核医学的基本原理

核医学是研究核技术在医学中的应用及其理论的学科，它是随着核科学技术、医学及电子学等相关技术的发展而形成的一门新兴学科。

核医学包括实验核医学和临床核医学。临床核医学是一门利用开放型放射性核素诊断和治疗疾病的学科。其诊断方法按放射性核素是否引入受检者体内分为两类，体外检查法，最有代表性的是放射免疫分析，它是一项超微量生物活性物质测量技术。体内检查法，根据最后是否成像又分为显像和非显像两种。利用放射性核素实现脏器和病变显像的方法称作放射性核素显像，这种显像有别于单纯形态结构的显像，是一种独特的功能显像，为核医学的重要特征之一。临床核医学分诊断核医学和治疗核医学，诊断核医学包括体外诊断如：放射免疫分析、免疫放射分析、放射受体分析、受体放射分析等和体内诊断如脏器显像、脏器功能测定等。核素脏器显像以其显示脏器或组织功能、代谢以及血流的变化独具特色。治疗核医学主要包括放射性核素内照射治疗和敷贴治疗。

（一）核医学诊疗技术的原理及特点

由于放射性核素在自发地衰变中能发射出射线，如α、β和γ射线，因此，利用核探测仪器能够准确获得核素及其核素标记物在脏器、组织的分布和量变规律及其在生物样品中的含量，从而达到诊断疾病或获得生物样品中微量物质浓度的目的。

核素显像诊断与其他影像学诊断具有本质的区别，其成像取决于脏器或组织的血流、细胞功能、细胞数量、代谢活性和排泄引流情况等因素，而不是组织的密度变化，是一种功能影像，影像的清晰度主要由脏器或组织的功能状态决定。核素显像与其他显像技术另一不同之处是不同脏器显像需应用不同的放射性药物，同一器官不同目的的显像需不同的显像剂。

诊断影像中所使用的放射性同位素在衰变时，会射出伽马射线，伽马射线与X线同样都属于电磁辐射，它是经由原子的放射活性衰变而产生。放射核素成像的原理主要是应用某些物质会选择性沉积在体内不同部位而显像。放射核素可以用化学方法黏附在某些物质上。有些放射核素也会以其离子形态选择性地沉积某一器官中，因此就不必将它黏附在其他化合物上，最常用的放射核素是99mTc，其他常用的放射核素有111In、67　Ga、123I等。

核医学技术可用来测量器官功能及产生解剖影像。虽然其解剖影像的产生与功能有关。

（二）核素显像的条件及其选择

1．核素显像的基本条件　具有能够选择性聚集在特定脏器或病变的放射性显像剂。具有能够探测脏器和病变中聚集的放射性示踪剂并将之显示成像的核医学仪器。如γ相机、正电子发射式计算机断层（PET）等。

2．显像条件的选择

（1）选择合适的显像剂：根据显像的目的和要求选择较理想的显像剂。要求标记方便、清除快、进入靶器官的时间早、靶器官与非靶器官的放射性比值高、稳定性好且显像清晰。

（2）适宜的准直器：主要考虑以下5个方面的因素：①显像剂发射的主要γ射线能量，如99mTc和123I常选用低能型准直器，131I则选用高能型准直器；②所用放射性活度；③显像目的；④显像器官大小及厚度；⑤对灵敏度及分辨率的要求。

（3）显像时间：根据显像剂在体内转归的特点选择最佳显像时间。

（4）显像体位：选择正确的体位以保证受检的脏器和组织尽可能地暴露在检测的视野内，并能使病人在检查期间保持不动。

（5）仪器的最佳条件选择：仪器是否处于最佳工作状态对于获得清晰、分辨率高、失真小的图像非常重要。

（6）显像类型：包括①静态显像（static　imaging），显像剂在脏器组织和病变内达到分布平衡时所进行的显像称为静态显像。②动态显像（dynamic　imaging），显像剂引入人体后以一定速度连续或间断地多幅成像，用以显示显像剂随血流流经或灌注脏器、或被器官不断摄取与排泄、或在器官内反复充盈和射出等过程所造成的脏器内放射性在数量上或位置上随时间而发生的变化，这种显像就称为动态显像。③局部显像，指显影范围仅限于身体某一部位或某一脏器的显像。④全身显像（whole　body　imaging），显像装置沿体表从头至脚做匀速移动，将采集全身各部位的放射性显示成为一帧影像称为全身显像。⑤平面显像（planar　imaging），放射性探测器置于体表的一定位置显示某脏器的影像为平面显像。⑥断层显像（tomography）显像装置围绕体表做180°或360°自动旋转连续或间断采集多体位平面信息，或利用环状排列的探测器获取脏器各个方位的信息，再由计算机特殊软件和快速阵列处理机重建各种断层影像，获得横断、冠状和矢状位或三维立体影像。⑦早期显像，一般认为显像剂引入体内后2h内所进行的显像称为早期显像。⑧延迟显像，显像剂注入体内2h以后所进行的显像称为延迟显像。⑨阴性显像，正常脏器和组织细胞可选择性摄取某种放射性药物，能显示出该脏器和组织的形态和大小。而病灶区失去正常组织细胞的功能故常常不能摄取显像剂、呈现放射性分布稀释或缺损（即“冷区”），此种显像又称为冷区显像（cold　spot　imaging）。⑩阳性显像（positive　imaging），病灶部位的放射性活度高于正常脏器组织的显像称为阳性显像，又称“热区”显像（hot　spot　imaging）。瑏瑡介入显像（interventional　imaging）在常规显像的条件下，通过药物或生理刺激等方法，增加对某个脏器的功能刺激或负荷，观察脏器或组织对刺激的反应能力，以判断病变组织的血流灌注、储备功能情况，并增加正常组织与病变组织之间的放射性分布差别，提高显像诊断灵敏度的一类显像称为介入显像。

（三）图像分析方法及要点

1．静态图像分析要点　注意被检器官与解剖标志和邻近器官之间的关系，确定器官有无移位；受检器官的外形和大小是否正常，轮廓是否清晰完整，边界是否清楚。

2．动态显像分析要点　在静态显像的分析基础上，确定显像的顺序和时相的变化。显像顺序是否符合正常的血运和功能状态；注意时相变化，主要用于判断受检器官的功能状态。

3．断层显像分析要点　正确掌握不同脏器和组织的断层方位以及各层面的正常所见，对各个断层面的影像分别进行形态、大小和放射性分布及浓聚程度的分析。

总之，在进行核医学影像分析时，不仅要密切联系生理、解剖学知识，还要结合临床所见才能正确的分析和评价图像。

（四）放射性药物

放射性药物是由放射性核素标记的化合物，是核医学诊断、治疗和研究的重要组成部分。在临床核医学中大约有90%的放射性药物用于诊断，仅10%应用于治疗。用于诊断的药物中主要是99mTc标记的各种药物，它占目前核医学诊断用药的80%以上。放射性药物主要由两部分组成：一是放射性核素，二是被标记药物。

（五）常用检测仪器

核医学常用的仪器大致可分为4种类型，即功能测定仪、显像仪器、体外放射分析仪器和放射防护仪器。

1．脏器功能测定仪　脏器功能测定仪是一种诊断用的核仪器，能从体表测量放射性示踪物在脏器中随时间变化的过程，可用于定量或半定量的测定人体脏器功能及血流量的动态变化。

2．脏器显像仪器　常用的脏器显像仪器目前主要有闪烁扫描机、γ照相和发射式计算机断层（ECT）。

（1）γ照相机：又称闪烁照相机，是一种能对脏器中放射性核素分布进行一次成像和连续动态观察的仪器。

（2）发射式计算机断层（emission　computed　tomography，ECT）：是以引入体内的放射性药物为放射源，应用可以旋转的或环状闪烁探测器在体外从不同角度采集脏器中放射性药物分布的信息，并通过计算机进行数据处理和断层重建，获得脏器或组织的横断面、矢状面及冠状面三维图像。目前ECT分为两类，一类是以发射单光子的核素为显像剂的ECT，称单光子发射式计算机断层（SPECT），另一类是以发射正电子的核素为显像剂ECT，称为正电子发射式计算机断层（PET），目前SPECT在临床上的应用非常广泛。

核医学广泛应用于各系统。运动系统中有骨骼静态显像、骨骼动态显像、骨骼断层显像、关节显像等。