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核医学技术

核医学技术. 什么是核医学？. 核医学的定义： 核医学是核技术与医学相结合的学科 核医学的任务是用放射性核素及核技术来诊断、治疗及研究疾病。 核医学涉及的学科： 核物理、核电子、核探测、计算机控制及图像处理、数学、放射化学、医学的各科等. 核医学技术的作用： 它可以定量无损地研究人体组织器官（心、脑、肺、肾、胃、甲状腺等）的功能情况，以及代谢物质或药物在人体内的分布和变化。. Disease is not a THING , but a PROCESS. 现代医学认为：疾病的发生起源于 基因改变→表达物改变→代谢改变→形态改变. 症状体征 .

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Presentation Transcript

  1. 核医学技术

  2. 什么是核医学？ • 核医学的定义： • 核医学是核技术与医学相结合的学科 • 核医学的任务是用放射性核素及核技术来诊断、治疗及研究疾病。 • 核医学涉及的学科： • 核物理、核电子、核探测、计算机控制及图像处理、数学、放射化学、医学的各科等

  3. 核医学技术的作用： 它可以定量无损地研究人体组织器官（心、脑、肺、肾、胃、甲状腺等）的功能情况，以及代谢物质或药物在人体内的分布和变化。

  4. Disease is not a THING, but a PROCESS 现代医学认为：疾病的发生起源于 基因改变→表达物改变→代谢改变→形态改变 症状体征  结构改变 功能失调 代谢异常☻ 表达失控☻ 基因突变☻

  5. 现代医学影像技术 名称 成像参数 性质 X线CT 衰减系数、CT值 解剖结构 B超 超声波反射 解剖结构 MRI 质子密度、T1、T2、 解剖、功能 化学位移 SPECT 放射性浓度 代谢功能 PET 放射性浓度 代谢功能 PET/CT 放射性浓度 代谢功能 衰减系数、CT值 和解剖 SPECT、PET——ECT(emission computed tomography)

  6. 核医学内容

  7. 核医学发展的两大支柱 • 放射性药物---诊断、治疗 • 关键点是特异性 • 其次是稳定性 如： 11C-胸腺嘧啶 - DNA合成金标准，不稳定； 18F-FLT 氟标胸腺嘧啶。稳定，但由于3‘端的置换，其磷酸化后不能进一步参与DNA合成，又不能通过细胞膜返回，被局限在细胞内。 • 核探测技术---影像定位、定量

  8. 核医学诊断 • 核医学的右手

  9. 诊断核医学可划分为两类： • 1体外诊断，将放射性核素放在试管中（in vitro）进行放射性免疫测量或活化分析； • 2体内诊断，把放射性核素引入活体内（in vivo），进行脏器功能测量或显像。后者为当代核医学最主要的工作领域。

  10. 核医学诊断--示踪原理 示踪剂：参与体内某一生理代谢过程的物质 + 发射可探测射线的核素 = 形成示踪剂。 例如：脱氧葡萄糖DG + 发射正电子的18F = 18F-FDG 代谢过程：静脉注入后，通过毛细血管壁进入组织。对不同的示踪剂，有些直接参与体内代谢，有些则被限制在某些特定的组织区域。由于示踪剂在体内的分布与代谢过程是动态的，所以体内各组织部位的示踪剂浓度是不断地变化的。 探测：在示踪剂注入体内后的 整个过程中，都可使用扫描仪在体外探测示踪剂发出的辐射信号，从而确定示踪剂在体内的位置，由此得到示踪剂在体内的代谢过程与分布图像。

  11. 核医学显像原理 • 利用放射性药物 用放射性核素标记的示踪剂引入体内 • 参加特定生物活动 被特定的组织摄取→定位，定性,定量反映体内代谢情况 • 探测显像显像设备,显像条件, 操作程序 • 活体, 分子水平 活体内示踪剂分子行为

  12. 核医学显像设备 • 核医学显像设备探测射线 • 相机 (scintillation gamma camera) 1958年H. Anger发明，Anger相机 • SPECT (single photo emission computed tomography) 20世纪80年代，单光子发射断层扫描仪 • PET ( positron emission tomography) 20世纪90年代，正电子发射断层扫描仪 • PET/CT 21世纪，功能图像和解剖图像有机融合

  13. γ相机

  14. γ照相机(Anger照相机)。一次成像的γ照相机擅长快速的动态显像，它可以输出动态的二维平片（planar），它是核医学最常用的成像设备。它主要由探测器（包括准直器，闪烁晶体，光电倍增管等），电子学读出系统和图像显示记录装置等几部分组成 。

  15. γ相机构成

  16. 探测原理 • 射线入射到晶体上，使晶体原子激发。 • 退激回到基态，发射荧光。 • 一个光子产生多个荧光光子。 • 光电倍增管接受这些荧光，并将之转换为电信号。 • 经过定位电路确定出入射光子的位置 • 放大、甄别后，记录一个计数。

  17. 探测原理

  18. 准直器、闪烁晶体、光电倍增管的作用

  19. 脉冲幅度分析器pulse height analyzer(PHA) • 经放大的电脉冲幅度∝入射γ射线能量 • 只选择一定能量范围，剔除散射、噪声 ——甄别 • 单道脉冲分析器---单能窗 • 多道脉冲分析器---多能窗

  20. 信号记录 核医学影像记录的是坐标和光子数 和X 照像有何不同？

  21. SPECT。SPECT（Single Photon Emission Computerized Tomography）是单光子发射计算机断层照相的简称，它以γ发射体为成像对象，其探测光子的原理和γ照相机相同。它是在γ照相机的基础上发展起来的。目前大多采用横向断层扫描，即断层面与人体轴垂直，将一个或两个γ照相机探头绕人体轴连续或分度旋转一周，将探头从多角度上得到的连续的二维投影数据重建后即可得到横断面的图像。

  22. SPECT-- single photo emission computed tomography • γ相机---发射，平面图像（透射X平片） • SPECT---发射，断层图像（透射CT） • γ相机探头绕人体旋转 • 获得各个方向的投影（平面）像 • 图像重建---滤波反投影、迭代 • 获得断层图像 • 图像重建算法---使图像更接近真实 • 一直是核医学中的一个重点研究方向。

  23. SPECT

  24. γ相机、SPECT诊断项目 • 灌注显像 • 动态 • 血池显像 • 静态 • 肿瘤阳性显像 • 全身骨扫描 • …… 数十种项目，数十种放射性药物

  25. 骨扫描

  26. PET。正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission Computerized Tomography,简称PECT或PET）是目前最先进的医疗诊断设备。当人体内含有发射正电子的核素时，正电子在人体中很短的路程内（小于几mm）即可和周围的负电子发生湮灭而产生一对γ光子，这两个γ光子的运动方向相反，能量均为0.511MeV，因此，用两个位置相对的探测器分别探测这两个γ光子，并进行符合测量即可对人体的脏器成像。

  27. PET---positron emission tomography • 正电子核素18F、 15O 、13N、11C，人体基本元素，更能反映体内代谢 • 发射出正电子，与一个负电子发生湮灭辐射 e++e-→2γ（511keV，E=mc2) • 探测正电子湮灭辐射发出的双光子 • 不加准直器 • 符合探测，探测环 • 灵敏度、分辨率↑

  28. PET设备

  29. 电 子 对 湮 灭

  30. PET PET探测原理

  31. PET PET探测器晶体环

  32. SPECT与PET的区别 • 放射性核素 • SPECT 99mTc、131I . • PET 15O、11C、13N、18F 人体基本元素 • 探测信号 • SPECT: 单光子 PET: 双光子 • 空间分辨率 • SPECT: 8~12 mm PET: 3~5 mm • 灵敏度: PET >SPECT • 扫描时间: PET<SPECT

  33. PET/CT PET/CT的发明是医学影像学的又一次革命

  34. PET/CT中的PET、CT • PET——PET/CT的主体 • CT的作用： • 为PET提供衰减校正 • 为PET提供解剖位置信息 • 提供诊断信息

  35. 兼容型 PET/CT

  36. PET/CT的特点 • CT与PET硬件、软件同机融合 • 解剖图像与功能图像同机融合 • 同一幅图象既有精细的解剖结构又有丰富生理、生化分子功能信息 • 可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程 • 高灵敏度、高特异性、高准确性 • CT图像兼做衰减校正 • PET、CT单独能实现的，PET/CT一定能实现；PET/CT能实现的，PET或CT不一定能实现

  37. PET显像特点 • 功能显像 • 敏感性、特异性较高 • 缺乏精确的解剖定位

  38. PET-CT融合示意图 CT图像 何处有病灶？

  39. PET-CT融合示意图 PET图像 病灶在何处？

  40. PET-CT融合示意图 PET-CT图像融合 病灶原来在这里

  41. PET图像有放射性浓聚，头颈部CT、MR及鼻咽镜检未见异常。PET-CT定位于右上腭。PET图像有放射性浓聚，头颈部CT、MR及鼻咽镜检未见异常。PET-CT定位于右上腭。 隐匿性上腭癌

  42. PET、PET/CT 的临床应用 • 肿瘤学 75％－90％ • 心脏病学 10％－20％ • 神经系统 10％－30％ • 其他（器官移植、感染、创伤、发育…） • 生理及药理实验

  43. PET、PET/CT --在肿瘤学中的应用 • 早期发现肿瘤 • 鉴别肿瘤良恶性 • 治疗前分期 • 治疗中疗效观察 • 改进放疗计划 • 治疗后随诊、复发、转移 • 评估病人生存期

  44. PET、PET/CT --在神经系统疾病诊断中的应用 • 癫痫病灶的诊断与定位； • 痴呆：AD、MID、PDD、…… • 认知定位

  45. PET、PET/CT—认知定位

  46. PET、PET/CT ---在心血管系统疾病诊断中的应用 • 冠心病： 13N-NH3 • 心肌存活测定：血流-代谢图像 血流灌注显像（99mTc-MIBI, 13NH3） 代谢显像 18F-FDG “不匹配”（有代谢，无血流）→心肌存活 “匹配”（无代谢，无血流）→心肌不存活 ——心肌存活“金标准” →决定是否手术

  47. 核医学治疗 核医学的左手

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