核医学概论-核医学内容年

第 八 章 核 医 学 基 础 第 二 节 核 医 学 概 论云 南 省 第 一 人 民 医 院 核 医 学 科 江 勇 核 医 学 (Nuclear Medicine)是 研 究 核 技术 在 医 学 及 生 物 学 中 应 用 及 其 理 论 的 学 科 。临 床 核 医 学 则 是 应 用 放 射 性 核 素 或 稳 定 性 核素 诊 断 、 治 疗 疾 病 和 用 于 医 学 研 究 的 学 科 ,是核 科 学 技 术 与 医 学 相 结 合 的 产 物 ,是 现 代 医 学的 重 要 组 成 部 分 。 3 放 射 性 核 素 分 子 水 平 的 靶向 显 像 诊 断一 放 射 性 核 素 分 子 水 平 的 靶向 治 疗二 利 用 放 射 性 核 素 靶 向 、 灵敏 特 点 进 行 医 学 研 究三 核 医 学 以 其 应 用 和 研 究 的 范 围 分 为 实 验 核 医 学 和 临 床 核 医 学 。 实 验 核 医 学 主 要 包 括 放 射性 药 物 学 、 放 射 性 自 显 影 与 磷 屏 成 像 技 术 、 放射 性 核 素 示 踪 技 术 、 体 外 放 射 分 析 、 活 化 分 析 、放 射 性 核 素 动 力 学 分 析 、 小 动 物 PET及 小 动 物PET-CT的 应 用 以 及 稳 定 性 核 素 分 析 等 。一 、 核 医 学 的 学 科 内 容 临 床 核 医 学 利 用 核 医 学 的 各 种 原 理 、技 术 和 方 法 来 研 究 疾 病 的 发 生 、 发 展 ， 研究 机 体 的 病 理 生 理 、 生 物 化 学 和 功 能 结 构的 变 化 ， 到 达 诊 治 疾 病 的 目 的 ， 提 供 病 情 、疗 效 及 预 后 的 信 息 。 一 、 核 医 学 的 学 科 内 容 临 床 核 医 学 的 内 容 ：n 放 射 性 核 素 显 像n 放 射 性 核 素 功 能 测 定n 体 外 免 疫 检 测n 放 射 性 核 素 治 疗n 疾 病 的 病 因 和 治 疗 药 物 的 研 究一 、 核 医 学 的 学 科 内 容 临 床 核 医 学 诊 断 治 疗 体 外 方 法 体 内 方 法 体 内 方 法 体 外 方 法 (in vitro) (in vivo) (in vitro) (in vivo) 显 像 检 查 法 器 官 功 能 测 定一 、 核 医 学 的 学 科 内 容 （ 1） 放 射 性 核 素 显 像 利 用 放 射 性 核 素 及 其 标 记 物 在 机 体 组 织 器官 或 病 变 组 织 发 出 的 核 射 线 ， 通 过 放 射 性 核素 的 示 踪 方 法 (radionuclide trace methods),在 体 外 用 显 像 仪 器 SPECT或 PET仪 探测 并 记 录 放 射 性 核 素 在 特 定 的 器 官 或 病 变 组织 中 的 分 布 状 况 存 在 的 差 别 而 形 成 图 像 。 1、 诊 断 核 医 学 甲 状 腺 E C T 显 像放 射 性 核 素 显 像 正 常 肾 脏 动 态 显 像放 射 性 核 素 显 像 （ 2） 放 射 性 核 素 功 能 测 定 脏 器 通 过 一 系 列 的 物 质 代 谢 来 表 达 功 能 ，用 放 射 性 核 素 标 记 代 谢 物 引 入 体 内 ， 从 体 外 用放 射 性 核 素 探 测 仪 ， 探 测 放 射 性 代 谢 物 在 被 测组 织 器 官 中 的 摄 取 、 聚 集 与 排 出 情 况 ， 动 态 观察 代 谢 物 的 整 个 过 程 ， 从 而 判 断 该 脏 器 的 功 能 。目 前 常 用 于 肾 功 能 检 查 、 甲 状 腺 功 能 测 定 、 心功 能 测 定 等 。 1、 诊 断 核 医 学 放 射 性 核 素 功 能 测 定 （ 3） 体 外 免 疫 测 定 体 外 免 疫 测 定 是 利 用 免 疫 反 应 的 特 异性 和 射 线 或 发 光 探 测 的 灵 敏 性 来 测 定 体 内超 微 量 物 质 的 一 种 方 法 ， 包 括 ： 放 射 免 疫测 定 、 免 疫 放 射 测 定 、 放 射 受 体 测 定 、 放射 酶 学 测 定 、 非 放 射 免 疫 测 定 等 。 其 特 点为 灵 敏 度 高 、 特 异 性 强 、 精 密 度 高 、 应 用广 泛 。 1、 诊 断 核 医 学 各 种 核 医学 体 外 检查 分 析 仪 体 外 免 疫 测 定 2、 治 疗 核 医 学 利 用 高 度 靶 向 性 聚 集 在 病 变 部 位 的 放 射性 核 素 发 射 的 -、 射 线 或 低 能 r等 射 线 ，通 过 辐 射 的 生 物 学 效 应 而 造 成 细 胞 代 谢 、 功能 及 结 构 紊 乱 ， 最 终 导 致 细 胞 肿 胀 、 变 性 直至 死 亡 ， 从 而 达 到 抑 制 或 破 坏 病 变 组 织 的 目的 。 可 分 为 ： 普 通 治 疗 、 介 入 治 疗 、 靶 向 治疗 、 中 子 俘 获 治 疗 、 源 敷 贴 治 疗 。一 、 核 医 学 的 学 科 内 容 3、 疾 病 的 病 因 和 治 疗 药 物 的 研 究多 巴 胺 D2受 体 显 像 帕 金 森 病 是 灰 质 -纹 状 体 多巴 胺 能 神 经 元 及 通 路 变 性 精 神 分 裂 症 患 者 提 示 基 底节 多 巴 胺 D2受 体 密 度 增 加 阿 片 受 体 显 像 癫 痫 发 作 期 病 灶 同 侧 的颞 叶 皮 层 阿 片 受 体 升 高 一 、 核 医 学 的 学 科 内 容 核 医 学 是 现 代 医 学 的 重 要 内 容 ， 也 是医 学 现 代 化 的 重 要 标 志 之 一 ， 核 技 术 在 医学 的 应 用 ， 促 进 了 医 学 科 学 的 发 展 与 医 学现 代 化 。 核 医 学 与 医 学 的 发 展 二 、 放 射 性 药 品 放 射 性 药 品 （ radiopharmaceuticals） 系指 含 有 放 射 性 核 素 、 用 于 临 床 诊 断 和 治 疗 的 一类 特 殊 制 剂 。 一 般 由 两 部 分 组 成 ： 放 射 性 核 素和 被 标 记 物 ， 二 者 具 有 高 度 的 亲 和 力 。 被 标 记物 可 以 是 化 合 物 、 抗 生 素 、 血 液 成 分 、 生 化 制剂 （ 多 肽 、 激 素 等 ） 、 生 物 制 品 （ 单 克 隆 抗 体等 ） ， 其 化 学 或 生 物 学 性 能 决 定 着 放 射 性 药 物 的 体 内 生 物 学 分 布 （ 解 剖 /组 织 学 的 靶 向 定 位作 用 ） 。 因 其 分 子 内 含 有 放 射 性 核 素 原 子 ， 放射 性 核 素 的 作 用 可 以 被 探 测 ， 用 于 医 学 诊 断 ，利 用 其 辐 射 生 物 效 应 治 疗 疾 病 。放 射 性 核 素 非 放 射 性 载 体 (被 标 记 物 ) 99mTc MDP 放 射 性 药 物 靶 向 作 用 原 理 放 射 性 药 物 在 体 内 能 选 择 性 地 分 布 于 特定 的 器 官 或 病 变 组 织 ， 是 以 体 内 特 定 分 子 作为 靶 目 标 ， 能 以 特 异 性 或 非 特 异 性 方 式 靶 向浓 聚 于 特 定 的 正 常 脏 器 组 织 或 病 变 组 织 ， 进行 体 外 放 射 性 核 素 显 像 ， 可 在 活 体 内 直 接 观察 到 疾 病 起 因 、 发 生 、 发 展 等 一 系 列 的 病 理生 理 变 化 和 特 征 。 1.放 射 性 药 物 的 特 点 ： （ 1） 具 有 放 射 性 ： 利 用 放 射 性 核 素 放 出 的粒 子 或 射 线 达 到 诊 断 与 治 疗 目 的 。 （ 2） 具 有 特 定 的 物 理 半 衰 期 和 有 效 期 ： 放射 性 核 素 会 自 发 衰 变 为 另 一 种 核 素 或 核 能 态 ，放 射 量 随 时 间 增 加 而 不 断 减 少 ， 其 内 在 质 量也 可 能 改 变 。 2.放 射 性 药 物 的 分 类 （ 按 物 理 半 衰 期 ） 放 射 性 药 物 的 分 类 （ 按 核 素 辐 射 类 型 ） 放 射 性 药 物 的 分 类 （ 按 核 素 生 产 来 源 ） 钼 -锝 发 生 器 (99Mo-99Tcm generator)优 点 ： 1、 操 作 简 便 、 使 用 安 全 、 有 较 好 的 结 果 -效果 比 。 2、 可 以 得 到 高 的 放 射 性 核 素 纯 度 ， 并 能 制 得高 放 射 化 学 纯 度 的 药 物 。 3、 母 体 核 素 99Mo半 衰 期 为 66小 时 ， 可 以 有 一周 以 上 的 期 间 释 放 可 使 用 量 的 99Tcm 。 放 射 性 药 物 的 分 类 （ 按 药 物 剂 型 ）注 射 液 颗 粒 剂口 服 溶 液 胶 囊 放 射 性 药 物 的 分 类 （ 按 用 途 ） 诊 断 用 放 射 性 药 物 用 于 获 得 体 内 靶 器 官 或 病 变 组 织 的 影像 或 功 能 参 数 ， 进 行 疾 病 诊 断 的 一 类 体 内放 射 性 药 物 。 也 称 为 显 像 剂 (imaging agent)或 示 踪 剂 (tracer)。 对 体 内 诊 断 用 放 射 性 核 素 的 要 求 合 适 的 物 理 半 衰 期 ： 在 满 足 诊 断 所 需 时 间 的 前 提下 尽 可 能 短 ， 以 便 在 诊 断 完 成 后 迅 速 衰 减 ， 减 少病 人 的 辐 照 。 一 般 T1/2以 数 十 分 钟 至 数 天 之 间 为宜 。 适 宜 的 射 线 种 类 和 能 量 ： 诊 断 用 的 放 射 性 核 素 应放 射 + 、 或 X射 线 ， 最 好 不 发 射 或 少 发 射 射 线 及 转 换 电 子 或 饿 歇 电 子 等 ， 以 减 少 对 机 体 不必 要 的 辐 射 ； 射 线 能 量 以 100-300keV为 佳 。 治 疗 用 放 射 性 药 物 是 指 能 够 高 度 选 择 性 浓 集 在 病 变 组 织 产生 局 部 电 离 辐 射 生 物 效 应 ,从 而 抑 制 或 破 坏 病变 组 织 ， 发 挥 治 疗 作 用 的 一 类 体 内 放 射 性 药物 。 治 疗 用 放 射 性 药 物 的 作 用 机 制 特 点 有 : （ 1） 放 射 性 药 物 辐 照 作 用 有 一 定 范 围 ，即 使 不 进 入 病 变 细 胞 ， 也 可 对 相 邻 的 病 变 细胞 产 生 致 死 杀 伤 作 用 。 （ 2） 由 于 放 射 性 药 物 的 选 择 性 靶 向 作 用， 在 体 内 可 达 到 高 的 靶 /非 靶 比 值 ， 明 显 减 少对 正 常 组 织 的 损 伤 。 对 治 疗 用 放 射 性 核 素 的 要 求 : 所 用 核 素 发 出 的 射 线 应 具 有 较 强 的 电 离 作用 和 生 物 效 应 ， 且 穿 透 能 力 较 弱 ： 便 于 有效 地 破 坏 病 变 组 织 又 不 会 对 相 邻 正 常 组 织造 损 害 。 合 适 的 T1/2： 使 治 疗 药 物 在 病 灶 中 维 持 一段 持 续 作 用 的 时 间 ， 确 保 疗 效 ， 一 般 以 1-5天 为 最 佳 。 3.放 射 性 药 物 的 摄 取 机 制 (1)功 能 性 吸 收 与 排 泄 过 程 ： 指 脏 器 的 细 胞 选 择性 地 摄 取 某 一 放 射 性 药 物 ， 经 排 泄 或 分 泌 的 整 个过 程 中 放 射 性 药 物 未 发 生 代 谢 变 化 ， 这 样 不 仅 可以 显 示 脏 器 的 形 态 ， 还 可 观 察 其 分 泌 、 排 泄 的 功能 状 态 以 及 排 泄 通 道 的 通 畅 情 况 。 131I-OIH被 肾 小管 上 皮 细 胞 摄 取 后 并 分 泌 到 肾 小 管 腔 内 ， 经 尿 液冲 刷 而 使 肾 脏 及 尿 路 显 影 ； 99mTc- EHIDA（ 依 替 菲宁 ） 静 脉 注 入 后 被 肝 多 角 细 胞 摄 取 ， 又 分 泌 到 胆道 系 统 ， 随 胆 汁 而 排 入 肠 腔 ， 故 可 使 肝 脏 、 胆 道和 肠 腔 显 影 。 肾 动 态 显 像 肝 胆 显 像 （ 2） 特 异 性 靶 向 结 合 ： 某 些 放 射 性 核 素 标记 化 合 物 具 有 与 组 织 中 特 定 的 分 子 结 构 特 异性 结 合 的 特 点 ， 通 过 显 影 达 到 定 位 和 定 性 诊断 的 目 的 。 放 射 性 核 素 标 记 抗 体 抗 原 结 合（ 放 射 免 疫 显 像 ） 、 放 射 性 核 素 标 记 配 体 受 体 结 合 （ 放 射 受 体 显 像 ） 、 放 射 性 核 素 标记 多 肽 小 分 子 、 核 素 标 记 反 义 探 针 进 行 基 因显 像 。 131碘 -美 妥 昔 单 抗 （ 3） 合 成 代 谢 脏 器 和 组 织 的 正 常 代 谢 或 合 成 功 能 需 要某 种 元 素 或 一 定 的 化 合 物 ， 不 同 的 细 胞 代 谢不 同 的 物 质 ， 把 代 谢 物 质 标 记 上 放 射 性 核 素或 者 用 放 射 性 核 素 代 替 并 引 入 体 内 ， 可 被 特定 的 脏 器 和 组 织 选 择 性 摄 取 ， 参 与 代 谢 过 程而 显 像 。 131碘 甲 状 腺 显 像 18F-FDG心 肌 代 谢 显 像 （ 4） 毛 细 血 管 阻 塞 肺 泡 毛 细 血 管 的 直 径 为 7 9 m， 当 静 脉注 射 直 径 为 10 60 m的 放 射 性 颗 粒 后 ， 颗 粒随 血 流 进 入 肺 血 管 ， 最 后 将 暂 时 栓 塞 在 毛 细血 管 床 内 ， 用 照 相 机 或 扫 描 机 可 以 获 得 肺毛 细 血 管 床 影 像 。 肺 灌 注 显 像 (5)细 胞 吞 噬 单 核 -巨 噬 细 胞 具 有 吞 噬 异 物 的 功 能 ， 将放 射 性 胶 体 颗 粒 (99mTc-硫 胶 体 )经 静 脉 注 入 体内 ， 将 作 为 机 体 的 异 物 被 单 核 -巨 噬 细 胞 所 吞噬 ， 常 用 于 含 被 单 核 -巨 噬 细 胞 丰 富 的 组 织 如肝 、 脾 、 骨 髓 和 淋 巴 系 统 显 像 。 淋 巴 显 像肝 脏 胶 体 显 像 （ 6） 循 环 通 路 、 弥 散 和 分 布 某 些 显 像 剂 进 入 血 管 、 蛛 网 膜 下 腔 或 消 化 道 时既 不 被 吸 收 也 不 会 渗 出 ， 仅 借 此 解 剖 通 道 通 过 ， 经动 态 显 像 可 获 得 显 像 剂 流 经 该 通 道 及 有 关 脏 器 的 影像 。 99mTc-RBC可 显 示 体 内 含 血 丰 富 的 组 织 器 官 ,如 心脏 、 大 血 管 、 肝 、 脾 、 胎 盘 、 肿 瘤 、 出 血 部 位 等 。进 入 体 内 的 某 些 放 射 性 药 物 借 助 简 单 的 通 透 弥 散 作用 可 使 器 官 和 组 织 显 像 。 如 静 脉 注 射 放 射 性 133Xe（氙 ） 生 理 盐 水 后 ， 放 射 性 惰 性 气 体 133Xe流 经 肺 组 织时 从 血 液 中 弥 散 至 肺 泡 内 ， 可 同 时 进 行 肺 灌 注 显 像和 肺 通 气 显 像 。 （ 7） 选 择 性 浓 聚 病 变 组 织 对 某 些 放 射 性 药 物 有 选 择 性 摄取 浓 聚 作 用 ， 静 脉 注 入 该 药 物 后 在 一 定 时 间内 能 浓 聚 于 病 变 组 织 使 其 显 像 。 99mTc-焦 磷 酸盐 与 坏 死 心 肌 细 胞 结 合 用 于 诊 断 心 肌 梗 塞 灶， 亲 肿 瘤 显 像 剂 67Ga、 99mTc-(V)-DMSA（ 二巯 基 丁 二 酸 钠 ） 、 99mTc-MIBI与 肿 瘤 细 胞 有较 高 的 亲 和 力 ， 可 用 于 恶 性 肿 瘤 的 定 性 、 定位 诊 断 。 颈 部 99mTc-MIBI显 像 （ 8） 离 子 交 换 和 化 学 吸 附 骨 组 织 由 无 机 物 、 有 机 物 和 水 组 成 ， 构 成 无机 物 主 要 成 分 是 羟 基 磷 灰 石 晶 体 ， 它 形 成 针 状 晶体 ， 嵌 在 基 质 的 胶 原 纤 维 中 。 羟 基 磷 灰 石 晶 体 类似 一 个 离 子 交 换 层 析 柱 ， 能 与 体 液 中 可 交 换 的 离子 或 化 合 物 进 行 离 子 交 换 或 化 学 吸 附 。 99mTc-MDP注 射 后 ， 通 过 化 学 吸 附 方 式 与 羟 基 磷 灰 石 晶 体 表面 结 合 ， 结 合 的 99mTc-MDP放 出 r射 线 可 以 行 全 身骨 显 像 。 全 身 骨 显 像 全 身 骨 显 像 断 层 显 像