核技術(shù)與核醫(yī)學(xué)課件

1、核技術(shù)與 核醫(yī)學(xué)2009年5月什么是核醫(yī)學(xué)？核醫(yī)學(xué)的定義：核醫(yī)學(xué)是核技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的學(xué)科核醫(yī)學(xué)的任務(wù)是用放射性核素及核技術(shù)來(lái)診斷、治療及研究疾病。核醫(yī)學(xué)涉及的學(xué)科：核物理、核電子、核探測(cè)、計(jì)算機(jī)控制及圖像處理、數(shù)學(xué)、放射化學(xué)、醫(yī)學(xué)的各科等基因突變表達(dá)失控代謝異常功能失調(diào)結(jié)構(gòu)改變癥狀體征 Disease is not a THING, but a PROCESS現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為：疾病的發(fā)生起源于 基因改變表達(dá)物改變代謝改變形態(tài)改變現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)名稱成像參數(shù)性質(zhì)X線CT衰減系數(shù)、CT值解剖結(jié)構(gòu)B超超聲波反射解剖結(jié)構(gòu)MRI質(zhì)子密度、T1、T2、解剖、功能化學(xué)位移SPECT放射性濃度代謝功能PET放射

2、性濃度代謝功能PET/CT放射性濃度代謝功能衰減系數(shù)、CT值 和解剖SPECT、PETECT(emission computed tomography)核醫(yī)學(xué)內(nèi)容核醫(yī)學(xué)診斷核醫(yī)學(xué)的右手核醫(yī)學(xué)診斷-示蹤原理示蹤劑：參與體內(nèi)某一生理代謝過(guò)程的物質(zhì) + 發(fā)射可探測(cè)射線的核素 = 形成示蹤劑。 例如：脫氧葡萄糖DG + 發(fā)射正電子的18F = 18F-FDG 代謝過(guò)程：靜脈注入后，通過(guò)毛細(xì)血管壁進(jìn)入組織。對(duì)不同的示蹤劑，有些直接參與體內(nèi)代謝，有些則被限制在某些特定的組織區(qū)域。由于示蹤劑在體內(nèi)的分布與代謝過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，所以體內(nèi)各組織部位的示蹤劑濃度是不斷地變化的。探測(cè)：在示蹤劑注入體內(nèi)后的 整個(gè)過(guò)程中，

3、都可使用掃描儀在體外探測(cè)示蹤劑發(fā)出的輻射信號(hào)，從而確定示蹤劑在體內(nèi)的位置，由此得到示蹤劑在體內(nèi)的代謝過(guò)程與分布圖像。核醫(yī)學(xué)顯像設(shè)備核醫(yī)學(xué)顯像設(shè)備探測(cè)射線相機(jī) (scintillation gamma camera) 1958年H. Anger發(fā)明，Anger相機(jī)SPECT (single photo emission computed tomography) 20世紀(jì)80年代，單光子發(fā)射斷層掃描儀PET ( positron emission tomography) 20世紀(jì)90年代，正電子發(fā)射斷層掃描儀PET/CT 21世紀(jì)，功能圖像和解剖圖像有機(jī)融合相機(jī)相機(jī)構(gòu)成準(zhǔn)直器、閃爍晶體、光電倍增管

4、的作用脈沖幅度分析器pulse height analyzer(PHA)經(jīng)放大的電脈沖幅度入射射線能量只選擇一定能量范圍，剔除散射、噪聲 甄別 例如，99mTc, 能窗135 145keV單道脈沖分析器-單能窗多道脈沖分析器-多能窗SPECT- single photo emission computed tomography相機(jī)-發(fā)射，平面圖像（透射X平片）SPECT-發(fā)射，斷層圖像（透射CT）相機(jī)探頭繞人體旋轉(zhuǎn)獲得各個(gè)方向的投影（平面）像圖像重建-濾波反投影、迭代獲得斷層圖像圖像重建算法-使圖像更接近真實(shí)一直是核醫(yī)學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。圖像重建-迭代算法圖像重建-濾波反投影法理論依據(jù)二維

5、傅立葉分片定理：任意函數(shù)f(x,y)沿任意方向平行投影，得到與該方向垂直的一維投影函數(shù)。此投影函數(shù)的傅立葉變換，就等于f(x,y)的二維傅立葉空間平面上過(guò)原點(diǎn)的一條線，并且這條線與一維投影函數(shù)同方向 CTSPECT融合圖象SPECT/CT同機(jī)圖像融合技術(shù)示意圖SPECTSPECT的結(jié)果2例癲癇患者SPECT圖像:發(fā)作間期低灌注(A圖)，發(fā)作期高灌注(B圖)。癲癇灶發(fā)作間期在SPECT上呈低灌注暗影，發(fā)作期變?yōu)楦吖嘧⒘劣啊?SPECT 飛利浦雙探頭SPECTSPECT 全身成像True Point SPECTCT 相機(jī)、SPECT診斷項(xiàng)目灌注顯像動(dòng)態(tài)血池顯像靜態(tài)腫瘤陽(yáng)性顯像全身骨掃描數(shù)十種項(xiàng)目，

6、數(shù)十種放射性藥物腎動(dòng)態(tài)門控心血池骨掃描前哨淋巴結(jié)腫瘤陽(yáng)性顯像PET-positron emission tomography正電子核素18F、 15O 、13N、11C，人體基本元素，更能反映體內(nèi)代謝發(fā)射出正電子，與一個(gè)負(fù)電子發(fā)生湮滅輻射 e+e-2（511keV，E=mc2)探測(cè)正電子湮滅輻射發(fā)出的雙光子不加準(zhǔn)直器符合探測(cè)，探測(cè)環(huán)靈敏度、分辨率PET設(shè)備 電子對(duì)湮滅PET探測(cè)原理PETPET探測(cè)器晶體環(huán)PET符合探測(cè)原理PET探測(cè)器信號(hào)定位PETSPECT與PET的區(qū)別放射性核素SPECT 99mTc、131I . PET 15O、11C、13N、 18F 人體基本元素探測(cè)信號(hào) SPECT:

7、 單光子 PET: 雙光子空間定位SPECT: 準(zhǔn)直器 PET: 符合探測(cè)電路空間分辨率 SPECT: 812 mm PET: 35 mm靈敏度: PET SPECT掃描時(shí)間: PETSPECTPET/CT的發(fā)明是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的又一次革命PET/CTPET/CT中的PET、CTPETPET/CT的主體CT的作用：為PET提供衰減校正為PET提供解剖位置信息提供診斷信息兼容型 PET/CTPETPET/CT的特點(diǎn)CT與PET硬件、軟件同機(jī)融合解剖圖像與功能圖像同機(jī)融合同一幅圖象既有精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)又有豐富生理、生化分子功能信息可用于腫瘤診斷、治療及預(yù)后隨診全過(guò)程高靈敏度、高特異性、高準(zhǔn)確性CT圖像兼

8、做衰減校正PET、CT單獨(dú)能實(shí)現(xiàn)的，PET/CT一定能實(shí)現(xiàn)；PET/CT能實(shí)現(xiàn)的，PET或CT不一定能實(shí)現(xiàn)PETPECT結(jié)果舉例癲癇患者PET圖像:癲癇灶在發(fā)作間期呈低代謝，發(fā)作期變高代謝。肺癌PET顯像特點(diǎn)功能顯像敏感性、特異性較高缺乏精確的解剖定位PET-CT融合示意圖CT圖像何處有病灶？PET-CT融合示意圖PET圖像病灶在何處？PET-CT融合示意圖PET-CT圖像融合病灶原來(lái)在這里PET圖像有放射性濃聚，頭頸部CT、MR及鼻咽鏡檢未見異常。PET-CT定位于右上腭。隱匿性上腭癌PET、PET/CT 的臨床應(yīng)用腫瘤學(xué)7590心臟病學(xué)1020神經(jīng)系統(tǒng)1030其他（器官移植、感染、創(chuàng)傷、發(fā)

9、育）生理及藥理實(shí)驗(yàn) PET、PET/CT -在腫瘤學(xué)中的應(yīng)用早期發(fā)現(xiàn)腫瘤鑒別腫瘤良惡性治療前分期治療中療效觀察改進(jìn)放療計(jì)劃治療后隨診、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移評(píng)估病人生存期PET、PET/CT -在神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用癲癇病灶的診斷與定位；癡呆：AD、MID、PDD、認(rèn)知定位PET、PET/CT認(rèn)知定位PET、PET/CT -在心血管系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用冠心?。?13N-NH3心肌存活測(cè)定：血流-代謝圖像 血流灌注顯像（99mTc-MIBI, 13NH3） 代謝顯像 18F-FDG “不匹配”（有代謝，無(wú)血流）心肌存活 “匹配”（無(wú)代謝，無(wú)血流）心肌不存活 心肌存活“金標(biāo)準(zhǔn)” 決定是否手術(shù)核醫(yī)學(xué)治療核醫(yī)

10、學(xué)的左手核醫(yī)學(xué)治療原理將放射性核素引入體內(nèi)使用特異性的載體(如RIT）放射性核素標(biāo)記載體載體參與體內(nèi)生物活動(dòng)，帶著核素定位到靶器官直接利用核素與靶器官的親和定位作用131I、153Sm、89Sr定位施放放射性核素（如 125I 種子源）將放射性核素直接放到靶器官依靠放射性核素發(fā)射的射線殺死病變細(xì)胞核醫(yī)學(xué)治療的優(yōu)點(diǎn)短射程的 、射線放射性核素局限在靶器官，對(duì)正常組織損傷小核醫(yī)學(xué)治療的一些項(xiàng)目甲狀腺疾?。?31I骨轉(zhuǎn)移瘤：89Sr、153Sm、32P腫瘤放射免疫治療（RIT）：標(biāo)記抗體核素、核素、俄歇電子及內(nèi)轉(zhuǎn)換電子核素腫瘤間質(zhì)核素治療： 32P腫瘤介入治療皮膚病敷貼治療粒子植入治療： 125I核醫(yī)學(xué)中最需要解決的-兩個(gè)問(wèn)題圖像部分容積效應(yīng)校正體內(nèi)核素治療的吸收劑量測(cè)量或估算部分容積效應(yīng)partial volume effect, PEV根源：有限