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 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(xì)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，

3、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。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 (scintillation gamma camera) 1958年H. Anger發(fā)明，Anger相機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融合相機相機構(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-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。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原點的一條線，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、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，

6、數(shù)十種放射性藥物腎動態(tài)門控心血池骨掃描前哨淋巴結(jié)腫瘤陽性顯像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，與一個負(fù)電子發(fā)生湮滅輻射 e+e-2（511keV，E=mc2)探測正電子湮滅輻射發(fā)出的雙光子不加準(zhǔn)直器符合探測，探測環(huán)靈敏度、分辨率PET設(shè)備 電子對湮滅PET探測原理PETPET探測器晶體環(huán)PET符合探測原理PET探測器信號定位PETSPECT與PET的區(qū)別放射性核素SPECT 99mTc、131I . PET 15O、11C、13N、 18F 人體基本元素探測信號 SPECT:

7、 單光子 PET: 雙光子空間定位SPECT: 準(zhǔn)直器 PET: 符合探測電路空間分辨率 SPECT: 812 mm PET: 35 mm靈敏度: PET SPECT掃描時間: 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(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)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）生理及藥理實驗 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(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，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)點短射程的 、射線放射性核素局限在靶器官，對正常組織損傷小核醫(yī)學(xué)治療的一些項目甲狀腺疾病：131I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-兩個問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量或估算部分容積效應(yīng)partial volume effect, PEV根源：有限