核技術(shù)與核醫(yī)學(xué)

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、計算機控制及圖像處理、數(shù)學(xué)、放射化學(xué)、醫(yī)學(xué)的各科等目前一頁\總數(shù)五十八頁\編于八點基因突變?表達失控?代謝異常?功能失調(diào)結(jié)構(gòu)改變癥狀體征DiseaseisnotaTHING,butaPROCESS現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認為：疾病的發(fā)生起源于

基因改變→表達物改變→代謝改變→形態(tài)改變目前二頁\總數(shù)五十八頁\編于八點現(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、PET——ECT(emissioncomputedtomography)目前三頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)內(nèi)容目前四頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)發(fā)展的兩大支柱放射性藥物---診斷、治療關(guān)鍵點是特異性其次是穩(wěn)定性如： 11C-胸腺嘧啶-DNA合成金標準，不穩(wěn)定； 18F-FLT氟標胸腺嘧啶。穩(wěn)定，但由于3‘端的置換，其磷酸化后不能進一步參與DNA合成，又不能通過細胞膜返回，被局限在細胞內(nèi)。核探測技術(shù)---影像定位、定量目前五頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)診斷核醫(yī)學(xué)的右手目前六頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)診斷

--示蹤原理示蹤劑：參與體內(nèi)某一生理代謝過程的物質(zhì)+發(fā)射可探測射線的核素=形成示蹤劑。

例如：脫氧葡萄糖DG+發(fā)射正電子的18F=18F-FDG

代謝過程：靜脈注入后，通過毛細血管壁進入組織。對不同的示蹤劑，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)的分布與代謝過程是動態(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：在示蹤劑注入體內(nèi)后的整個過程中，都可使用掃描儀在體外探測示蹤劑發(fā)出的輻射信號，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)的代謝過程與分布圖像。目前七頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)顯像原理利用放射性藥物

用放射性核素標記的示蹤劑引入體內(nèi)參加特定生物活動

被特定的組織攝取→定位，定性,定量反映體內(nèi)代謝情況探測顯像

顯像設(shè)備,顯像條件,操作程序活體,分子水平

活體內(nèi)示蹤劑分子行為目前八頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)顯像設(shè)備核醫(yī)學(xué)顯像設(shè)備探測射線相機(scintillationgammacamera)1958年H.Anger發(fā)明，Anger相機SPECT(singlephotoemissioncomputedtomography) 20世紀80年代，單光子發(fā)射斷層掃描儀PET(positronemissiontomography) 20世紀90年代，正電子發(fā)射斷層掃描儀PET/CT 21世紀，功能圖像和解剖圖像有機融合目前九頁\總數(shù)五十八頁\編于八點γ相機目前十頁\總數(shù)五十八頁\編于八點γ相機構(gòu)成目前十一頁\總數(shù)五十八頁\編于八點探測原理射線入射到晶體上，使晶體原子激發(fā)。退激回到基態(tài)，發(fā)射熒光。一個光子產(chǎn)生多個熒光光子。光電倍增管接受這些熒光，并將之轉(zhuǎn)換為電信號。經(jīng)過定位電路確定出入射光子的位置放大、甄別后，記錄一個計數(shù)。目前十二頁\總數(shù)五十八頁\編于八點準直器、閃爍晶體、光電倍增管的作用目前十三頁\總數(shù)五十八頁\編于八點脈沖幅度分析器

pulseheightanalyzer(PHA)經(jīng)放大的電脈沖幅度∝入射γ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---多能窗目前十四頁\總數(shù)五十八頁\編于八點信號記錄核醫(yī)學(xué)影像記錄的是坐標和光子數(shù)和X照像有何不同？缺點？死時間目前十五頁\總數(shù)五十八頁\編于八點SPECT--singlephotoemissioncomputedtomographyγ相機---發(fā)射，平面圖像（透射X平片）SPECT---發(fā)射，斷層圖像（透射CT）γ相機探頭繞人體旋轉(zhuǎn)獲得各個方向的投影（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---使圖像更接近真實一直是核醫(yī)學(xué)中的一個重點研究方向。目前十六頁\總數(shù)五十八頁\編于八點圖像重建---迭代算法目前十七頁\總數(shù)五十八頁\編于八點圖像重建---濾波反投影法理論依據(jù)— 二維傅立葉分片定理：

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原點的一條線，并且這條線與一維投影函數(shù)同方向目前十八頁\總數(shù)五十八頁\編于八點SPECT目前十九頁\總數(shù)五十八頁\編于八點目前二十頁\總數(shù)五十八頁\編于八點目前二十一頁\總數(shù)五十八頁\編于八點γ相機、SPECT診斷項目灌注顯像動態(tài)血池顯像靜態(tài)腫瘤陽性顯像全身骨掃描……數(shù)十種項目，數(shù)十種放射性藥物目前二十二頁\總數(shù)五十八頁\編于八點腎動態(tài)目前二十三頁\總數(shù)五十八頁\編于八點門控心血池目前二十四頁\總數(shù)五十八頁\編于八點骨掃描目前二十五頁\總數(shù)五十八頁\編于八點前哨淋巴結(jié)目前二十六頁\總數(shù)五十八頁\編于八點腫瘤陽性顯像目前二十七頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET---positronemissiontomography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，與一個負電子發(fā)生湮滅輻射e++e-→2γ（511keV，E=mc2)探測正電子湮滅輻射發(fā)出的雙光子不加準直器符合探測，探測環(huán)靈敏度、分辨率↑目前二十八頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET設(shè)備目前二十九頁\總數(shù)五十八頁\編于八點

電子對湮滅目前三十頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET探測原理PET目前三十一頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET探測器晶體環(huán)PET目前三十二頁\總數(shù)五十八頁\編于八點符合探測原理PET目前三十三頁\總數(shù)五十八頁\編于八點探測器信號定位PET目前三十四頁\總數(shù)五十八頁\編于八點SPECT與PET的區(qū)別放射性核素SPECT99mTc、131I.PET15O、11C、13N、

18F人體基本元素探測信號SPECT:單光子PET:雙光子空間定位SPECT:準直器PET:符合探測電路空間分辨率SPECT:8~12mmPET:3~5mm靈敏度:PET>SPECT掃描時間:PET<SPECT目前三十五頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET/CT的發(fā)明是醫(yī)學(xué)影像

學(xué)的又一次革命

PET/CT目前三十六頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET/CT中的PET、CTPET——PET/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目前三十七頁\總數(shù)五十八頁\編于八點目前三十八頁\總數(shù)五十八頁\編于八點兼容型PET/CT目前三十九頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET/CT的特點CT與PET硬件、軟件同機融合解剖圖像與功能圖像同機融合同一幅圖象既有精細的解剖結(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)后隨診全過程高靈敏度、高特異性、高準確性CT圖像兼做衰減校正PET、CT單獨能實現(xiàn)的，PET/CT一定能實現(xiàn)；PET/CT能實現(xiàn)的，PET或CT不一定能實現(xiàn)目前四十頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET顯像特點功能顯像敏感性、特異性較高缺乏精確的解剖定位目前四十一頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET-CT融合示意圖CT圖像何處有病灶？目前四十二頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET-CT融合示意圖PET圖像病灶在何處？目前四十三頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET-CT融合示意圖PET-CT圖像融合病灶原來在這里目前四十四頁\總數(shù)五十八頁\編于八點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。隱匿性上腭癌目前四十五頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET、PET/CT的臨床應(yīng)用腫瘤學(xué) 75％－90％心臟病學(xué) 10％－20％神經(jīng)系統(tǒng) 10％－30％其他（器官移植、感染、創(chuàng)傷、發(fā)育…）生理及藥理實驗

目前四十六頁\總數(shù)五十八頁\編于八點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放療計劃治療后隨診、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移評估病人生存期目前四十七頁\總數(shù)五十八頁\編于八點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、……認知定位目前四十八頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET、PET/CT

—認知定位目前四十九頁\總數(shù)五十八頁\編于八點PET、PET/CT

---在心血管系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用冠心?。?3N-NH3心肌存活測定：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，無血流）→心肌存活“匹配”（無代謝，無血流）→心肌不存活——心肌存活“金標準”→決定是否手術(shù)目前五十頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)治療核醫(yī)學(xué)的左手目前五十一頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(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）放射性核素標記載體載體參與體內(nèi)生物活動，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胞目前五十二頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)治療的優(yōu)點短射程的α、β射線放射性核素局限在靶器官，對正常組織損傷小目前五十三頁\總數(shù)五十八頁\編于八點核醫(yī)學(xué)治療的一些項目甲狀腺疾?。?31I骨轉(zhuǎn)移瘤：89Sr、153Sm、32P腫瘤放射免疫治療（RIT）：標記抗體α核素、β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目前五十四頁\總數(shù)五十八頁