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1、第九章第九章 核医学影像设备与应用核医学影像设备与应用教学目标：教学目标：1.熟悉核医学的成像原理以及其作用与功能熟悉核医学的成像原理以及其作用与功能2.掌握掌握成像成像的特点与优缺点的特点与优缺点3.了解主要的了解主要的核医学核医学新技术进展与应用新技术进展与应用第九章第九章 核医学影像设备与应用核医学影像设备与应用l核医学，又称原子（核）医学核医学，又称原子（核）医学l核医学是研究同位素及核辐射的医学应用核医学是研究同位素及核辐射的医学应用及理论基础的科学及理论基础的科学l核医学最重要的特点是能提供身体内各组核医学最重要的特点是能提供身体内各组织功能性的变化，而功能性的变化常发生织功能性的
2、变化，而功能性的变化常发生在疾病的早期在疾病的早期l核医学显像具有简单、灵敏、特异、无创核医学显像具有简单、灵敏、特异、无创伤性、安全、易于重复、结果准确等特点伤性、安全、易于重复、结果准确等特点 9.1 9.1 核医学影像设备简介核医学影像设备简介l核医学影像设备是指探测并显示放射性核核医学影像设备是指探测并显示放射性核素药物素药物(俗称同位素药物俗称同位素药物)体内分布图像的体内分布图像的设备。设备。l核医学影像检查核医学影像检查ECT与与CT、MRI等相比，等相比，能够更早地发现和诊断某些疾病。能够更早地发现和诊断某些疾病。l核医学显像属于功能性的显像，即放射性核医学显像属于功能性的显像
3、，即放射性核素显像。核素显像。9.1.1 核医学影像设备发展概况核医学影像设备发展概况1.核医学仪器伴随着核医学这门学科的飞快核医学仪器伴随着核医学这门学科的飞快的速度向前发展。的速度向前发展。2.核医学仪器与核医学本身是共生的核医学仪器与核医学本身是共生的,它渗它渗透在整个核医学治疗的过程中透在整个核医学治疗的过程中,无论是过无论是过去单功能的测量仪还是现在综合大型检测去单功能的测量仪还是现在综合大型检测仪仪,以及最新发展起来的各种治疗仪都推以及最新发展起来的各种治疗仪都推动核医学的发展。动核医学的发展。1.核医学影像设备的发展历史核医学影像设备的发展历史l 1896年，法国物理学家贝克勒尔
4、在研究铀矿时发现，铀矿年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀矿时发现，铀矿能使包在黑纸内的感光胶片感光，这是人类第一次认识到能使包在黑纸内的感光胶片感光，这是人类第一次认识到放射现象，也是后来人们建立放射现象，也是后来人们建立放射自显影放射自显影的基础。的基础。l 1898年，马丽年，马丽居里与她的丈夫皮埃尔居里与她的丈夫皮埃尔居里共同发现了镭，居里共同发现了镭，此后又发现了钚和钍等许多此后又发现了钚和钍等许多天然放射性元素天然放射性元素。l 1923年，物理化学家年，物理化学家Hevesy应用天然的放射性同位素铅应用天然的放射性同位素铅-212研究植物不同部分的铅含量，后来又应用磷研究植物不同部分
5、的铅含量，后来又应用磷-32研究磷研究磷在活体的代谢途径等，并首先提出了在活体的代谢途径等，并首先提出了“示踪技术示踪技术”的概念。的概念。l 1926年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（年，美国波士顿内科医师布卢姆加特（Blumgart）等）等首先应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时首先应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，在人体内间，在人体内第一次应用了示踪技术第一次应用了示踪技术。l 1951年，美国加州大学的卡森（年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出）研制出第一台扫第一台扫描机描机，通过逐点打印获得器官的放射性分布图像，促进了，通过逐点打印获得器官的放射性分
6、布图像，促进了显像的发展。显像的发展。l 1957年，安格（年，安格（Hal O.Anger）研制出）研制出第一台第一台照相机照相机，称，称安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶段，并于段，并于60年代初应用于临床。年代初应用于临床。l 1959年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描，并首年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描，并首先提出了发射式断层的技术，从而为日后先提出了发射式断层的技术，从而为日后发射式计算机断发射式计算机断层扫描机层扫描机ECT的研制奠定了基础。的研制奠定了基础。l 1972年，库赫博士应用三维显示法和年
7、，库赫博士应用三维显示法和18F-脱氧葡萄糖脱氧葡萄糖（18F-FDG）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了18F-FDG检查的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层检查的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层显像（显像（PET）和单光子发射计算机断层显像（）和单光子发射计算机断层显像（SPECT）的）的基础，人们称基础，人们称库赫博士为库赫博士为“发射断层之父发射断层之父”。2.当前核医学影像设备的应用概况当前核医学影像设备的应用概况l 目前广泛使用的单光子发射计算机断层目前广泛使用的单光子发射计算机断层（SPECT），已从单探头、双探头和三探头，直），
8、已从单探头、双探头和三探头，直至现在发展为带衰减校正的能进行符合线路成像至现在发展为带衰减校正的能进行符合线路成像的的SPECTl PET-CT的出现使医学影像技术进入了一个新的的出现使医学影像技术进入了一个新的阶段阶段l 分子生物学技术的迅速发展以及与核医学技术的分子生物学技术的迅速发展以及与核医学技术的相互融合，形成核医学又一个新的分支学科相互融合，形成核医学又一个新的分支学科分分子核医学子核医学（molecular nuclear medicine）l 把两种设备的图像融合起来进行分析把两种设备的图像融合起来进行分析3.SPECT与与PET-CT的区别的区别l核医学中把应用计算机辅助断层
9、技术进行核医学中把应用计算机辅助断层技术进行显像的设备统称为显像的设备统称为ECT，它是医学影像技，它是医学影像技术的重要组成部分。术的重要组成部分。ECT的中文名称为发的中文名称为发射型计算机断层显像，是其英文名称缩写射型计算机断层显像，是其英文名称缩写而成（而成（Emission Computed Tomography）。）。lECT实际上又包括两大类设备即实际上又包括两大类设备即SPECT和和PET-CT SPECT并不是一种很新的设备，其由并不是一种很新的设备，其由Kuhl等等人于人于1979年研制成功。经过多年不断的改进，年研制成功。经过多年不断的改进，SPECT技术已经有了很大的发
10、展，产生了许多不技术已经有了很大的发展，产生了许多不同型号、不同档次的产品，但是其显像的基本原同型号、不同档次的产品，但是其显像的基本原理没有变化，总体上仍属于比较低端的核医学设理没有变化，总体上仍属于比较低端的核医学设备。目前国内很多三级以上医院都已经配备备。目前国内很多三级以上医院都已经配备SPECT，数量达，数量达300台以上，主要用于全身骨骼、台以上，主要用于全身骨骼、心肌血流、脑血流、甲状腺等显像。心肌血流、脑血流、甲状腺等显像。ECT的另一类设备的另一类设备PECT是以发射正电子的是以发射正电子的放射性核素做为发射体，称为正电子发射型计算放射性核素做为发射体，称为正电子发射型计算机
11、断层显像，其英文名称为机断层显像，其英文名称为 positron emission computed tomography，即我们通常所说的，即我们通常所说的PET。PET是核医学领域中最先进的显像设备，被视为是核医学领域中最先进的显像设备，被视为核医学史上划时代的里程碑，是最高水平核医学核医学史上划时代的里程碑，是最高水平核医学的标志。的标志。PET所应用的显像剂如所应用的显像剂如C-11、N-13，O-15等都是人等都是人体组织的基本元素，易于标记到各种生命必须的化合物、体组织的基本元素，易于标记到各种生命必须的化合物、代谢产物或类似物上而不改变它们的生物活性，且可以参代谢产物或类似物上而
12、不改变它们的生物活性，且可以参与人体的生理、生化代谢过程，因而能够深入分子水平反与人体的生理、生化代谢过程，因而能够深入分子水平反映人体的生理、生化过程，从功能、代谢等方面前面评价映人体的生理、生化过程，从功能、代谢等方面前面评价人体的功能状态，达到早期诊断疾病、指导治疗的目的。人体的功能状态，达到早期诊断疾病、指导治疗的目的。定性准确和一次性完成全身显像的特点极大地促进了其在定性准确和一次性完成全身显像的特点极大地促进了其在肿瘤、脑神经系统疾病以及心脏病等方面的应用。我国于肿瘤、脑神经系统疾病以及心脏病等方面的应用。我国于1995年由山东淄博万杰医院引进国内第一台年由山东淄博万杰医院引进国内
13、第一台PET，其后增，其后增长较为缓慢。长较为缓慢。PET的先进性显而易见，但其最大的缺点是解剖结构的先进性显而易见，但其最大的缺点是解剖结构显示不够清晰。因此人们尝试把擅长功能显像的显示不够清晰。因此人们尝试把擅长功能显像的PET与擅与擅长显示解剖结构的全身长显示解剖结构的全身CT结合起来，于是在结合起来，于是在2000年世界年世界上第一台同机一体化上第一台同机一体化PET/CT在美国在美国CTI公司研制成功，公司研制成功，被美国被美国时代时代杂志评选为年度最伟大的发明创造。由于杂志评选为年度最伟大的发明创造。由于PET/CT是目前最先进的是目前最先进的PET与最好的多排螺旋与最好的多排螺旋
14、CT的完美的完美组合，达到了一加一大于二的效果，一举成为目前最豪华组合，达到了一加一大于二的效果，一举成为目前最豪华的医学影像诊断设备。的医学影像诊断设备。PET与与CT的同机组合极大地提高的同机组合极大地提高了临床医生对了临床医生对PET的认知度，所以一经问世便在世界范围的认知度，所以一经问世便在世界范围内高速增长。内高速增长。2002年第一台年第一台PET/CT在国内安家落户，目在国内安家落户，目前前PET/CT在国内已经呈献快速发展的趋势。在国内已经呈献快速发展的趋势。总体上讲，总体上讲，SPECT与与PET相比二者可以说具相比二者可以说具有本质的区别，数据表明，有本质的区别，数据表明，
15、SPECT的最高探测效的最高探测效率仅为率仅为PET的的1%-3%左右，图像质量远不能与左右，图像质量远不能与PET/CT相比，诊断效能上差距较大。二者一种相比，诊断效能上差距较大。二者一种是普及型的低端产品，价格较低；一种是世界上是普及型的低端产品，价格较低；一种是世界上公认的最高档次的医学影像诊断设备，价格昂贵、公认的最高档次的医学影像诊断设备，价格昂贵、投资巨大，很难普及和推广。投资巨大，很难普及和推广。PET/CT和其他检查的区别：和其他检查的区别：单纯单纯X线线CT成像的基础是根据人体组织对外源性成像的基础是根据人体组织对外源性X线线的吸收程度不同来判断人体组织器官的结构改变情况；磁
16、的吸收程度不同来判断人体组织器官的结构改变情况；磁共振检查是将人体置入外加磁场内，然后探测人体内组织共振检查是将人体置入外加磁场内，然后探测人体内组织成分的磁信号变化情况；而成分的磁信号变化情况；而PET检查是探测人体内物质检查是探测人体内物质（或药物）代谢功能的动态变化。三者的成像原理有本质（或药物）代谢功能的动态变化。三者的成像原理有本质的区别。而我们目前使用的的区别。而我们目前使用的PET/CT是是PET和和CT两种技术两种技术的完美结合，相互补充。的完美结合，相互补充。PET/CT这种技术的组合可以大这种技术的组合可以大大提高临床诊断的准确性（如需要对体内单个孤立性小病大提高临床诊断的准确性（如需要对体内单个孤立性小病灶进行良恶性鉴别诊断和手术前定位等），包括精确的定灶进行良恶性鉴别诊断和手术前定位等），包括精确的定位和定性等，是其他检查不能比拟的。位和定性等，是其他检查不能比拟的。9.1.2 核医学影像设备功能核医学影像设备功能1.相机相机l相机是核医学影像设备中最基本、最实用，而且最重要的一种。相机是核医学影像设备中最基本、最实用，而且最重要的一种。相机，又称闪烁照相机（相
