医学核技术和核.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,核技术和核医疗,什么是核医学？,核医学的定义：,核医学是核技术与医学相结合的学科,核医学的任务是用放射性核素及核技术来诊断、治疗及研究疾病。,核医学涉及的学科：,核物理、核电子、核探测、计算机控制及图像处理、数学、放射化学、医学的各科等,基因突变,表达失控,代谢异常,功能失调,结构改变,症状体征,Disease is not a,THING,but a,PROCESS,现代医学认为：疾病的发生起源于,基因改变表达物改变代谢改变形态改变,现代医学影像技术,名称成像参数性质,X线CT衰减系数、CT值解剖结构,B超超声波反射解剖结构,MRI质子密度、T1、T2、解剖、功能,化学位移,SPECT放射性浓度代谢功能,PET放射性浓度代谢功能,PET/CT放射性浓度代谢功能,衰减系数、CT值 和解剖,SPECT、PETECT(,emission,computed tomography),核医学内容,核医学发展的两大支柱,放射性药物-诊断、治疗,关键点是特异性,其次是稳定性,如：,11,C-胸腺嘧啶-DNA合成金标准，不稳定；,18,F-FLT 氟标胸腺嘧啶。稳定，但由于3端的置换，其磷酸化后不能进一步参与DNA合成，又不能通过细胞膜返回，被局限在细胞内。,核探测技术-影像定位、定量,核医学诊断,核医学的右手,核医学诊断,-示踪原理,示踪剂：,参与体内某一生理代谢过程的物质+发射可探测射线的核素=形成示踪剂。,例如：脱氧葡萄糖DG +发射正电子的,18,F =,18,F-FDG,代谢过程：,静脉注入后，通过毛细血管壁进入组织。对不同的示踪剂，有些直接参与体内代谢，有些则被限制在某些特定的组织区域。由于示踪剂在体内的分布与代谢过程是动态的，所以体内各组织部位的示踪剂浓度是不断地变化的。,探测：,在示踪剂注入体内后的 整个过程中，都可使用扫描仪在体外探测示踪剂发出的辐射信号，从而确定示踪剂在体内的位置，由此得到示踪剂在体内的代谢过程与分布图像。,核医学显像原理,利用放射性药物,用,放射性核素,标记的示踪剂,引入体内,参加特定生物活动,被特定的,组织摄取,定位，定性,定量反映体内代谢情况,探测显像,显像设备,显像条件,操作程序,活体,分子水平,活体内,示踪剂,分子行为,核医学显像设备,核医学显像设备探测,射线,相机(scintillation gamma camera),1958年H.Anger发明，Anger相机,SPECT(single photo emission computed tomography),20世纪80年代，单光子发射断层扫描仪,PET(positron emission tomography),20世纪90年代，正电子发射断层扫描仪,PET/CT,21世纪，功能图像和解剖图像有机融合,相机,相机构成,探测原理,射线入射到,晶体上，使晶体原子激发。,退激回到基态，发射荧光,。,一个,光子产生多个荧光光子。,光电倍增管接受这些荧光，并将之转换为电信号。,经过定位电路确定出入射,光子的位置,放大、甄别后，记录一个计数。,准直器、闪烁晶体、光电倍增管的作用,脉冲幅度分析器pulse height analyzer(PHA),经放大的电脉冲幅度入射射线能量,只选择一定能量范围，剔除散射、噪声,甄别,例如，,99m,Tc,能窗135 145keV,单道脉冲分析器-单能窗,多道脉冲分析器-多能窗,信号记录,核医学影像记录的是坐标和光子数,和X 照像有何不同？,SPECT-,single photo emission computed tomography,相机-,发射,，平面图像（透射X平片）,SPECT-,发射,，断层图像（透射CT）,相机探头绕人体旋转,获得各个方向的投影（平面）像,图像重建-滤波反投影、迭代,获得断层图像,图像重建算法-使图像更接近真实,一直是核医学中的一个重点研究方向。,图像重建-迭代算法,图像重建-,滤波反投影法,理论依据,二维傅立叶分片定理,：,任意函数f(x,y)沿任意方向平行投影，得到与该方向垂直的一维投影函数。此投影函数的傅立叶变换，就等于f(x,y)的二维傅立叶空间平面上过原点的一条线，并且这条线与一维投影函数同方向,CT,SPECT,融合图象,SPECT/CT,同机图像融合技术示意图,SPECT,SPECT的结果,2例癫痫患者SPECT图像:发作间期低灌注(A图)，发作期高灌注(B图)。癫痫灶发作间期在SPECT上呈低灌注暗影，发作期变为高灌注亮影。,SPECT,西门子双探头SPECT,飞利浦双探头SPECT,SPECT 全身成像,True Point SPECTCT,相机、SPECT诊断项目,灌注显像,动态,血池显像,静态,肿瘤阳性显像,全身骨扫描,数十种项目，数十种放射性药物,肾动态,门控心血池,骨扫描,前哨淋巴结,肿瘤阳性显像,PET,-,positron emission tomography,正电子核素,18,F、,15,O、,13,N、,11,C，人体基本元素，更能反映体内代谢,发射出正电子，与一个负电子发生湮灭辐射,e,+,+e,-,2（511keV，E=mc,2,),探测正电子湮灭辐射发出的双光子,不加准直器,符合探测，探测环,灵敏度、分辨率,PET设备,电,子,对,湮,灭,PET探测原理,PET,PET探测器晶体环,PET,符合探测原理,PET,探测器信号定位,PET,SPECT与PET的区别,放射性核素,SPECT,99m,Tc、,131,I.PET,15,O、,11,C、,13,N、,18,F 人体基本元素,探测信号,SPECT:单光子 PET:双光子,空间定位,SPECT:准直器 PET:符合探测电路,空间分辨率,SPECT:812 mm PET:35 mm,灵敏度:PET SPECT,扫描时间:PETSPECT,PET/CT的发明是医学影像学的又一次革命,PET/CT,PET/CT中的PET、CT,PETPET/CT的主体,CT的作用：,为PET提供衰减校正,为PET提供解剖位置信息,提供诊断信息,兼容型 PET/CT,PET,PET/CT的特点,CT与PET硬件、软件同机融合,解剖图像与功能图像同机融合,同一幅图象既有精细的解剖结构又有丰富生理、生化分子功能信息,可用于肿瘤诊断、治疗及预后随诊全过程,高灵敏度、高特异性、高准确性,CT图像兼做衰减校正,PET、CT单独能实现的，PET/CT一定能实现；PET/CT能实现的，PET或CT不一定能实现,PET,PECT结果举例,癫痫患者PET图像:癫痫灶在发作间期呈低代谢，发作期变高代谢,。,肺癌,PET显像特点,功能显像,敏感性、特异性较高,缺乏精确的解剖定位,PET-CT融合示意图,CT图像,何处有病灶？,PET-CT融合示意图,PET图像,病灶在何处？,PET-CT融合示意图,PET-CT图像融合,病灶原来在这里,PET图像有放射性浓聚，头颈部CT、MR及鼻咽镜检未见异常。PET-CT定位于右上腭。,隐匿性上腭癌,PET、PET/CT 的临床应用,肿瘤学,7590,心脏病学,1020,神经系统,1030,其他,（器官移植、感染、创伤、发育）,生理及药理实验,PET、PET/CT,-在肿瘤学中的应用,早期发现肿瘤,鉴别肿瘤良恶性,治疗前分期,治疗中疗效观察,改进放疗计划,治疗后随诊、复发、转移,评估病人生存期,PET、PET/CT,-在,神经系统疾病诊断中的应用,癫痫病灶的诊断与定位；,痴呆：AD、MID、PDD、,认知定位,PET、PET/CT,认知定位,PET、PET/CT-,在心血管系统,疾病诊断中,的应用,冠心病：,13,N-NH,3,心肌存活测定：,血流-代谢图像,血流灌注显像（,99m,Tc-MIBI,13,NH,3,）,代谢显像,18,F-FDG,“不匹配”（有代谢，无血流）心肌存活,“匹配”（无代谢，无血流）心肌不存活,心肌存活“金标准”决定是否手术,核医学治疗,核医学的左手,核医学治疗原理,将放射性核素引入体内,使用特异性的载体(如RIT）,放射性核素标记载体,载体参与体内生物活动，带着核素定位到靶器官,直接利用核素与靶器官的亲和定位作用,131,I、,153,Sm、,89,Sr,定位施放放射性核素（如,125,I 种子源）,将放射性核素直接放到靶器官,依靠放射性核素发射的射线杀死病变细胞,核医学治疗的优点,短射程的、射线,放射性核素局限在靶器官，对正常组织损伤小,核医学治疗的一些项目,甲状腺疾病：,131,I,骨转移瘤：,89,Sr、,153,Sm、,32,P,肿瘤放射免疫治疗（RIT）：标记抗体,核素、核素、俄歇电子及内转换电子核素,肿瘤间质核素治疗：,32,P,肿瘤介入治疗,皮肤病敷贴治疗,粒子植入治疗：,125,I,核医学中最需要解决的-两个问题,图像部分容积效应校正,体内核素治疗的吸收剂量测量或估算,部分容积效应,partial volume effect,PEV,根源：有限的分辨率，点源 球像,结果：病灶失真，定量误差，小病灶被噪声淹没,部分容积效应的校正,目前还没有适合临床使用的校正部分容积效应的方法,期待工程师们.,核素治疗中的难题,现状：“拳头”治疗项目少,原因：吸收,剂量分布的不可知,吸收剂量计算,并不缺少算法,MIRD方法,蒙特卡罗法,剂量点核函数卷积法,缺少的是前提条件,：,体内核素空间分布及时间变化,谢谢！,