设为首页 |加为收藏
您现在的位置 : 首页 >> 公司新闻
核医学诊断仪器及所用闪烁晶体简介
 
核医学诊断仪器及所用闪烁晶体简介
 
核医学与核医疗诊断仪器
1  核医学
核医学,又称原子(核)医学,它是应用放射性同位素及其射线穿透人体或从人体中发射出来,再通过射线接收器件(探头等)形成影像来诊断、治疗和研究疾病的科学。核医学虽只有五十多年发展史,但发展迅速、贡献非凡、是医学现代化的主要标志之一。诊断方法按放射性核素标记药物是否引入人体内,分为体内检查法和体外检查法,前者按是否成像又分为显像和非显像两类方法。而对放射线核素的探测,闪烁晶体显示出巨大的优越性。利用闪烁晶体吸收辐射后闪光的特性,可探测辐射的能量和强度,并能通过电子设备显示成图象。所以闪烁晶体和辐射探测一直就是相互结合的伴侣,应用在医学上是核技术、医学、材料学相结合的一门综合性边缘学科,称之为核医学成像技术。放射性核素在诊断上应用的基本原理是示踪(放射性核素药物-示踪剂)原理,检查法的诊断原理和特点简述如下。
1.1 体外检查法的诊断原理和特点(放射性核素药物不引入人体内)
体外检查法是以放射免疫分析(RIA)为代表的体外放射配体结合分析法。其原理是:以放射性核素标记的抗原为示踪剂,以非标记抗原(标准抗原或被测抗原)为检测对象,共同与限量的特异性抗体进行竞争性免疫结合反应。这类分析技术具有灵敏度高、特异性强、精密度和准确度高以及应用广泛等特点。迄今可用本技术测定的体内微量生物活性物质,如激素、蛋白质、抗体、维生素、药物等可达300多种。
1.2 体内检查法的诊断原理和特点(放射性核素药物引入人体内)
引入体内的放射性核素标记药物(示踪剂),或被某一脏器的某种细胞摄取、浓聚,或经由某一脏器清除、排出,或参予某一代谢过程,或仅简单地在某一生物区积存等等。如PET,由于示踪剂能在人体内参与体内的生理代谢过程,利用它们发射的正电子与体内的负电子结合释放出一对伽玛光子穿透器官组织,再用放射性探测器可在体表定量探测到放射性药物在体内的吸收、分布和排出等代谢过程,然后通过计算机、显示器等,可将人体的生理、病理变化过程定量或定位以显像方式显示,从而对脏器的功能状态或形态变化作出诊断。因示踪剂半衰期短、能量小,病人所受得辐射剂量较小。与X射线成像技术相比,核素显像给予受试者的辐射剂量要小的多。示踪剂进入人体后,除小部分滞留在靶器官和其他相关脏器外,大部分在几个小时内排出体外,留在体内的放射性也会在短时间内衰变掉,因而对周围的亲友和医护人员也不会有太大影响。这些放射性示踪剂也没有其他副作用,因而病人在做此检查时无须有任何不必要的顾虑。
核素显像法的特点:放射性核素显像法是以脏器内、外或脏器内正常与病变组织之间的放射性浓度差别为基础的显像方法,而该差别主要取决于脏器和病变的血流量、细胞功能、代谢率和排泄、引流等因素,核素显像法不仅可显示脏器和病变的位置、形态、大小等解剖图像,同时提供有关脏器和病变的血流、功能、代谢和引流等功能信息,具有多种动态和定量显示的优点、给出脏器的多项功能参数,有助于疾病的早期诊断。
非显像法的特点:是利用较简便的放射性探测仪,在体表探测和记录放射性药物被脏器摄取、浓聚和排出的情况,多以时间-放射性曲线形式显示。此法的优点是简便、价廉作为初筛检查有一定临床价值,但由于探测仪是根据脏器的解剖位置定位、与脏器的实际位置可能有差异、有可能影响测量结果的可靠性。
总之,核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究疾病的方法。核医学诊断技术包括脏器显像、功能测定和体外放射免疫分析。核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤性、安全、易于重复、结果准确、可靠,并能反映脏器的功能和代谢,因此在临床和基础研究中的应用日益广泛。
2   核医学诊断仪器
医疗影像学技术在半个世纪以来得到了迅猛的发展,核医学诊断仪器的逐步提高也标志着该技术的不断发展,设备技术目前主要有这样几个发展过程;
1)一般X射线检查(X-Ray)
X射线检查是最早的医疗影像手段,利用X射线的穿透功能,在其穿过人体时,由于器官组织的密度不同,对透过的X射线的能量的吸收也不相同,在感光片上产生不同程度的感光效应而显示出靶器官的二维平面影像,从而反映人体内脏器的变化情况。探测器材料少有闪烁晶体。
2CT计算机断层扫描(Computed Tomography )
将X射线束围绕器官作断层扫描,经电子计算机处理,计算出器官内不同部位对X射线的吸收系数值,形成器官的横断层解剖结构图像。其分辨力和灵敏度比普通X片又有很大的提高。CT是根据人体脏器对外源性X射线的吸收程度来判断人体器官的结构改变情况而做为临床诊断的依据,可以查明肿瘤、囊肿、血肿、脓肿的大小、形态、数目和侵犯范围等,CT可决定其分期和手术切除的可能性。近年来,随着螺旋CT、电子束CT、多层面螺旋CT的出现,CT扫描应用更为广阔。但CT也有其局限性,它只能探查解剖结构的改变而不能探测组织器官内的代谢、血流等变化情况,只有与其他诊断手段相配合,才能充分发挥其作用。探测器材料部分应用闪烁晶体。
3)超声医学(B超)
人体各种组织有声学的特性差异,超声波在人体内传播,在两种不同器官组织界面处产生反射、折射、绕射、衰减,声源与接收器之间会产生多普勒频移等特性。应用超声诊断仪等接收这些信号,可反映人体组织病变情况,从而对病变性质作出诊断。探测器材料不用闪烁晶体。
4)核磁共振(MRI  Magnetic Resonance Imaging)
即核磁共振成像,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。无电离辐射性损害、能多方向(横断、冠状、矢状切面等)和多参数成像。其软组织分辨能力较高,是近年来一种新型的高科技影像学检查方法,上世纪80年代初应用于临床医学诊断。
5单光子发射计算机断层扫描显像(SPECT-Single Photon Emission Computed Tomography)
SPECT是目前核医学先进的设备和显像方式。利用注入人体内的单光子放射性核素(如 99mTc,123I等)发出的γ射线在计算机辅助下重建影像,构成断层影像,它是一种由电子计算机断层(CT)与核医学示踪原理相结合的高科技技术。实际上是一个探头可以围绕病人某一脏器进行360°旋转的γ相机,在旋转时每隔一定的角度(3°或6°)采集一帧图片,然后经电子计算机自动处理,将图像叠加,并重建为该脏器的横断面、冠状面、矢状面或任何需要的不同方位的断层、切面图像,从而极大地提高了诊断的灵敏度和正确性。SPECT同时也具有一般γ相机的功能,可以进行脏器的平面和动态(功能)显像核医学成像。
核医学显像所用的仪器主要是γ照相机和ECT(SPECT、PET),γ相机是现代核医学的重要诊断设备,γ相机可同时记录脏器内各个部份的射线,以快速形成一帧器官的静态平面图像,同时因其成像速度快,亦可用于获取反映脏器内放射性分布变化的连续照片。经过数据处理后,可观察脏器的动态功能及其变化,因此γ相机既是显像仪又是功能仪。g 相机因在五十年代由Hal O. Anger设计,又称为Anger相机。是利用放射性核素示踪剂注入人体,在体内病变部位形成类似放射源的某种规律分布,然后使用探测器在体外跟踪检查,通过光点记录、闪烁照相和体层扫描等方法,获得反映放射线核素在脏器中的浓度分布及其随时间变化的图像,从而判定人体内脏器的各种情况。近年来,常规的γ照相机已改进为配有旋转式环形多种探测器阵列及电子计算机图像数据处理系统的集成扫描成像装置。g 相机具有较大成像视野,能够记录患者静态和动态图像,g 相机有不同设计,目前广泛使用的是单晶体g 相机。探测器材料应用闪烁晶体NaI。
6正电子发射计算机断层扫描显像(PET- Positron Emission Computed Tomography)
PET是目前国际上最尖端的医学影像诊断设备,利用加速器生产的超短半衰期同位素,如18F、13N、15O、11C等作为示踪剂注入人体,参与体内的生理生化代谢过程,凡代谢率高的组织或病变,在PET上呈明确的高代谢亮信号,凡代谢率低的组织或病变在PET上呈低代谢暗信号。例如:恶性肿瘤生长迅速、代谢率很高,在PET上显示金碧辉煌的亮信号影,无论原发肿瘤或转移瘤皆一目了然。这些超短半衰期同位素是组成人体的主要元素,利用它们发射的正电子与体内的负电子结合释放出一对伽玛光子,被探头的晶体所吸收,经过计算机对原始数据重建处理,得到活体断层图像,以显示人体器官的生理和病理的功能及代谢情况。作为一种无创伤检查手段,PET可以从体外对人体内的代谢物或药物的变化进行定量、动态检测,成为诊断和指导治疗各类疾病的最佳方法。但PET价格昂贵,需配置小型医用回旋加速器,日常管理费用高,难以普遍推广。目前国内3级以上医院有该设备仅10余台。探测器材料应用闪烁晶体BGO.
7)介入放射(Interventional radiology
介入放射学是在影像诊断学、选择或超选择性血管造影、细针穿剌和细胞病理学等新技术基础上发展起来的。它包括两个基本内容:①以影诊断学为基础,利用导管等技术,在影像监视下对一些疾病进行非手术治疗。②在影像监视下,利用经皮穿剌、导管等技术,取得组织学、细菌学、生理和生化资料,以明确病变的性质。
 
简单地说,一般X射线检查、CT、MRI属于解剖性结构显像,放射性核素显像(SPECT、PET)是功能性显像,MRI也具有功能性成像的优点。
放射性核素显像(即功能性显像)与X射线、CT虽都是利用射线成像的技术,但不同的是,功能性显像是把放射源(核素示踪剂)引入体内,用探头在体外探测核素在靶器官内的动态或静态分布状况,以了解人体器官的功能和生理生化方面的变化。绝大多数疾病在早期仅有功能(包括血流、代谢等)上的改变,此时CT和MRI检查常是阴性。而功能性显像可以把组织器官内的功能性(代谢、血流等)变化信息随时反映出来,为疾病的早期诊断提供重要的信息。但功能性脑显像反映的是各种病理和解剖结构变化均可引起的局部血流和代谢的改变,其最大缺点是不能定性,必须结合临床分析。
人体器官的功能和解剖结构是相互依存的,人体器官的功能活动是以解剖结构为基础,而解剖结构的存在又必须依赖正常的功能活动(血供和代谢)。解剖结构的变化必然伴有功能的改变,而持久的功能活动异常也终将导致解剖结构的损伤,这就决定了功能性和解剖性显像两者之间只能是相辅相成的关系。每种检查都各自有优缺点,而功能性显像检查费较高,作为临床诊断,必须结合各种医学成像技术原理、检查费及每个病例的具体情况,选择不同的检查方法,以达到最佳诊断和治疗的目的。
 
参考资料
[1]田捷,包尚联,周明全.医学影像处理与分析.北京:电子工业出版社/出版年,2003 .
[2]潘中允.核医学发展的历史经验和展望.核医学专家论坛.www.lil2000.com,2003.
[3]中山大学附属第五医院ECT室.核医学知识. www.zsufivehos.com/ect,2004.
[4]晟焕振.世纪高科技核医学标志PET.科学画报.2000,6.
[5]慧聪医疗器械商务网.核医学成像装置. www.med.sinobnet.com/links/index.htm,2003
[6]三九网络.核磁共振成像术MR.ad.999.com.cn,2003.
[7]大众医药网.物理诊断学.介入放射学. www.windrug.com/book/book72.php,2004.