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1、1,影像核医学,2,第一节 放射性核素示踪技术,1、定义 放射性核素示踪技术是以放射性核素或其标记化合物为示踪剂，应用射线探测仪器探测其行踪，达到研究示踪剂在生物体或外界环境中分布及运动规律的技术。,2、原理 放射性核素之所以能作为示踪剂是基于以下两点：,3,（1）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有相同的生物学性质。,一种元素的所有同位素化学性质相同，在生物体内所发生的化学变化、免疫学反应和生物学过程也都是相同的，生物体或生物细胞不能区别同一元素的各个同位素。 放射性核素标记化合物于被研究的物质也具有相同的生物学性质和代谢途径。,4,5,（2）可测性：放射性核素及其标记化
2、合物与相应的未标记化合物尽管具有相同的化学性质核生物学行为，但他们那的物理学性能却不同，放射性核素及其标记化合物可发出各种不同的射线，且能够被放射性探测仪器所测定，从而进行精确的定性、定量及定位的研究。,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，而其标记的放射性核素在整体示踪剂研究体系中主要起示踪作用。 用于放射性示踪实验的放射性核素并不算多，但是用来标记的化合物却可达数百种之多。,6,3、优点 （1）灵敏度高：可达到10141018g水平。 （2）方法简单、准确：测量对象是核射线，不受其他物理和化学因素（温度、PH值等）的影响，不受反应体系种其他非放射性物质的干扰。 （3）符合生
3、理条件：不扰乱和破坏生理过程，结果更接近真实的生理情况。 （4）定性、定量与定位研究相结合。,7,4、示踪技术的主要类型及应用 （1）核素稀释法：用于测定血容量、全身水容量及细胞外液量等。 （2）物质转化的示踪研究：了解前体与代谢产物间的关系、中间产物顺序的比活度测定等。 （3）动态平衡的示踪研究：了解正常或疾病状态下，生物体内某种物质运动的量变规律。 （4）脏器功能测定、脏器显像以及体外放射分析。,8,第二节 放射性核素显像技术,1、显像原理： 放射性药物引入人体内后，将根据药物与脏器或组织的相互作用，参与机体的代谢过程，被脏器或组织吸收、分布、浓聚和排泄。由于放射性核素在自发的衰变中能发出
4、射线，因此，利用显像仪器能够准确获得核素及其核素标记物在脏器、组织的分布和量变规律，从而达到诊断的目的。,9,2、脏器或组织摄取显像剂的机制 （1）合成代谢：131I甲状腺对碘的合成代谢 （2）细胞吞噬：99mTc-植酸钠肝库佛细胞吞噬 （3）循环通路：99mTc-MAA肺毛细血管阻塞 （4）选择性浓聚：99mTc-PYP梗死心肌组织摄取,10,（5）选择性排泄：99mTc-DTPA肾小球滤过 （6）通透弥散：133Xe从血液弥散至肺泡内 （7）化学吸附和离子交换：99mTc-MDP与骨骼中的离子交换而吸附于骨骼 （8）特异性结合：抗原抗体反应，RII（放射免疫显像）,11,3、显像的条件及选
5、择 （1）显像剂的选择 可靠的显像性能：标记方便、血液清除快、进入靶器官时间早、靶器官与非靶器官放射性比值高、稳定性好。 合适的射线能量：射线100250keV最适宜。 PET511keV一对 光子。 适度的放射性活度、放射性浓度和放射化学纯度。,12,（2）准直器的选择 常用种类： 低能通用、低能高分辨、高能通用、低能针孔型 选择因素： 射线能量 所用放射性活度 显像目的 显像器官和组织大小、深浅、厚度 灵敏度和分辨率的选择,13,（3）显像时间 根据显像剂在体内转归的特点选择最佳显像时间， 特别是动态功能显像时更为重要。 甲状腺显像注射后20分钟； 心肌显像注射后60分钟； 骨显像注射后1
6、20分钟； 肾动态显像即刻采集，60s一帧图像；,14,(4)显像体位： 前后位、左右侧位、不同角度斜位等 (5)仪器的最佳条件选择： 矩阵、采集时间、采集范围等 (6)病人的准备： 饮食、饮水、停药状态、视听封闭等,15,4、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。 (1)平面与断层显像 平面显像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。,16,断层显像是将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
7、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。,17,（2）静态与动态显像 静态显像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。,18,动态显像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1 s/帧、1 min/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。,19,将其影像
8、快速而连续地显示则为电影显示。还可利用计算机勾画感兴趣区（ROI）技术，提取每帧影像中同一ROI内的放射性计数生成时间-活性曲线，据此曲线可对上述动态变化过程进行定量分析并计算动态过程的多项定量参数。,20,（3）局部与全身显像 局部显像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；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。,21,22,（4）阳性与阴性显像 阳性显像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
9、射性高于正常脏器、组织，故又称“热 区”显像，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。,23,阴性显像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，又称“冷区”显像。,24,（5）静息与负荷显像 静息显像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。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。,25,26,（6
10、）早期与延迟显像 早期显像是将显像剂引入体内2 h以内进行的显像。 延迟显像是将显像剂引入体内2 h以后进行的显像。,27,单光子显像显像 剂中的放射性核 素发射单光子 （如99mTc ）， 需用探测单光子 的显像仪器（ 照相机、SPECT） 进行显像，为临 床上最常用的显 像方法。,（7）单光子与正电子显像,28,正电子显像显像剂中的放射性核素发射正电子（如18F），需用PET、符合线路SPECT或带有超高能准直器的SPECT进行显像。主要用于心、脑、肿瘤的代谢研究及神经递质受体显像。,29,99mTc-ECD,18F-FDG,99mTc-MDP 18F-,131I 18F-FDG,30,5
11、、放射性核素显像的图像显示方式及图像分析 （1）黑白图像或彩色图像 核医学影像有黑白和彩色二种显示方式，采集数据经计算机处理和图像重建后分别以不同的灰度即黑白图像或色阶即彩色图像显示二维或三维的脏器图像和放射性分布状况。,31,（2）图像分析 首先要明确放射性核素显像的图像分析与其它影像的分析既有共性，又有核医学影像自身的特点和基本原则。阅片前要了解临床医师申请核医学检查的目的，受检者的病史和相关临床辅助检查资料，必要时查体；阅片时必须了解使用哪种显像剂和显像类型，在有经验的上级医师指导下集体阅片，正确辨认和分析正常及异常改变。,32,鉴于放射性核素显像是以正常组织和病变部位存在放射性浓度差别
12、为基础的检查方法，对病变部位的异常放射性浓聚灶或稀疏缺损通过目测可进行初步判断或定性诊断，亦可利用计算机勾画ROI技术，分别在病变部位和相应正常组织获得靶器官组织与本底（T/B）的摄取比值，进行半定量分析，例如PET18F-FDG肿瘤代谢显像获得标准摄取值；或通过计算机软件处理获得定量分析的功能参数协助诊断。,33,6、放射性核素显像的特点 （1）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。 （2）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。 （3）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
13、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等。,34,（4）放射性核素显像所得脏器和病变的影像清晰度较差，影响对细微结构的显示和病变的精确定位。这一方面是由于引入体内的放射性活度受限，致使成像的信息量不足，另一方面也受显像仪器空间分辨率的影响，故显示细微的解剖结构上不及CT、MR和超声检查。近年来图像融合技术的应用可将CT或MR提供的解剖结构信息与核医学SPECT或PET提供的功能代谢信息准确匹配，得到对病灶既能精确定位又能定性的高质量图像。,35,（5）显像剂大多数通过静脉注射或口服引入体内，属无创性检查。其化学量极微，多为几毫克，不良反应率远低于X线造影剂。受检者辐射吸收剂量也多低于X线检查，因此本法是一种安全的检查方法。,36,Molecular imaging 探测构成疾病基础的分子的异常,18F-FDG 18F-FLT 11C-AC 18F-FES 111In-Octreotide,18F-FOMISO,CEA,
