核医学仪器 与 放射性药物

核医学仪器 与 放射性药物

仁济医院 · 核医学科

核医学仪器

核医学仪器核医学检查

放射性药物

核医学仪器

放

射

性

药

物射 线

种类能量

活度时间变化

空间分布

核

医

学

仪

器

射线探测的基本原理• 电离作用 射线 物质（电离） 电信号 例如：电离室、盖 - 革计数管• 荧光现象 射线 闪烁物质 荧光 电信号

例如：闪烁计数仪、 γ － camera 等• 感光作用 射线 感光乳胶 显影、定影 例如：放射自显影技术

基本结构

• 射线探测器 能量转换，射线能

• 电子测量仪器 - 计算机系统 记录、分析电脉冲信号

电脉冲信号

核医学仪器的基本结构

探 头 前置放大器 主放大器 甄别器 定标电路

稳压直流高压电源

稳压直流低压电源

数字显示器

闪烁体 光电倍增管 前置放大器入射γ-ray

闪烁探测器 ( 探头 ) 基本结构

电信号

闪烁体： β– ray ，液体闪烁体 γ– ray ， NaI （ Tl ） β+ ray ， BGO 、 LSO 、 GSO 、 Na （ Tl ）

常用核医学仪器

• 体外测定用

• 体内诊断用

功能测定

核素显像

体外测定核医学仪器• 井型 γ- 计数器 单管或全自动放免仪： 125I （ γ-ray ） 体外放射分析法测定血液、尿液、分泌 物和其他体液中微量物质（激素、肿瘤 标志物、药物浓度等） 单道或多道放射性活度计： 99mTc etc.

• 液体闪烁计数器 3H 、 14C （低能 β- ray ） 实验研究（物资代谢、遗传工程等） 体外放射分析

体外测定核医学仪器

放射免疫分析仪

活度计

体内诊断用核医学仪器• 功能测定 甲功仪：甲状腺吸碘功能测定 肾图仪：肾小管分泌与排泄功能测定 心功仪：心室收缩与舒张功能测定

• 核素显像 γ-camera ： 99mTc 等单光子核素，平面显像 SPECT ： 99mTc 等单光子核素，平面 / 断层显像 PET & PET/CT ： 18F 等正电子核素，断层显像

功能测定核医学仪器

甲功仪

甲状腺吸碘功能测定

显像仪器—— γ-camera

探头及支架

计算机影像处理系统

γ-camera—— 结构

γ-camera—— 临床应用• 影像采集 局部静态像：预置计数采集（ 500-1000Kcounts/ 帧）

预置时间采集（ 30-60sec/ 帧） 全身静态像：预置采集速度（ 10-15cm/min ） 局部动态像：预置采集频率（ 1 帧 /1-2sec ，连续采

集）• 影像处理 空间平滑、时间平滑、 ROI 分析……

• 影像显示、拍片或打印、阅片和结果报告

显像仪器—— SPECT (Single Photon Emission CT)

Projection scan

Reconstruction (FBP 、 ML-EM)

Tomogram(Trans 、 Cor 、 Sag)

显像仪器—— PET (Positron Emission CT)

Projection scan

Reconstruction (FBP 、 ML-EM)

Tomogram(Trans 、 Cor 、 Sag)

PET (Positron Emission CT)

Projection scan

Reconstruction (FBP 、 ML-EM)

Tomogram(Trans 、 Cor 、 Sag)

最新进展—— PET/CTCT PET/CTPET

代谢 解剖 融合

放射性药品

放射性药品？• 概念： 含有放射性核素供医学诊断和治疗的一类特殊药品• 构成： 放射性核素；放射性核素＋标记化合物• 分类： 使用目的—— 诊断用、 治疗用 使用方法—— 体内用、 体外用 理化性质和结构——离子型、胶体型、络合物型 放射性核素——长半衰期、短半衰期、超短半衰期

诊断用体内放射性药品• 用途：显像诊断（显像剂）；功能测定• 药物的基本要求： 无菌、无热源、化学毒性小• 放射性药物的特殊要求： 射线种类—— γ- 射线 射线能量—— 适中（ 80-200keV ） 物理半衰期—— <10 小时

显像剂• 放射性核素 单光子核素： 99mTc (IT, 140KeV, 6.02h), 123I (EC, 159KeV, 13.2h), 201Tl (EC, 69-80KeV, 73h), …etc. 正电子核素： 18F (β+, 0.635MeV, 110min), 15O (β+, 1.7MeV, 2.1min), …etc.

• 标记化合物 包括： ECD, MIBI, MDP, DTPA, …etc.

放射性核素类显像剂

• 单光子核素： Na99mTcO4,

Na123I, 201TlCl, …etc.

• 正电子核素： H215O,

C15O2, 13NH3, …etc.

放射性核素 + 标记化合物• 单光子核素： 99mTc-ECD, 99mTc-MIBI, 99mTc-MDP, 99mTc-DTPA, 123I-IMP, 123I-BMIPP 123I-MIBG, …etc.

• 正电子核素： 18F-DG, 18F-L-6-fluorodopa, 11C-methionine, 11C-raclopride, …etc.

99mTc-DTPA (GFR) 与 99mTc-EC (ERPF) 肾动态显像

3min 5min

10min 20min

99mTc-DTPA (GFR)

3min 5min

10min 20min99mTc-EC (ERPF)

治疗用放射性药品• 体内治疗用 药品的基本要求：无菌、无热源、化学毒性小 放射性药品的特殊要求： 放出 β – 射线 的核素—— 32P 、 89Sr 、 90Y 、 131I

β – 射线——电离密度大 —— 生物效应 > X 、 γ- 射线 —— 组织中射程短，周围辐射损伤小• 体外治疗用——敷贴治疗

体外放射分析用诊断试剂

• 低能 γ- 射线核素—— 125I

• 不引入人体内• 放射性活度低• 不需特殊放射性防护

放射性药品的制备

• 放射性核素的制备 反应堆中子照射制备： 32P 、 3H 等 裂变产物中分离提取： 99Mo 、 131I 等 回旋加速器生产： 18F 、 67Ga 、 201Tl 等 放射性核素发生器： 99Mo-99mTc 发生器

原子核反应堆

回旋加速器回旋加速器

放射性核素发生器• 定义：一种从半衰期较长的母体核素中制备， 由母体核衰变产生的半衰期较短的子体 核素的装置。

99Mo 99mTc

T1/2 66h 6h

放射性药品的制备

• 放射性标记化合物制备 同位素交换法 化学合成法 核素单纯标记法 络合物形成法 生物合成法

放射性制剂特点

• 具有放射性• 生理、生化特性：被标记物• 特定物理半衰期和有效使用期• 以放射性活度为计量单位，以核衰变

速度为计量基础• 放射性核素的示踪作用和生物学效应• 放射性药物的脱标及辐射自分解

理化纯度的要求

1. 足够的放射性纯度：应 >99%

2. 合适的放化纯度： >95%

3. 高比放射性活度或浓度4. 理想的生物学特性5. 无毒性

理想的生物学特性

• 能迅速为靶器官摄取浓聚• 非靶器官摄取很少，有较高的靶 /非靶器官的比值

• 血液清除快，软组织本底低• 体内存在稳定，不参加代谢分解过程

放射性药品

诊断和治疗原理

体内放射性药品积聚原理• 放射性药品具有特定的生物学征和行为• 体内放射性药品要求： 靶（ T）器官或组织积聚量高 非靶（ NT ）器官或组织积聚量少 血液清除快——T/NT 比较高• 器官、组织摄取放射性药品取决于： 正常器官组织的生理、生化特征 病变组织和细胞的病理生理特征 放射性药品的化学结构和代谢特征

体内放射性药品积聚原理

• 特异性底物 与体内某些天然底物化学结构相似，参与体内

特定的生化反应或特定的生物学过程，与靶器官具有特异的亲和力。

• 非特异性底物 体内没有与它们结构相似的天然底物，其在体

内的分布由与其结构有关的物理属性决定。

特异性底物

1 、合成代谢底物： Na123I ， Na131I 等

2 、能量代谢底物： 123I-BMIPP ， 18F-FDG

等

3 、酶抑制剂或酶底物： 131I-PNMT 等

4 、神经介质或受体结合： 123I-MIBG 等

5 、抗原抗体结合： 131I-CEA 单克隆抗体等

99mTc-TRODAT神经介质转运蛋白显像

非特异性底物

1 、通道、灌注和生物分布区：心血管造影

2 、弥散与外漏： 133Xe-肺通气显像

3 、特殊价态物质： 99mTc-MIBI 心肌显像

4 、化学吸附作用： 99mTc-MDP骨显像

5 、微血管栓塞和拦截： 99mTc-MAA肺血流显像

6 、排泄和清除： 123I-OIH 肾脏显像

99mTc-MDP 骨显像

放射性药品使用原则

• 限制使用范围和使用量 适应证、诊断方法选择、最小使用剂量• 减少额外照射和环境污染• 严格质量管理、确保安全性和有效性• 提高诊断设备和仪器的探测效率• 强化体外免疫分析的质量管理

小结要点• SPECT 、 PET 的中英文全称，各自在核

医学显像的价值。• 放射性药品的基本概念和特点。• 核医学显像和治疗用放射性药物的原理和

临床应用。• 放射性纯度、放射化学纯度等基本概念。