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1、核技术在医学领域的应用v医学是核技术应用的重要领域之一，全世界生产的 放射性核素中，约有80%以上用于医学。v将核技术用于疾病的预防、诊断和治疗，形成了现 代医学的一个分支核医学。v核医学是以核素（放射性核素和稳定核素）标记的示踪 剂，用于医学和生物（体内、体外）医疗（诊断、治 疗）和研究用途的科学。第一节 核医学影像技术及其设备v按照国家有关学科的分类方法，核医学与放射、超声等影像医学统称为“ 影像医学与核医学”。v功能：核医学影像技术能在体外获得活体中发生的生物化学反应、器官 的生理学和病理学变化过程以及细胞活动等分子水平的信息，可为疾病 诊断提供功能以及解剖学的资料。v原理：核医学影像技
2、术主要是利用示踪原理来显示体内的生物代谢活动 。在显像之前必须注射相应的放射性药物。不同脏器的显像需要用不同的显像剂，同一脏器不同显像目的也需用不同的显像剂，其影像反映的是显像剂或其代谢产物的时间和空间分布。核医学影像设备 闪烁照相机v闪烁照相机又称为相机或Anger相机。v组成：探头、电子学线路、记录及显示装置、附加设备等。探头：铅准直器、NaI（Tl）闪烁晶体、光电倍增管阵列。v功能：对脏器中放射性核素的分布进行一次成像或连续动态观察。相机得到的是放射性核素在扫描视野中的二维分布，即脏器的平面影像。相机（平面图形）分类：v单光子发射计算机断层成像术（Single photon emissi
3、on computed tomography），简称SPECT。v正电子发射断层成像术（Positron emission tomography） ，简称PET。发射型计算机断层成像术单光子发射计算机断层成像术（SPECT）仪器组成：旋转相机、计算机及专用软件、附加设备。功能：获得人体内放射性核素的三维立体分布图像。单光子发射型计算机断层成像设备（SPECT）单光子发射计算机断层成像术（SPECT）主要原理：v投影采集SPECT的探头装在可旋转的支架上，围绕病人旋转。数据采集可以根据需要从某一角度开始，在预定时间内采集投影图像，然后旋转一定角度，在同样时间内采集下一幅投影图像。如此重复，直到旋
4、转180 度或360度停止。v重建断层从投影数据经过适当的计算得到断层图像。单光子发射计算机断层成像术（SPECT）主要原理：SPECT的图像往往缺乏相关解剖位置对照，发现病灶却无法精确定位；而传统CT影像分辨率高，可发现细微解剖结构的变化。vSPECT/CTSPECT/CT由SPECT和CT结合而成，在一次检查中可同时采集同一部位的SPECT功能图像和CT解剖图像，进而实现图像的融合。SPECT/CT中的CT还可以为SPECT提供衰减和散射校正数据，提高SPECT/CT图像的视觉质量和定量准确性。正电子发射计算机断层成像术（PET）正电子发射计算机断层成像术（PET）vPET特点1）所用放射
5、性示踪剂是用发射正电子的核素所标记的。常用正电子核素：18F、11C、15O、13N。核素发射出正电子，与一个负电子发生湮灭辐射 e+e-2探测正电子湮灭辐射发出的双光子。2）通常采用复合探测技术。v功能：反映病变的基因、分子、代谢及功能状态的变化。v主要原理利用正电子核素标记人体代谢物作为显像剂，通过病灶对显像剂的摄取来反映其代谢变化，从而为临床提供疾病的生物代谢信息。v近年来核医学发展的重点。v缺点：与SPECT图像类似，PET图像往往缺乏相关解剖位置 对照，发现病灶却无法精确定位。正电子发射计算机断层成像术（PET）PET/CTvPET/CT是将PET和CT整合在一台仪器上，组成的一个完
6、整 的显像系统。vPET/CT可以在一次检查中同时采集同一部位的PET功能图 像和CT解剖图像，进而实现图像的融合。vPET/CT的发明是医学影像学的一次革命。PET图像病灶在何 处？PET/CT融合示意图CT图像何处有病 灶？PET/CT融合示意图PET-CT 图像融合病灶原来 在这里PET/CT融合示意图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vCT与PET硬件、软件同机融合。v解剖图像与功能图像同机融合。v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。v可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程。v高灵敏度、高特异
7、性、高准确性。vCT图像兼做衰减校正。vPET、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。PET/CT特点兼容型兼容型 PET/CTPET/CTCT图像对PET图像的衰减校正SPECT与PET的区别vv放射性核素放射性核素SPECT SPECT 99m99mTcTc、131131I PET I PET 1515OO、1111C C、1313N N、1818F F 人体基本元素人体基本元素vv探测信号探测信号 SPECT: SPECT: 单光子单光子 PET: PET: 双光子双光子vv空间定位空间定位SPECT: SPECT: 准直器准直器 PE
8、T: PET: 符合探测电路符合探测电路vv空间分辨率空间分辨率 SPECT: 812 mm PET: 35 mmSPECT: 812 mm PET: 35 mmvv灵敏度灵敏度: PET SPECT: PET SPECTvv扫描时间扫描时间: PETSPECT: PETSPECTv放射性药物：用放射性核素或标记化合物及生物制品来研究、诊断、治疗疾病的制剂。v分类（按作用途径）：体外放射性药物体外放射性药物是一种分析剂，用于血液及分泌物样品的放射免疫分析、免疫放射分析、放射受体分析、放射配基综合分析等。体内放射性药物将药物引入病人体内，通过观察药物在体内的运动、分布、代谢来诊断疾病，或者将药物
9、定位于肿瘤组织，利用药物中放射性核素发射的射线进行肿瘤治疗。第二节 医用放射性核素v放射性药物由合适的放射性核素标记在输送该核素到靶器官的运载分子构成。v核素的选择：药物的用途、靶向载体v理想的放射性核素：生物体内主要组成元素（C、H、N、O、S、P等）或类似元素（如F、Cl、Br、I等卤素取代H）的同位素；对于金属放射性核素，要求它能与运载分子形成热力学稳定或动力学惰性的配合物；来源方便，价格便宜，容易制成高比活度的制剂。医用放射性核素vSPECT显像用的放射性核素最好只发射单能射线，不发射 带电粒子。带电粒子对于显像不仅没有贡献，反而会对病人增加不必要的内照射。射线能量最好在100300k
10、eV之间，能量太低，从发射点穿出体外的吸收损失增加；能量过高，要求的准直器厚度增加。v常用核素：99mTc, 67Ga, 111In, 123I, 125I, 201Tl, v99mTc为首选核素，目前99mTc标记的放射性药物占全部放射性药物的80%。诊断用放射性核素诊断用放射性核素vPET显像用的放射性核素最好只发射+粒子，不发射射线 。射线会增加偶然符合计数，降低信噪比。核素半衰期最好在10s80h。v常用核素：11C, 13N, 15O, 18F, 62Cu, 68Ga, 82Rb, v18F为最优核素，其卓有成效的代表药物为18F-FDG。治疗用放射性核素适合于治疗的放射性核素应满足
11、的条件v只发射、俄歇电子，或仅伴随发射少量弱射线；v半衰期为数小时至数天；v衰变产物为稳定核素；v可获得高比活度的放射性制剂。v目前认为比较适合于治疗肿瘤用的放射性核素：32P，35S，89Sr，90Y，109Pd，114In，131I，在过去几十年间，由于放射性药物化学和核医学的不断发展，已经从合成的数千种放射性标记化合物中筛选出一批性能优良的放射性药物并用于核医学显像，并且几乎机体内所有器官都有合适的显像剂可供使用。第三节 诊断用放射性药物心血管显像剂心肌灌注显像剂v原理：某些金属离子或金属配合物能被有功能的心肌选择性地摄取，可进行平面或断层显像。由此根据心肌摄取放射性药物即可判断坏死或缺
12、血的心肌。v心肌灌注显像可显示放射性核素在心肌中的分布、局部心肌血流灌注状况与心肌细胞功能的密切关系。v临床应用：冠心病心肌缺血早期诊断，心肌梗塞和心肌病诊断，心肌活力评估，等。心肌灌注显像剂理想的心肌显像剂：v心肌对其有较高的摄取量和较长的滞留时间；v血清除快，且有较高的心/肝、心/血、心/肺比值；v心肌摄取量与心肌血流成正比；v最好有心肌再分布特性。v主要心肌灌注显像剂：201TlCl，99mTc-MIBI，99mTcTEBO，99mTc-P53，99mTc-Q12，99mTc-NOTE，心血管显像剂心血管显像剂心肌乏氧显像剂v心肌若供血不足，可致使部分心肌处于乏氧状态；若不及时治疗，就可
13、能坏死。v原理：乏氧显像剂被缺血细胞摄取后，在乏氧条件下可被黄嘌呤氧化酶催化还原而滞留在乏氧细胞中；而在正常供氧条件下不被还原而难以滞留；但坏死细胞对显像剂无摄取功能。v临床应用：区分正常、缺血和坏死心肌。v主要心肌乏氧显像剂：99mTc-BMS-181321，99mTc-BMS-194796，99mTc-HL91，心血管显像剂心肌代谢显像剂v心肌的能量主要来自脂肪酸的代谢，因此放射性核素标记的脂肪酸可用于心肌代谢功能的显像。v临床应用：心肌损伤与心肌缺血的诊断，心肌缺血与心肌坏死的区分。v主要心肌代谢显像剂：123I-IHA，123I-IPPA, 123I-BMIPP, 11C-PA, 18
14、F-FDG, 心血管显像剂心血池显像与心功能测定v临床应用：冠心病的早期诊断，心肌梗塞与心肌病的诊断，心脏传导与心室功能的评价等。v主要心血池显像剂：99mTc-RBC,99mTc-HAS 心血管显像剂血栓显像剂v血栓由血管内纤维蛋白、血小板和红血球凝聚而成，其形成过程受纤维蛋白原的调节。血栓的形成会导致心肌梗塞、心绞痛、脑中风及猝死等严重后果。v主要血栓显像剂：99mTc-DMP757, P280，P748，脑显像剂脑灌注显像剂v临床应用：测定局部脑血流。v对放射性药物的要求：药物在脑中分布与局部脑血流成正比；药物分子满足脂溶性、电中性和分子量小于500三个条件；药物分子在脑中有一定滞留时间
15、，并有确定局域分布。v主要脑灌注显像剂：99mTc-D,L-HMPAO，99mTc-L,LECD, 99mTc-MPR20(+)99mTc-BATO-2MP, 脑显像剂脑受体显像剂v神经受体显像是在分子水平上研究神经生物学的有力工具。神经递质能与相应的受体选择性结合，因而受体就以与其特异结合的神经递质命名。多巴胺受体显像剂v临床应用：神经分裂症和帕金森症。v主要显像剂：多巴胺D1受体显像剂：11C或123I标记的苯并氮衍生物。多巴胺D2受体显像剂：123I标记的螺环哌啶酮、苯甲酰胺的衍生物。脑显像剂脑受体显像剂5-羟色胺受体显像剂v临床应用：抑郁症、精神分裂症等。v主要显像剂：123I-2-i
16、odoketanserin （不理想），99mTc-（在研）。-氨基丁酸受体显像剂乙酰胆碱受体显像剂阿片受体显像剂神经系统多巴胺转运蛋白（可卡因受体）显像 (99mTc-TRADOT-1)正常对照组海洛因成瘾患者治疗前药物戒毒治疗后肿瘤显像剂小分子肿瘤显像剂v肿瘤细胞生长旺盛，对于营养物质（葡萄糖、氨基酸等）的需求远高于正常细胞，因此，可以用放射性核素标记的葡萄糖、氨基酸等作为肿瘤显像剂。v例：18F-FDG18F-FDG在体内的分布与葡萄糖类似，但不能与葡萄糖一样代谢。注入体内的18F-FDG可在肿瘤组织浓集，且浓集程度随肿瘤的恶性程度增加而增加。可用于肿瘤的早期诊断、良性瘤与恶性瘤的区分、肿瘤的分级以及手术与放、化疗后疗效的评价等。肿瘤显像剂单克隆抗体肿瘤显像剂当分子量较大
