核医学成像

核医学成像 临床本科 18班 张忠瑞 20111151095

核医学又称原子医学。是指放射性同位素、由加速器产生的射线束及放射性同位素产生的核辐射在医学上的应用。在医疗上，放射性同位素及核辐射可以用于诊断、治疗和医学科学研究；在药学上，可以用于药物作用原理的研究、药物活性的测定、药物分析和药物的辐射消毒等方面。起源1896年法国物理学家Becquerel发现铀的放射性，第一次认识到放射现象（在研究铀盐时，发现铀能使附近包在纸包的感光胶片感光，由此断定铀能不断地自发地放射出某种看不见的、穿透力强的射线）。 核医学是采用核技术来诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科。它是核技术、电子技术、计算机技术、化学、物理和生物学等现代科学技术与医学相结合的产物。核医学可分为两类，即临床核医学和基础核医学?或称实验核医学。前者又与临床各科紧密结合并互相渗透。核医学按器官或系统又可分为心血管核医学、神经核医学、消化系统核医学、内分泌核医学、儿科核医学和治疗核医学等。70年代以来由于单光子发射计算机断层和正电子发射计算机断层技术的发展，以及放射性药物的创新和开发，使核医学成像技术取得突破性进展。它和CT、核磁共振、超声技术等相互补充、彼此印证，极大地提高了对疾病的诊断和研究水平，故核医学成像是近代临床医学影像诊断领域中一个十分活跃的分支和重要组成部分。

核医学成像技术原理与发展

核医学成像系统又称放射性核素成像(RNI)系统，所检测信号是摄人体内的放射性核素所放出的射线，图像信号反映放射性核素的浓度分布，显示形态学信息和功能信息。核医学成像与其他影像学成像具有本质的区别，其影像取决于脏器或组织的血流、细胞功能、细胞数量、代谢活性和排泄引流情况等因素，而不是组织的密度变化。它是一种功能性影像，影像的清晰度主要取决于脏器或组织的功能状态，由于病变过程中功能代谢的变化往往发生在形态学改变之前，故核医学成像也被认为是最具有早期诊断价值的检查手段之一。

早期开发的核医学成像仪器是放射性核素扫描器。CT技术问世后，将放射性核素扫描与CT技术结合起来，开发出发射型计算机体层扫描术(ECT)。ECT技术不仅能动态观察脏器的形态、功能和代谢的变化，而且能进行体层显像和立体显像。ECT可分为单光子发射型计算机体层(SPECT)与正电子发射型计算机体层(PET)两类，两者的数据采集原理不同。 PET/CT是将最先进的PET和CT的功能有机地结合在一起的一种全新的功能分子影像诊断设备。PET通过使用代谢显像剂、乏氧显像剂等药物，可以将肿瘤病灶的代谢信息表达出来，通过这些信息可以容易地确定肿瘤组织和正常组织及病灶周围的非肿瘤病变组织

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的界限，以及肿瘤病灶内瘤细胞的分布情况，真正做到以生物靶区为基础制定放疗计划。CT能够精确提供肿瘤病灶解剖结构。PET/CT融合的图像既能提供精确的解剖结构图像，又能提供生物靶区的材料。使用PET/CT制定放疗计划对于临床来说是一个全新的分子影像领域，具有广阔的应用前景。

核医学成像过成和基本条件： (1)、先把某种放射性同位素标记在药物上，形成放射性药物并引人人体内，当它被人体的脏器和组织吸收后，就在体内形成了辐射源。 (2)、用γ射线检测装置可以从体外检测体内放射性核素在衰变过程中放出的γ射线，从而构成放射性同位素在体内分布密度的图像。 由于放射性药物与一般天然元素或其他化合物一样，能够正常地参与机体的物质代谢，因此核医学成像的图像不仅反映了脏器和机体组织的形态，更重要的是提供了有关脏器功能及相关的生理、生化信息。 核医学成像特点：

(1)、核医学成像是以脏器内、外，或脏器内各部分之间的放射性浓度差别为基础，显示的静态和动态图像，该图像不仅反映了人体组织、脏器和病变的位置、形态、大小，而且还提供了包括整体或局部组织功能，以及脏器功能的每个微小局部变化和差别。 (2)、核医学成像具有多种动态成像方式。由于脏器对放射性药物的摄取、吸收、排泄等作用，使脏器、病变的血流和功能情况得以动态且定量地显示出来，同时提供多种功能参数以反映机体及组织的血流功能、代谢和受体等方面的信息。 (3)、一些放射性核素具有向脏器或病变的特异性聚集，由此而获得的核素成像具有较高的特异性，可显示不同组织类型的肿瘤、各种神经受体、炎症、转移灶等组织器官的影像。而这些单靠形态学检查常常难以实现。

核医学成像设备分类及特点 (一)、γ相机

1、γ相机组成：

(1)、闪烁探头：包括准直器、闪烁探测器、光电倍增管等。

(2)、电子线路：包括前置放大器、单脉冲高度分析器、校正电路等。 (3)、显示装置：示波器、照相机等。 (4)、γ相机附加设备。 2、特点：

(1)、通过连续显像，追踪和记录放射性药物通过某脏器的形态和功能进行动态研究;

(2)、由于检查时间相对较短，方便简单，特别适合儿童和危重病人检查; (3)、由于显像迅速，便于多体位、多部位观察;

(4)、通过对图像相应的处理，可获得有助于诊断的数据或参数。 (二)、单光子体层成像设备(SPECT) 1、成像原理：

利用γ照相机围绕着诊断感兴趣的人体区域，采集各种不同角度上放射出的γ光子并计数，然后利用X-CT中所使用的图像重建方法，得到人体某一体

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层上的放射性药物浓度的分布，即可得到多层面的各方位的体层图像或三维立体像。

目前SPECT核医学成像设备的能量测量范围为50~600keV，空间分辨率6~11mm。

2、与X-CT的区别：

(1)、图像粗造，空间分辨率低。 (2)、属发射型体层摄影;

(三)、正电子发射体层成像设备(PET)

1、使用发射正电子的放射性核数，如： 等都是人体组织的基本元素，易于标记各种生命必需的化合物及其代谢产物或类似物而不改变它们的生物活性，且可参与人体的生理、生化代谢过程;其次这些核素的半衰期都比较短，检查时可给予较大的剂量，从而提高图像的对比度和空间分辨力。因此它所获得的图像是反映人体生理、生化或病理及功能的图像。

2、由于采用的是发射正电子的放射性核素，电子在物质中射程短并只能瞬间存在，不足以穿透较厚的脏器或组织，故测定正电子的基本方法是测量湮没辐射产生的γ光子。 缺点：

PET核医学成像设备在推广应用方面受到以下两点的制约：①由于发射正电子的放射性核素半衰期短，且都是由迥旋加速器生产的，故使用PET的单位附近，应有生产这些短半衰期放射性核素的医用迥旋加速器;②应有快速制备这些短半衰期核素标记放射性药物的设备和实验室。

目前，国内的核医学已成为了医院诊断治疗的独立科室，并在放射药物的研究与应用、放射仪器的制备与应用、放射免疫分析、核素治疗学等方面取得了很大的突破，这有利于我国医疗水平的提高。

但是相对于发达国家，我国的核医学的发展速度、设备的研究还是有些滞后，一些尖端人才的匮乏这些都制约着我国核医学的发展，而对这些严峻的挑战，中国核医学的发展道路将是举步维艰。

医学影像设备需要继续提高成像速度、影像的空间和时间分辨率，改善影像的对比度，而在分子和基因水平实现人体成像成为当前发展的新热点。在基因序列公布之后，为了搞清楚基因和人体内的生物大分子之间的关系，疾病和基因表达及其与生物大分子之间的关系，在人体整体水平上开展基因配体(通过放射性)和分子成像成为医学成像今后发展的重要方向。而核医学成像在这方面具有优势，目前的成像设备主要是单光子断层成像(SPECT)和正电子断层成像(PET)，但是由于空间分辨率差和受到放射性标记药物的限制，为实现这个目标需要对设备所做的改进工作还很多。今后核医学成像将越来越受到重视。

随着核医学技术在临床诊断和生命科学研究中的广泛应用，以及基因组学、蛋白质组学和疾病基因组学的迅速发展，疾病的诊断正在从传统的疾病表征观察、常规的生化实验室检测，过渡到多种基因和分子水平的客观检测方法，其中

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从人体全身显像分析基因、蛋白质表达水平来认识疾病的病因，无疑是清醒、整体、无创、连续而且是微观分析无法取代的特异检测方法。它将有助于提供全新的预防、诊断和治疗手段。

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