關(guān)于核醫(yī)學(xué)總論.pptx

1、123核 醫(yī) 學(xué)Nuclear Medicine4核醫(yī)學(xué)是什么？定義：核醫(yī)學(xué)是一門(mén)利用開(kāi)放型放射性核素診斷和治療疾病以及進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究的學(xué)科。核醫(yī)學(xué)分為：實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)、臨床核醫(yī)學(xué)5 臨床核醫(yī)學(xué) 診斷核醫(yī)學(xué) 治療核醫(yī)學(xué) 醫(yī)學(xué)研究 體外診斷 體內(nèi)診斷 接觸 內(nèi)照射 影像診斷 非顯像的功能測(cè)定6隨臨床各學(xué)科的發(fā)展形成各系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)核心臟病學(xué)臨床核醫(yī)學(xué)內(nèi)分泌核醫(yī)學(xué)神經(jīng)系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)腫瘤核醫(yī)學(xué)消化系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)呼吸系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)造血系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)泌尿系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)7核醫(yī)學(xué)有什么特點(diǎn)？核醫(yī)學(xué)的原理是什么？核醫(yī)學(xué)都能干什么？怎么樣才能學(xué)好核醫(yī)學(xué)？8第一章 核物理基礎(chǔ)第一節(jié) 原子核及核外軌道電子 自然界的所有物質(zhì)都是由元素組成的。原子

2、是元素的最基本單位，原子的機(jī)構(gòu)都是由位于原子中心的原子核及按一定軌道圍繞原子核運(yùn)行的核外軌道電子組成。 原子核是由質(zhì)子和中子組成，中子不帶電，質(zhì)子帶正電，其電量與電子電量相等。質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和即為原子核的質(zhì)量數(shù)，用A來(lái)表示；原子序數(shù)用Z來(lái)表示，相當(dāng)于原子核的電荷數(shù)即質(zhì)子數(shù)。國(guó)際上以符號(hào)ZAX表示原子結(jié)構(gòu)。其中Z通?？梢允÷圆粚?xiě)。所以常?？梢?jiàn)到131I，14C等。9 核外電子按一定軌道高速繞核運(yùn)行。通常每個(gè)軌道只有一個(gè)電子，而一個(gè)空間內(nèi)可以容納多個(gè)軌道，這個(gè)空間范圍稱作電子層。距原子核由近至遠(yuǎn)可以有多個(gè)電子層。而各層的電子均有特定能量。如果，軌道電子運(yùn)行時(shí)既不輻射也不吸收能量，成為“定態(tài)”，能

3、量最低的為“基態(tài)”，能量較高的為“激發(fā)態(tài)”。 1011 核素：具有特定質(zhì)子數(shù)、種子數(shù)及核能態(tài)的一類原子稱為核素。 同位素：具有相同的原子序數(shù)，但質(zhì)量不同的核素稱為同位素。（1H、2H、3H） 同質(zhì)異能素：具有相同質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)，但核能態(tài)不同的一類核素稱為同質(zhì)異能素。（99mTC和99TC）12第二節(jié) 核衰變類型及規(guī)律一、核衰變類型 核衰變：由放射性核素自發(fā)地放出一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)變?yōu)榱钜环N核素的過(guò)程稱為核衰變。核衰變類型：衰變、衰變、電子俘獲、衰變、內(nèi)轉(zhuǎn)換 1、衰變核素放出粒子；經(jīng)衰變后的核素，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；實(shí)質(zhì)是氦核。 特點(diǎn)： 粒子（速度慢，射程短，穿透力弱，電離作用

4、強(qiáng)，核醫(yī)學(xué)極少使用）132、 衰變 - 衰變：不穩(wěn)定的核發(fā)射出一個(gè)電子，一個(gè)中微子，一定的能量。特點(diǎn)： 廣泛用于治療，131I,32P等 + 衰變：不穩(wěn)定的核發(fā)射出一個(gè)正電子，一個(gè)中微子，一定的能量。 特點(diǎn)： + 實(shí)質(zhì)是正電子，用于正電子顯像。3、電子俘獲原子核俘獲本原子的一個(gè)核外軌道電子，與核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子結(jié)合，形成一個(gè)中子。144、 衰變是核素由激發(fā)態(tài)或高能態(tài)向基態(tài)或低能態(tài)轉(zhuǎn)變，多余的能量以光子的形式射出。特點(diǎn)：光子（穿透力強(qiáng)，電離弱，用于顯像）5、內(nèi)轉(zhuǎn)換：核素由激發(fā)態(tài)或高能態(tài)向基態(tài)或低能態(tài)躍遷時(shí)，多余的能量傳給核外軌道電子，使其獲得足夠能量后脫離軌道稱為自由電子，這一過(guò)程，稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換。15二

5、、核衰變規(guī)律1、放射性活度 是指一定范圍內(nèi)的某種放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生核素衰變的次數(shù)。 單位：貝克勒爾，簡(jiǎn)稱貝克（Bq）；舊單位：居里（Ci） 1 Ci =3.71010Bq，1m Ci= 3.7107Bq2、比放射性活度 單位質(zhì)量或容積的物質(zhì)或制劑內(nèi)的放射性活度。3、半衰期 放射性核素的數(shù)量和活度減少到原來(lái)的一半所需要的時(shí)間，用T1/2表示。 例如99mTC半衰期為6.02小時(shí)16第三節(jié) 射線與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用1、電離 帶電粒子（ ， ）與物質(zhì)的原子相互作用，使核外軌道電子獲得足夠的能量而脫離原子，稱為自由電子。原子失去電子稱為離子。2、激發(fā) 如果在帶電粒子與原

6、子的相互作用中傳遞給軌道電子的能量不足以使原子電離，相互作用的結(jié)果是軌道電子運(yùn)動(dòng)到最高的殼層，即原子激發(fā)。3、散射 帶電粒子靠近原子核時(shí)，引庫(kù)倫電場(chǎng)的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向與能量，若僅改變方向而不改變能量，則成為彈性散射。174、韌致輻射 高速帶電粒子穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，受原子核的電場(chǎng)作用而改變速度，失去動(dòng)能，其中的一部分動(dòng)能以電磁波的形式輻射出來(lái)，叫做韌致輻射。5、湮沒(méi)輻射 + 粒子與物質(zhì)作用耗盡動(dòng)能后，將與物質(zhì)中的電子結(jié)合，正負(fù)電荷相互抵消，兩個(gè)電子的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為兩個(gè)方向相反、能量各為511keVde 光子。6、吸收 入射帶電粒子經(jīng)電離、激發(fā)和韌致輻射等失去能量后被物質(zhì)吸收。 18二、光子與物質(zhì)的相互作

7、用1、光電效應(yīng) 也稱光電吸收，指光子在與原子的作用中，把全部能量傳遞給一個(gè)軌道電子，使其脫離原子，稱為自由電子，原子被電離，光子本身消失。2、康普頓效應(yīng) 其過(guò)程是光子與物質(zhì)的電子相互作用，把一部分能量傳遞給電子，使其脫離原子，光子改變運(yùn)動(dòng)方向。3、電子對(duì)生成 檔能量大于1.02MeV的光子從原子核附近穿過(guò)時(shí)，可能產(chǎn)生一個(gè)正負(fù)電子對(duì)，而光子本身消失。19第四節(jié) 電離輻射量及其單位 利用放射線對(duì)疾病進(jìn)行診斷、治療和研究時(shí)，射線能直接或間接引起人體組織的電離和激發(fā)，從而可能導(dǎo)致?lián)p傷。這需要對(duì)射線的不同空間部位的輻射量進(jìn)行度量。一、照射量(X) 是直接度量X射線或射線對(duì)空寂電離的量，是度量輻射場(chǎng)強(qiáng)度的

8、一種物理量。 國(guó)際單位：庫(kù)倫.千克-1二、吸收劑量（D） 是被照射的單位質(zhì)量物質(zhì)吸收任何電離輻射的平均能量。 國(guó)際單位：戈瑞三、劑量當(dāng)量（H） 組織中某一點(diǎn)處的計(jì)量當(dāng)量是吸收劑量、品質(zhì)因數(shù)以及其他修正因數(shù)的乘積。 國(guó)際單位：希沃特 20第二章 核醫(yī)學(xué)儀器及設(shè)備第一節(jié) 核醫(yī)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1895年 Wilhelm Roentgen發(fā)現(xiàn)X-ray。 1901年獲若貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)211896年 Henri Becquerel發(fā)現(xiàn)了由鈾發(fā)出的奇異射線，第一次認(rèn)識(shí)了放射現(xiàn)象。1897年 Becquerel和Curi夫婦共同提出了 “放射性”的概念。1903年Becquerel和Curi夫婦獲若貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)22

9、1898年 Curi夫婦發(fā)現(xiàn)了鐳（88號(hào)元素），隨后又發(fā)現(xiàn)了釙和釷天然放射性核素。釷曾被 Crookes 稱為鈾X。 1911年Marie Curie獲貝爾化學(xué)獎(jiǎng)231911年 化學(xué)家 Georg Charles de Hevesy最早將同位素用于示蹤研究，被稱為示蹤技術(shù)（基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)）之父。 1943年獲若貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1925年 Dr.Bulumgart首先用氡研究循環(huán)時(shí)間，被稱為“臨床核醫(yī)學(xué)之父”。241930年 Ernest O Lawrence發(fā)明了回旋加速器。1934年 Irene Curi和Joliot第一次人工合成放射性核素30P。1935年獲若貝爾化學(xué)獎(jiǎng)251937年 John H

10、 Lawrence將放射性核素用于人類血液病的治療。1939年 首次將131碘用于醫(yī)學(xué)診斷。1941年 131I用于治療甲亢。1942年 Enrico Fermi在芝加哥建立了第一個(gè)核反應(yīng)堆，生產(chǎn)出多種放射性核素。1946年 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)成立； 允許放射性核素用于醫(yī)療； 同年131I用于治療甲狀腺癌。261951年 Benedict Cassen研制了第一臺(tái)掃描儀。1952年 Robert發(fā)明了聚焦多孔準(zhǔn)直器。1957年 Anger研制出第一臺(tái)-camera。1960年 Berson和Yalow創(chuàng)建了放射免疫分析法。 1977年獲若貝爾生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)1962年 Kuhl推出了發(fā)射式斷層顯像，后發(fā)

11、展為SPECT和PET。2720世紀(jì)70年代后,核醫(yī)學(xué)得到了迅速的發(fā)展。 其標(biāo)志： 計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用 ECT的研制成功 99Mo-99mTc發(fā)生器的推廣應(yīng)用 體外放射分析技術(shù)的普及28目前所使用的核醫(yī)學(xué)儀器PET/CTSPECT/CTPET/ MRI. ？29核醫(yī)學(xué)常用影像設(shè)備： 1、照相機(jī) 2、ECT（發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層攝影儀） SPECT（單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層攝影儀） PET（正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層攝影儀） PET/CT PET/MRI 3031第二節(jié) 照相機(jī) 照相機(jī)由探頭、電子學(xué)線路及顯示部分三部分組成。 探頭是照相機(jī)的核心，猶如照相機(jī)的鏡頭一樣，它的性能好壞決定整臺(tái)機(jī)器的好壞，決定圖像

12、質(zhì)量的好壞。 探頭的組成： 1、準(zhǔn)直器 它的作用是把人體內(nèi)四面八方分散的射線定向準(zhǔn)直到閃爍晶體上的一定部位上。 按類型可分為：針孔型，平行孔型，發(fā)散型，會(huì)聚型等 32按接收能量分為：低能（ 350keV ） 按靈敏度分為：高靈敏，高分辨及通用型。2、晶體 晶體是探頭的重要部分， 照相機(jī)使用的晶體為碘化鈉晶體NaI(Tl)。晶體的作用是把光子轉(zhuǎn)換可見(jiàn)光一樣的光子，從而被PMT接受。3、光電倍增管（PMT） 光電倍增管作用是講微弱的閃爍光轉(zhuǎn)換成電子并倍增放大成易于測(cè)量的點(diǎn)信號(hào)。3334照相機(jī)的性能參數(shù) 1、能量分辨率 是探測(cè)器對(duì)射線能量甄別的能力。 2、空間分辨率 是探測(cè)器在X/Y/Z三個(gè)方向能分

13、辨最小物體的能力。 3、時(shí)間分辨率 是探測(cè)器對(duì)光子的相應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。 4、系統(tǒng)靈敏度 是衡量探測(cè)器在相同條件下獲得的計(jì)數(shù)多少的能力。 35第三節(jié) 發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層攝影儀(ECT) 單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層攝影儀 Single Photon Emission SPECT Computed Tomography36371、什么是單光子 放射性核素顯像中， 光子的探測(cè)有兩種方式：一種是單光子探測(cè)法（SPC）；另一種是符合探測(cè)法（ACD）。 通常， 照相機(jī)和SPECT使用的放射性核素一般是由反應(yīng)堆生產(chǎn)地，如99mTc,131I,這種核素放射出的光子是單方向的，也是單個(gè)的，單光子的名字由此而來(lái)。2、SPE

14、CT的主要特點(diǎn) SPECT具有普通照相機(jī)的所有功能，同時(shí)在此基礎(chǔ)上，由于SPECT的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，探頭能夠旋轉(zhuǎn)采集，而且應(yīng)用合適的圖像重建方法，因此SPECT具有能夠?qū)M織和器官進(jìn)行斷層采集的功能。383、SPECT顯像基本原理 將發(fā)射單光子的放射性核素引入人體內(nèi)，所發(fā)射的單光子有單光子探測(cè)器采集，經(jīng)計(jì)算機(jī)重建成平面或斷層圖像，顯示單光子核素在人體內(nèi)的分布。4、SPECT與X線CT的異同 SPECT與X線CT都是利用CT技術(shù)構(gòu)成圖像，其區(qū)別在于射線入射的方式。 SPECT屬于發(fā)射型，它所探測(cè)的射線是引入體內(nèi)的放射性核素發(fā)射出來(lái)的射線；CT成像屬于穿透型，它探測(cè)的射線是來(lái)源于體外而穿透人體的X

15、射線。 SPECT顯示臟器的功能變化為主的圖像；CT圖像為解剖或結(jié)構(gòu)的圖像。39 正電子發(fā)射型斷層攝影儀 Positron PET Emission Tomography401、PET顯像的基本原理 正電子是一種放射性核素發(fā)射出來(lái)的帶正電荷的電子（ + ），他在介質(zhì)中運(yùn)行極短的距離，即與鄰近的普通電子結(jié)合而消失，其質(zhì)量轉(zhuǎn)化為一對(duì)能量相等、方向相反的光子，這一過(guò)程稱為湮滅輻射。 將發(fā)射正電子的核素引入人體內(nèi)，所發(fā)射的正電子形成的成對(duì)光子射至體外，由正電子探測(cè)器采集，經(jīng)計(jì)算機(jī)重建而成圖像，顯示正電子核素在體內(nèi)的分布情況，稱為正電子顯像。2、PET顯像的特點(diǎn) （1）采用電子準(zhǔn)直 （2）活體生化顯像

16、（3）定量 （4）高靈敏度和高空間分辨率 （5）全身三位顯像 4142b+ + e-g (511 keV)g (511 keV)Detector 1Detector 24344核醫(yī)學(xué)顯像與其他影像比較X-ray是在真空管內(nèi)高速行進(jìn)成束的電子流撞擊鎢（或鉬）靶時(shí)產(chǎn)生的，具有穿透性、熒光效應(yīng)和感光效應(yīng)等特性。人體組織有密度和厚度之差，X線穿透不同組織結(jié)構(gòu)時(shí)，被吸收的程度不同，會(huì)在熒屏或膠片上產(chǎn)生黑白對(duì)比不同的影像。X-ray 45 普通X線: 反映X線經(jīng)組織后的衰減，為模擬測(cè)量，測(cè)量精度低，軟組織的對(duì)比分辨差，只能鑒別大的密度變化，適用于人體結(jié)構(gòu)中有較好的天然對(duì)比部位。46 CT： 用數(shù)字化采集和

17、閃爍探測(cè)技術(shù)，以X-ray束對(duì)某一體層層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接受該層面的X-ray，經(jīng)測(cè)定并數(shù)字化后由計(jì)算機(jī)處理得出重建圖像。測(cè)量組織衰減動(dòng)態(tài)范圍廣，精度高，軟組織對(duì)比分辨率好。47MRI人體內(nèi)氫原子核的質(zhì)子帶正電，自旋運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生磁矩，如同一個(gè)小磁體，但小磁體自旋軸的排列無(wú)一定規(guī)律。如外加一個(gè)均勻的磁場(chǎng)，小磁體的自旋軸則沿磁力線方向重新排列。此時(shí)若用一個(gè)特定的射頻脈沖進(jìn)行激發(fā)，質(zhì)子將吸收一定的能量而產(chǎn)生共振，射頻脈沖停止，質(zhì)子即釋放能量恢復(fù)到基態(tài)(馳豫過(guò)程)。恢復(fù)到基態(tài)所需的時(shí)間稱馳豫時(shí)間。利用原子核在磁場(chǎng)內(nèi)共振所產(chǎn)生的信號(hào)重建成像的技術(shù)即MRI 。48MRI縱向馳豫時(shí)間（T1）和橫向馳豫時(shí)間（T2）在不同組織中各有差異，形成了MRI成像基礎(chǔ)。MRI檢查技術(shù)有多種：自旋回波序列、快速成像序列、對(duì)比增強(qiáng)掃描、MRA、fMRI（如擴(kuò)散加權(quán)成像DWI)、磁共振水成像、MRS等。MRI解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰、逼真，每個(gè)層面都有T1WI合T2WI，一般T1WI有利于觀察解剖結(jié)構(gòu)， T2WI利于顯示病變組織。49T1 T2 T2抑脂 T1+C(DWI)50超聲