章英剑-肿瘤核医学显像
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放射性核素
原子 核外电子
原子核 (质子＋中子)
核素（nuclide）是指有特定质量数、原子序数与核能态， 并且其平均寿命长得足以被观测的一类原子的总称。
AmzXN
AX
同位素：具有相同原子序数，但质量数不同的核素。他
们在元素周期表中占据同一位置。
11H、21H、31H
同质异能素：原子序数和质量数均相同，但核能态不同 的一类核素。
度浓集、正常浓集和摄取减低而表现为“热”、“温” 和“冷”结节，分别表示结节的吸碘功能亢进、正常和 减少。脏器和病变部位的放射性浓集量除细胞的功能外 又取决于血流量、细胞数量、代谢率以及排泌情况。 不仅显示大小、形态、位置以及放射性分布，并能提供 有关功能、血流和代谢情况，对于早期发现疾病的功能 改变有重要意义。
核素显像机理和影响因素
1.血液供应 2.细胞的代谢状态 3.代谢产物或异物为细胞摄取和清除 4.离子交换和吸附 5.血池作用 6.暂时性微血管嵌顿 7.特异性结合 8.其它
图像特征
阴性（“冷区”）显像： 特征: 因缺乏正常组织或正常组织结构被破坏，
放射性药物摄取减少甚至不摄取。 无特异性，病变组织可因正常组织放射性掩盖
正电子放射性药物
放射性核素 缩写 半衰期 制备方法
产品
Carbon-11 11C 炭 Nitrogen-13 13N 氮 Oxygen-15 15O 氧 Fluorine-18 18F 氟 Gallium-68 68Ga镓 Rubidium-82 82Rb铷
20min 10min 2min 110min 68min 1.3min
99mTc等
18F 等
各种能量射线
各种能量+射线
湮没辐射
一对方向相反、均为511KeV的射线
在体外与晶体相互作用 电子电离激发
退激过程中产生荧光光子
单一测量装置 功能影像 相对定量
符合测量装置 生化影像 绝对定量
PET + CT = PET/CT 1 +1 ＞2
PET
正电子发射计算机断层显像仪
而不易显示，因此常常需要断层采集。 胶体肝显像、心肌灌注显像等。
图像特征
阳性（“热区”）显像 特征：高度摄取放射性药物和（或）摄取后排泄延
缓形成放射性异常浓聚。 反映病灶血供、生物活性，与间质pH值、血管通透
性、体积、深度、异形性、分级、治疗情况有关。 图像对比好，对深部病变探测阳性率高。 如亲肿瘤显像、放免显像、功能性甲状腺癌转移灶
核素名称 半衰期
射线种类
制剂
_____________________________________________________________
131I 碘 8.04d β－606、334KeV,γ365、637KeV Na131I,131I-碘油
153Sm 钐 46.3h β－810、702、632KeV，γ103KeV 153Sm-EDTMP
14N(p,)11C 16O(p,)13N 14N(d,n)15O 18O(p,n)18F 68Ge (271days) 82Sr (25days)
11CO2 13N-氨基酸 H215O，15O2 18FDG， 18F-MISO 68Ga-抗体 82Rb
治疗放射性药物
_____________________________________________________________
分子核医学
核医学显像的示踪原理即以“分子”为基础 显像技术己从功能性显像进入“化学”或“代谢”
显像时代 不少分子生物学技术开始进入核医学
分子核医学是一门结合分子生物学技术、揭 示人体内“化学”改变过程和分子水平异常的学 科。
分子核医学
1.受体显像 2.重组基因工程抗体 3.反义基因显像 4.肽类放射性药物 5.基因诊断与治疗
数据采集
静态 动态
局部 全身
平面 断层
双核素 多能峰
1.局部静态平面显像 2.局部动态平面显像 3.局部静态断层显像 4.全身静态平面显像
（俗称全身扫描） 5.门电路控制动态显像 6.局部双核素采集 7.符合探测
衰减校正
光子到达探头前在组织中的行径路程越长，能量消耗越 大而有可能被衰减掉。
对符合探测的图像有重要意义，能改善局部不均匀、高 密度结构畸变和边缘效应，使图像容易判读、定位更加 准确，并可供正确计算SUV（标准摄取值）。
核素显像的特点
3.化学或代谢显像 由于加速器药物的发展，核素显像技术已从单光
子进入正电子显像。不但反映局部血流、细胞功 能的改变，而且反映细胞内分子水平的化学和代 谢改变，属分子生物学水平。特别是受体显像的 发展，揭示了细胞膜受体含量的改变，为受体病 的诊断提供分子水平信息，这是其他影像技术无 法相比的。
对可辨病灶进行精确解剖分析
PET/CT
先做CT ，再做PET
用X线进行PET图像的校正
（Attenuation correction）
产生高质量的功能-解剖同机融 合图像
全身、快速、早期、精确
PET/CT 基本报告模式
↘ CT平扫定位
↘ 三维立体显示
↓
CT图 像
↓
↓
PET图像 融合图 像
140keV 发生器
99mTc-MDP等
γ 135keV等 加速器
201TlCl
γ 173keV等 加速器
111In-OCT等
γ 393keV等 加速器
67Ga-Cit
γ 159keV 加速器 Na123I、123I –MIBG等
β －606keV等
γ 364keV等 核反应堆 Na131I、131I-抗体
99mTc与99Tc
放射性核素
不稳定（放射性核衰变）： 能自发地转变为其他原子核 或自发地发生核能态变化， 同时伴有射线的发射。
射线的种类： α、β－、β＋、γ、中子、特征X线或俄歇电子等
放射性核素－射线与物质的相互作用
带 电 粒 子：散射、韧致辐射、湮没辐射→吸收 γ 、X射线：光电效应、康普顿效应、电子对生成→吸收或穿透
单光子放射性药物
放射性核素 缩写 半衰期 射线能量 制备方法
产品
Technetium-99m 99mTc锝
Thallium-201 201Tl 铊
Indium-111
111In 铟
Gallium- 67
67Ga 镓
Iodine-123
123I 碘
Iodine-131
131I 碘
6.02h 73.2h 67.4h 78.3h 13.2h 8.04d
和骨转移性病变的探测等。
图像特征
图像融合：将核医学灵敏度特异性强但分辨率低、解剖 结构不清的功能性图像，与分辨率高、解剖结构清晰但 灵敏度特异性低的解剖图像进行空间配准和叠加，可获 得两种图像的互补信息，有利于判断阳性病灶的来源、 性质、解剖关系，鉴别生理性摄取，对诊断、分期，制 订治疗方案和随访特别有用。 （种类：同机、异机） （干扰：器官的蠕动、器官内容物的不稳定性等）
衰减校正
体内金属植入物会产生假阳性结果。
曾用正电子核素68Ge(锗)、单光子核素137Cs(铯)， 现用X线作为透射源，在符合探测前或后对人体 进行透射采集（CT)。
核素显像的特点
1.功能性图像 以脏器摄取显像剂的功能变化为依据。 如甲状腺结节可因结节局部的功能不同显示为放射性过
（Positron Emission computed Tomography）
描绘正电子放射性药物在体内的分布
产生全身、高灵敏、高特异、功能图 像
早期诊断疾病
CT
计算机X线断层显像仪
（Computed Tomography）
描绘X线穿透各种组织后的衰减情 况
产生局部、精确、解剖图像
188Re(V)-DMSA
125I 碘 60.1d γ27、35KeV
125I种子
_____________________________________________________________
放射性探测
测量原理 电离 ： 电离室和半导体探测器 激发 ： 各种闪烁探测器
测量设备
活度仪：测量放射性绝对强度。 个人剂量仪：记录个人所受辐射剂量。 辐射探测仪：监测环境放射性剂量。 全自动液闪仪：测量低能β－射线计数。 全自动计数仪：测量γ射线计数。 术中测量仪：专用于术中探测前哨淋巴结。 照相机：现有小型手持式照相机。 SPECT：影像设备－> SPECT/CT, 符合线路ECT PET： 影像设备－> PET/CT 甲状腺功能测定仪：测量甲状腺吸碘率。 肾功能测定仪：产生放射性肾图。 心功能仪：小型、床旁心功能测量仪。
核素显像的特点
2.定量显像 不仅从目测脏器或病变的放射性改变来进行诊断，
而且能通过计算机的局部数据处理，如病变与对应正常 部位的放射性比值、局部放射性的动态改变给出定量数 据，更客观地评价病变部位的放射性变化，如脑显像的 半定量比值小于或大于0．9～1.1为减少或增加。正电子 显像更能展示定量信息，如测定心肌、肿瘤部位的局部 葡萄糖代谢率，82Rb心肌显像测定心肌的冠状动脉局部 血流量，放射受体显像了解受体活性等，是核素显像的 独特优点。
物
质： 激发、电离→物理效应、化学损伤、生物效应
来自百度文库
光电效应等－示 踪、诊断 生 物 效 应 －内照射、治疗
放射性药物
将放射性核素标记在可被细胞摄取或能滞留在组 织腔隙中、起导向作用的化合物或生化物上，即 构成放射性药物
具有亲和某种组织细胞的放射性核素也可直接被 用作放射性药物
放射性药物
标记方法： 生物合成 化学合成 交换 络合法
90Y 钇 64h β－2.27MeV
90Y-EDTMP,90Y-GTMS
32P 磷 14.3d β－1.7MeV
32P-胶体磷酸铬
89Sr 锶 50.6d β－1.46MeV
89SrCl2
186Re 铼 90.6h β－1.07、0.936MeV，γ137KeV 186Re-HEDP
188Re 铼 16.9h β－1.5MeV，γ155KeV
核医学常见显像
按系统、部位、脏器分 骨骼显像、脑显像、心肌显像…..
按放射性药物分 99mTc-MDP、 99mTcO4、99mTc-MIBI…..
按设备分 ECT检查、PET检查
18FDG检查适应症
1. 恶性肿瘤分期、分级和预后 2. 肿瘤生物活性分析与定位 3. 鉴别诊断肿瘤残留、复发与治疗后改变 4. 疗效随访 5. 复发者再分期 6. 寻找原发灶 7. 肿块定性 8. 高危人群的肿瘤普查 9. 活动性炎症定位
核素显像的诊断基础
• 示踪技术 • 反映摄取或浓集、清除、排出或代谢 • 显示靶与非靶组织间积聚放射性的差异 • 功能受损时出现放射性减低或缺损 • 靶组织摄取、滞留时出现放射性增高、浓聚
准确区别病变 定性更多病灶
准确区别病变 定性更多病灶 改变临床分期
解剖定位靶区
生物活性靶区 坏死区
TPS计划 生物靶区
用生物靶区 进行精确放疗定位
PET/CT的价值
•对肿瘤进行早期、正确的生物学行为分析和高精度 的定位，进一步提高了肿块定性、肿瘤分期、疗效分 析的准确性。 •在卵巢、子宫内膜和头颈部等普通PET不易解决的癌 症诊断上有了满意的结果 •可改变治疗计划达31%～75% •将肿瘤及其转移灶精确设计在照射野的中心，并且 有效地将肿瘤组织与正常组织区分开来，从而在有效 治疗肿瘤的同时，减少了对正常组织的破坏，对适型 放疗和生物调强放疗有明显的临床应用价值。
原子 核外电子
原子核 (质子＋中子)
核素（nuclide）是指有特定质量数、原子序数与核能态， 并且其平均寿命长得足以被观测的一类原子的总称。
AmzXN
AX
同位素：具有相同原子序数，但质量数不同的核素。他
们在元素周期表中占据同一位置。
11H、21H、31H
同质异能素：原子序数和质量数均相同，但核能态不同 的一类核素。
度浓集、正常浓集和摄取减低而表现为“热”、“温” 和“冷”结节，分别表示结节的吸碘功能亢进、正常和 减少。脏器和病变部位的放射性浓集量除细胞的功能外 又取决于血流量、细胞数量、代谢率以及排泌情况。 不仅显示大小、形态、位置以及放射性分布，并能提供 有关功能、血流和代谢情况，对于早期发现疾病的功能 改变有重要意义。
核素显像机理和影响因素
1.血液供应 2.细胞的代谢状态 3.代谢产物或异物为细胞摄取和清除 4.离子交换和吸附 5.血池作用 6.暂时性微血管嵌顿 7.特异性结合 8.其它
图像特征
阴性（“冷区”）显像： 特征: 因缺乏正常组织或正常组织结构被破坏，
放射性药物摄取减少甚至不摄取。 无特异性，病变组织可因正常组织放射性掩盖
正电子放射性药物
放射性核素 缩写 半衰期 制备方法
产品
Carbon-11 11C 炭 Nitrogen-13 13N 氮 Oxygen-15 15O 氧 Fluorine-18 18F 氟 Gallium-68 68Ga镓 Rubidium-82 82Rb铷
20min 10min 2min 110min 68min 1.3min
99mTc等
18F 等
各种能量射线
各种能量+射线
湮没辐射
一对方向相反、均为511KeV的射线
在体外与晶体相互作用 电子电离激发
退激过程中产生荧光光子
单一测量装置 功能影像 相对定量
符合测量装置 生化影像 绝对定量
PET + CT = PET/CT 1 +1 ＞2
PET
正电子发射计算机断层显像仪
而不易显示，因此常常需要断层采集。 胶体肝显像、心肌灌注显像等。
图像特征
阳性（“热区”）显像 特征：高度摄取放射性药物和（或）摄取后排泄延
缓形成放射性异常浓聚。 反映病灶血供、生物活性，与间质pH值、血管通透
性、体积、深度、异形性、分级、治疗情况有关。 图像对比好，对深部病变探测阳性率高。 如亲肿瘤显像、放免显像、功能性甲状腺癌转移灶
核素名称 半衰期
射线种类
制剂
_____________________________________________________________
131I 碘 8.04d β－606、334KeV,γ365、637KeV Na131I,131I-碘油
153Sm 钐 46.3h β－810、702、632KeV，γ103KeV 153Sm-EDTMP
14N(p,)11C 16O(p,)13N 14N(d,n)15O 18O(p,n)18F 68Ge (271days) 82Sr (25days)
11CO2 13N-氨基酸 H215O，15O2 18FDG， 18F-MISO 68Ga-抗体 82Rb
治疗放射性药物
_____________________________________________________________
分子核医学
核医学显像的示踪原理即以“分子”为基础 显像技术己从功能性显像进入“化学”或“代谢”
显像时代 不少分子生物学技术开始进入核医学
分子核医学是一门结合分子生物学技术、揭 示人体内“化学”改变过程和分子水平异常的学 科。
分子核医学
1.受体显像 2.重组基因工程抗体 3.反义基因显像 4.肽类放射性药物 5.基因诊断与治疗
数据采集
静态 动态
局部 全身
平面 断层
双核素 多能峰
1.局部静态平面显像 2.局部动态平面显像 3.局部静态断层显像 4.全身静态平面显像
（俗称全身扫描） 5.门电路控制动态显像 6.局部双核素采集 7.符合探测
衰减校正
光子到达探头前在组织中的行径路程越长，能量消耗越 大而有可能被衰减掉。
对符合探测的图像有重要意义，能改善局部不均匀、高 密度结构畸变和边缘效应，使图像容易判读、定位更加 准确，并可供正确计算SUV（标准摄取值）。
核素显像的特点
3.化学或代谢显像 由于加速器药物的发展，核素显像技术已从单光
子进入正电子显像。不但反映局部血流、细胞功 能的改变，而且反映细胞内分子水平的化学和代 谢改变，属分子生物学水平。特别是受体显像的 发展，揭示了细胞膜受体含量的改变，为受体病 的诊断提供分子水平信息，这是其他影像技术无 法相比的。
对可辨病灶进行精确解剖分析
PET/CT
先做CT ，再做PET
用X线进行PET图像的校正
（Attenuation correction）
产生高质量的功能-解剖同机融 合图像
全身、快速、早期、精确
PET/CT 基本报告模式
↘ CT平扫定位
↘ 三维立体显示
↓
CT图 像
↓
↓
PET图像 融合图 像
140keV 发生器
99mTc-MDP等
γ 135keV等 加速器
201TlCl
γ 173keV等 加速器
111In-OCT等
γ 393keV等 加速器
67Ga-Cit
γ 159keV 加速器 Na123I、123I –MIBG等
β －606keV等
γ 364keV等 核反应堆 Na131I、131I-抗体
99mTc与99Tc
放射性核素
不稳定（放射性核衰变）： 能自发地转变为其他原子核 或自发地发生核能态变化， 同时伴有射线的发射。
射线的种类： α、β－、β＋、γ、中子、特征X线或俄歇电子等
放射性核素－射线与物质的相互作用
带 电 粒 子：散射、韧致辐射、湮没辐射→吸收 γ 、X射线：光电效应、康普顿效应、电子对生成→吸收或穿透
单光子放射性药物
放射性核素 缩写 半衰期 射线能量 制备方法
产品
Technetium-99m 99mTc锝
Thallium-201 201Tl 铊
Indium-111
111In 铟
Gallium- 67
67Ga 镓
Iodine-123
123I 碘
Iodine-131
131I 碘
6.02h 73.2h 67.4h 78.3h 13.2h 8.04d
和骨转移性病变的探测等。
图像特征
图像融合：将核医学灵敏度特异性强但分辨率低、解剖 结构不清的功能性图像，与分辨率高、解剖结构清晰但 灵敏度特异性低的解剖图像进行空间配准和叠加，可获 得两种图像的互补信息，有利于判断阳性病灶的来源、 性质、解剖关系，鉴别生理性摄取，对诊断、分期，制 订治疗方案和随访特别有用。 （种类：同机、异机） （干扰：器官的蠕动、器官内容物的不稳定性等）
衰减校正
体内金属植入物会产生假阳性结果。
曾用正电子核素68Ge(锗)、单光子核素137Cs(铯)， 现用X线作为透射源，在符合探测前或后对人体 进行透射采集（CT)。
核素显像的特点
1.功能性图像 以脏器摄取显像剂的功能变化为依据。 如甲状腺结节可因结节局部的功能不同显示为放射性过
（Positron Emission computed Tomography）
描绘正电子放射性药物在体内的分布
产生全身、高灵敏、高特异、功能图 像
早期诊断疾病
CT
计算机X线断层显像仪
（Computed Tomography）
描绘X线穿透各种组织后的衰减情 况
产生局部、精确、解剖图像
188Re(V)-DMSA
125I 碘 60.1d γ27、35KeV
125I种子
_____________________________________________________________
放射性探测
测量原理 电离 ： 电离室和半导体探测器 激发 ： 各种闪烁探测器
测量设备
活度仪：测量放射性绝对强度。 个人剂量仪：记录个人所受辐射剂量。 辐射探测仪：监测环境放射性剂量。 全自动液闪仪：测量低能β－射线计数。 全自动计数仪：测量γ射线计数。 术中测量仪：专用于术中探测前哨淋巴结。 照相机：现有小型手持式照相机。 SPECT：影像设备－> SPECT/CT, 符合线路ECT PET： 影像设备－> PET/CT 甲状腺功能测定仪：测量甲状腺吸碘率。 肾功能测定仪：产生放射性肾图。 心功能仪：小型、床旁心功能测量仪。
核素显像的特点
2.定量显像 不仅从目测脏器或病变的放射性改变来进行诊断，
而且能通过计算机的局部数据处理，如病变与对应正常 部位的放射性比值、局部放射性的动态改变给出定量数 据，更客观地评价病变部位的放射性变化，如脑显像的 半定量比值小于或大于0．9～1.1为减少或增加。正电子 显像更能展示定量信息，如测定心肌、肿瘤部位的局部 葡萄糖代谢率，82Rb心肌显像测定心肌的冠状动脉局部 血流量，放射受体显像了解受体活性等，是核素显像的 独特优点。
物
质： 激发、电离→物理效应、化学损伤、生物效应
来自百度文库
光电效应等－示 踪、诊断 生 物 效 应 －内照射、治疗
放射性药物
将放射性核素标记在可被细胞摄取或能滞留在组 织腔隙中、起导向作用的化合物或生化物上，即 构成放射性药物
具有亲和某种组织细胞的放射性核素也可直接被 用作放射性药物
放射性药物
标记方法： 生物合成 化学合成 交换 络合法
90Y 钇 64h β－2.27MeV
90Y-EDTMP,90Y-GTMS
32P 磷 14.3d β－1.7MeV
32P-胶体磷酸铬
89Sr 锶 50.6d β－1.46MeV
89SrCl2
186Re 铼 90.6h β－1.07、0.936MeV，γ137KeV 186Re-HEDP
188Re 铼 16.9h β－1.5MeV，γ155KeV
核医学常见显像
按系统、部位、脏器分 骨骼显像、脑显像、心肌显像…..
按放射性药物分 99mTc-MDP、 99mTcO4、99mTc-MIBI…..
按设备分 ECT检查、PET检查
18FDG检查适应症
1. 恶性肿瘤分期、分级和预后 2. 肿瘤生物活性分析与定位 3. 鉴别诊断肿瘤残留、复发与治疗后改变 4. 疗效随访 5. 复发者再分期 6. 寻找原发灶 7. 肿块定性 8. 高危人群的肿瘤普查 9. 活动性炎症定位
核素显像的诊断基础
• 示踪技术 • 反映摄取或浓集、清除、排出或代谢 • 显示靶与非靶组织间积聚放射性的差异 • 功能受损时出现放射性减低或缺损 • 靶组织摄取、滞留时出现放射性增高、浓聚
准确区别病变 定性更多病灶
准确区别病变 定性更多病灶 改变临床分期
解剖定位靶区
生物活性靶区 坏死区
TPS计划 生物靶区
用生物靶区 进行精确放疗定位
PET/CT的价值
•对肿瘤进行早期、正确的生物学行为分析和高精度 的定位，进一步提高了肿块定性、肿瘤分期、疗效分 析的准确性。 •在卵巢、子宫内膜和头颈部等普通PET不易解决的癌 症诊断上有了满意的结果 •可改变治疗计划达31%～75% •将肿瘤及其转移灶精确设计在照射野的中心，并且 有效地将肿瘤组织与正常组织区分开来，从而在有效 治疗肿瘤的同时，减少了对正常组织的破坏，对适型 放疗和生物调强放疗有明显的临床应用价值。