臨床檢驗(yàn)本科檢驗(yàn)核醫(yī)學(xué)

1、核醫(yī)學(xué)總論,授課教員：李貴平南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科副教授、副主任醫(yī)師，中科院博士后，醫(yī)學(xué)博士,2007年8月31日星期五,大亞灣核電站,核醫(yī)學(xué)？,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查： 了解和認(rèn)識(shí)？ 與核醫(yī)學(xué)有關(guān)的檢查項(xiàng)目？ 與核醫(yī)學(xué)有關(guān)的治療項(xiàng)目？,檢驗(yàn)專業(yè)為何要學(xué)習(xí)核醫(yī)學(xué),醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)的必修課程之一。核醫(yī)學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要內(nèi)容，也是醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，而檢驗(yàn)核醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。核醫(yī)

2、學(xué)涉及的領(lǐng)域多，應(yīng)用范圍廣，技術(shù)手段非常豐富。,1959年Berson和Yalow將放射性的高靈敏性、免疫學(xué)抗原抗體結(jié)合反應(yīng)的高特異性和競(jìng)爭(zhēng)抑制原理相結(jié)合建立了放射免疫分析（RIA），開(kāi)辟了醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)史上的新紀(jì)元，使得原本難以測(cè)定的含量極微的重要生命物質(zhì)得以精確測(cè)定。目前RIA可以測(cè)量幾乎一切生物活性物質(zhì)，有力地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展。為此，在1977年，Yalow獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,在RIA基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步發(fā)展了免疫放射分析。在方法學(xué)

3、上，相繼建立了和發(fā)展了各種標(biāo)記免疫分析技術(shù)，諸如酶免疫分析、化學(xué)發(fā)光分析、熒光分析等，極大地豐富了檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的內(nèi)容。RIA技術(shù)的建立，促進(jìn)了放射免疫顯像和放射免疫治療技術(shù)的形成。受體的放射配體結(jié)合分析，促進(jìn)了受體顯像、基因顯像技術(shù)的形成。核醫(yī)學(xué)示蹤技術(shù)在分子生物學(xué)中的應(yīng)用，促進(jìn)了分子核醫(yī)學(xué)的發(fā)展。,核醫(yī)學(xué)(Nuclear Medicine),核醫(yī)學(xué)是一門(mén)研究放射性核素及其核射線在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及其理論的學(xué)科核醫(yī)學(xué)的主要任務(wù)是用核技

4、術(shù)進(jìn)行診斷、治療和疾病研究核醫(yī)學(xué)三要素：核素、核藥物和核儀器,核醫(yī)學(xué)與其他與放射性有關(guān)學(xué)科的區(qū)別,核醫(yī)學(xué)檢查：放射源是開(kāi)放性的 X線/CT：放射源是封閉的，由X線球管發(fā)射核醫(yī)學(xué)治療：放射源是開(kāi)放性的 放射治療：放射源是封閉的。,核醫(yī)學(xué)內(nèi)容,臨床核醫(yī)學(xué) ☆診斷核醫(yī)學(xué) 影像核醫(yī)學(xué) 放射免疫測(cè)定 ☆治療核醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué),檢驗(yàn)核醫(yī)學(xué)(Laboratory Nuclear medici

5、ne),將實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)的相關(guān)核技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域，與醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)相融合的一門(mén)邊緣學(xué)科。,檢驗(yàn)核醫(yī)學(xué)的內(nèi)容和任務(wù),應(yīng)用核素示蹤技術(shù)和體外放射分析技術(shù)進(jìn)行機(jī)體的功能研究和對(duì)體內(nèi)的微量物質(zhì)實(shí)施超微量分析，以揭示機(jī)體在生理或病理狀態(tài)下的代謝規(guī)律，為疾病的診斷、治療方案的擬訂、預(yù)后判斷、以及病因研究等提供科學(xué)依據(jù)。,檢驗(yàn)核醫(yī)學(xué),主要包括放射性藥物、醫(yī)用核探測(cè)技術(shù)及儀器、核醫(yī)學(xué)劑量學(xué)、標(biāo)記技術(shù)、示蹤技術(shù)、體外放射分析技術(shù)、活化分析技術(shù)和放射自顯影技

6、術(shù)等方面的研究和應(yīng)用。,核物理基礎(chǔ)知識(shí),原子的基本結(jié)構(gòu)核 外電子和原子核,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和即為原子核的質(zhì)量數(shù)，用A來(lái)表示。 原子序數(shù)用Z來(lái)表示，相當(dāng)于原子核的電荷數(shù)即質(zhì)子數(shù)。,原子核是物質(zhì)，具有質(zhì)量和能量?jī)蓚€(gè)基本屬性，根據(jù)這兩個(gè)屬性可對(duì)原子核進(jìn)行分類。,元素(element)：指具有相同質(zhì)子數(shù)的一類原子核。核素(nuclide)：凡具有特定的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和核能態(tài)的一類原子核，稱為某元素的某核素。同一種元素可包括若干種核素。

7、 同位素(isotope)：指同種元素各核素間的關(guān)系稱謂。凡具有相同的原子序數(shù)（質(zhì)子數(shù)相同），但質(zhì)量數(shù)不同的核素。在元素周期表中處于同一位置如：1H、2H、3H 。,同質(zhì)異能素(isomer)：凡具有相同的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)，處在不同核能態(tài)的一類核素。如：99mTc和99Tc互稱同質(zhì)異能素。穩(wěn)定性核素(stable nuclide)：能夠穩(wěn)定存在，不會(huì)自發(fā)地發(fā)生核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級(jí)的變化。不具有放射性的核素稱為穩(wěn)定性核素。放射性核素(ra

8、dionuclide)：不穩(wěn)定，能自發(fā)地從核內(nèi)放出某種射線而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素。具有放射性的核素稱為放射性核素。,測(cè)試題,同位素 A.具有相同的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù) B.具有特定質(zhì)量數(shù)、原子序數(shù)與核能態(tài) C.具有相同原子序數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同的一類核素 D.具有不同質(zhì)子和中子的核素正確答案：,C,核射線：放射性核素由于核衰變而自發(fā)地放出一種或一種以上的射線，有α、β、γ等射線。核衰變：放射性核素自發(fā)地放出一種或

9、一種以上的射線并轉(zhuǎn)換為另一種核素的過(guò)程。 原子核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的比例在一定的范圍內(nèi)才是穩(wěn)定的。比例過(guò)大或過(guò)小都會(huì)發(fā)生核衰變。,強(qiáng)調(diào),核衰變的速率、方式及釋放的射線種類、能量均取決于原子核內(nèi)部的特征，不受周圍環(huán)境的影響。,核衰變的類型,核衰變的類型有三類：α衰變、β衰變、γ衰變。其中?衰變又可分為β－衰變、β＋衰變和電子俘獲三種。因此衰變的形式共有五種。,?衰變：核衰變時(shí)發(fā)射出?粒子的衰變。經(jīng)?衰變后的核素質(zhì)量數(shù)減少4，原子

10、序數(shù)減少2，放出的?粒子實(shí)質(zhì)是氦核4H,?衰變：核衰變時(shí)放射出β粒子或俘獲軌道電子的衰變。?衰變后的核素原子序數(shù)可增加或減少1，但其質(zhì)量數(shù)不變。?衰變可分為β－衰變、β＋衰變和電子俘獲三種。,?衰變：核素由激發(fā)態(tài)或高能態(tài)向基態(tài)或低能態(tài)躍遷時(shí)，放射出γ射線的衰變過(guò)程。γ衰變子核的質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)均不變，只是核素的能態(tài)發(fā)生改變。,,核衰變規(guī)律,放射性核素的原子在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生核衰變的比率，稱為衰變常數(shù)，以?表示。經(jīng)推算可獲得衰變公式如下：

11、 N=N0e-?t 衰變公式表明：隨時(shí)間延長(zhǎng)，放射性核素的原子核數(shù)呈指數(shù)規(guī)律遞減。?的物理意義是：指單位時(shí)間內(nèi)核的衰變幾率。每一種放射性核素都有其固有的衰變常數(shù)。,放射性活度: 單位時(shí)間內(nèi)原子核衰變的數(shù)目，其單位是秒-1,專用名是貝可（Bq）。它與常用的放射性活度單位居里（Ci）和毫居里（mCi）的換算關(guān)系是： 1Ci=3.7×1010Bq 1mCi

12、=3.7×107Bq=37MBq放射性比活度: 單位質(zhì)量或容積的放射性制劑中的放射性活度。如Bq/mg、Bq/ml、Bq/mol等。,放射性活度與放射性比活度,半衰期（halflife）,半衰期是實(shí)際工作中描述放射性核素衰變速率的指標(biāo)。常用的半衰期指標(biāo)有：物理半衰期，生物半衰期，有效半衰期。,,物理半衰期(T1/2) ：放射性核素由于自身的衰變，其原子核數(shù)目減小到原來(lái)的一半所需的時(shí)間。半衰期與衰變常數(shù)的關(guān)系如

13、下： T1/2＝0.693/?生物半衰期(Tb) ：某生物體內(nèi)的放射性核素由于生物代謝等作用，使該放射性核素在此系統(tǒng)中的量減小一半所需的時(shí)間,有效半衰期(Te) ：生物體內(nèi)的放射性核素由于放射性衰變及生物代謝的共同作用，該放射性核素的活度減小到一半所需的時(shí)間。 物理半衰期、生物半衰期和有效半衰期三者的關(guān)系如下： 1/Te=1/T1/2+1/ Tb,測(cè)試題,某實(shí)驗(yàn)室有放射性Na131I，目前標(biāo)定的放射性活

14、度是370MBq，已知131I的半衰期是8d，請(qǐng)問(wèn)24d后放射性活度是多少？請(qǐng)思考如何計(jì)算？,24d后131I經(jīng)歷了幾個(gè)半衰期？24d/8d＝3個(gè)半衰期24d后還剩下的放射性活度為： 370MBq×(1/2)×(1/2)×(1/2)＝46.25MBq,射線與物質(zhì)的相互作用,一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 指?粒子、?粒子等可直接引起電離，稱為直接電離粒子。二、光子與物質(zhì)的相互作用

15、 指γ射線、X射線等可間接引起電離，稱為間接電離粒子。,一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,激發(fā)(excitation)：帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，軌道電子獲得的能量只能從低能態(tài)軌道躍遷到高能態(tài)軌道，這種現(xiàn)象稱為激發(fā)。電離(ionization)：帶電粒子入射物質(zhì)后，使物質(zhì)的原子變成離子對(duì)的作用稱為電離。電子變成自由電子，原子變成正離子。 它是電離輻射的主要機(jī)制，也是某些放射性探測(cè)器測(cè)量射線的物理基礎(chǔ)。,激發(fā)與電離,電離作

16、用強(qiáng)弱的衡量指標(biāo)：電離密度（帶電粒子在物質(zhì)內(nèi)行進(jìn)的每cm路徑上產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)目）。電離密度與帶電粒子本身的運(yùn)動(dòng)速度、電荷數(shù)量及被作用物質(zhì)的密度相關(guān)。帶電粒子在物質(zhì)內(nèi)能量消耗速率的衡量指標(biāo)：線性能量傳遞（LET）－帶電粒子在物質(zhì)內(nèi)運(yùn)行的單位路程上損失的能量。,散射(scattering)：帶電粒子受到物質(zhì)原子核庫(kù)侖電場(chǎng)的作用而發(fā)生方向偏折及能量的變化，稱為散射。散射對(duì)測(cè)量及防護(hù)都有一定程度的影響。?粒子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于?粒子，故?粒子的

17、散射不明顯，而?粒子散射比較明顯。被作用物質(zhì)的核電場(chǎng)越強(qiáng)，散射作用越顯著。,韌致輻射(bremsstrahlung)：高能β－粒子在介質(zhì)中受到阻滯、急劇減速時(shí)，將部分能量轉(zhuǎn)化為電磁輻射（即X射線）而輻射出去，稱為韌致輻射。其發(fā)生幾率與β－粒子的能量及介質(zhì)的原子序數(shù)的平方成正比。32P應(yīng)采用低Z和高Z物質(zhì)的依次雙層防護(hù)，即先通過(guò)低Z物質(zhì)，使其能量的多數(shù)消耗于對(duì)低Z物質(zhì)的激發(fā)和電離作用（在物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生），少部分能量發(fā)生韌致輻射釋放出的光

18、子再通過(guò)后面高Z物質(zhì)被有效地阻擋。,契侖科夫輻射(Cerenkov radiation)：對(duì)于32P等中、高能?電子通過(guò)折射率較大的透明媒質(zhì)時(shí)，若其速度大于光在該媒質(zhì)中的相速度，則在?粒子經(jīng)過(guò)的徑跡處，將沿一定方向發(fā)射出近紫外波長(zhǎng)的微弱可見(jiàn)光，即契侖科夫輻射。 可利用液體閃爍計(jì)數(shù)器在無(wú)閃爍液，以15～20ml水透明液體作介質(zhì)，直接進(jìn)行測(cè)量。,吸收(Absorption):在帶電粒子使物質(zhì)的原子發(fā)生電離和激發(fā)的過(guò)程中，本身的能量逐

19、漸消耗，當(dāng)其能量全部耗盡時(shí)，原來(lái)的帶電粒子不復(fù)存在，這種現(xiàn)象稱為吸收。 射程(Range)：帶電粒子被物質(zhì)吸收前，在物質(zhì)中所經(jīng)過(guò)的距離稱為它在該物質(zhì)中的射程。,二、γ射線與物質(zhì)的相互作用,?射線是一種電離輻射或稱為光子流，具有一定的質(zhì)量和能量，但不帶電荷，具有穿透力強(qiáng)、電離能力弱的特點(diǎn)。,光電效應(yīng)γ射線入射物質(zhì)后，被物質(zhì)原子吸收、發(fā)射軌道電子的現(xiàn)象。與物質(zhì)的原子核外殼層電子碰撞，將能量全部交給一個(gè)內(nèi)層軌道電子，使之脫離原子而釋放出

20、來(lái)，此電子稱為光電子。這一現(xiàn)象在低能γ射線入射高密度或/和高Z物質(zhì)時(shí)，光電效應(yīng)是主要的。用高密度、高Z物質(zhì)防護(hù)γ射線效果顯著。,康普頓效應(yīng)光子僅將一部分能量傳遞給軌道電子，使其釋出，而本身則發(fā)生散射。該效應(yīng)與物質(zhì)的密度及原子序數(shù)成正比，但隨γ射線的能量增大而減少。,電子對(duì)生成光子能量大于1.022MeV時(shí)，在原子核或其它粒子的電場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)化為一對(duì)正、負(fù)電子對(duì)，此過(guò)程稱為電子對(duì)生成。該效應(yīng)與物質(zhì)的密度及原子序數(shù)成正比，與γ射線

21、的能量也成正比。,?射線的吸收γ射線能量因上述三種效應(yīng)而減弱的過(guò)程。無(wú)論何種物質(zhì)，對(duì)γ射線能量的吸收規(guī)律相同，即與物質(zhì)的厚度成指數(shù)函數(shù)關(guān)系。無(wú)論會(huì)出現(xiàn)何種效應(yīng)，對(duì)γ射線的有效防護(hù)應(yīng)使用高密度、高原子序數(shù)的物質(zhì)。,電離輻射量及其單位,電離輻射量及其單位就是用來(lái)描述輻射場(chǎng)（射線的不同空間部位）的性質(zhì)、輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)能量的傳遞關(guān)系和反映與輻射效應(yīng)相關(guān)的量和單位。輻射量中常用的有：照射量（X）、吸收劑量（D）、劑量當(dāng)量（DE）等。,

22、照射量（exposure）：這是表示X、γ射線在空氣中致電離能力的物理量，是度量輻射場(chǎng)強(qiáng)度的一種物理量，以X來(lái)表示。 其含義是：X、γ射線在質(zhì)量為dm的空氣中釋放出全部正、負(fù)電子，完全被空氣所阻止時(shí)形成的同種符號(hào)離子的總電荷絕對(duì)值dQ，除以dm所得的商，即 X=dQ/dm 。照射量的SI制單位是庫(kù)侖·千克-1（C·kg-1）。舊的專用單位是倫琴（R）。,吸收劑量：受照射物質(zhì)吸收任何電離輻射能 量的物理量，用D來(lái)

23、表示。其含義是：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的受照物質(zhì)從電離輻射 所接收的平均能量。吸收劑量的SI制單位是戈[瑞]（Gy）。 1Gy＝1J(焦耳)/kg。 舊的專用單位是拉德（rad）。 1Gy＝100rad,劑量當(dāng)量：指在吸收劑量相同的條件下，衡量不同電離輻射對(duì)機(jī)體危害程度的物理量。劑量當(dāng)量專用于核輻射防護(hù)中。其含義是：吸收劑量與修正因素、電離輻射品質(zhì)因素的連乘積。劑量當(dāng)量的SI單位與吸收劑量相同，即J(焦耳

24、)/kg ，即希[沃特]，符號(hào)是Sv。 舊的專用單位是雷姆（rem）。 1Sv=100rem,放射性核素顯像,根據(jù)放射性核素的示蹤原理，利用臟器、組織、細(xì)胞的生理、病理特性以及顯像劑的選擇性聚集特性，形成顯像劑在靶位與鄰近部位之間，正常組織與病理組織之間分布上的差異成像。,核素功能測(cè)定,用核素示蹤的原理和核儀器在體外作臟器的功能檢查。如：甲功儀作甲狀腺攝131I功能測(cè)定；腎圖儀測(cè)定腎功能等。優(yōu)點(diǎn)： 方法簡(jiǎn)

25、便，使用劑量小，病人受照劑量低，短時(shí)間內(nèi)可重復(fù)應(yīng)用，無(wú)特殊禁忌。,核素治療,利用放射性核素衰變過(guò)程中放射出的?或?射線，對(duì)病變組織形成集中照射，破壞和抑制迅速增長(zhǎng)的病變組織，達(dá)到治療疾病的目的。臨床常用的核素治療方法有： 甲亢及甲狀腺癌的131I治療 89Sr骨轉(zhuǎn)移癌治療 單克隆抗體的放射免疫治療 放射性受體靶向治療、放射性反義治療及放射性基因治療等。,放射免疫分析(Radioimmunoassay,

26、RIA),定義：放免分析是將核醫(yī)學(xué)示蹤技術(shù)的高靈敏度和免疫學(xué)免疫反應(yīng)的高特異性相結(jié)合的體外微量物質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)。最小檢測(cè)值為10-9～10-12g。 原理： 基礎(chǔ)：標(biāo)記抗原、未標(biāo)記抗原和特異抗體之間進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)免疫結(jié)合反應(yīng)。 *Ag + Ab *AgAb +

27、 Ag AgAb,,,臨床應(yīng)用,激素的檢測(cè)：HCG、T3、T4、TSH非激素蛋白的檢測(cè)：β2-MG、SF腫瘤標(biāo)記物檢測(cè)：AFP、CEA、CA-50傳染病病原檢測(cè)：乙肝兩對(duì)半藥物濃度監(jiān)測(cè)：地高辛其它生物活性物質(zhì)檢測(cè)：

28、心鈉素 、IL-2,核醫(yī)學(xué)的發(fā)展與現(xiàn)狀,國(guó)外核醫(yī)學(xué)： 初始階段（1898-1945）：1896年Becqueral發(fā)現(xiàn)鈾，1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳，此后回旋加速器的研制成功及第一個(gè)核反應(yīng)堆的建立。 興起階段（1946-1960）：掃描機(jī)、γ相機(jī)研制成功，1959年放射免疫分析的建立，鉬-锝發(fā)生器的研制成功。 發(fā)展階段（1961-至今）：?jiǎn)喂庾影l(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層照相機(jī)(SPECT) ，正電子發(fā)射斷層照相機(jī)(PET

29、),國(guó)內(nèi)核醫(yī)學(xué)： 開(kāi)創(chuàng)階段（1956-1957）：舉辦同位素在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)班，在全國(guó)幾個(gè)大城市建立同位素室。 普及推廣階段（1958-1971）：131I甲狀腺功能測(cè)定，腎圖功能測(cè)定，131I甲狀腺功能亢進(jìn)癥的治療，臟器的核素掃描應(yīng)用。 提高發(fā)展階段（1972-迄今）：γ相機(jī)的臨床應(yīng)用，SPECT及PET的臨床應(yīng)用。,核醫(yī)學(xué)三要素的發(fā)展情況： 核素發(fā)展情況：較長(zhǎng)半衰期核素（131I） → 短半