤细胞的作用。放射治疗的放射源放射治疗的放射源主要有放射治疗机和放射性核素。X线治疗机可分为X线治疗机（10KV～60KV）、浅层X线治疗机（60KV～160KV）和深部X线治疗机（180KV～400KV）等不同能量射线。X线治疗机的缺点是能量低，穿透力弱，皮肤受量大，现已较少使用医用加速器有电子感应加速器和电子直线加速器。前者输出高能电子束，后者输出高能电子束（8~14MeV，主要针对浅表层肿瘤）和高能X线（4~10MeV，穿透力强，皮肤受量少）。医用加速器中用得最多技术发展最快的是电子直线加速器。放射性核素226镭为天然放射源，因其半衰期长，现已被人工放射性核素60钴、137铯、192铱所替代。放射性核素可放射a、ß、r三种射线，临床上ß射线仅用于治疗表浅肿瘤，r射线为放射治疗的主要放射源，能量1.25MeV。用60钴制成的放射治疗机，因r射线穿透力强、深部剂量高，皮肤受量少，适用于深部肿瘤的治疗。后装治疗（近距离放射治疗）后装技术：先把施源器放在合适的位置，然后把放射源送入施源器进行放射治疗的技术。常用的放射源铱-192是人工放射性同位素，半衰期74.2天。直径0.5mm，长度3.5mm的铱丝其强度可达10-12ci，可制成微型放射源。锎-252（中子后装）半衰期2.638年，平均能量2.35Mev，锎-252用于组织间或腔内治疗。适应证宫颈癌宫体癌、子宫内膜癌阴道癌其他:食道癌，皮肤癌,直肠癌ERCP（经内镜逆行性胰胆管造影术）是指将十二指肠镜插至十二指肠降部，找到十二指肠乳头，由活检管道内插入造影导管至乳头开口部，注入造影剂(泛影葡胺）后x线摄片，以显示胰胆管的技术。适应证1.原因不明的阻塞性黄疸疑有肝外胆道梗阻者。2.疑有各种胆道疾病如结石、肿瘤、硬化性胆管炎等诊断不明者。3.疑有先天性胆道异常或胆囊术后症状再发者。4.胰腺疾病：胰腺肿瘤、慢性胰腺炎、胰腺囊肿等。C型臂X光机C型臂因其外形类似英文字母C，故被称为C型臂，用于骨科手术中的X线影像设备。分类一，小C（C臂

小C臂

小C

骨科C）主要用途1、骨科：整骨、复位、打钉2、外科：取体内异物、心导管、植入起搏器、部分介入治疗、部分造影术及局部摄影等工作3、其他：配合臭氧机治疗疼痛，小针刀治疗，妇科输卵管导引手术等。该型产品在医院普及率很高，基本上二级医院都已经装备。分类二，中C（也叫周边介入型C形臂）定义：周边介入型C形臂，在业界俗称为“中C”，不仅仅是把球管功率

提高

就可以谓为“中C”。中C产品设计的系统性和操控性是开展复杂介入手术的有力保障，主要是增加了DSA相关的许多功能。它在临床上可以完成大型血管机（大C）80%以上手术需求。主要的临床范围：神经外科血管造影，减影术消化道介入手术，例如：ERCP、食道支架腹腔和盆腔脏器肿瘤介入治疗，例如肝脏、肾脏介入手术四肢血管造影剂减影术，成型术疼痛微创介入手术，例如：腰椎间盘介入、颈椎介入妇科输卵管再造手术、子宫肌瘤手术分类三，大C（DSA血管机）DSA（数字剪影血管造影）是由电子计算机进行影像处理的先进的X线诊断技术，是继CT之后，在X线诊断技术方面的又一重大突破，主要应用于全身血管疾病的诊断和治疗。和小C中C相比，大血管机C都是固定式的，有固定在天花板的也有固定在地上的。功率一般都大于80kW。基本原理是将注入造影剂前后拍摄的两帧X线图像经数字化输入图像计算机，通过减影、增强和再成像过程来获得清晰的纯血管影像，同时实时地显现血管影。DSA临床意义1.介入放射学的应用在介入放射学中，利用DSA的引导管方式，能实时显示导管或导丝在血管内推进的情况，并清楚地观察其与血管的关系，使其头部的定位更为精确，因而能加速选择性或超选择性插管的操作。也有助于各种介入性操作，如出血病灶和畸形血管的栓塞，肿瘤血管的栓塞或局部注入化学药物，采用气囊导管对狭窄的血管施行腔内成形术等。2.脑血管病的检查特别是对于动脉瘤、动静脉畸形等定性定位诊断，更是最佳的诊断手段。不但能提供病变的确切部位，而且对病变的范围及严重程度，亦可清楚地了解，为手术提供较可靠的客观依据。另外，对于缺血性脑血管病，也有较高的诊断价值。DSA可清楚地显示动脉管腔狭窄、闭塞、侧支循环建立情况等，对于脑出血、蛛网膜下腔出血，可进一步查明导致出血的病因，如动脉瘤、血管畸形、海绵状血管瘤等。3.胸部血管系统的检查DSA对心脏及大血管的显示相当满意，能清楚显示主动脉弓、升主动脉及降主动脉；对主动脉夹层动脉瘤具有很好的诊断价值，对大动脉炎可以很好地显示病变范围，能清楚显示肺动脉；对主动脉狭窄、主动脉瘤的形态的诊断也具有重要价值。4，腹部血管系统的检查腹主动脉及其主要干支如肾动脉、腹腔动脉及其属支，肠系膜上及其肠系膜下动脉等在DSA检查中均能很好地显示。在有腹部动脉狭窄，尤其有严重的动脉粥样硬化狭窄时，用动脉插管变得困难，此时采用DSA可显示它的优越性。目前，腹部血管的DSA检查中，应用最广泛的是肝、肾动脉造影。5.四肢血管系统的检查DSA可以诊断四肢动脉及其干支的狭窄和闭塞，但对于肱动脉的细小分支和侧支循环却难以显示。也可用于显示动脉瘤、动脉畸形。CT造影增强扫描指的是在CT平扫基础上，对发现的可疑部位，在静脉注射一定剂量的含碘水溶性造影剂后有重点的进行检查，从而提高诊断准确率的一种手段。意义：许多病变在CT平扫时无明显特征。如：小的肝囊肿、肝血管瘤和小肝癌等。注射造影剂后，可以增加局部的对比度，以进一步确诊。造影剂：国内常用的一般为60%泛影葡胺注射方式：使用CT压力注射器注射CTA（CT血管造影）是将CT增强技术与薄层、大范围、快速扫描技术相结合，通过合理的后处理，清晰显示全身各部位血管细节，具有无创和操作简便的特点，对于血管变异、血管疾病以及显示病变和血管关系有重要价值。普遍使用的血管造影剂为碘试剂（泛影葡胺）pet（正电子发射型计算机断层显像）名称含义：正电子发射型计算机断层显像（PositronEmissionComputedTomography），是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。其大致方法是，将某种物质，一般是生物生命代谢中必须的物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素（如18F（半衰期1.83小时，衰变类型：β衰变），11C、13N、15O等），注入人体后，通过对于该物质在代谢中的聚集，来反映生命代谢活动的情况，从而达到诊断的目的。注射的药物-----氟代脱氧葡萄糖（含放射性氟-18），简称FDG。其机制是，人体不同组织的代谢状态不同，在高代谢的恶性肿瘤组织中葡萄糖代谢旺盛，聚集较多，这些特点能通过图像反映出来，从而可对病变进行诊断和分析。检查仪原理一些短寿命的物质，在衰变过程中释放出正电子，一个正电子在行进十分之几毫米到几毫米后遇到一个电子后发生湮灭，从而产生方向相反（180度）的一对能量为511KeV的光子（basedonpairproduction）。这对光子，通过高度灵敏的照相机捕捉，并经计算机进行散射和随机信息的校正。经过对不同的正电子进行相同的分析处理，我们可以得到在生物体内聚集情况的三维图像。适用人群：（1）肿瘤病人。目前PET检查85%是用于肿瘤的检查，因为绝大部分恶性肿瘤葡萄糖代谢高，FDG作为与葡萄糖结构相似的化合物，静脉注射后会在恶性肿瘤细胞内积聚起来，所以PET能够鉴别恶性肿瘤与良性肿瘤及正常组织（2）神经系统疾病和精神病患者。可用于癫痫灶定位、老年性痴呆早期诊断与鉴别、帕金森病病情评价以及脑梗塞后组织受损和存活情况的判断。（3)心血管疾病患者。能检查出冠心病心肌缺血的部位、范围，并对心肌活力准确评价，确定是否需要行溶栓治疗、安放冠脉支架或冠脉搭桥手术。PET-CT（正电子发射电子计算机断层扫描）PET-CT将PET（功能代谢显像）与CT（解剖结构显像）两种先进的影像技术有机结合在一起的新型影像设备，由PET提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而CT提供病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方位的