第二章核医学显像与原理
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其结果性质总是由四种成分组成：真阳性 （TP）、假阳性（FP）、假阴性（FN）、 真阴性（TN）。对这四种成分（分别以a、 b、c、d表示）采用特定的医学统计学方法 进行计算分析，可获得以下特征值：
1.灵敏性（sensitivity, Se）即真阳性率； 表示所有受检患者中阳性结果的比例。 2.特异性（specificity, Sp）即真阴性率； 表示所有受检健康人中阴性结果的比例。 3.准确性（accuracy, A）也称真实性 （validity），表示所有受检者正确结果 的比例。
（五）阴性与阳性显像
1.阴性显像（negative imaging）是以 病变组织对特定显像剂摄取减低为异常指 标的显像方法。
肝胶体显像
2.阳性显像（positive imaging）
是以病变组 织对特定显 像剂摄取增 高为异常指 标的显像方 法。
（六）早期与延迟显像
1.早期显像（early imaging） 通常指将显像剂引入人体2小时以内进行 的显像。其影像主要反映组织的血流灌注 和早期功能状况。 2.延迟显像（delay imaging） 通常指将显像剂引入人体2小时以后进行 的显像。
（七）单光子与正电子显像
1.单光子显像（single photon imaging） 是指采用发射单光子核素（如99Tcm）标记的显 像剂，用探测单光子的显像仪器（如γ照相机、 SPECT）进行的显像。是目前临床上最常用的 核医学显像方法。 2.正电子显像（positron imaging） 是指采用发射正电子核素（如18F）标记的显像 剂，用PET、符合线路SPECT或带有高能准直 器的SPECT进行的显像。
五、核医学显像的特点
1.图像信息多元化 现代核医学显像已成为是一种集脏器解剖、形态、 功能、代谢等信息为一体的功能代谢性影像。 2.早期诊断价值 由于核医学显像为功能代谢性影像，故在靶器官仅 发生功能异常改变阶段就能反应出来。如全身骨骼 显像对恶性肿瘤骨转移的检查X线检查提早 3~6个 月检出；对原位恶性骨肿瘤手术范围（实际累及范 围）的确定比常规Ｘ线检查准确。
核医学显像的基本原理是利用放射性核素示踪活 体内正常和病变组织的血流、功能、代谢等生理 及病理生理过程。
借助核医学成像设备，可在体外探测到脏器与邻 近组织或脏器内正常组织与病变组织的放射性浓 度差，并以一定的模式成像，获得可反映脏器和 病变组织的形态、位置、大小、功能和代谢等状 况的核医学影像。
四、核医学显像的基本方法
（一）显像药品的选择 选择优良性能的显像药品是保证核医学 显像有效性和安全性的关键。一般而言， 应选择能快速进入靶器官、靶/非靶比值 高、合适而稳定的靶组织滞留时间、适 宜的γ射线能量、放射性浓度高的显像药 品。以及患者检查前的准备等内容。
（二）显像时间的选择
放射性药品引入人体后，其进入靶组织和 达到最佳靶/非靶比值的时间与药物在体内 的生化过程和代谢速率有关，也受靶组织 的功能状态、对药品的吸收能力以及不同 的用药途径等因素的影响。因此，根据药 物在体内的转归特点和不同的应用目的， 选择最佳的显像时间是获得优质影像的重 要条件。对于了解靶组织功能状况的动态 显像，最佳显像时间的选择尤为重要。
（三）显像体位的选择
针对不同部位脏器和不同的显像目的，选
择正确的体位对图像的质量非常重要。
（四）准直器和设备工作条件的选择
探测不同能量的γ射线应选用相应性能的 准直器。另外，根据显像器官和组织的深 浅、大小和厚度和显像的目的，选择高灵 敏度或高分辨率准直器。
（五）ຫໍສະໝຸດ Baidu患者检查前的准备
患者在许多核医学显像前的准备项目是排 除干扰因素，获得满意的检查结果以及保 护患者免遭额外辐射所必须采取的措施。
（一）细胞选择性摄取
1.特需物质 某些细胞完成某种功能所特需的物质 可被该细胞选择性摄取。131I和131I标记的 胆固醇和天然胆固醇一样，是合成甲状腺 激素和肾上腺皮质激素必需的特殊原料， 可用于甲状腺和肾上腺皮质显像
2.特价物质 有些细胞可以选择性摄取特价物质。例 如心肌细胞能摄取正一价金属阳离子和正 一价小分子化合物，如类似K+特性的201铊 （201Tl）99锝m[99Tcm]标记的甲氧异腈类 化合物的正一价部分可被心肌摄取，使心 肌显像。
尤其是短半衰期核素和超短半衰期核素 的开发应用，对孕妇、幼儿已不完全作 为对象。
第二节核医学显像诊断效能评价
医学检查方法的最终目的是为了获取准确、 可靠、有效的疾病信息，为临床医师对患者 做出正确的临床决策提供准确的资料。然而， 疾病信息的准确性、可靠性与实验方法的效 能有着密切的关系，实验方法的效能又受多 种因素的影响。因此，对于核医学显像实验 者而言，只有充分认识本实验的效能，才能 熟练运用核医学显像方法，获取准确的信息 并做出正确的诊断结论。
3.代谢产物和异物
特定的脏器组织细胞具有选择性摄取并清除 机体代谢产物和入侵异物的功能。 例如：
131I标记的玫瑰红（131I
-rose Bengali）类 放射性药品可被肝细胞摄取并随胆汁排除， 故可用于胆道系统显像；
131I邻碘马尿酸（131I-OIH
）由肾小管上皮 细胞摄取，随尿液排除，可用于肾脏和尿道 显像。
（二）平面与断层显像
1.平面显像（planar imaging） 是将成像设备的探头置于体表一定位置， 采集脏器放射性分布而获得的影像。
2.断层显像（tomography imaging）
是将SPECT探头绕体表进行1800或3600旋 转采集多剖面信息，或使用PET进行三维信 息采集，经计算机图像处理（重建、切层、 放大、投影等）获得一定厚度的不同观察面 和深度的断层影像。
（四）静息与负荷显像
1.静息显像（rest imaging） 是反映患者处于基础状态下脏器对显像剂的摄 取和分布情况的显像。它常与负荷显像匹配使 用。 2.负荷显像（stress imaging） 也称运动显像，是在运动或药物介入状态下采 集靶器官放射性分布信息的显像，亦称介入显 像（interventional imaging）如负荷显像用 于心脏储备功能的检查，能探测到静息显像时 不易发现的心肌缺血病变。
4.细胞和分子水平显像
由于核医学显像仪器和显像剂的飞速发 展，使核医学影像可以观察和分析脑、 心肌、肿瘤等组织细胞的功能代谢。
如：18F-FDG的PET显像，可以观察大 脑细胞在思维活动中的糖代谢变化情况、 心肌细胞缺氧的无氧糖代谢情况以及肿 瘤的糖代谢情况。
5.无创性检查方法
虽然，核医学显像需将放射性药品引人 体内，单次核医学显像检查对病人的辐 射剂量仅相当于一次X线平片的1/10， 或一次CT检查的1/100剂量。
（三）局部与全身显像
1.局部显像 （regional imaging） 是局限于与身体 某一部位或某一 脏器的显像。其 包括范围很广， 最为常用。
局部骨
2.全身显像（whole body imaging）
指显像剂进入人 体后，进行全身 采集，获取整体 放射性分布信息 的显像。如：全 身骨骼、淋巴、 肿瘤探查等显像。
4.阳性预测值（positive predictive value, PPV）即阳性结果事后概率；表 示所有阳性结果受检者患病的概率。
5.阴性预测值（negative predictive value, NPV）即阴性结果事后概率；表 示所有阴性结果受检者未患病的概率。
6.阳性试验似然比（positive likelihood ratio, +LR）是患者实验结果真阳性比例与健康人实 验结果假阳性比例的比值，即：敏感性/（1-特 异性）。表明结果阳性时，患病与不患病几率 的比值。比值越大（如>10），患病的概率越 大，实验越好。 7.阴性试验似然比（negative likelihood ratio, -LR）是患者实验结果假阴性比例与健康 人实验结果真阴性比例的比值，即：（1-敏感 性）/特异性。表明结果阴性时，患病与不患病 几率的比值。比值越小（如<0.1）。不患病的 概率越大，实验越好。
（三）特异性结合
以放射性核素标记单克隆抗体作为显像剂， 引入机体后可与相应的抗原形成特异性结 合物，使含有该抗原的病变显像，如放射 免疫显像（radioimmunoimaging, RII）。
（四）微血管栓塞
静脉注射大于肺毛细血管直径（>7μm）的 颗粒型放射性药品，如99Tcm－大颗粒聚合人 血清白蛋白（99Tcm-macroaggregated, 99Tcm -MAA）可随血流进入肺毛细血管床， 并暂时栓塞在肺部，而使肺显影。
第二章 核医学显像原理与显像剂
第一节核医学显像的基本原理
一、核医学显像（nuclear medicine imaging）的定义： 经典解释为：将放射性核素及其标记化合 物引入人体，实现脏器、组织、病变的功 能性显像方法，也称放射性核素显像 （radionuclide imaging）。
二、核医学显像的基本原理
（二）化学吸附和离子交换
羟基磷灰石晶体是骨骼的主要无机物成分， 其表面富含PO4-、Ca2+、OH-、Na+、K+、 Mg2+、Sr2+、F-、Cl-等阳性和阴性离子， 他们能与血液和组织中相同的离子或化学 性质类似的物质进行交换。当静脉注射 99Tcm标记的磷酸盐类放射性药品，如 99Tcm-亚甲基二膦酸盐（99Tcm－MDP）可 以和羟基磷灰石晶体表面的离子交换并吸 附在骨盐中，使骨骼显像。
一、诊断效能评价的概念
效能（efficiency）： 是指切实的达到目标或生产所要求的绩效， 以及创造一个鲜明印象的能力。 核医学诊断显像效能： 是指核医学显像获取的某一疾病的信息或得 出的诊断结论，对于该疾病的最佳临床决策 （clinical decision making），包括最佳诊断 和最佳治疗方案的制定所具备的有效作用能力； 运用科学的、合理的统计学分析方法对这一能力 进行客观评价和价值定位，即为核医学显像诊断 效能评价。
2.动态显像（dynamic imaging）：
连续采集显像剂在体内随血流运行、被器 官组织不断摄取和排泄过程、放射性活度 随时间等状况的显像。 特点：对时间控制很严格。这些图像可以 提供不同时间的感兴趣区（region of interest, ROI）信息，引入“时间-放射 性曲线”概念。 应用：脏器功能的判定
３．定位、定性、定量和定期诊断
核医学显像的许多方法：RII、RRI、正电子 代谢显像以及双核素显像技术，能对靶组织 进行定位、定性、定量分析。 例如：恶性肿瘤的定性及转移灶的查找；心 肌细胞活性的确定；癫痫病灶的定位；老年 性痴呆、脑受体密度等方面的定位、定性、 定量和定期诊断明显优于其他检查方法。
8.正确指数（Youden’s index）又称约 登指数，是综合评价真实性的指标，表示 实验方法确定真正病人与真正非病人的总 体能力，指数越接近1，诊断效能越好。
（二）受试者工作特征曲线
二、评价诊断效能的常用统计学方法
按照临床流行病学的原理和方法评估核医 学显像的诊断价值，与公认的最正确的诊 断方法“金标准（gold standard）”进行 比较，可获得客观反映核医学显像诊断效 能的特征值。
（一）特征值
时至今日，几乎所有医学检查方法获得的 信息尚无可能将健康人与病人截然分开，
（五）生物区通过和容积发布
99Tcm-RBC随血流从动脉进入相应脏器的血
管床，可获得相应脏器的动脉灌注影像，称 血池显像（blood pool imaging）。用于 病变出血部位和血管瘤等显像。
三、核医学显像的类型
（一）静态与动态显像 1.静态显像（static imaging）:显像剂 在脏器或病变部位达到相对稳定时，采 集放射性分布图像的显像。 特点：对时间条件限制不严；放射性在 一定时间内变化不大。 应用：观察某些器官的形态、位置、大 小、放射性分布等。
1.灵敏性（sensitivity, Se）即真阳性率； 表示所有受检患者中阳性结果的比例。 2.特异性（specificity, Sp）即真阴性率； 表示所有受检健康人中阴性结果的比例。 3.准确性（accuracy, A）也称真实性 （validity），表示所有受检者正确结果 的比例。
（五）阴性与阳性显像
1.阴性显像（negative imaging）是以 病变组织对特定显像剂摄取减低为异常指 标的显像方法。
肝胶体显像
2.阳性显像（positive imaging）
是以病变组 织对特定显 像剂摄取增 高为异常指 标的显像方 法。
（六）早期与延迟显像
1.早期显像（early imaging） 通常指将显像剂引入人体2小时以内进行 的显像。其影像主要反映组织的血流灌注 和早期功能状况。 2.延迟显像（delay imaging） 通常指将显像剂引入人体2小时以后进行 的显像。
（七）单光子与正电子显像
1.单光子显像（single photon imaging） 是指采用发射单光子核素（如99Tcm）标记的显 像剂，用探测单光子的显像仪器（如γ照相机、 SPECT）进行的显像。是目前临床上最常用的 核医学显像方法。 2.正电子显像（positron imaging） 是指采用发射正电子核素（如18F）标记的显像 剂，用PET、符合线路SPECT或带有高能准直 器的SPECT进行的显像。
五、核医学显像的特点
1.图像信息多元化 现代核医学显像已成为是一种集脏器解剖、形态、 功能、代谢等信息为一体的功能代谢性影像。 2.早期诊断价值 由于核医学显像为功能代谢性影像，故在靶器官仅 发生功能异常改变阶段就能反应出来。如全身骨骼 显像对恶性肿瘤骨转移的检查X线检查提早 3~6个 月检出；对原位恶性骨肿瘤手术范围（实际累及范 围）的确定比常规Ｘ线检查准确。
核医学显像的基本原理是利用放射性核素示踪活 体内正常和病变组织的血流、功能、代谢等生理 及病理生理过程。
借助核医学成像设备，可在体外探测到脏器与邻 近组织或脏器内正常组织与病变组织的放射性浓 度差，并以一定的模式成像，获得可反映脏器和 病变组织的形态、位置、大小、功能和代谢等状 况的核医学影像。
四、核医学显像的基本方法
（一）显像药品的选择 选择优良性能的显像药品是保证核医学 显像有效性和安全性的关键。一般而言， 应选择能快速进入靶器官、靶/非靶比值 高、合适而稳定的靶组织滞留时间、适 宜的γ射线能量、放射性浓度高的显像药 品。以及患者检查前的准备等内容。
（二）显像时间的选择
放射性药品引入人体后，其进入靶组织和 达到最佳靶/非靶比值的时间与药物在体内 的生化过程和代谢速率有关，也受靶组织 的功能状态、对药品的吸收能力以及不同 的用药途径等因素的影响。因此，根据药 物在体内的转归特点和不同的应用目的， 选择最佳的显像时间是获得优质影像的重 要条件。对于了解靶组织功能状况的动态 显像，最佳显像时间的选择尤为重要。
（三）显像体位的选择
针对不同部位脏器和不同的显像目的，选
择正确的体位对图像的质量非常重要。
（四）准直器和设备工作条件的选择
探测不同能量的γ射线应选用相应性能的 准直器。另外，根据显像器官和组织的深 浅、大小和厚度和显像的目的，选择高灵 敏度或高分辨率准直器。
（五）ຫໍສະໝຸດ Baidu患者检查前的准备
患者在许多核医学显像前的准备项目是排 除干扰因素，获得满意的检查结果以及保 护患者免遭额外辐射所必须采取的措施。
（一）细胞选择性摄取
1.特需物质 某些细胞完成某种功能所特需的物质 可被该细胞选择性摄取。131I和131I标记的 胆固醇和天然胆固醇一样，是合成甲状腺 激素和肾上腺皮质激素必需的特殊原料， 可用于甲状腺和肾上腺皮质显像
2.特价物质 有些细胞可以选择性摄取特价物质。例 如心肌细胞能摄取正一价金属阳离子和正 一价小分子化合物，如类似K+特性的201铊 （201Tl）99锝m[99Tcm]标记的甲氧异腈类 化合物的正一价部分可被心肌摄取，使心 肌显像。
尤其是短半衰期核素和超短半衰期核素 的开发应用，对孕妇、幼儿已不完全作 为对象。
第二节核医学显像诊断效能评价
医学检查方法的最终目的是为了获取准确、 可靠、有效的疾病信息，为临床医师对患者 做出正确的临床决策提供准确的资料。然而， 疾病信息的准确性、可靠性与实验方法的效 能有着密切的关系，实验方法的效能又受多 种因素的影响。因此，对于核医学显像实验 者而言，只有充分认识本实验的效能，才能 熟练运用核医学显像方法，获取准确的信息 并做出正确的诊断结论。
3.代谢产物和异物
特定的脏器组织细胞具有选择性摄取并清除 机体代谢产物和入侵异物的功能。 例如：
131I标记的玫瑰红（131I
-rose Bengali）类 放射性药品可被肝细胞摄取并随胆汁排除， 故可用于胆道系统显像；
131I邻碘马尿酸（131I-OIH
）由肾小管上皮 细胞摄取，随尿液排除，可用于肾脏和尿道 显像。
（二）平面与断层显像
1.平面显像（planar imaging） 是将成像设备的探头置于体表一定位置， 采集脏器放射性分布而获得的影像。
2.断层显像（tomography imaging）
是将SPECT探头绕体表进行1800或3600旋 转采集多剖面信息，或使用PET进行三维信 息采集，经计算机图像处理（重建、切层、 放大、投影等）获得一定厚度的不同观察面 和深度的断层影像。
（四）静息与负荷显像
1.静息显像（rest imaging） 是反映患者处于基础状态下脏器对显像剂的摄 取和分布情况的显像。它常与负荷显像匹配使 用。 2.负荷显像（stress imaging） 也称运动显像，是在运动或药物介入状态下采 集靶器官放射性分布信息的显像，亦称介入显 像（interventional imaging）如负荷显像用 于心脏储备功能的检查，能探测到静息显像时 不易发现的心肌缺血病变。
4.细胞和分子水平显像
由于核医学显像仪器和显像剂的飞速发 展，使核医学影像可以观察和分析脑、 心肌、肿瘤等组织细胞的功能代谢。
如：18F-FDG的PET显像，可以观察大 脑细胞在思维活动中的糖代谢变化情况、 心肌细胞缺氧的无氧糖代谢情况以及肿 瘤的糖代谢情况。
5.无创性检查方法
虽然，核医学显像需将放射性药品引人 体内，单次核医学显像检查对病人的辐 射剂量仅相当于一次X线平片的1/10， 或一次CT检查的1/100剂量。
（三）局部与全身显像
1.局部显像 （regional imaging） 是局限于与身体 某一部位或某一 脏器的显像。其 包括范围很广， 最为常用。
局部骨
2.全身显像（whole body imaging）
指显像剂进入人 体后，进行全身 采集，获取整体 放射性分布信息 的显像。如：全 身骨骼、淋巴、 肿瘤探查等显像。
4.阳性预测值（positive predictive value, PPV）即阳性结果事后概率；表 示所有阳性结果受检者患病的概率。
5.阴性预测值（negative predictive value, NPV）即阴性结果事后概率；表 示所有阴性结果受检者未患病的概率。
6.阳性试验似然比（positive likelihood ratio, +LR）是患者实验结果真阳性比例与健康人实 验结果假阳性比例的比值，即：敏感性/（1-特 异性）。表明结果阳性时，患病与不患病几率 的比值。比值越大（如>10），患病的概率越 大，实验越好。 7.阴性试验似然比（negative likelihood ratio, -LR）是患者实验结果假阴性比例与健康 人实验结果真阴性比例的比值，即：（1-敏感 性）/特异性。表明结果阴性时，患病与不患病 几率的比值。比值越小（如<0.1）。不患病的 概率越大，实验越好。
（三）特异性结合
以放射性核素标记单克隆抗体作为显像剂， 引入机体后可与相应的抗原形成特异性结 合物，使含有该抗原的病变显像，如放射 免疫显像（radioimmunoimaging, RII）。
（四）微血管栓塞
静脉注射大于肺毛细血管直径（>7μm）的 颗粒型放射性药品，如99Tcm－大颗粒聚合人 血清白蛋白（99Tcm-macroaggregated, 99Tcm -MAA）可随血流进入肺毛细血管床， 并暂时栓塞在肺部，而使肺显影。
第二章 核医学显像原理与显像剂
第一节核医学显像的基本原理
一、核医学显像（nuclear medicine imaging）的定义： 经典解释为：将放射性核素及其标记化合 物引入人体，实现脏器、组织、病变的功 能性显像方法，也称放射性核素显像 （radionuclide imaging）。
二、核医学显像的基本原理
（二）化学吸附和离子交换
羟基磷灰石晶体是骨骼的主要无机物成分， 其表面富含PO4-、Ca2+、OH-、Na+、K+、 Mg2+、Sr2+、F-、Cl-等阳性和阴性离子， 他们能与血液和组织中相同的离子或化学 性质类似的物质进行交换。当静脉注射 99Tcm标记的磷酸盐类放射性药品，如 99Tcm-亚甲基二膦酸盐（99Tcm－MDP）可 以和羟基磷灰石晶体表面的离子交换并吸 附在骨盐中，使骨骼显像。
一、诊断效能评价的概念
效能（efficiency）： 是指切实的达到目标或生产所要求的绩效， 以及创造一个鲜明印象的能力。 核医学诊断显像效能： 是指核医学显像获取的某一疾病的信息或得 出的诊断结论，对于该疾病的最佳临床决策 （clinical decision making），包括最佳诊断 和最佳治疗方案的制定所具备的有效作用能力； 运用科学的、合理的统计学分析方法对这一能力 进行客观评价和价值定位，即为核医学显像诊断 效能评价。
2.动态显像（dynamic imaging）：
连续采集显像剂在体内随血流运行、被器 官组织不断摄取和排泄过程、放射性活度 随时间等状况的显像。 特点：对时间控制很严格。这些图像可以 提供不同时间的感兴趣区（region of interest, ROI）信息，引入“时间-放射 性曲线”概念。 应用：脏器功能的判定
３．定位、定性、定量和定期诊断
核医学显像的许多方法：RII、RRI、正电子 代谢显像以及双核素显像技术，能对靶组织 进行定位、定性、定量分析。 例如：恶性肿瘤的定性及转移灶的查找；心 肌细胞活性的确定；癫痫病灶的定位；老年 性痴呆、脑受体密度等方面的定位、定性、 定量和定期诊断明显优于其他检查方法。
8.正确指数（Youden’s index）又称约 登指数，是综合评价真实性的指标，表示 实验方法确定真正病人与真正非病人的总 体能力，指数越接近1，诊断效能越好。
（二）受试者工作特征曲线
二、评价诊断效能的常用统计学方法
按照临床流行病学的原理和方法评估核医 学显像的诊断价值，与公认的最正确的诊 断方法“金标准（gold standard）”进行 比较，可获得客观反映核医学显像诊断效 能的特征值。
（一）特征值
时至今日，几乎所有医学检查方法获得的 信息尚无可能将健康人与病人截然分开，
（五）生物区通过和容积发布
99Tcm-RBC随血流从动脉进入相应脏器的血
管床，可获得相应脏器的动脉灌注影像，称 血池显像（blood pool imaging）。用于 病变出血部位和血管瘤等显像。
三、核医学显像的类型
（一）静态与动态显像 1.静态显像（static imaging）:显像剂 在脏器或病变部位达到相对稳定时，采 集放射性分布图像的显像。 特点：对时间条件限制不严；放射性在 一定时间内变化不大。 应用：观察某些器官的形态、位置、大 小、放射性分布等。