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1、影像核医学总论,核医学科：吴湖炳,影像核医学 何为“核”？ 何为“影像”？ 从“核”如何得“影”和“像”？ 从“核”到“影”与“医学”又有什么关系？,引 言,核技术的应用是非常广泛的：,所谓“核”指的是“核技术”，研究原子核及其变化规律,核潜艇,原子弹,核电站,基因改变，转基因动植物,核医学,在原子核中孕藏着无限的力量,总论目录,一、概述,什么是核医学？什么是影像核医学？核医学有哪些内容？ 核医学是如何发展而来的？,（一）什么是核医学？,核医学 （Nuclear Medicine）,核技术与医学相结合,核医学设备,研究对象,核医学“三要素”,放射性药物,（二）核医学的内容,（一）基础核医学（B
2、asic Nuclear Medicine）,核素示踪实验 体外分析 放射自显影 活化分析,（二）临床核医学（Clinical Nuclear Medicine）,治疗核医学 内照射治疗 外照射治疗 诊断核医学 体外诊断核医学（检验核医学） 体内诊断核医学,功能测定： 甲状腺功能 肾功能,核素显像（Radionuclide Imaging）： 影像核医学,体内诊断核医学,影像核医学,实现从“核”到“影”,如何实现从“核”到“影”？,从“核”到“影”，利用是的核素的“示踪作用”,如要了解肿瘤葡萄糖代谢，可以用放射性核素标记葡萄糖；要了解骨转移的骨盐代谢，可用放射性核素标记骨盐，等。,（三）核医学
3、的发展简史,1896年Becqueral发现铀，1898年居里夫妇发现镭。此后，回旋加速器、核反应堆。,扫描机、相机研制成功，1959年RIA的建立，钼-锝发生器的研制成功。,SPECT ，PET， SPECT/CT， PET/CT， PET/MR，小型医用回旋加速器的普及。,了解影像核医学的发展脉络和方向,Becquerel,1896年，法国物理学家Becquerel发现了铀的放射性，第一次认识到放射现象。 他在研究铀盐时，发现铀能使附近黑纸包裹的感光胶片感光，由此断定铀能不断地发射某种看不见的，穿透力强的射线。 1903年与Curie夫人共获Nobel物理学奖。,History look
4、back,在核医学的发展过程中，有很多伟大的科学家在期间起着十分重要的推动作用,Marie S.Curie,1898年在巴黎的波兰化学家居里夫人(1867-1934)与他的丈夫 Pierre共同发现了镭（即88号元素），他们从30吨沥青铀矿中提取了2mg镭。此后，又发现了钚(Pu)和钍（Th）天然放射性元素。 1903年居里夫人与 Bequerel共获Nobel物理学奖，1911年又获得Nobel化学奖。,History look back,临床核医学之父,1926年美国Boston内科医师Blumgart（布卢姆加特）首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注
5、射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“The father of clinical nuclear medicine”。,History look back,实验核医学之父,匈牙利化学家Hevesy（海韦西） ，最早将同位素示踪技术用于植物的研究、人体全身含水量等生理学研究，并发明了中子活化分析技术。 1943年获得了Nobel化学奖。 被称为The father of experimental nuclear medicine。,History look back,George de H
6、evesy（乔治德 海韦西，匈牙利化学家）（1885 年 8 月 1 日-1966 年 7 月 5 日） 1943年获诺贝尔化学奖,Ernest Lawrence,1930年美国加州大学，物理学家Ernest Lawrence（欧乃斯特 劳伦斯）生产出一台回旋加速器，并生产出多种同位素。 1936年，他的兄弟，内科医师John Lawrence 首先用32P治疗白血病。 1939年获Nobel物理奖。,History look back,Ernest Orlando Lawrence（1901-1958）发明回旋加速器，以及用之所得到的结果，特别是人工放射性元素。荣获1939年诺贝尔物理奖,回
7、旋加速器可用以生产人工放射性元素,Berson & Yalow,1960年美国的Berson（贝尔松）和Yalow（耶洛）将核技术与免疫学技术相结合创立了放射免疫分析法。 首先用于测定血浆胰岛素浓度，由于该法对医学的巨大贡献，1977年获得了Nobel 医学奖。,History review,Radioimmunoassay,RIA,以上科学家的发现奠定了核医学的基础 在此之后，放射性药物和核医学显像仪器的发展大大地促进了核医学的临床应用和发展,放射性药物的发展,反应堆生产131I，T1/2 8.04d,放射性核素发生器生产99mTc， T1/2： 6.02h,18F，T1/2：109.8mi
8、n 11C，T1/2：20.38min 13N，T1/2：9.96min 15O，T1/2：2. 03min,放射性核素的发展,回旋加速器生产,放射性药物的发展,131I，32P-胶体，198Au-胶体，113mIn-胶体，等,99mTc-DTPA，99mTc-MDP, 99mTc-MIBI， 99mTc-MIBG，99mTc- McAb（CEA），等,18F-FDG，18F-FES， 11C-Choline，11C-MET 13NH3H2O 15O2，15O-H2O ，等,放射性药物的研制,核医学影像设备的进展,平面显像设备,闪烁扫描机（Scintillation Scanner）,单光子显
9、像,1951年，Cassen发明,平面显像设备,-照相机(-camera),1957年Anger发明,单探头,断层显像设备（Single Photon Emission computed Tomography, SPECT）,1977年Jaszak发明,双探头,断层显像设备（SPECT）,双探头可变角SPECT,双探头符合电路X线定位系统,三探头,断层显像设备（SPECT）,半导体小型探头及半环形探头,小型探头及半环形探头，提高显像效能和分辨率,正电子显像（PET）,最早PET（1969年）,Ter-Pogosium发明,PET/CT图像融合,2000年始,现在的PET/CT,SPECT/CT
10、,PET/MR,图像融合PET/CT？,PET影像（功能）,CT影像（形态）,PET/CT是一个全新的系统 不是简单的“PET+CT”,PET/CT融合图像,1+12,核医学科的设备,国内核医学的发展史,1956-1957，军委卫生部，在西安创办同位素仪器训练班及同位素应用训练班。在全国几个大城市建立同位素室。,1958-1971，131I甲状腺功能测定，肾图功能测定，131I甲状腺功能亢进症的治疗，脏器的核素扫描应用。,1972-1995， -相机、SPECT及PET的临床应用。,1996-现在，SPECT已广泛使用，PET、PET/CT及SPECT/CT大批引进并投入临床应用，PET/MR
11、也进入临床。,今年99岁,王世真院士,二、核医学显像方法,（一）静态与动态显像,如何从“核”获得“影”，这需要图像采集(显像,（二）平面与断层显像,（三）局部与全身显像,（四）静息与负荷显像,（五）阴性与阳性显像,（六）早期与延迟显像,胆总管癌,胆总管癌,（七）单光子与正电子显像,采用单光子核素和SPECT或-相机所得到的图像，叫单光子显像,采用正电子核素和PET所得到的图像，叫正电子显像,三、核医学显像特点,四、现代核医学显像技术进展,Molecular imaging typically includes two- or three- dimensional imaging as well
12、 as quantification over time. The techniques used include radiotracer imaging/nuclear medicine, MRI/MRS, optical imaging, ultrasound and others.,分子影像定义（Molecular Imaging，MI）,The Journal of Nuclear Medicine Vol.48，No.6，June，2007,小动物PET是分子影像临床前研究的重要手段,分子探针,分子显像除要有显像仪器外，设计和开展分子探针十分重要,分子影像的发展趋势,代谢显像,葡萄糖
13、代谢显像,磷脂代谢显像,（11C-Choline）,影像核医学,磷脂代谢显像,磷脂代谢显像,（11C-Choline）,磷脂代谢显像,（11C-Choline）,氨基酸代谢显像,抗体显像,受体显像,DNA mRNA 蛋白质（受体、酶）,多肽肿瘤显像,18F，64Cu，124I-lebeled Peptides,靶向多肽肿瘤受体显像,脑受体显像,F-18 fluoro-2- deoxy-glucose,F-18-memantin (NMDA-receptor) N-methyl-D-aspartate,C-11-raclopride (dopamine D2 receptor),C-11-McN
14、 5652 (serotonin transporter),C-11-b-CPPIT (dopamine transporter),C-11-flumazenil (benzodiazepine-receptor), Nuc. Medicine, University Hospital, Zurich, Switzerland,Serotonin血清素,18F-FES （16 -18F -17 -estradiol）,18F-FES （16 -18F -17 -estradiol）,基因显像,DNA is synthesized during cell division,More tumor
15、cells divide more DNA is synthesized,=,18F-FDG,18F-FLT,18F-FLT,反义显像,碱基互补原则,肿瘤:p53基因异常,报告基因显像,18F-FHBG,（单纯疱疹病毒1胸苷激酶）,治疗基因和报告基因整合在一起,通过PET显像可以了解治疗基因是否大量转染了肿瘤细胞，并可了解其聚集量与治疗效果的关系,18F-FHBG,9-（4-18F-3-羟甲基丁基）鸟嘌呤,报告基因显像,FIAU（ 2-氟-尿嘧啶核苷类似物）,脑胶质瘤基因治疗 HSV1-tk 表达显像监测,（单纯疱疹病毒1胸苷激酶）,124I-FIAU,细胞凋亡显像,11C-Annexin 1
16、8F-Annexin 99Tcm-Annexin,磷脂酰丝氨酸外翻,细胞凋亡的主要信号转导通路,18F-Annexin V,乏氧显像,18F-MISO,PET 活体的放射自显影 活体的原位杂交 活体的免疫组化 活体的受体分析 活体的细胞生物学 活体的分子生物学 活体的分子病理 ,理论上，随着核技术的发展，可以将疾病的分子病理、分子生物学改变、细胞学生物学改变、免疫组化、受体分布和原位杂交通过活体成像显示出来,分子影像与肿瘤治疗,Molecular Imaging,BRIDGE,Pictures of Life H.Wagner,Jr,核医学技术，特别是PET显像技术的发展为核医学的发展提供了十分光明的前景,Molecular Imaging,受体显像 酶活性研究 核酸代谢研究 影像和基因关系,反义显像 报告基因显像 基因治疗监测 移植活体组织监测 ,谢谢大家！,
