06第6章示踪与显像.

第5章放射性核素示踪技术与脏器显像所谓示踪，就是显示特定物质的行踪。在难以用直接检测的方法观察生物活性分子在生物体系中的动态变化时，通常需要在生物活性分子上引入示踪剂，通过对示踪剂的检测，间接反映生物活性分子的代谢规律，这就是示踪技术。示踪剂是为观察、研究和测量某物质在指定过程中的行为或性质而加入的一种标记物。常见的示踪剂有放射性核素示踪剂、稳定性核素示踪剂、酶标示踪剂、荧光标记示踪剂、自旋标记示踪剂等。概述放射性核素示踪技术是以放射性核素或其标记化合物为示踪剂，应用射线探测方法来检测它的行踪，以研究示踪剂在生物体系或外界环境中的客观存在及其变化规律的一类核医学技术。放射性核素示踪技术是核医学领域中最重要的和最基本的核技术，同时又是放射性核素在医学和生物学中应用的方法学基础。放射性核素示踪技术在农业、水产、石油、化工、冶金等领域也有广泛应用。DefinitionofradionuclidetracingtechniqueHevesy–实验核医学之父GeorgedeHevesy，匈牙利化学家，同位素示踪技术的创立者首先用天然放射性铅(212Pb)研究铅盐在豆科植物内的分布和转移（1923）老鼠体内磷代谢状态研究，提出骨骼的的形成是动态而非静态的观点（1935）1943年获诺贝尔化学奖被誉为“实验核医学之父”Blumgart-临床核医学之父HerrmanL.Blumgart，美国Boston医院内科医师第一次将示踪技术（放射性同位素铋-214）应用于人体的循环时间研究（1926）进行了多项临床研究，如肺循环时间测定、肺血流量测定等被誉为“临床核医学之父”放射性核素作为示踪剂的原因•一般非放射性物质进入机体后无法区别外来物质与固有物质的差异•有些物质进入机体后发生代谢转化、分解，无法再找到它的迹踪•示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就，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示踪的基本原理•放射性核素标记物和非标记物具有相同的化学性质，因而在体内具有相同的生物学行为，故放射性核素标记物能代表非标记物在体内的生理生化过程•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放射性核素示踪原理1.标记物与非标记物的同一性放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物具有相同的化学及生物学性质。125I-MIBG放射性核素示踪原理2.放射性核素的可测量性放射性核素及其标记化合物可发出各种不同的射线，且能够被放射性探测仪器所测定或被感光材料所记录，从而进行精确的定性、定量及定位测量和研究。放射性核素示踪原理注意:放射性核素示踪剂在体内的生物学行为主要取决于被标记物，而其放射性核素只是在示踪剂的代谢转化过程中发出射线，起到示踪的作用。相同的核素标记在不同的化合物上，表现出来的体内代谢过程和生物学行为可完全不同，而不同的核素标记在相同的化合物上，其生物学行为不会发生改变。1、放射性核素功能测定是指机体的脏器或组织的某一功能状态，通过动态观察后，能给出定量结果，为医学研究及临床诊断提供功能评价的放射性核素示踪技术。放射性药物引入机体后，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，表现为一定的曲线形式，选择适当的数学模型对曲线进行定性及定量分析，就可得到反映该脏器某一功能状态的结果并判断功能异常的性质、程度。放射性核素示踪技术分类应用举例：肾功能测定原理：静脉注射由肾小球滤过或肾小管上皮细胞分泌而不被再吸收的放射性示踪剂，在体外以放射性探测器连续记录其滤过、分泌和排泄的过程，可用以了解两侧肾脏功能状态和上尿路排泄情况，所记录的时间-放射性曲线称为肾图。放射性核素示踪技术分类应用举例：甲状腺吸131碘功能测定原理：甲状腺具有选择性摄取和浓聚碘的功能，其摄取速度和数量以及碘在甲状腺的停留时间，取决于甲状腺的功能状态。放射性核素示踪技术分类2、放射性核素显像技术是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，在体外获得脏器和组织功能结构影像的一种核技术。在短时间内连续成像或在一定时间范围内多次间断成像，可对脏器的功能和形态同时进行观察，不仅可以显示出脏器和组织的形态、位置、大小和结构变化，而且可以进行动态显像和定量分析。放射性核素示踪技术分类3.体外示踪技术体外示踪技术又称离体示踪技术，以从整体分离出来的组织、细胞或体液等简单系统为研究对象，多用于某些特定物质如蛋白质、核酸等的转化规律研究，细胞动力学分析，活化分析以及超微量物质的体外测定等。放射性核素示踪技术分类1．灵敏度高一般可达到10-14～10-18g水平mg=10-3，ug=10-6，ng=10-9，pg=10-122．方法简便、准确性好简化实验程序，提高实验结果的可靠程度3．合乎生理条件非破坏性实验,反映的是被研究物质在生理剂量和原有生理状态下的代谢和变化4．定性、定量与定位研究相结合5．与放射有关的特殊要求①专用的实验条件;②放射性生物效应的防护措施;③工作人员须经专业训练放射性核素示踪技术特点放射性核素脏器和组织显像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医学技术。用于脏器、组织或病变显像的放射性核素或其标记化合物称为显像剂。放射性核素显像是建立在器官组织血流、代谢等功能变化的基础之上，是一种功能结构影像。放射性核素显像定义不同的放射性药物（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，可为放射性测量仪器在体外探测、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。放射性核素显像原理1．合成代谢显像剂通过参与脏器和组织合成代谢功能的某个环节，被特定脏器和组织选择性摄取2．细胞吞噬显像剂是作为机体的异物被单核-巨噬细胞所吞噬3．循环通路某些显像剂进入消化道、血管等生理通道，仅借此通道通过，并不被吸收4．选择性浓聚显像剂被增长或病变组织选择性摄取显像剂在脏器或病灶中的聚集机制显像剂在脏器或病灶中的聚集机制5．选择性排泄某些显像剂可被正常组织或病变组织选择性摄取并排泄6．通透弥散某些显像剂可借助简单的通透弥散方式进入脏器或组织，7．离子交换和化学吸附骨显像剂主要通过离子交换与化学吸附与骨结合8．特异性结合某些显像剂具有与病变组织中特定的分子结构特异性结合的特点静态和动态显像(获取的状态)显像分类静态显像：显像剂引入体内，待靶位置内的浓度处于相对稳定状态时显像静态和动态显像显像分类动态显像:用一定仪器以一定的速度连续动态采集局部和全身显像(获取的部位)显像分类局部显像:某一部位和脏器全身显像:探测器从头到脚移动,获得全身的放射性而成像平面和断层显像(获取的层面)显像分类平面显像:将放射性探测器置于体表的一定位置采集脏器或组织的放射性的影像方法;平面影像是脏器或组织的某一方位在放射性探测器的投影,它是由脏器或组织在该方位上各处的放射性叠加所构成平面和断层显像显像分类断层显像:用可旋转的或环形的探测器,在体表连续或间断采集多体位平面影像数据,再由计算机重建成为各种断层影像的方法;断层影像在一定程度上避免了放射性的重叠,能比较正确地显示脏器内放射性分布的真实情况平面和断层显像显像分类早期和延迟显像(获取的时间)显像分类99mTc-MIBI双时相法甲旁亢显像10min2h早期显像:一般将显像剂引入体内两小时以内的显像,主要反映脏器和组织血流灌注和早期功能状况延迟显像:一般将显像剂引入体内两小时以后的显像,主要依据显像剂的清除速率和清除特性阳性和阴性显像（病变组织对显像剂的摄取）显像分类阳性显像:在静态影像上病灶组织的放射性比正常组织器官高而呈现热区，如肿瘤显像阴性显像：病变部位呈现放射性稀疏或缺损而呈现冷区，如甲状腺显像静息和负荷显像（显像剂摄取时机体的状态）显像分类静息：没有受到生理刺激或药物干扰静息负荷静息负荷负荷：受到生理刺激或药物干扰单光子成像和正电子成像显像分类正电子单光子1.基本要求图像清晰、轮廓完整、对比度适当、病变部位显示清楚2.正常图像位置、形态、大小和放射性分布，正常变异情况3．异常图像①静态图像位置、形态、大小和放射性分布②动态图像显像顺序、时相变化③断层图像连续二个以上层面，二个以上断面4．影响图像质量的常见原因①被检者体位移动；②组织吸收衰减；③异物；④核素污染；⑤制剂不当；⑥光电倍增管性能不佳5．密切结合临床图像分析要点1．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。2．可用于定量分析3．具有较高的特异性4．安全、无创，符合生理条件5．对组织结构的分辨率不及其他影像学方法放射性核素显像的特点CT、MRI：主要观察解剖及形态变化，解剖分辨率高ECT：主要反映脏器或组织功能、血流及代谢变化，解剖分辨率较低放射性核素显像技术展望SPECT/CT、PET/CT、PET/MR等显像设备实现了多模式图像的实时融合，功能/代谢影像与解剖结构影像的完美结合，为临床提供了最为全面的信息。