核醫學總論山西醫科大學第一醫院核醫學科劉建中概述什么是核醫學？利用放射性核素診斷、治療疾病和進行醫學研究的學科，分為實驗核醫學和臨床核醫學按專業學位點，核醫學屬于“影像醫學與核醫學”臨床核醫學除顯像外還有器官功能測定、核素治療和體外放射分析核醫學是一個獨立的學科同時也是一門綜合性醫學學科涉及到核物理學、電子學、化學、生物學、計算機技術及醫學本身核醫學應用范圍幾乎涉及到各個醫學學科和專業現代核醫學代表了當今核技術、計算機技術等尖端科技的發展水平核醫學融入了現代生命科學研究的重要成果實驗核醫學的內容放射性藥物學放射性核素示蹤技術核素動力學分析體外放射分析活化分析放射自顯影動物PET、SPECT的應用穩定性核素分析利用核醫學的各種原理、技術和方法研究疾病的發生、發展研究機體的病理、生理、生物化學和功能結構的變化提供病情、療效及予后等信息隨著學科發展臨床核醫學又可細分心血管核醫學（核心臟病學）、腫瘤核醫學、神經核醫學、內分泌核醫學……治療核醫學及影像核醫學臨床核醫學的內容

臨床核醫學核素診斷核素治療體外檢查（放射免疫等）體內檢查核素顯像非顯像檢查核醫學發展簡史序幕階段（1895-1935）初創階段（1936-1942）初具規模階段（1946-1960）迅速發展階段（1961-1975）現代核醫學（1976-至今）核醫學發展-序幕（1895-1934）發現和開始認識核射線初步應用核射線進行皮膚病，并嘗試靜脈注射鐳治療各種疾病第一次描述人造放射性，建立第一臺回旋加速器用來制造人造放射性同位素指出獲得各種人造放射性核素的應用前景應用131I、32P、198Au和24Na簡單的無機化合物形式放射性探測器只有蓋革計數管和定標器甲狀腺功能測定（128I）甲狀腺疾病治療（甲亢、甲癌）血液病治療、腹腔轉移瘤治療锝元素的發現核醫學發展-初創（1935-1945）核醫學發展-奠定基礎（1946-1960）核反應堆投產，生產更多種類和大量的放射性核素，標記技術進步成功制備較復雜的放射性標記化合物井型閃爍計數器、閃爍功能儀和閃爍掃描機問世，實現放射性標本測定和多種臟器功能測定及顯像發明放射免疫分析（RIA）技術，開創了標記免疫測定新紀元初步具備了核醫學的理論基礎、方法手段，擁有頗具特點的臨床診治項目加速器和發生器（如99mTc發生器）普遍應用r照相機廣泛應用體外放射分析已發展到能測定300余種體內微量活性物質臨床核醫學逐漸成為臨床不可缺少的重要學科核醫學發展-規模發展（1961-1975）核醫學發展-現代核醫學（1976-）SPECT、PET、SPECT/CT、PET/CT的應用，實現臟器、組織或病變的定量或半定量測定各種顯像劑開發和藥盒供應，正電子放射性藥物的發展提供臟器或病變的血流、功能、代謝等影像信息在分子影像診斷中具重要的地位，可反映受體、抗原（或抗體）、轉運體、酶、基因、DNA、RNA等在疾病情況下的異常表達體外放射分析和核醫學治療也長足發展核醫學主要發展階段核醫學必備的物質條件放射性藥物

(Radiopharmaceuticals)放射性試劑(RadioactiveReagent)核醫學儀器(NuclearMedicalInstrument)核射線探測儀器--按探測目的分顯像儀器：掃描機、γ照相機、SPECT、PET、SPECT/CT、PET/CT測量儀器：如固體閃爍儀、γ計數儀、γ能譜儀、臟器功能測量儀、液體閃爍儀、放射性層析掃描儀、放射性活度計等計量儀器：如電離室、膠片、熱釋光等輻射計量儀防護儀器：

γ（β）輻射儀、放射性表面污染監測儀、放射性報警儀等核醫學顯像的主要設備相機：提供平面的靜態或動態影像SPECT：（singlephotoemissioncomputedtomography）單光子發射計算機斷層掃描儀SPECT/CT：SPECT與CT同機融合，解剖圖像與功能圖像同機融合帶符合SPECT：SPECT探測正電子核素-代謝顯像PET：（positronemissioncomputedtomography）正電子發射計算機斷層掃描儀PET/CT：

PET

與CT硬件、軟件同機融合，解剖圖像與功能、代謝圖像同機融合SkylightForteAZCardioMDADACVertex雙探頭SPECT符合線路SPECT/CTCTA與心肌灌注融合SPECT/CTPET/CTPET/CT融合本圖像資料來源于網絡PET/CT全身掃描：190cm掃描長度，從頭到腳一次掃描<18min不同部位可以設置不同掃描速度固體閃爍測量儀由閃爍體、光導、光電倍增管和相關電路和外周屏蔽組成用于γ射線測量，常用的固體閃爍體有無機晶體（如NaI晶體）、有機閃爍體和塑料閃爍體大致可分為射線探測器和輔助電子儀器兩部分固體閃爍測量儀主放大器脈沖高度分析器微機處理定標器計數率儀前置放大器光導薄鋁套樣品管探頭晶體光電倍增管-相機的基本結構

ECT的基本結構ECT的結構ECT探頭剖面圖探頭周圍鉛屏蔽準直器固定結構準直器孔NaI晶體光電倍增管不同類型的準直器碘化鈉（鉈）晶體在Nal中摻入0.1%-0.4%的Tl作為啟動劑后，Nal(Tl)在與射線相互作用時就能產生大量光子射線或x射線與Nal(Tl)晶體通過光電效應、康普頓效應、電子對效應發生相互作用，以此通過電離或激發將Nal分子提高到激發狀態Nal分子從激發態回到基態時，發射出光子。每1keV能量產生約20-30個光子。光電倍增管（PMT）

光電倍增管（PMT）

光陰極：接收光子并轉換成光電子的電極聚焦電極和打拿極：光電子經聚焦后到打拿極倍增（3-6倍），經過10個打拿極的連續倍增最終到達陽極的電子總數可增加105-108倍由19只PMT組成的X、Y位置電路

X-CT——提供解剖圖象

——衰減校正

HawkeyeSPECT/CT

PET/CT的發展歷史1953年正電子探測腦腫瘤1963年發射斷層1973年Hounsfield發明CT1976年PET用于臨床1991年螺旋CT問世1995年Townsend研制PET/CT,NCIGrant2000年PET/CT在北美放射學會問世2001年PET/CT用于臨床2002年LSOPET/CTUPMCFirstInstallationinZurichMarch2001DiscoveryLSPET/CT正電子衰變示意圖符合探測示意圖CT與PET比較CTPET透射斷層TCT發射斷層ECTX射線γ射線空間分辨<1mm空間分辨<5mm圖像重建圖像重建解剖功能WhatisPET？IsotopeproductionCYCLOTRONSTracerproductionCHEMISTRYSYSTEMSImagingSCANNERPET/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構又有豐富生理、生化分子功能信息可用于腫瘤診斷、治療及預后隨診全過程高靈敏度、高特異性、高準確性PET、CT單獨能實現的，PET/CT一定能實現；PET/CT能實現的，PET或CT不一定能實現放射性核素顯像概論核醫學顯像是顯示顯像劑（放射性核素標記的放射性藥物）在體內的分布特性：特異性或非特異性地濃聚于特定的臟器組織或病變組織顯示某一系統、臟器和組織的形態、功能、代謝的變化，達到對疾病進行定位、定性、定量診斷的目的近年來提出分子影像的概念核醫學顯像的概念是功能性顯像是把放射性核素示蹤劑引入體內，射線由體內發射，用顯像儀器探查放射性核素在靶器官或組織內動態和/或靜態分布狀況或濃度差放射性核素顯像是以臟器、組織和病變內外放射性濃度差為基礎顯像劑聚集的多少與細胞功能、數量、代謝率和排泄引流等有關顯像的原理顯像的特點顯示臟器、組織和病變的位置、形態、大小等解剖結構，同時提供血流、功能、代謝和引流等方面的信息具有多種動態顯像和定量、半定量方式，給出很多功能參數放射性核素顯像多因臟器、組織或病變特異性聚集某一種顯像劑而顯影，常具有較高的特異性缺點是：分辨率較差（放射性統計漲落和計數率低、采集矩陣小所致）核醫學分子影像的特點分子靶向或靶向分子而不是靶向器官或組織放射性核素標記物是病變標志物或其配基類似物靶分子是病理生理情況下存在的分子：受體、抗原、轉運體、酶、基因、DNA、RNA等在疾病情況下的異常表達例如：受體顯像的特點受體的體內含量極低，常規CT、MRI無法達到診斷目的，最近功能性MRI（fMRI）的試驗階段在內皮細胞生長、生長激素等受體成像中取得了一些進展（可達10-6mol）。

體內酶濃度為10-3~10-9mol受體為10-6~10-15mol一些揮發物如氣味分子只有10-20mol

PET是目前唯一可以在活體顯示到如此低的濃度的影像技術不同設備產生影像信號所需濃度核醫學顯像的主要設備SPECT：（singlephotoemissioncomputedtomography）單光子發射計算機斷層掃描儀PET：（positronemissioncomputedtomography）正電子發射計算機斷層掃描儀PET/CT：PET

與CT硬件、軟件同機融合，解剖圖像與功能圖像同機融合放射性核素顯像與XCT的不同ECT和XCT都是利用射線（γ和χ）成像的技術與XCT不同，功能性顯像是把放射性核素示蹤劑引入體內，用顯像儀器探查核素在靶器官內的動態和/或靜態分布狀況或濃度差這些示蹤劑具有一定的生理生化特征，借以了解人體器官的功能和生理生化方面的變化放射性核素顯像與XCT的不同絕大多數疾病在病程的早期僅有功能（包括血流、功能、代謝和受體等）的改變有的疾病經治療后結構上的變化恢復正常，但功能上的損傷仍然存在，此時CT和MRI常陰性，而功能性顯像具有獨特優勢，特別是早期診斷提供重要的信息許多情況下功能性顯像對疾病的診斷更具特異性現代醫學影像學的成像原理放射性核素顯像的類型靜態顯像和動態顯像局部顯像和全身顯像平面顯像和斷層顯像早期顯像和延遲顯像陽性顯像和陰性顯像靜息顯像和介入顯像（負荷顯像）門控顯像、電影顯示二維顯示、三維顯示、四維顯示放射性藥物是指藥物的本身含有放射性核素，用于人體疾病的診斷與治療的特殊藥物。放射性藥物還可稱為放射性示蹤劑，其中用于核醫學顯像的又稱為顯像劑可以是放射性核素本身：如131I、99mTc、201T1等但絕大多數放射性藥物是由放射性核素和被標記的化合物組成，如骨顯像劑99mTc-MDP毒性放射性藥物的毒性包括兩方面，一是被標記藥物的毒性．另一個是輻射安全性被標記藥物的一次性使用量極微（微克或毫克水平），化學毒性極微輻射安全性問題的評價指標為醫用內照射量。在使用放射性藥物時，其估算MIRD值須符合國家有關法規的規定。放射性藥物常用SPECT顯像劑及用途常用PET顯像劑及用途醫用放射性核素的來源醫用回旋加速器：將高能帶電粒子在高能電磁場中加速后，轟擊金屬靶，產物通過化學分離。如11C、13N、15O、18F、67Ｇa、

123I、201Tl等核反應準：是醫用放射性核素的主要來源。以235U和239Pu為核燃料，在核裂變過程中產生的中子來轟擊靶物，產物經過化學分離和提純后，即可生產出醫用放射性核素：3H、11C、32P、51Cr、99Mo、l25I、131I、153Sm等醫用放射性核素的來源裂變產物提取：

99Mo、131I、133Xe發生器：以長半衰期核素為母體，