臨床檢驗本科檢驗核醫(yī)學

1、核醫(yī)學總論,授課教員：李貴平南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院核醫(yī)學科副教授、副主任醫(yī)師，中科院博士后，醫(yī)學博士,2007年8月31日星期五,大亞灣核電站,核醫(yī)學？,現場調查： 了解和認識？ 與核醫(yī)學有關的檢查項目？ 與核醫(yī)學有關的治療項目？,檢驗專業(yè)為何要學習核醫(yī)學,醫(yī)學檢驗專業(yè)的必修課程之一。核醫(yī)學是現代醫(yī)學的重要內容，也是醫(yī)學現代化的重要標志之一，而檢驗核醫(yī)學技術的發(fā)展已經成為醫(yī)學檢驗技術現代化的重要標志之一。核醫(yī)

2、學涉及的領域多，應用范圍廣，技術手段非常豐富。,1959年Berson和Yalow將放射性的高靈敏性、免疫學抗原抗體結合反應的高特異性和競爭抑制原理相結合建立了放射免疫分析（RIA），開辟了醫(yī)學檢驗史上的新紀元，使得原本難以測定的含量極微的重要生命物質得以精確測定。目前RIA可以測量幾乎一切生物活性物質，有力地推動了醫(yī)學科學的發(fā)展。為此，在1977年，Yalow獲得諾貝爾醫(yī)學獎。,在RIA基礎上，又進一步發(fā)展了免疫放射分析。在方法學

3、上，相繼建立了和發(fā)展了各種標記免疫分析技術，諸如酶免疫分析、化學發(fā)光分析、熒光分析等，極大地豐富了檢驗醫(yī)學的內容。RIA技術的建立，促進了放射免疫顯像和放射免疫治療技術的形成。受體的放射配體結合分析，促進了受體顯像、基因顯像技術的形成。核醫(yī)學示蹤技術在分子生物學中的應用，促進了分子核醫(yī)學的發(fā)展。,核醫(yī)學(Nuclear Medicine),核醫(yī)學是一門研究放射性核素及其核射線在醫(yī)學中的應用及其理論的學科核醫(yī)學的主要任務是用核技

4、術進行診斷、治療和疾病研究核醫(yī)學三要素：核素、核藥物和核儀器,核醫(yī)學與其他與放射性有關學科的區(qū)別,核醫(yī)學檢查：放射源是開放性的 X線/CT：放射源是封閉的，由X線球管發(fā)射核醫(yī)學治療：放射源是開放性的 放射治療：放射源是封閉的。,核醫(yī)學內容,臨床核醫(yī)學 ☆診斷核醫(yī)學 影像核醫(yī)學 放射免疫測定 ☆治療核醫(yī)學實驗核醫(yī)學,檢驗核醫(yī)學(Laboratory Nuclear medici

5、ne),將實驗核醫(yī)學的相關核技術應用于醫(yī)學檢驗領域，與醫(yī)學檢驗學相融合的一門邊緣學科。,檢驗核醫(yī)學的內容和任務,應用核素示蹤技術和體外放射分析技術進行機體的功能研究和對體內的微量物質實施超微量分析，以揭示機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、預后判斷、以及病因研究等提供科學依據。,檢驗核醫(yī)學,主要包括放射性藥物、醫(yī)用核探測技術及儀器、核醫(yī)學劑量學、標記技術、示蹤技術、體外放射分析技術、活化分析技術和放射自顯影技

6、術等方面的研究和應用。,核物理基礎知識,原子的基本結構核 外電子和原子核,質子數和中子數之和即為原子核的質量數，用A來表示。 原子序數用Z來表示，相當于原子核的電荷數即質子數。,原子核是物質，具有質量和能量兩個基本屬性，根據這兩個屬性可對原子核進行分類。,元素(element)：指具有相同質子數的一類原子核。核素(nuclide)：凡具有特定的質子數、中子數和核能態(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系稱謂。凡具有相同的原子序數（質子數相同），但質量數不同的核素。在元素周期表中處于同一位置如：1H、2H、3H 。,同質異能素(isomer)：凡具有相同的原子序數和質量數，處在不同核能態(tài)的一類核素。如：99mTc和99Tc互稱同質異能素。穩(wěn)定性核素(stable nuclide)：能夠穩(wěn)定存在，不會自發(fā)地發(fā)生核內結構或能級的變化。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)地從核內放出某種射線而轉變?yōu)榱硪环N核素。具有放射性的核素稱為放射性核素。,測試題,同位素 A.具有相同的原子序數和質量數 B.具有特定質量數、原子序數與核能態(tài) C.具有相同原子序數，但質量數不同的一類核素 D.具有不同質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換為另一種核素的過程。 原子核中質子數與中子數的比例在一定的范圍內才是穩(wěn)定的。比例過大或過小都會發(fā)生核衰變。,強調,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：核衰變時發(fā)射出?粒子的衰變。經?衰變后的核素質量數減少4，原子

10、序數減少2，放出的?粒子實質是氦核4H,?衰變：核衰變時放射出β粒子或俘獲軌道電子的衰變。?衰變后的核素原子序數可增加或減少1，但其質量數不變。?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，放射出γ射線的衰變過程。γ衰變子核的質量數和原子序數均不變，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間內發(fā)生核衰變的比率，稱為衰變常數，以?表示。經推算可獲得衰變公式如下：

11、 N=N0e-?t 衰變公式表明：隨時間延長，放射性核素的原子核數呈指數規(guī)律遞減。?的物理意義是：指單位時間內核的衰變幾率。每一種放射性核素都有其固有的衰變常數。,放射性活度: 單位時間內原子核衰變的數目，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）的換算關系是： 1Ci=3.7×1010Bq 1mCi

12、=3.7×107Bq=37MBq放射性比活度: 單位質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）,半衰期是實際工作中描述放射性核素衰變速率的指標。常用的半衰期指標有：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，其原子核數目減小到原來的一半所需的時間。半衰期與衰變常數的關系如

13、下： T1/2＝0.693/?生物半衰期(Tb) ：某生物體內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間,有效半衰期(Te) ：生物體內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間。 物理半衰期、生物半衰期和有效半衰期三者的關系如下： 1/Te=1/T1/2+1/ Tb,測試題,某實驗室有放射性Na131I，目前標定的放射性活

14、度是370MBq，已知131I的半衰期是8d，請問24d后放射性活度是多少？請思考如何計算？,24d后131I經歷了幾個半衰期？24d/8d＝3個半衰期24d后還剩下的放射性活度為： 370MBq×(1/2)×(1/2)×(1/2)＝46.25MBq,射線與物質的相互作用,一、帶電粒子與物質的相互作用 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、帶電粒子與物質的相互作用,激發(fā)(excitation)：帶電粒子通過物質時，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，這種現象稱為激發(fā)。電離(ionization)：帶電粒子入射物質后，使物質的原子變成離子對的作用稱為電離。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制，也是某些放射性探測器測量射線的物理基礎。,激發(fā)與電離,電離作

16、用強弱的衡量指標：電離密度（帶電粒子在物質內行進的每cm路徑上產生的離子對數目）。電離密度與帶電粒子本身的運動速度、電荷數量及被作用物質的密度相關。帶電粒子在物質內能量消耗速率的衡量指標：線性能量傳遞（LET）－帶電粒子在物質內運行的單位路程上損失的能量。,散射(scattering)：帶電粒子受到物質原子核庫侖電場的作用而發(fā)生方向偏折及能量的變化，稱為散射。散射對測量及防護都有一定程度的影響。?粒子的質量遠大于?粒子，故?粒子的

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

18、子再通過后面高Z物質被有效地阻擋。,契侖科夫輻射(Cerenkov radiation)：對于32P等中、高能?電子通過折射率較大的透明媒質時，若其速度大于光在該媒質中的相速度，則在?粒子經過的徑跡處，將沿一定方向發(fā)射出近紫外波長的微弱可見光，即契侖科夫輻射。 可利用液體閃爍計數器在無閃爍液，以15～20ml水透明液體作介質，直接進行測量。,吸收(Absorption):在帶電粒子使物質的原子發(fā)生電離和激發(fā)的過程中，本身的能量逐

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

20、來，此電子稱為光電子。這一現象在低能γ射線入射高密度或/和高Z物質時，光電效應是主要的。用高密度、高Z物質防護γ射線效果顯著。,康普頓效應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。該效應與物質的密度及原子序數成正比，但隨γ射線的能量增大而減少。,電子對生成光子能量大于1.022MeV時，在原子核或其它粒子的電場作用下，轉化為一對正、負電子對，此過程稱為電子對生成。該效應與物質的密度及原子序數成正比，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而減弱的過程。無論何種物質，對γ射線能量的吸收規(guī)律相同，即與物質的厚度成指數函數關系。無論會出現何種效應，對γ射線的有效防護應使用高密度、高原子序數的物質。,電離輻射量及其單位,電離輻射量及其單位就是用來描述輻射場（射線的不同空間部位）的性質、輻射與物質相互作用時能量的傳遞關系和反映與輻射效應相關的量和單位。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，是度量輻射場強度的一種物理量，以X來表示。 其含義是：X、γ射線在質量為dm的空氣中釋放出全部正、負電子，完全被空氣所阻止時形成的同種符號離子的總電荷絕對值dQ，除以dm所得的商，即 X=dQ/dm 。照射量的SI制單位是庫侖·千克-1（C·kg-1）。舊的專用單位是倫琴（R）。,吸收劑量：受照射物質吸收任何電離輻射能 量的物理量，用D來

23、表示。其含義是：單位質量的受照物質從電離輻射 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,劑量當量：指在吸收劑量相同的條件下，衡量不同電離輻射對機體危害程度的物理量。劑量當量專用于核輻射防護中。其含義是：吸收劑量與修正因素、電離輻射品質因素的連乘積。劑量當量的SI單位與吸收劑量相同，即J(焦耳

24、)/kg ，即希[沃特]，符號是Sv。 舊的專用單位是雷姆（rem）。 1Sv=100rem,放射性核素顯像,根據放射性核素的示蹤原理，利用臟器、組織、細胞的生理、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功能測定；腎圖儀測定腎功能等。優(yōu)點： 方法簡

25、便，使用劑量小，病人受照劑量低，短時間內可重復應用，無特殊禁忌。,核素治療,利用放射性核素衰變過程中放射出的?或?射線，對病變組織形成集中照射，破壞和抑制迅速增長的病變組織，達到治療疾病的目的。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)學示蹤技術的高靈敏度和免疫學免疫反應的高特異性相結合的體外微量物質的檢測技術。最小檢測值為10-9～10-12g。 原理： 基礎：標記抗原、未標記抗原和特異抗體之間進行競爭免疫結合反應。 *Ag + Ab *AgAb +

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

28、心鈉素 、IL-2,核醫(yī)學的發(fā)展與現狀,國外核醫(yī)學： 初始階段（1898-1945）：1896年Becqueral發(fā)現鈾，1898年居里夫婦發(fā)現鐳，此后回旋加速器的研制成功及第一個核反應堆的建立。 興起階段（1946-1960）：掃描機、γ相機研制成功，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）：單光子發(fā)射型計算機斷層照相機(SPECT) ，正電子發(fā)射斷層照相機(PET

29、),國內核醫(yī)學： 開創(chuàng)階段（1956-1957）：舉辦同位素在醫(yī)學中的應用學習班，在全國幾個大城市建立同位素室。 普及推廣階段（1958-1971）：131I甲狀腺功能測定，腎圖功能測定，131I甲狀腺功能亢進癥的治療，臟器的核素掃描應用。 提高發(fā)展階段（1972-迄今）：γ相機的臨床應用，SPECT及PET的臨床應用。,核醫(yī)學三要素的發(fā)展情況： 核素發(fā)展情況：較長半衰期核素（131I） → 短半