臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)核醫(yī)學(xué)最全

1、核醫(yī)學(xué),緒 論,核醫(yī)學(xué)的概念,核醫(yī)學(xué)的發(fā)展歷程,1895年 Wilhelm Roentgen發(fā)現(xiàn)X線,1896年 Henri Becquerel發(fā)現(xiàn)放射性核素,1898年 Marie curie 和Pierre Curie提取polonium和radium,1934年 Joliet 和Curie發(fā)現(xiàn)人工放射性核素,1938年 32P治療白血病、1941年131I治療甲亢、 1946年131I治療甲癌。,19

2、49年 發(fā)明了第一臺(tái)閃爍掃描儀,1949年 有了商品γ-照相機(jī),1964年 David Kuhl和Edwards研制了第一臺(tái) SPECT,1975年 研制了第一臺(tái)PET,核醫(yī)學(xué)的內(nèi)容及其特點(diǎn)：,臨床核醫(yī)學(xué),診斷：,X線檢查(radiology)超聲檢查(ultrasound) MRI檢查(magnetic resonance image),,解剖成像,SPECT/CTPET/CT,,功能成像,器官功能測(cè)定、體外放射分

3、析(RIA)等,治療：,甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)(hyperthyreosis),甲狀腺癌(thyroid carcinoma ),轉(zhuǎn)移性骨痛(multisite metastatic pain),骨腫瘤(bone cancer),第一章 核物理基礎(chǔ),一、放射性核素,原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素和同質(zhì)異能素,原子結(jié)構(gòu),核素,,,穩(wěn)定性核素,放射性核素,同位素,同質(zhì)異能素,原子的能量狀態(tài),,,基態(tài),激發(fā)態(tài),元素（element）的基本單位是原子，原子

4、由原子核和核外電子構(gòu)成。,原子核內(nèi)有不同數(shù)目的質(zhì)子(proton，P)和中子(neutron，N) ，統(tǒng)稱(chēng)為核子(nucleon)。,原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)目和中子數(shù)目之和為原子核的質(zhì)量數(shù)，用“A”表示，因此，整個(gè)原子核內(nèi)中子數(shù)目N=A－Z。,,ground state,excited state,質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量狀態(tài)相同的一類(lèi)原子的集合稱(chēng)為核素(nuclide)。,核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，即在元素周期表中處于同一位置，但中子數(shù)不同的核素互

5、稱(chēng)為某元素的同位素(isotope)。,質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均相同，但能量狀態(tài)不同的核素稱(chēng)為同質(zhì)異能素(isomer) 。,處于穩(wěn)定狀態(tài)的核素稱(chēng)為穩(wěn)定性核素(stable nuclide)。,當(dāng)原子核內(nèi)部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生了能級(jí)的變化，轉(zhuǎn)化為另一種核素。這種自發(fā)的核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能量的變化過(guò)程稱(chēng)為核衰變(nuclear decay)，變化過(guò)程中釋放的具有一定能量的粒子稱(chēng)為放射線(radiation)。釋出放射線的核素稱(chēng)為放射性核素(radio-n

6、uclide)。,二、核衰變方式,α 衰變(alpha decay),β- 衰變(alpha decay),原子核內(nèi)要釋放2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成的,稱(chēng)之為“α”粒子。,主要發(fā)生在中子相對(duì)過(guò)多的核素。中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，釋放負(fù)電子，稱(chēng)為 β¯粒子。,β+ 衰變(alpha decay),主要發(fā)生在中子數(shù)相對(duì)不足的核素，核內(nèi)由質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子，釋放正電子，稱(chēng)為 β+粒子。,電子俘獲(electron capture，EC),對(duì)于中子數(shù)相

7、對(duì)較少某些核素，原子核從核外內(nèi)層的電子殼層俘獲一個(gè)電子，使核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子，同時(shí)釋放一個(gè)中微子，隨后較外層的電子躍入內(nèi)層軌道填補(bǔ)空穴。由于外層能級(jí)高于內(nèi)層能級(jí)，因此，多余能量以電磁輻射(即特征X射線)形式釋放。或者該能量傳遞給另一殼層電子，使之脫離軌道逸出，稱(chēng)為俄歇電子(auger electron)。,γ躍遷與內(nèi)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象,,經(jīng)過(guò)α或β衰變的核素，在衰變的過(guò)程中可能導(dǎo)致原子核處于高能的激發(fā)態(tài)，核內(nèi)多余能量以電磁輻射形式釋放后返回

8、基態(tài)，該過(guò)程稱(chēng)為γ躍遷。,三、放射性核素衰變規(guī)律及其度量,指數(shù)衰變規(guī)律,半衰期,放射性活度、放射性比活度與放射性濃度,四、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,電離與激發(fā)作用,,電離密度(ionization density): 單位路徑上形成的離子對(duì)數(shù)目。,,如果帶電粒子使照射物質(zhì)軌道電子從內(nèi)層躍遷至外層，整個(gè)原子處于能量較高的激發(fā)態(tài)，此過(guò)程稱(chēng)為激發(fā)(excitation)作用。,散射與吸收,,,帶電粒子受到物質(zhì)原子核庫(kù)

9、倉(cāng)電場(chǎng)作用而發(fā)生方向偏折和能量的改變，稱(chēng)為散射(scattering)，只改變運(yùn)動(dòng)方向而能量不變者稱(chēng)為彈性散射(elastic scattering)。,如果射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于各種作用的機(jī)制，導(dǎo)致帶電粒子的動(dòng)能全部喪失而不復(fù)存在的過(guò)程稱(chēng)為吸收(absorption)。,,帶電粒子被吸收以前所行經(jīng)的直線距離則成為射程(range),X、γ射線與物質(zhì)的相互作用,,光電效應(yīng)：光子與介質(zhì)原子的軌道電子碰撞，把能量全部交給軌道電子，使之脫離原子

10、，光子消失，這一作用能夠過(guò)程稱(chēng)為光電效應(yīng)(photoelectric effect)。脫離軌道的電子稱(chēng)為光電子(photoelectric electron)。,,康普頓效應(yīng)：能量較高的光子與核外電子碰撞，將一部分能量傳遞給電子，使之脫離原子軌道成為高速運(yùn)行的電子，而光子本身能量降低，運(yùn)行方向發(fā)生改變，成為康普頓效應(yīng)(Compton effect)。,,電子對(duì)生成：當(dāng)光子能量大于1.022MeV時(shí)，在物質(zhì)原子核電場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子

11、和一個(gè)負(fù)電子，稱(chēng)為電子對(duì)生成(electron pair production)。,,對(duì)于γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，以光電效應(yīng)為主；對(duì)于中能γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)；對(duì)于高能γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，電子對(duì)效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)。,輻射劑量及單位,X射線或γ射線在單位質(zhì)量(dm)的空氣中，與原子相互作用釋放出來(lái)的次級(jí)電子完全被阻止時(shí)，所產(chǎn)生的同一符號(hào)離子的總電荷(dQ): X=dQ/dm，照射量?jī)H適用于能量在10keV

12、-3MeV范圍內(nèi)的X射線和γ射線照射空氣。,,待積劑量(committed dose)指放射性核素進(jìn)入體內(nèi)的劑量積分估算，根據(jù)待積劑量的概念還可以推倒出待積吸收劑量、待積當(dāng)量劑量和待積有效劑量等。,,待積當(dāng)量劑量（committed equivalent dose, HT（τ））指單次攝入的放射性物質(zhì)在其后的τ年內(nèi)對(duì)所關(guān)心的器官或組織所造成的總劑量累積值。,,待積有效劑量(committed effective dose，E(τ))如果

13、單次攝入R類(lèi)放射性核素對(duì)人體器官或組織（T）造成的待積當(dāng)量劑量HT（τ）乘以相應(yīng)的權(quán)重因子WT，隨后對(duì)所涉及的器官或組織（T）求積。,,HT（τ）為積分至τ時(shí)間時(shí)組織（T）的待積當(dāng)量劑量；WT為組織T的組織權(quán)重因數(shù)。,常用電離輻射量間相互關(guān)系,第二章 核醫(yī)學(xué)中的放射衛(wèi)生防護(hù),Radiation need not be feared, but it must be respected.

14、 Morgan,,一、天然本底輻射,天然本底輻射,,宇宙輻射,地球輻射,,初級(jí)宇宙射線,次級(jí)宇宙射線,,鈾系,錒系,釷系,其它天然放射性核素,本底當(dāng)量時(shí)間,表示在臨床核醫(yī)學(xué)防護(hù)工作中，病人所受的輻射劑量的大小可以用相當(dāng)于在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)所受天然本底輻射的劑量。

15、,二、放射生物學(xué)(radiation biology)作用機(jī)理,,相對(duì)生物效應(yīng)(relative biology effect, RBE)=標(biāo)準(zhǔn)射線產(chǎn)生生物效能的劑量/所試輻射產(chǎn)生相同生物效能的劑量，通常情況下，RBE與LET呈正相關(guān)關(guān)系 。,,間接作用(indirect effect)指射線的能量直接沉積于生物體中的水分子，而不是生物分子，輻射沉積的能量引起水分子發(fā)生輻射分解，進(jìn)而產(chǎn)生自由基等活性基團(tuán)，這些自由基等活性基團(tuán)可誘發(fā)生物分

16、子損傷，它是通過(guò)水的輻射降解產(chǎn)物間接作用于生物分子引起損傷的。,,外照射(external irradiation)是指來(lái)自被輻照機(jī)體之外的照射如x線和鈷源γ射線等。 內(nèi)照射(internal irradiation)是指放射性物質(zhì)通過(guò)不同途徑進(jìn)入人體沉積于組織或器官內(nèi)在人體內(nèi)產(chǎn)生的照射。,,封閉源是將放射性物質(zhì)固定在全封閉狀態(tài)得到電離輻射源。,非封閉源是指能夠向周?chē)h(huán)境播散放射性核素的電離輻射源。,,確定性效應(yīng)(det

17、erministic effects)：受照射生物機(jī)體產(chǎn)生效應(yīng)的嚴(yán)重程度在閾值以上隨劑量的增加而增加，存在劑量閾值。通常為0.1-0.2Gy。,自由基(free radical)是指能夠獨(dú)立存在、具有一個(gè)或多個(gè)未配對(duì)電子的原子、分子、離子或原子團(tuán)。如,等。,較分子氧的化學(xué)性質(zhì)更為活潑的氧衍生物或其代謝產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)為活性氧(reactive oxygen species)。如,等。,概括說(shuō)大部分含氧自由基是活性氧，但活性氧不一定都是自由基。,

18、,破壞細(xì)胞膜，使膜脂質(zhì)過(guò)氧化，引起膜結(jié)構(gòu)的破壞； 使細(xì)胞蛋白質(zhì)氧化、脫氫，造成蛋白質(zhì)的失活、結(jié)構(gòu)改變、化學(xué)鏈 的斷裂，或使蛋白質(zhì)交聯(lián)和聚合，從而影響蛋白質(zhì)的正常功能； 使糖鏈的斷裂和失活； 引起核酸的損傷，造成細(xì)胞死亡。,,生物體內(nèi)的還原劑和抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)自由基和ROS的清除作用； 亞致死性損傷(sublethal damage, SLD)：細(xì)胞內(nèi)只有部分關(guān)鍵性靶點(diǎn)受到電離輻射事件的破環(huán)，只要給以足夠時(shí)間，細(xì)胞可以對(duì)這些損

19、傷進(jìn)行修復(fù)，這種修復(fù)稱(chēng)為亞致死性損傷修復(fù)(sublethal damage recovery or repair, SLDR); 潛在致死性損傷(potentially lethal damage, PLD):這種致死效應(yīng)是潛在性的，在不進(jìn)行干預(yù)的情況下可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。如果改變受照細(xì)胞所處的狀態(tài)，如延遲接種或置于不利于分裂的環(huán)境中，即可促進(jìn)細(xì)胞恢復(fù)，免于死亡。這種恢復(fù)或修復(fù)，稱(chēng)為潛在致死性損傷修復(fù)(potentially leth

20、al damage recovery or repair, PLDR)。,3) 相同劑量分次照射 ：?jiǎn)未握丈鋼p傷高于分次照射。,4) 照射面積和部位：照射條件相同時(shí)，輻射生物效應(yīng)與照射 面積呈正相關(guān)。腹部＞盆腔＞頭頸部＞胸部和四肢。,,隨個(gè)體發(fā)育趨向成熟而逐漸降低，胚胎、幼體、成體的輻射敏感性依次降低。,表2 組織權(quán)重因數(shù)(WT),氧效應(yīng)：組織或溶液中氧濃度升高后，再給予射線照射可使輻射損傷程度加重，這種現(xiàn)象稱(chēng)氧效應(yīng)(oxy

21、gen effects)。,細(xì)胞分裂周期與輻射敏感性密切相關(guān)。,造血系統(tǒng)的組成和特點(diǎn),氧增強(qiáng)比（oxygen enhancement ratio, OER）,精原干細(xì)胞,,精原細(xì)胞,,初級(jí)精母細(xì)胞,,精子,次級(jí)精母細(xì)胞,,精細(xì)胞,,卵原細(xì)胞(胚胎期),,卵母細(xì)胞(靜止),,未成熟的卵泡,,接近成熟的卵泡,,成熟的卵泡,,成熟的雌性,輻射對(duì)生殖細(xì)胞的損傷，在雄性中最危險(xiǎn)的精原干細(xì)胞，在雌性中最危險(xiǎn)的是未成熟的卵泡。,男性暫時(shí)不育劑量的閾值

22、，睪丸單次照射的吸收劑量為0.15Gy,在遷延照射條件下，劑量率為0.4Gy/a；永久性不育劑量的閾值為3.5—6Gy，劑量率的閾值為2Gy/a。,在急性照射條件下，女性永久性不育劑量的閾值為2.5—6Gy；在遷延照射條件下，永久性不育劑量率的閾值為0.2Gy/a。輻射造成女性不育時(shí)，伴有與絕經(jīng)期相似的明顯的激素水平改變。,三、電離輻射防護(hù)的原則和措施,,,電離輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容,輻射防護(hù)的目的：,防止有害的確定性效應(yīng)的發(fā)生，并將隨

23、機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率降低到可接受的水平。,輻射防護(hù)的基本原則：,輻射實(shí)踐的正當(dāng)化；,輻射防護(hù)的最優(yōu)化 ；,個(gè)人劑量限值。,基本標(biāo)準(zhǔn)的劑量限值與豁免,工作人員一年接受的輻射累積劑量限值,,輻射場(chǎng)所的分級(jí)和防護(hù)要求,把職業(yè)照射工作場(chǎng)所分為控制區(qū)、監(jiān)督區(qū)和非限制區(qū)，放射源分為封閉源和非封閉源。,控制區(qū) 在其中連續(xù)工作的人員一年內(nèi)受到照射劑量可能超過(guò)年限值十分之三的區(qū)域。,監(jiān)督區(qū) 在其中連續(xù)工作的人員一年內(nèi)受到照射劑量一般不超過(guò)年限值十分之

24、三的區(qū)域。,非限制區(qū) 在其中連續(xù)工作的人員一年內(nèi)受到照射劑量一般不超過(guò)年限值十分之一的區(qū)域。,,放射源的防護(hù),第三章 放射性測(cè)量,一、放射性測(cè)量?jī)x器,放射性?xún)x器的主要測(cè)量原理是建立在射線與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)上，將核射線轉(zhuǎn)化為電能。,分類(lèi)：,氣體電離探測(cè)器(gas ionization detector),閃爍探測(cè)器(scintillation detector),半導(dǎo)體探測(cè)器(semiconductor detector),固體

25、閃爍計(jì)數(shù)器(solid scintillation counter),固體閃爍計(jì)數(shù)器,,固體閃爍探測(cè)器,后續(xù)電子線路,計(jì)算機(jī)系統(tǒng),輔助結(jié)構(gòu),固體閃爍探測(cè)器(solid scintillation detector),將X和γ射線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，探測(cè)效率高，適用范圍廣，即可探測(cè)射線強(qiáng)度，又能測(cè)定射線的能量。,結(jié)構(gòu)：,1. 閃爍體,分為無(wú)機(jī)晶體[NaI(Tl)、有機(jī)晶體(蒽、芪)和塑料有機(jī)晶體(TP和POPOP)。射線激發(fā)為熒光信號(hào)。,2.

26、光收集系統(tǒng),包括反射層、光學(xué)耦合劑和光導(dǎo)。收集并傳遞熒光信號(hào)。,3. 光電倍增管,將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并進(jìn)行放大。,4. 前置放大器,對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大。,后續(xù)分析電路,1. 主放大器,放大、脈沖整形和倒相。,2. 脈沖高度分析器(pulse height analyzer),有選擇地讓需要記錄的脈沖通過(guò)，使之進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和記錄。起到鑒別核素和降低本底的目的。,基本電路是甄別器(discriminator)，預(yù)置閾值稱(chēng)為甄別閾(d

27、iscriminator threshold),脈沖高度分析器主要由上下兩路甄別器和一個(gè)反符合線路組成，上下甄別器之間差異稱(chēng)為道寬(channel width)。 微分測(cè)量(differential measurement)和積分測(cè)量(integral measurement)。 多道脈沖高度分析器(multichannel analyzer)道數(shù)越多分辨率越高。,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、輔助結(jié)構(gòu)和電源,液體閃爍計(jì)數(shù)

28、器(liquid scintillation counter),將α和低能β射線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，由于兩者射程短，需將樣品加入到閃爍體中。,結(jié)構(gòu)：,1. 液體閃爍體,液體閃爍體由溶劑和溶于溶劑中的有機(jī)閃爍劑組成，樣品以固體或溶媒的形式加入其中。溶劑分子起到傳遞能量的作用，進(jìn)而傳給閃爍劑，其中原子被激發(fā)，退激時(shí)發(fā)出熒光。,2. 光電倍增管,必須和閃爍液的發(fā)射光譜匹配，用Cs-K-Sb，同時(shí)需用低噪聲的光地倍增管。,3. 光電倍增管,后續(xù)分析電

29、路,1. 符合線路,2. 相加線路,3. 線性門(mén)控電路,4. 主放大器,5. 脈沖高度分析器,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、輔助結(jié)構(gòu)和電源,二、γ射線的測(cè)量,1. 絕對(duì)測(cè)量,絕對(duì)測(cè)量是不借助中間手段直接測(cè)量放射性活度的方法，常用4π立體角法、固定立體角法、符合法和量熱法，主要用于標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)量。,2. 相對(duì)測(cè)量,相對(duì)測(cè)量一般用所測(cè)計(jì)數(shù)率的多少來(lái)反映放射性活度的大小，或者借助參考樣品測(cè)定儀器的探測(cè)效率，將計(jì)數(shù)率轉(zhuǎn)化為放射性活度，是生物醫(yī)學(xué)中普遍采用的測(cè)量方法。

30、,γ射線的測(cè)量,1. 較低能量的γ射線能譜,2. 能量大于1.022MeV的γ射線,γ射線的計(jì)數(shù)測(cè)量,1. 固體閃爍計(jì)數(shù)器的本底,2. 微分測(cè)量和積分測(cè)量,3. 微分測(cè)量道的選擇,4. 樣品的衰變率,5. 漏計(jì),,,分辨時(shí)間,幾何條件,三、液體閃爍測(cè)量技術(shù),閃爍液,溶劑的作用為溶解閃爍劑和待測(cè)放射性樣品，同時(shí)起能量傳遞作用。常用的主要是烷基苯類(lèi)，包括甲苯、二甲苯、對(duì)二甲苯等。,閃爍劑是發(fā)光物質(zhì)，接受溶劑分子傳遞的能量，在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生

31、激發(fā)和退激，釋放出熒光光子。有TP、PPO、PBD、b-PBD和BBOT等，其中最常用的是PPO和b-PBD。,第二閃爍劑主要用POPOP、DM-POPOP及Bis-MSB。使用濃度為第一閃爍劑的1/10-1/50。,助溶劑和添加劑,溶劑純化和配伍禁忌,閃爍液和樣品測(cè)量瓶,四、顯像儀器,γ照相機(jī),顯像儀器,,閃爍掃描儀,ECT,γ照相機(jī),,SPECT,PET,準(zhǔn)直器,,晶體,,光電倍增管,,脈沖幅度分析器,,顯示系統(tǒng),1. 準(zhǔn)直器(co

32、llimator),保證γ照相機(jī)的分辨率和定位準(zhǔn)確。,準(zhǔn)直器,,,針孔型,多孔型,,平行孔型,,發(fā)散型,,會(huì)聚型,,斜孔型,2. 晶體(crystal),射線進(jìn)入晶體產(chǎn)生熒光信號(hào),3. 光電倍增管(photomultiplier tube),吸收熒光信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出。由這些輸出信號(hào)的綜合和加權(quán)，最終形成顯像圖。在顯像圖中的定位取決于每一個(gè)光電倍增管感受到的信號(hào)的多少和強(qiáng)度。所以光電倍增管的數(shù)量多少與定位的準(zhǔn)確性有關(guān)。數(shù)量多可增大

33、顯像的空間分辨率，增加定位的準(zhǔn)確性。,4. 脈沖高度分析器(pulse amplitude analyzer),在γ照相機(jī)上通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖高度分析器的閾值和測(cè)量道的窗寬，選擇性地記錄目標(biāo)脈沖信號(hào)用作顯像而排除本底及其他干擾信號(hào)。,5. 顯示系統(tǒng),有電子學(xué)線路和計(jì)算機(jī)構(gòu)成γ照相機(jī)的信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，現(xiàn)代新型的γ照相機(jī)在每一個(gè)光電倍增管的底部設(shè)置信號(hào)處理線路，這樣就可減少信號(hào)的失真，提高準(zhǔn)確度和空間分辨率。,SPECT,單探頭SPECT

34、相當(dāng)于用大視野γ照相機(jī)的探頭通過(guò)可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架?chē)@探頭的中心，繞病人進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，每隔一定角度采集圖像(多平面顯像)，通常以每隔3o或6o采集一幀平面顯像，360o采集64幀圖像。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、重建成斷層顯像。,圖像重建方法采用濾波反投射技術(shù)(filtered backprojection, FBP)。,SPECT的基本操作過(guò)程：,A. 影像的獲取，包括獲取時(shí)間、劑量；圖像大??；角度；探頭移動(dòng)方式等。,B. 影像的重組，包括標(biāo)定靶器官、

35、選取橫切面影像、衰減矯正、選取冠切、矢切、斜切等圖像。,3-D圖像的效果：所呈現(xiàn)的圖像明暗醒目。,正電子斷層成像,1. 湮滅輻射(annihilation radiation),β+粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，其動(dòng)能完全消失后，可與物質(zhì)中的自由電子相結(jié)合而轉(zhuǎn)化為一對(duì)發(fā)射方向相反、能量分別為0.511MeV的γ光子。,,,,-,+,,,0.511MeV,0.511MeV,2. 正電子發(fā)射斷層顯像的原理,用成相反方向(互成180o)排列的兩個(gè)探頭探測(cè)γ

36、光子，當(dāng)光子與探測(cè)器相互作用，產(chǎn)生熒光光子并形成一個(gè)電脈沖，脈沖幅度分析器選擇能量輻射511keV的電脈沖送入電子學(xué)線路，電子學(xué)線路把呈相反方向并在5-15ns內(nèi)發(fā)生的兩個(gè)電脈沖信號(hào)送入顯像系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以此閃爍數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成圖像。,3. 正電子發(fā)射核素的SPECT顯像,采用符合線路技術(shù),利用電子準(zhǔn)直技術(shù),無(wú)需鉛準(zhǔn)直器,具有一機(jī)兩用功能,其晶體部分仍采用NaI(Tl),4. 正電子發(fā)射核素的PET顯像,,PET的結(jié)構(gòu):,晶體、電子準(zhǔn)

37、直、符合線路和飛行時(shí)間技術(shù)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，圖像顯示、斷層床等。,可應(yīng)用與靜態(tài)和動(dòng)態(tài)斷層顯像，并能進(jìn)行定量分析。,探頭多采用鍺酸鉍(BGO)晶體，此外還有硅酸镥(LSO)、硅酸釓(GSO)晶體。,PET和SPECT的不同點(diǎn):,1.空間分辨率高；,2.采用電子準(zhǔn)直的復(fù)合計(jì)數(shù)，靈敏度、分辨率和探測(cè)效率均高于SPECT;,3.應(yīng)用的放射性核素多為人體重要組分的化學(xué)元素，參與機(jī)體代謝，和人體生理狀況；,4. PET容易進(jìn)行衰減校正和進(jìn)行定量

38、分析。,功能測(cè)定儀,1. 甲狀腺功能測(cè)定儀,2. 腎圖儀,第四章 放射性藥物,一、概念、分類(lèi)和特點(diǎn),放射性藥物是指含有放射性核素、能夠用于醫(yī)學(xué)診斷和治療的一類(lèi)特殊制劑。,放射性藥物的分類(lèi),放射性藥物的特點(diǎn),具有放射性,不穩(wěn)定性,化學(xué)質(zhì)量小,存在ARL,放射性藥物的特殊要求,放射性核素的選擇,1. 治療用放射性核素,2. 被標(biāo)記物無(wú)毒副作用，無(wú)致敏性，純度高，有靶向性， 能夠被核素標(biāo)記。,3. 標(biāo)記方法簡(jiǎn)單、快速，無(wú)需純化。,

39、4. 在一定時(shí)間內(nèi)較為穩(wěn)定。,放射性藥物的作用機(jī)制,代謝途徑,臟器攝取,離子交換,彌散和分布,細(xì)胞吞噬,特異結(jié)合,二、放射性藥物的制備,放射性藥物的制備途徑,放射性核素的產(chǎn)生,配體的合成,,,,,標(biāo)記,放射性核素的來(lái)源,反應(yīng)堆生產(chǎn),品種多、產(chǎn)量大、操作簡(jiǎn)單。但產(chǎn)品富中子，伴有β-衰變，不利于制備診斷用藥物，并且子核和母核分離較為困難。,加速器生產(chǎn),大部分為貧中子核素。通常發(fā)生β+衰變或電子俘獲，有利于核醫(yī)學(xué)顯像。,核素發(fā)生器,主要有9

40、9Mo-99mTc、188W-188Re、113Sn-113mIn發(fā)生器等。,生產(chǎn)簡(jiǎn)便，成本低廉，但洗脫效率低，洗脫曲線峰較寬，峰位靠后導(dǎo)致洗脫體積較大，放射性濃度低。,洗脫液的質(zhì)量控制：,1. 99Mo含量測(cè)定 99Mo<0.1%;,2. Al含量測(cè)定 Al<10μg/ml;,3. 載體含量 99mTc增長(zhǎng)到最大值的時(shí)間為22.8h，因此，一般洗淋時(shí)間間隔為24h;,4. 放化純度>98%;,標(biāo)記技術(shù),99m

41、Tc的標(biāo)記,基本原理,99mTc通常是+7價(jià)，在溶液中最穩(wěn)定，利用還原劑和電解還原的方法將+7價(jià)的99mTc還原成+5價(jià)或更低的價(jià)態(tài)，低價(jià)態(tài)的99mTc不穩(wěn)定，容易和反應(yīng)體系中的化合物發(fā)生結(jié)合或絡(luò)合，從而達(dá)到標(biāo)記化合物的目的。,方法,常用的還原劑有氯化亞錫、氟化亞錫、枸櫞酸亞錫、亞鐵抗壞血酸(維生素C)等。,1. 直接標(biāo)記法：將99mTcO4_還原后直接標(biāo)記于配體上，還原劑的劑量和溶液中的PH值對(duì)其標(biāo)記具有重要作用。,2. 配體交換法

42、 用99mTc首先標(biāo)記絡(luò)合能力較弱的配體，再將其與最后標(biāo)記的配體進(jìn)行反應(yīng)，從而得到最終的標(biāo)記物。通常是在某些需較高PH值的反應(yīng)中進(jìn)行。,配體與99mTc的絡(luò)合能力的強(qiáng)弱： 1) 對(duì)于不同原子的配體，S>N>O>X(鹵族元素); 2) 多齒配體>雙齒配體>單齒配體； 3) 99mT與配體的絡(luò)合能力隨配體濃度和酸度等條件不同而變化。,

43、3. 間接標(biāo)記法 是指通過(guò)雙功能螯合劑將99mTc標(biāo)記到蛋白或多肽分子上。雙功能螯合劑的一端連接蛋白或肽類(lèi)，另一端連接99mTc。常用的雙功能螯合劑：DTPA，金屬硫蛋白，二甲基縮氨基硫脲等。,放射性碘的標(biāo)記,容易測(cè)量；,標(biāo)記物穩(wěn)定；,半衰期適中，易于商品化和貯存；,廢物容易處理；,靈敏度高。,基本要求,待標(biāo)記物要有易被碘原子結(jié)合或取代的基團(tuán)，主要是酪氨酸，部位在苯環(huán)上羥基的兩個(gè)鄰位。,必須先把125I- 氧化成為125I2。,氯胺-

44、T法,方法簡(jiǎn)便，標(biāo)記率高，重復(fù)性好，試劑易得。,影響因素：,反應(yīng)溶液的pH值、反應(yīng)體積、溫度時(shí)間等。,乳過(guò)氧化物酶法(LPO),固相氧化法,聯(lián)接標(biāo)記法,三、常用放射性藥物的介紹,含锝99mTc的放射性藥物,高锝[99mTc]酸鈉,主要用于甲狀腺、腦、唾液腺、異位胃粘膜顯像和制備含[99mTc]放射性藥品。,锝[99mTc]亞甲基二膦酸鹽(99mTc-MDP),主要用于全身和局部骨顯像，診斷骨關(guān)節(jié)疾病和原發(fā)、轉(zhuǎn)移性骨腫瘤。,锝[99m

45、Tc]依菲替寧注射液(99mTc-MDP),主要用于肝膽系統(tǒng)顯像，診斷肝外膽管阻塞、膽囊炎和膽管炎等膽道系統(tǒng)疾病。,锝[99mTc]植酸鹽注射液(99mTc-Phy),主要用于肝臟占位或破壞性疾病以及肝缺血性疾病，肝功能明顯低下時(shí)，脾和骨髓濃聚增加。,锝[99mTc]依沙美肟注射液(99mTc-HMPAO),主要用于腦血流灌注顯像，診斷腦血管疾病，腦外傷、癲癇、癡呆癥、腦死亡以及腦功能和正常腦生理活動(dòng)。,锝[99mTc]司它比注射

46、液(99mTc-MIBI),主要用于心肌顯像。,腎臟顯像,包括锝[99mTc]雙半胱氨酸注射液(99mTc-EC)、锝[99mTc]巰替肽注射液(99mTc-MAG3)、锝[99mTc]噴替酸鹽注射液(99mTc-DTPA)等。,碘、鉻、碳標(biāo)記的放射性藥物,碘[131I]化鈉膠囊(131I-Cap),用于甲狀腺吸碘功能測(cè)定,鄰碘[131I]馬尿酸鈉(131I-Hipp),用于腎功能測(cè)定,鉻[131I] 酸鈉(51Cr-Hipp),用于

47、測(cè)定紅細(xì)胞壽命、血小板壽命、紅細(xì)胞容量及血容量，也可用于脾顯像,尿素[14C] 膠囊(14C-Urea),用于診斷幽門(mén)螺旋桿菌,鎵、鉈標(biāo)記的放射性藥物,枸櫞酸鎵[67Ga] (67Ga -Citate),用于腫瘤和炎癥的定位診斷和鑒別診斷。,氯化亞鉈[201Tl] (201TlCl),用于心肌顯像，對(duì)心肌梗塞、冠心病的診斷、預(yù)后及隨訪觀察有較大價(jià)值。,正電子發(fā)射半衰期核素的放射性藥物,氟[18F]化鈉,骨顯像效果優(yōu)于99mTc-MDP

48、。,2-氟[18F]-2-脫氧葡萄糖([18F]-FDG),用于腦、心肌、腫瘤和炎癥顯像。,[13N]-氨注射液(13N-NH3),用于心肌血流灌注顯像。結(jié)合18F- FDG可評(píng)價(jià)局部心肌存活能力。,[11C]-雷可派,用于與多巴胺D2受體神經(jīng)系統(tǒng)的疾病顯像。,[11C]-甲硫氨酸,用于與氨基酸的攝取和蛋白質(zhì)合成有關(guān)的腫瘤顯像，特別是神經(jīng)膠質(zhì)瘤顯像。檢測(cè)腫瘤的治療效果優(yōu)于18F- FDG。,治療用放射性藥物,治療放射性藥物的主要特點(diǎn)：,

49、? 利用輻射作用殺傷細(xì)胞；? 具有較高的靶/非靶比值；? 根據(jù)病變部位和范圍懸著不同的放射性核素。,碘[131I]化鈉口服溶液(131I),用于治療甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)和甲狀腺癌轉(zhuǎn)移灶的治療。,碘[32P]酸鈉鹽口服溶液(32P),? 治療骨轉(zhuǎn)移癌；? 骨組織的過(guò)度增生；? 抑制血液疾病的細(xì)胞異常增生；? 治療各類(lèi)皮膚病。,來(lái)昔決南釤(153Sm-EDTMP),用于治療轉(zhuǎn)移性骨癌。,氯化鍶(89Sr),用于治療轉(zhuǎn)移性骨癌。,锝[

50、99Tc]亞甲基二膦酸鹽(99Tc-MDP),用于治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。,單抗放射性藥物,單抗放射性藥物,多肽放射性藥物,四、放射性藥物的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制,基本概念,1. 質(zhì)量保證：為達(dá)到質(zhì)量要求而采取的一系列標(biāo)準(zhǔn)化措施。,2. 質(zhì)量保證：對(duì)重要的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行經(jīng)常性或定期性的檢測(cè)。,3. 放射性藥品生產(chǎn)和管理規(guī)范：為保證放射性藥品的生產(chǎn)和使用安全，盡量避免不良反應(yīng)，所建立的綜合管理規(guī)范。,質(zhì)量控制內(nèi)容,理化檢測(cè)和生物學(xué)檢測(cè),理化檢驗(yàn),形

51、狀,放射性核素的鑒別,放射性活度,pH值,放化純度,化學(xué)純度,放射性核純度,1. 能譜法,2. 半衰期法,五、正確使用、不良反應(yīng)及其防治,正確使用總原則,1. 正當(dāng)化判斷,2. 最優(yōu)化分析,3. 限制放射性劑量,兒童應(yīng)用原則,1. <1y 為成人用量的20%~30%；,2. 1y~ 3y為成人用量的30%~50%；,3. 3y ~ 6y為成人用量的40%~70%；,4. 6y ~15y 為成人用量的60%~90%。,育齡婦女的應(yīng)

52、用原則,不良反應(yīng)及其防治,六、放射性藥品的管理,放射性藥物屬處方藥，按《放射性藥品管理辦法》和《中華人民共和國(guó)藥品管理法》進(jìn)行管理，實(shí)行《放射性藥品使用許可證》制度。,一級(jí)許可證：使用市售體外放免試劑盒及直接使用的放射性藥品；,二級(jí)許可證：除可使用一級(jí)許可證藥物外，還可使用核素和核素發(fā)生器及配套藥盒自行制備放射性藥品；,三級(jí)許可證：除可使用二級(jí)許可證藥物外，還可自行研制放射性藥品；,第五章 體外放射分析技術(shù),標(biāo)記分析技術(shù)是一組超

53、微量體外分析技術(shù)的總稱(chēng)。它是利用某種特異性結(jié)合劑與被測(cè)物質(zhì)和標(biāo)記物進(jìn)行結(jié)合反應(yīng)，從而對(duì)超微量物質(zhì)進(jìn)行定量的分析技術(shù)。如標(biāo)記物為放射性核素則稱(chēng)為體外放射分析。,體外放射分析,,放射免疫分析(RIA),免疫放射分析(IRMA),受體放射分析(RBA),放射受體分析(RRA),一、放射免疫分析(RIA),原理,放射性標(biāo)記抗原與非標(biāo)記抗原(包括標(biāo)準(zhǔn)抗原或待測(cè)抗原)與有限量的特異性抗體發(fā)生可逆性競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合。,RIA的基本步驟,1. 加樣,2. 孵育

54、,3. 分離結(jié)合和游離部分,4. 測(cè)放射性,5. 數(shù)據(jù)處理,基本試劑,(一)特異性結(jié)合劑,特異性結(jié)合劑包括抗體、血漿結(jié)合球蛋白和受體,1. 抗體,抗體的制備是用適宜的純化的免疫原在動(dòng)物身上人工免疫，分子量>5000的蛋白多肽類(lèi)物質(zhì)具有較好的免疫原性。,抗血清質(zhì)量鑒定的檢測(cè)指標(biāo)是滴度、親和力和特異性。,抗體應(yīng)具備三個(gè)條件：高親和力、高特異性和高滴度。,2. 標(biāo)記抗原,高比活度和高放化純度是保證分析靈敏度的前提；,半衰期不能太短，以保

55、證整個(gè)分析過(guò)程的完成；,不改變?cè)锌乖奶匦浴?復(fù)合物和游離抗原的分離,抗原抗體在液相環(huán)境中反應(yīng)：,1) 雙抗法,2) 聚乙二醇法,3) 葡萄球菌蛋白沉淀法,4) 活性炭吸附法,5) 微孔濾膜法,1) 吸附牢固而且抗體量足夠；,2) 不影響抗體的免疫活性；,3) 非特異性結(jié)合低；,4) 吸附材料理化性質(zhì)穩(wěn)定；,5) 吸附材料價(jià)廉易得。,抗體吸附于固體支持物上：,方法包括：1.試管固相法；2.微粒固相法；3.微球固相法。,RIA系統(tǒng)

56、的分析性能及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),精密度是指同一樣品重復(fù)測(cè)定的實(shí)測(cè)量的離散程度。離散程度越小，則能區(qū)別的樣品量差別越小，也就是分析系統(tǒng)的精密度越高。,靈敏度就是統(tǒng)計(jì)上能與零劑量相區(qū)別的最小值。,準(zhǔn)確度是指樣品的測(cè)定值偏離真值的程度，由于實(shí)際樣品的真值是未知的，常用估計(jì)準(zhǔn)確度的方法是測(cè)量實(shí)際樣品外加標(biāo)準(zhǔn)品的回收率。理論上回收率一般以90%-110%之間。,RIA的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),1. 盡可能提高靈敏度 先選定盡可能少又能滿(mǎn)足控制測(cè)量誤差要求的標(biāo)記抗原用量

57、，然后選合適的抗體濃度，要求標(biāo)準(zhǔn)曲線起始段的斜率最高。,2. 提高精密度圖的使用范圍 應(yīng)當(dāng)在上述第一種方案的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加抗體用量，使標(biāo)準(zhǔn)曲線下降不要太快，并在隨后的區(qū)段有較好的斜率。,放射免疫分析的數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)處理的基本步驟,選擇函數(shù)式,,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)管的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,,求出函數(shù)式的各系數(shù),,代入待測(cè)樣品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),,求含量,各種模型,Logit-Log 模型,四參數(shù)Logistic模型,四參數(shù)質(zhì)量作用定律模型,放射免疫分析的質(zhì)量

58、控制,質(zhì)量控制之目的,質(zhì)量控制就是對(duì)分析工作的誤差進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，遇有質(zhì)量異常則及時(shí)采取對(duì)策，以保證分析誤差控制在可接受的范圍內(nèi)。,放射免疫分析的質(zhì)量控制,,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)控,實(shí)驗(yàn)間質(zhì)控,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)控的主要內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)誤差包括兩大類(lèi)：隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。,實(shí)驗(yàn)誤差監(jiān)控的主要內(nèi)容：,1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的質(zhì)量；2、精密度；3、整批實(shí)驗(yàn)的偏差；4、漂移；5、批間質(zhì)控。,二、免疫放射分析(IRMA),IRMA的基本原理,放射性核素標(biāo)記在抗體上

59、，然后以過(guò)量標(biāo)記抗體與抗原結(jié)合，多余的抗體通過(guò)一定手段除去，測(cè)定復(fù)合物的放射性，其活度與待測(cè)抗原的量呈正相關(guān)。,Ag + Ab*,,,Ab*+AgAb*,IRMA和RIA的主要區(qū)別：,1. 反應(yīng)的機(jī)制不同：RIA是競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)，IRMA是非競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)，所以，IRMA的靈敏度高于RIA；,2. 反應(yīng)試劑：RIA的主要反應(yīng)試劑需三種，IRMA只有二種；而且標(biāo)記的試劑不同：RIA標(biāo)記抗原，IRMA標(biāo)記抗體；,3. 分離方法：IRMA一般都需用單

60、克隆抗體作分離劑，所以其抗原需2個(gè)或2個(gè)以上抗原決定簇，RIA的抗原則只需一個(gè)抗原決定簇；,4. 待測(cè)抗原復(fù)合物的的反射性：在RIA中與待測(cè)抗原呈負(fù)相關(guān)，而在IRMA中與待測(cè)抗原濃度呈正相關(guān)；,5. 反應(yīng)系統(tǒng)中非特異性結(jié)合在RIA中主要影響高劑量反應(yīng)，在IRMA主要影響低劑量反應(yīng)。,IRMA的基本方法：,1. 雙抗夾心法,3. 生物素-親和素系統(tǒng),2. 標(biāo)記第三抗體法,數(shù)據(jù)處理,1. 平滑樣條函數(shù),2. 五參數(shù)Logistic模型,2.

61、 三參數(shù)質(zhì)量作用定律模型,第六章 示蹤技術(shù)及放射性核素顯像技術(shù),一、放射性核素示蹤技術(shù)的原理、類(lèi)型和特點(diǎn),概念,是利用放射性核素及其標(biāo)記化合物作為示蹤劑來(lái)研究生物機(jī)體各種物質(zhì)的吸收、分布、排泄、轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)化規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。,基本原理,標(biāo)記物與非標(biāo)記物具有同一性,放射性物質(zhì)的可檢測(cè)性,主要類(lèi)型,放射性核素示蹤技術(shù),,,,,體內(nèi)示蹤技術(shù),體外示蹤技術(shù),,,,,器官與組織顯像,功能測(cè)定,,體液和細(xì)胞容積測(cè)定,,代謝與轉(zhuǎn)化研究,,,,,體外放

62、射分析,,細(xì)胞參入實(shí)驗(yàn),放射自顯影,,活化分析,特點(diǎn),靈敏度高，最低水平可達(dá)10-12~10-15mol；,檢測(cè)方便，不受其他非放射性雜質(zhì)的干擾；,合乎生理?xiàng)l件，應(yīng)用放射性示蹤劑可使用少至生理劑量來(lái)研究物質(zhì)在整體中的變化規(guī)律，而且不改變?cè)镔|(zhì)；,能定位，可通過(guò)放射自顯影技術(shù)在組織器官內(nèi)進(jìn)行定位及定量分布，與病理組織切片技術(shù)結(jié)合起來(lái)可進(jìn)行細(xì)胞水平的定位，與電子顯微鏡技術(shù)結(jié)合起來(lái)可進(jìn)行亞細(xì)胞的定位觀察。應(yīng)用PET進(jìn)行分子水平的顯像。,不足之

63、處,實(shí)驗(yàn)條件要求較為嚴(yán)格；,技術(shù)人員需經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)并具有一定輻射防護(hù)知識(shí)；,在示蹤過(guò)程中，示蹤劑必須保持穩(wěn)定；,二、放射性核素顯像技術(shù),原理,放射性核素或者所標(biāo)記的化合物，能夠被靶臟器、靶組織選擇性的攝取形成高濃聚或充盈缺損，從而使其與周?chē)K器組織形成放射性濃度差別；,采用核醫(yī)學(xué)顯像儀器探測(cè)到這種放射性濃度差別，從而獲得臟器或組織中放射性藥物分布狀態(tài)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)或斷層影像。,顯像類(lèi)型,靜態(tài)顯像,動(dòng)態(tài)顯像,局部顯像,全身顯像,平面顯像,斷

64、層顯像,早期顯像,延遲顯像,陽(yáng)性顯像,靜息顯像,負(fù)荷顯像,圖像分析法及要點(diǎn),靜態(tài)圖像,2. 被檢器官的外形和大小是否正常，輪廓是否清晰完整，邊界是否清楚。,1. 注意被檢器官與解剖標(biāo)志和鄰近器官之間的關(guān)系，確定器官有無(wú)移位和反位。,3. 以受檢器官的正常組織放射性分布為基準(zhǔn)，比較判斷病變組織的放射性分布是否增高或降低、正常或缺如。,動(dòng)態(tài)圖像,1. 顯像順序是否正常的代謝和功能狀態(tài)。,2. 時(shí)相變化即影像的出現(xiàn)或消失時(shí)間是否符合正常規(guī)律。