核医学教学课件：绪论

核医学概况传统看病：望、闻、问、切（以定性为主）依赖于医生的经验现代医疗：从经验到信息数字化、可视化依赖于高端设备的科学数据（以定量为主）医学诊断技术发展19－20世纪中：看到病变结构成像

X-ray

CT成像

影像处理与分析系统医学影像技术发展20世纪80-90年代：看到功能功能成像

SPECT单光子发射断层成像

PET正电子发射断层成像

fMRI功能磁共振成像双侧顶枕叶及颞叶FDG代谢减低AD

医学影像技术发展21世纪：看到细胞、分子水平病变分子成像

核素成像光学成像磁共振成像

计算机辅助检测技术（CDA）医学影像技术发展普通X线检查（Plainx-rays）CT扫描（CTscan）核磁共振成像（MRI）超声（Ultrasound）乳房X线摄影（Mammography）血管造影（Angiography）荧光成像（Fluoroscopy）热断层成像(TTM)核医学显像（Nuclearimaging）医学影像技术核医学影像技术学科年轻：国际上始于上世纪40－50年代发展迅猛：仪器（PET/CT.PET/MR）、人员、场

地、项目、产值和影响力等创新平台：分子诊断和分子靶向治疗可实现平台前景广阔：分子核医学将改变未来医药学，核医学发展是世界科技和医疗必然趋势[Wagner]（未来医疗新技术2/5内科诊断技术，包括核医学成像、胶囊内镜等）

核医学影像技术PET/SPECT/CT1953第一台符合线路1975PETTIII1989全身PET19933DPET设备发展代表图像单一模式发展阶段PET、SPECT、CT、MR2001PET/CT20042006TOF时间重建2008双模式发展阶段SPECT/CT、PET/CT和PET/MRI呼吸门控技术多模式发展阶段PET/CT+MRIPET/SPECT/CT2010PET/CT+MRPET/MR核医学影像技术功能齐全，标准化；核素介入治疗病区功能成像区实验核医学诊疗一体综合性新兴学科核医学诊疗为一体综合性学科核医学实验室平台推进临床转化上海市/大学精品课程影像专科医师培训基地；苏大、上理工实习基地国家药物临床试验专业基地上海市医学院学与核医学医师培训基地上海市核医学专科分会候任主委单位医院重点学科和特色专业

博士授予点/博士后流动站同济大学优秀教学、双语教学团队核医学

开展项目

功能影像：肾、骨、甲、心、脑、肝、胃肠、肺

功能测定：甲状腺、骨密度测定、13C-呼气等

体外检测：甲功、骨代谢等

核素治疗：131I-甲亢、125I粒子、RII、甲Ca、99Tc云克等

核电站

核动力

核辐射

核工业

核潜艇

核弹头

核武器

核医学？核技术

核医学是民用核技术之一部分核技术是当今世界最具震撼，是最具代表一个国家科学实力的战略性手段：上天入地威慑能源健康…不但涉及民生更关系到国家大计核武器：1940年2月，美国政府制定“曼哈顿工程”计划，小男孩和胖子2个最早的原子弹在日本的长绮和广岛爆炸。从50年代初至60年代后期，美、俄、英、中和法都相继研制成功氢弹。后果：给人类造成了巨大的灾难，人类生存环境遭到破坏。

核潜艇核电站航天裂变与聚变原子弹与氢弹核素的衰变是多种多样的，有已知的，也有未知的。科学家们不断探索利用核素的变化方式为人类健康服务--《核医学》核医学是—门年轻的学科,2008年中国核医学50周年α衰变β衰变治疗核医学γ衰变湮灭辐射诊断核医学PET诊断核医学ECT

广义而言核医学是核科学技术在医学中的应用，是民用核科学代表性技术，是一门年轻和巨大发展潜力的学科。

核医学内容

定义：核医学（nuclearmedicine）是应用放射性核素及其标记化合物进行临床诊断、治疗疾病和生物医学研究一门学科。

核医学内容PET；SPECT体外检测标记免疫分析体内脏器显像Scanner-CameraSPECT、SPECT/CTPET、PET/CT核素内照射治疗

核医学内容临床核医学一级学科：临床医学二级学科：影像医学与核医学是现代医学诊断技术的重发展方向.

核医学内容医院分科：放射科、介入放射科、超声诊断科、核医学科核医学影像诊断医学诊断技术发展传统看病：望、闻、问、切（定性）依赖于医生的经验现代医疗：定性(经验)到定量(知识)将人体信息数字化、可视化，由计算机辅助医生诊断。影像医学的发展：19－20世纪：看到病变结构成像

X-rayCT成像影像处理与分析系统影像医学的发展20世纪80－90年代：看到功能功能成像

fMRI功能核磁共振成像

PET正电子断层成像

SPECT单光子发射断层成像分子影像学机械化、电脑化—拓展人体的感觉器官AnatomyBiologyDensityPerfusionMetablismReceptorfunctionGeneexpressionFunctionX-rayCTContrastkineticsAngiographyGammaGameraEchocardiographySPECTMRIMRIspectroscopyMicro-PETMicro-MRIMolecule-anatomyfusionimagingPETPET-CTOpticalimagingMoleculeImaging医学影像发展Disease生理生化改变基因表达受体变化解剖结构异常功能代谢异常受体变化影像学科乃至整个医技学科地位快速提升，国外的很难进入……?MRPET/CTP53geneCT，MR临床症状体征

核医学特点MRI:电磁波Ultr-I:超声波CT:X射线SPECT:γ射线PET:γ射线核素显像的技术特点核探测仪器SPECT或PET

X射线X光/CT代谢和功能显像只显示靶组织、器官核素成像原理

核医学特点SPECT与X线CT相同：图象重建.不同：射线种类：γ射线—

X射线.

射线方式：

发射—透射.

图象性质：

功能图象—解剖图象.

核医学特点功能性显像定量显像化学或代谢显像解剖结构欠清晰核素显像的技术特点

核医学特点放射性药物甲状腺平面显像3min5min10min20min肾脏动态显像静态骨骼显像脑血流灌注显像心肌断层显像肝血池显像解剖显像P.Brueghel功能显像天文领域图像融合卫星遥感图像融合TM742与SPOT融合医学图像融合治疗中放射性药物进入靶器官的途径

生物代谢人工置放甲状腺疾病放射性胶体置入胸腹腔血液疾病（治疗和预防）骨骼疾病放射性关节滑膜内置入内分泌疾病放射性药物注入肿瘤组织内受体放射性支架的置入等放射性敷贴器的置放等甲状腺滤泡状癌，甲状腺已全消除，131-I显像甲状腺未见显影，见前纵隔有多个吸收131-I的转移灶，可采用131-I进行治疗DTC诊断和治疗131I-WBS131I治疗甲亢年龄、男女不限，初发或复发均可，病情轻、中、重均可抗甲药长期无效或对药过敏粒细胞减少肝功能受损甲亢反复复发125I粒子方式：腔内照射、管内照射、术中照射、表面施源照射、组织间插植照射RTT51不同种类的125I粒子125I涂层在银棒表面包含125I的树脂颗粒125I充填在陶瓷核心中125I粒子治疗技术125I粒子X-射线能见度

剂量分布的对称性223RaⅢ期临床试验研究

核医学—当代最具科研价值和发展潜力的一门学科，未来技术很有可能改变目前的医疗模式。

示踪人体宏观和微观的功能变化，可以与任何学科交叉融合

核医学特点HenryBecquerel

ErnestOrlandoLawrence

LordEmestRutherford

MarieCurie

AnegrYalow

伦琴（1845～1923）伦琴

1895年伦琴在这里发现了X射线

伦琴是第一个获诺贝尔物理奖的人核医学的发展史1896年－贝克勒尔发现铀『238U』的天然放射性，撩起了核物理学的神秘面纱。卢瑟福（1871～1937)

1897年卢瑟福发现，铀射线由两种成分组成，一种是易被吸收的射线，他称之为α射线；另一种是穿透性强的射线，他称之为β射线．同时他还根据实验预言，可能存在一种穿透能力更强的射线，这就是后来发现的γ射线．

于1902年首先发现了放射性元素的半衰期，提出放射性是元素自发衰变现象1905年他应用放射性元素的含量及其半衰期，计算出太阳的寿命约为50亿年，开创了用放射性元素半衰期计算矿石、古物和天体年纪的先河．1908年获诺贝尔化学奖．1898年居里提取钋[218Po]、镭[226Ra]。

玛丽·居里（1867～1934）玛丽·居里法国化学家和物理学家。玛丽·居里是放射化学和放射物理学的创始人和奠基人。她在十分艰苦的条件下，经过近10年的耐心试验，发现并分离了钋和镭两种新元素。玛丽·居里还把她发现的放射性元素用于医学，开创了放射性治疗的先河，从而拯救了千百万癌症患者的生命。她一生两次获得诺贝尔奖——1903年的物理奖和1911年的化学奖，是女性科学家中唯一有此殊荣者。皮埃尔·居里(1859～1906)皮埃尔·居里著名的物理学家1903年他们夫妇和贝克勒尔共同获得诺贝尔物理学奖。居里夫妇居里夫妇一生淡泊、谦虚，不喜欢世俗的恭维与赞扬，不关心个人的名利与地位。在发现镭元素他们不请求专利，认为应属于全人类。向全世界公开提镭方法。对他们花费十几年制备出来的、约值十万美元的一克镭，全部交给了镭学研究所。镭用于治疗癌症时，本可一夜之间成为富翁，但是他们不要发明带来的一切物质利益。他们辛勤劳动的目的，是为人类从新发现中获得幸福。劳伦斯(1901～1958)欧内斯特·劳伦斯美国物理学家1930年发明第一台高能粒子加速器--回旋加速器，1939年获诺贝尔物理学奖金。他还发明彩色电视显像管

并获得专利核医学的发展史1934年发明核反应堆生产第一个放射性同位素碘，1942年反应堆可生产出大量核素。1937年首先在兔进行碘[128I]半衰期（半衰期T1/225分）的甲状腺试验，以后被131I（8.4天）1838－1942：应用131I测定甲状腺功能和治疗甲状腺功能亢进症

1943年至1946年用131I治疗甲状腺癌转移最早的摄碘试验核医学发展史1946年7月14日，美国宣布放射性同位素可以进行临床应用，开创了核医学的新纪元

1951年发明线性扫描机

（诺贝尔奖）1958年r照相机（诺贝尔奖）核医学发展史1959年发明放射免疫分析法（诺贝尔奖）50年代，钼[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)发生器的出现70年代单光子断层仪（SPECT)临床应用80年代正电子断层仪(PET)临床应用21世纪SPECT/CT---PET/CT广泛临床应用影像医学的发展与转变：每一种影像技术都有各自的缺点和不足，互补影像技术增加的图片信息量，是影像医学发展的趋势和必然。图像融合技术出现

SPECTSPECT/CTPETPET/CT中国: 50年代起步, 60年代进步

70年代发展

80年代接轨世界核医学著名专家Wagner教授《水知道答案》是一项震惊世界的神奇实验还是伪科学？基本概念原子（质子+中子+电子）构成元素的最基本单位原子核原子核由质子和中子构成核物理基础（复习）基本概念（1）：X—元素符号A—原子的质量数；Z—质子数；N—中子数元素同位素核医学基础知识核素(nuclide)同位素(isotope)同质异能素(isomer)放射性核素(radioactivenuclide)放射性核衰变(nucleardecay)

特定的质子数、中子数及核能态的一类原子相同的原子序数，但质量数不同的核素相同的质量数和原子序数，但核能态不同的一类核素如：99mTc、99Tc不稳定，能自发地发生核内结构或能级的变化，同时能自发地发射出某种射线而转变为另一种核素由放射性核素自发地放出一种或一种以上的射线并转变为另一种核素的过程核衰变类型α衰变α粒子42Heβ衰变电子俘获标识X线，俄歇电子γ衰变β+衰变中子相对不足射程穿透力电离能力最短最弱最强较短较弱较强最长最强最弱β-衰变中子相对过剩α

衰变β-

衰变β+

衰变

衰变电子俘获质子抓到一个e释放中微子，Z少1，N多1，A不变特征X射线或俄歇电子；γ射线或内转换电子放射性活度(radioactivity)

一定量的放射性核素在一个极短的时间间隔内的核衰变数/单位时间内原子核衰变的数目放射性活度单位

贝可(Becquerel,Bq)1Bq＝1次核衰变/秒1mCi=3.7×107Bq=37MBq比放射性活度（specificactivity)

放射性浓度（radioactiveconcentration)半衰期(halflife)

物理半衰期(physicalhalflife,Tp)

生物半衰期(biologicalhalflife,Tb)

有效半衰期(effectivehalflife,Te)(Tp·Tb)/(Tp+Tb)射线和物质的相互作用

以下内容自己复习,Email交流带电粒子和物质的相互作用

电离、激发、韧致辐射、散射、湮灭辐射γ射线和物质的相互作用

光电效应

heyixue163@163.com康普顿－吴有训效应吸收作用电子对生成效应核医学仪器脏器功能检测仪器

肾图仪甲状腺功能仪脏器显像仪器

γ-照相机(γ-camera)

SPECT(singlephotonemissioncomputedtomography)PET(positronemissiontomography)SPECT/CTPET/CT2.基本原理

射线与物质的相互作用为基础电离作用

荧光现象

感光作用

1.放射性探测器的基本结构射线探测器闪烁探测器闪烁体光电倍增管前置放大器脉冲分析与记录装置基本原理探测到射线能量

电能、光能（放射性核素活性、能量和分布)反应射线的在人体的情况电离探测器闪烁探测器第二节放射性计数类型仪器γ闪烁计数器液体闪烁计数器放射性活度计污染监测仪个人计量仪多功能射线测量仪第三节脏器功能监测仪器甲状腺功能测定仪肾功能仪

脏器显像仪器一、γ照相机γ照相机主要组成：（闪烁探头、电子线路、显示记录装置、数据处理系统）γ照相机采用整块大面积NaI晶体，通过光电倍增管阵列来测量入射的γ射线，并通过电子线路计算出γ射线的坐标和能量，然后在计算机荧光屏上显示出来。SPECT：Singlephotonemissioncomputerizedtomography单光子发射型计算机断层显象仪PET：Positronemissiontomography正电子发射型计算机断层摄影仪闪烁探测器原理r照相机二、单光子发射型计算机断层扫描仪（SPECT)SPECT是在一台高性能r照相机的基础上增加了探头旋转和图像重建计算机软件，使探头能围绕躯体旋转360或180度，从多角度、多方位采集一系列平面投影像。获得横断面、冠状面和矢状面断层影像。双探头SPECT三探头SPECT和双探头SPECT三探头SPECT符合线路SPECTSPECT与X线CT相同：图象重建，X线CT研制初期应用的是同位素而不是X射线不同：射线的种类：X射线、r射线射线入射方式：（透射、发射）图象性质：解剖图象

功能图象（代谢、摄取）

SPECT/CT

具有SPECT和CT双重功能，一次显像可得到SPECT、CT及两者融合的图像SPECT/CTSPECT的数据采集1.单核素或多核素采集2.采集类型（1）静态采集（2）动态采集（3）门控采集（4）全身扫描采集（5）断层采集SPECT的图像处理滤波反投影法迭代重建三、正电子发射型计算机断层（PET及PET/CT)也称“活体生化显像”PET是目前所有影像技术中最有前途的影像技术之一，是核医学发展的里程碑。PET（正电子发射计算机断层显像）

正电子和物质中的电子发生湮灭反应，产生两个能量均为511keV的γ光子，它们在一条直线上反方向发射。原理当两个光子同时被两个相对的探头探测到时，被作为一个符合信号。此为电子准直。图中所示为一卵巢癌患者发生肺转移PET采集的计数类型1.单个计数2.真符合与随机符合3.散射符合PET/CT及PET/CT图像融合PET/CT是将正电子发射断层显像PET和CT组成一体化的无创性影像检查设备。PET/CT心脏专用SPECT：专为小动物研究而设计，分辨率大大提高其他类型放射性探测仪器放射性粒子植入

肿瘤治疗计划系统

前列腺增生治疗器乳腺专用伽玛照相机：热成像断层仪（TTM）诊断+体检增加骨密度仪问答题？核医学？放射性核素显像？物理半衰期？放射性活度？电离？同位素，同质异能素？核仪器基本原理？shtjnmd@163.com