第五章 放射性示踪技术与显像

null第五章 放射性核素示踪技术与显像第五章 放射性核素示踪技术与显像重庆医科大学第一医院 段东 华中科技大学协和医院 安锐 (Radionuclide Tracing Technique and Imaging)　概述（Introduction）　概述（Introduction）放射性核素示踪技术是核医学诊断与研究的方法学基础，可以说，核医学任何诊断技术和方法都是建立在示踪技术的基础之上的。没有示踪原理就没有核医学。什么是示踪技术？什么是示踪技术？什么是示踪？ 所谓示踪就是指示行踪。 什么是放射性核素示踪技（radionuclide tracing technique） 就是以放射性核素或标记化合物作为示踪剂(tracer)，通过探测放射性核素在发生核衰变过程中发射出来的射线，达到显示被标记的化学分子踪迹的目的，用以研究被标记物在生物体系或外界环境中分布状态或变化规律的技术。What is tracing technique?null示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就，为宏观医学向微观医学发展做出了极为重要的贡献。显微镜发现了细胞和微生物，而核素示踪技术看到了机体内分子的变化。 放射性核素示踪技术在分子医学中显示了其独特的地位和优势。 为什么要用核素作为示踪剂？Why use radionuclide as tracer?第一节　放射性核素示踪技术的原理与特点第一节　放射性核素示踪技术的原理与特点 Principle and Characteristic of Nuclide Tracing TechniqueOr 为什么放射性核素能作为示踪剂？同一性　 　放射性核素标记化学分子和相应的非标记化学分子具有相同的化学及生物学性质。 放射性核素的可探测性 　放射性核素能自发地放射出射线。利用高灵敏度的仪器能进行定量、定位、定性探测。动态观察各种物质在生物体内的量变规律。Or 为什么放射性核素能作为示踪剂？null灵敏度高　可以测定10-14～10-18g物质 合符生理条件　不影响生物体原来状态，能反映机体真实的情况 相对简便、实验误差小　可避免反复分离、纯化造成的损失 定性、定量与定位研究相结合 缺点或不足　需专用的实验条件及必要的防护设备；标记核素的脱标可能对实验结果造成影响Characteristic of nuclide tracing techniquenull 体内示踪技术（in vivo) 体外示踪技术（in vitro)按研究对象不同可分为体内示踪技术（in vivo)体内示踪技术（in vivo)１．物质吸收、分布及排泄的示踪研究 　　常用于药物的药理学、药效学和毒理学研究，在药物的筛选、给药途径和剂型选择等方面都具有重要的价值。 体内示踪技术（in vivo)体内示踪技术（in vivo)2．放射性核素稀释法 　　　是利用稀释原理对微量物质作定量测量或测定液体容量的一种核素示踪方法。比一般化学方法更简单，灵敏度更高，广泛地用于研究人体各种成分的重量或容量，如测定身体总水量、全身血容量(包括RBC容量和血浆容量)、细胞外液量、可交换钠量和可交换钾量等 。体内示踪技术（in vivo)体内示踪技术（in vivo)3．放射自显影技（autoradiography，ARG） 　　　是根据放射性核素的示踪原理和射线能使感光材料感光的特性，借助光学摄影术来检查及被研究样品中放射性示踪剂分布状态的一种核技术。 　　　具有定位精确、灵敏度高、可定量分析等优点，广泛用于药理学、毒理学、细胞学、血液学、神经学、遗传学等学科领域。 体内示踪技术（in vivo)体内示踪技术（in vivo)4．放射性核素功能测定 　　　放射性药物引入机体后，根据其理化及生物学性质参与机体特定的代谢过程，并动态地分布于有关脏器和组织，通过检测仪器可观察其在有关脏器中的特征性消长过程，从而了解相应脏器的功能状况。如甲状腺吸131I功能测定、肾功能测定等（见下图）。 　　放射性核素功能测定放射性核素功能测定甲状腺吸131I功能测定患者口服131I甲状腺吸碘功能测定仪甲状腺吸碘功能测定结果放射性核素功能测定放射性核素功能测定肾功能测定（微机肾图）静脉注射经肾小球滤过或肾小管摄取排泄的示踪剂肾功能测定仪肾功能测定结果体内示踪技术（in vivo)体内示踪技术（in vivo)5．放射性核素显像技术 　　是根据放射性核素示踪原理，利用放射性核素或其标记化合物在体内代谢分布的特殊规律，从体外获得脏器和组织功能、结构影像的一种核技术（见下图）。放射性核素显像放射性核素显像向患者体内引入特定示踪剂（或显像剂）核医学显像设备SPECTPET体外示踪技术（in vitro)体外示踪技术（in vitro)1．体外示踪结合放射分析 　　　是指在体外条件下，以放射性核素标记的抗原、抗体或受体的配体为示踪剂，以特异性结合反应为基础，以放射性测量为定量方法，对微量生物活性物质进行定量分折的一类技术的总称，包括放射免疫分析、免疫放射分析、放射受体分析等。 体外示踪技术（in vitro)体外示踪技术（in vitro)２．物质代谢与转化的示踪研究 　　不仅能够对前身物、中间产物、最终产物做出定性分析，还可用以研究前身物转化为产物的速度、转化条件、转化机制以及各种因素对转化的影响。　　　　 　　　例如，用3H-TdR掺入DNA作为淋巴细胞转化的指标观察细胞免疫情况；用125I-UdR（尿嘧啶核苷）掺入RNA，可作为肿瘤细胞增殖速度的指标，用于抗肿瘤药物的药敏实验研究等。体外示踪技术（in vitro)体外示踪技术（in vitro)　３．细胞动力学分析 　　是研究各种增殖细胞群体的动态量变过程的方法，包括增殖、分化、迁移和衰亡等过程的变化规律以及体内外因素对它们的影响和调控等。以细胞周期时间测定最为常用（见下图）。 SDNA合成期G2合成后期M有丝分裂期G1 DNA合成前期3H-TdR掺入Observe windowG0期death放射自显影观察特有的变化　体外示踪技术（in vitro)体外示踪技术（in vitro)４．活化分析 　　　是通过使用适当能量的射线或粒子照射待测样品，使待测样品中某些稳定的核素通过核反应变成放射性核素（活化），然后进行放射性测量和能谱分析，获得待测样品中稳定性核素的种类与含量（分析）的超微量分析技术。活化分析是各种痕量分析法中灵敏度最高的方法之一。 第二节　放射性核素显像第二节　放射性核素显像 (Radionuclide Imaging)SPECTlivernull 脏器和组织显像的基本原理是放射性核素的示踪作用： 不同的显像剂在体内有其特殊的分布和代谢规律，能够选择性聚集在特定脏器、组织或病变部位，使其与邻近组织之间的放射性分布形成一定程度浓度差，而显像剂中的放射性核素可发射出具有一定穿透力的γ射线，利用放射性测量仪器（γ相机、SPECT、PET 、SPECT/CT、PET/CT等）可在体外被探测、记录到这种放射性浓度差，从而在体外显示出脏器、组织或病变部位的形态、位置、大小以及脏器功能变化。不同的脏器、组织或病变选择性聚集 显像剂的机理 不同的脏器、组织或病变选择性聚集 显像剂的机理 1. 合成代谢：131I 甲状腺 2. 细胞吞噬：99mTc-硫胶体 肝、脾、骨髓 3. 循环通路：99mTc-RBC 心血池，99mTc-DTPA 胃排空 4. 选择性农聚：99mTc-PYP 心肌梗塞灶，亲肿瘤显像剂 肿瘤 5. 选择性排泄：99mTc-DTPA 肾脏 99mTc-EHIDA 胆道系统 6. 通透弥散：放射性惰性气体133Xe 肺 7. 离子交换和化学吸附：99mTc-MDP 骨 8. 特异性结合：抗体——抗原、配体——受体null1.根据影像获取的状态分为 静态显像（static imaging） ： 当显像剂在脏器内或病变处的浓度达到高峰且处于较为稳定状态时进行的显像。主要反映脏器的位置、大小、形态及功能等信息。 动态显像（dynamic imaging） ： 在显像剂引入体内后，迅速以设定的显像速度动态采集脏器的多帧连续影像或系列影像，称为动态显像。其不仅可以反映脏器的动脉血流灌注和组织内早期血液分布情况，还可以进行定量分析。null动态显像肾动脉灌注显像甲状腺动态显像静态显像甲状腺肾甲状腺肝null 显像的方式和种类 静态显像 动态显像 (static imaging) （dynamic imaging) null2. 根据影像获取的部位分为 局部显像（regional imaging ） 全身显像（whole body imaging）全身骨局部骨甲状腺null3. 根据影像获取的层面分为 断层显像（tomographic imaging ） 平面显像（planar imaging）心肌断层显像（短轴切面）脑血流灌注断层显像（横断面）心肌平面显像null 显像的方式和种类 平面显像 断层显像 (planar imaging) (tomography) null4. 根据影像获取的时间分为 晚期显像（delay imaging ） 早期显像（early imaging）骨三时相显像（血流相）分化型甲癌患者服131I后72h全身显像null 早期显像(early imaging) 延迟显像(delayed imaging) null5. 根据显像剂对病变组织的亲和力分为 阴性显像（negative imaging ） 阳性显像（positive imaging）全身骨显像（多发热区）亲心肌梗死灶显像肝胶体显像null 阳性显像(positive imaging) 阴性显像(negative imaging) null6. 根据显像时机体的状态分为 负荷显像（stress imaging ） 静息显像（rest imaging）心肌的静息与负荷显像null 静息显像(rest imaging) 负荷显像(loaded imaging)nullnull融 合 显 像 (fusion imaging )nullAnatomy Metabolismnullnull图像质量分析 掌握正常图像的特点 异常图像的分析（包括Position、size、morphologic change、adioactive distribution、Symmetry or regulation of image等） null可同时提供脏器组织的功能和结构变化，有助于疾病的早期诊断 可用于定量分析 具有较高的特异性 安全、无创 不同影像的比较不同影像的比较ECT主要反映脏器或组织的功能、血流与代谢，也反映其形态，但分辨率较CT,MRI差。 CT,MRI主要反映解剖学形态变化，分辨率较好，有时也反映其功能变化，但不如ECT。 ECT显像时不同脏器显像需不同药物，同一脏器不同目的显像，也要用不同药物。 CT,MRI检查时，任何脏器较单纯，均只有普通平扫和增强。 掌握内容掌握内容示踪技术的原理与特点 显像剂摄取机理 显像类型与特点 分析图像的要点 不同影像的比较思考思考题1.什么是放射性核素示踪技术？ 2.简述放射性核素示踪技术的原理与特点。 3.放射性核素显像中显像剂摄取的机理有哪些？ 4.简述放射性核素显像的类型。 5.简述放射性核素显像与其他影像检查比较其主要特点是什么？