現(xiàn)代影像學(xué)診斷

1、基因突變基因突變表達(dá)失控表達(dá)失控代謝異常代謝異常功能失調(diào)功能失調(diào)結(jié)構(gòu)改變結(jié)構(gòu)改變癥狀體征癥狀體征 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為：疾病的為：疾病的發(fā)生起源于發(fā)生起源于 基因改變基因改變表達(dá)物改變表達(dá)物改變代謝改變代謝改變形態(tài)改變形態(tài)改變名稱名稱成像參數(shù)成像參數(shù)性質(zhì)性質(zhì)X線線CT衰減系數(shù)、衰減系數(shù)、CT值值解剖結(jié)構(gòu)解剖結(jié)構(gòu)B超超超聲波反射超聲波反射解剖結(jié)構(gòu)解剖結(jié)構(gòu)MRI質(zhì)子密度、質(zhì)子密度、T1、T2、解剖、功能解剖、功能化學(xué)位移化學(xué)位移SPECT放射性濃度放射性濃度代謝功能代謝功能PET放射性濃度放射性濃度代謝功能代謝功能PET/CT放射性濃度放射性濃度代謝功能代謝功能衰減系數(shù)、衰減系數(shù)、CT值值 和解

2、剖和解剖SPECT、PETECT(emission computed tomography)放射性藥物放射性藥物-診斷、治療診斷、治療 關(guān)鍵點(diǎn)是特異性關(guān)鍵點(diǎn)是特異性 其次是穩(wěn)定性其次是穩(wěn)定性如：如：11C-胸腺嘧啶胸腺嘧啶 - DNA合成金標(biāo)準(zhǔn)，不穩(wěn)定；合成金標(biāo)準(zhǔn)，不穩(wěn)定；18F-FLT 氟標(biāo)胸腺嘧啶。穩(wěn)定，但由于氟標(biāo)胸腺嘧啶。穩(wěn)定，但由于3端端的置換，其磷酸化后不能進(jìn)一步參與的置換，其磷酸化后不能進(jìn)一步參與DNA合成，合成，又不能通過細(xì)胞膜返回，被局限在細(xì)胞內(nèi)。又不能通過細(xì)胞膜返回，被局限在細(xì)胞內(nèi)。核探測(cè)技術(shù)核探測(cè)技術(shù)-影像定位、定量影像定位、定量核醫(yī)學(xué)的右手核醫(yī)學(xué)的右手示蹤劑：示蹤劑：參與

3、體內(nèi)某一生理代謝過程的物質(zhì)參與體內(nèi)某一生理代謝過程的物質(zhì) + 發(fā)射可發(fā)射可探測(cè)射線的核素探測(cè)射線的核素 = 形成示蹤劑。形成示蹤劑。 例如：脫氧葡萄糖例如：脫氧葡萄糖DG + 發(fā)射正電子的發(fā)射正電子的18F = 18F-FDG 代謝過程：代謝過程：靜脈注入后，通過毛細(xì)血管壁進(jìn)入組織。靜脈注入后，通過毛細(xì)血管壁進(jìn)入組織。對(duì)不同的示蹤劑，有些直接參與體內(nèi)代謝，有些則被對(duì)不同的示蹤劑，有些直接參與體內(nèi)代謝，有些則被限制在某些特定的組織區(qū)域。由于示蹤劑在體內(nèi)的分限制在某些特定的組織區(qū)域。由于示蹤劑在體內(nèi)的分布與代謝過程是動(dòng)態(tài)的，所以體內(nèi)各組織部位的示蹤布與代謝過程是動(dòng)態(tài)的，所以體內(nèi)各組織部位的示蹤劑濃

4、度是不斷地變化的。劑濃度是不斷地變化的。探測(cè)：探測(cè)：在示蹤劑注入體內(nèi)后的在示蹤劑注入體內(nèi)后的 整個(gè)過程中，都可使用整個(gè)過程中，都可使用掃描儀在體外探測(cè)示蹤劑發(fā)出的輻射信號(hào)，從而確定掃描儀在體外探測(cè)示蹤劑發(fā)出的輻射信號(hào)，從而確定示蹤劑在體內(nèi)的位置，由此得到示蹤劑在體內(nèi)的代謝示蹤劑在體內(nèi)的位置，由此得到示蹤劑在體內(nèi)的代謝過程與分布圖像。過程與分布圖像。利用放射性藥物利用放射性藥物 用用放射性核素放射性核素標(biāo)記的示蹤劑標(biāo)記的示蹤劑引入體內(nèi)引入體內(nèi)參加特定生物活動(dòng)參加特定生物活動(dòng) 被特定的被特定的組織攝取組織攝取定位，定性定位，定性, ,定量反映體內(nèi)代謝情況定量反映體內(nèi)代謝情況探測(cè)顯像探測(cè)顯像 顯像設(shè)

5、備顯像設(shè)備, ,顯像條件顯像條件, , 操作程序操作程序活體活體, , 分子水平分子水平 活體內(nèi)活體內(nèi)示蹤劑示蹤劑分子行為分子行為核醫(yī)學(xué)顯像設(shè)備探測(cè)核醫(yī)學(xué)顯像設(shè)備探測(cè) 射線射線 相機(jī)相機(jī) (scintillation gamma camera)(scintillation gamma camera) 1958 1958年年H. AngerH. Anger發(fā)明，發(fā)明，AngerAnger相機(jī)相機(jī)SPECT (single photo emission computed SPECT (single photo emission computed tomography)tomography) 202

6、0世紀(jì)世紀(jì)8080年代，單光子發(fā)射斷層掃描儀年代，單光子發(fā)射斷層掃描儀PET ( positron emission tomography)PET ( positron emission tomography) 2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代，正電子發(fā)射斷層掃描儀年代，正電子發(fā)射斷層掃描儀PET/CTPET/CT 2121世紀(jì)，功能圖像和解剖圖像有機(jī)融合世紀(jì)，功能圖像和解剖圖像有機(jī)融合 射線入射到射線入射到晶體上，使晶體原子激發(fā)。晶體上，使晶體原子激發(fā)。退激回到基態(tài)，發(fā)射熒光退激回到基態(tài)，發(fā)射熒光。 光子產(chǎn)生多個(gè)熒光光子。光子產(chǎn)生多個(gè)熒光光子。光電倍增管接受這些熒光，并將之轉(zhuǎn)換為光電倍增管接受這

7、些熒光，并將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電信號(hào)。經(jīng)過定位電路確定出入射經(jīng)過定位電路確定出入射 光子的位置光子的位置放大、甄別后，記錄一個(gè)計(jì)數(shù)。放大、甄別后，記錄一個(gè)計(jì)數(shù)。經(jīng)放大的電脈沖幅度經(jīng)放大的電脈沖幅度入射入射射線能量射線能量只選擇一定能量范圍，剔除散射、噪聲只選擇一定能量范圍，剔除散射、噪聲 甄別甄別 例如，例如，99mTc, 能窗能窗135 145keV單道脈沖分析器單道脈沖分析器-單能窗單能窗多道脈沖分析器多道脈沖分析器-多能窗多能窗核醫(yī)學(xué)影像核醫(yī)學(xué)影像記錄的是坐記錄的是坐標(biāo)和光子數(shù)標(biāo)和光子數(shù)和和X 照像有照像有何不同？何不同？缺點(diǎn)？死時(shí)缺點(diǎn)？死時(shí)間間相機(jī)相機(jī)-發(fā)射發(fā)射，平面圖像（透射，平面圖像

8、（透射X平片）平片）SPECT-發(fā)射發(fā)射，斷層圖像（透射，斷層圖像（透射CT） 相機(jī)探頭繞人體旋轉(zhuǎn)相機(jī)探頭繞人體旋轉(zhuǎn) 獲得各個(gè)方向的投影（平面）像獲得各個(gè)方向的投影（平面）像 圖像重建圖像重建-濾波反投影、迭代濾波反投影、迭代 獲得斷層圖像獲得斷層圖像 圖像重建算法圖像重建算法-使圖像更接近真實(shí)使圖像更接近真實(shí) 一直是核醫(yī)學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。一直是核醫(yī)學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。理論依據(jù)理論依據(jù)二維傅立葉二維傅立葉分片定理分片定理：任 意 函 數(shù)任 意 函 數(shù)f(x,y)沿任意方向沿任意方向平行投影，得到與平行投影，得到與該方向垂直的一維該方向垂直的一維投影函數(shù)。此投影投影函數(shù)。此投影函數(shù)的傅

9、立葉變換，函數(shù)的傅立葉變換，就等于就等于f(x,y)的二的二維傅立葉空間平面維傅立葉空間平面上過原點(diǎn)的一條線，上過原點(diǎn)的一條線，并且這條線與一維并且這條線與一維投影函數(shù)同方向投影函數(shù)同方向 灌注顯像灌注顯像 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)血池顯像血池顯像 靜態(tài)靜態(tài)腫瘤陽性顯像腫瘤陽性顯像全身骨掃描全身骨掃描數(shù)十種項(xiàng)目，數(shù)十種放射性藥物數(shù)十種項(xiàng)目，數(shù)十種放射性藥物正電子核素正電子核素18F、 15O 、13N、11C，人體基本元，人體基本元素，更能反映體內(nèi)代謝素，更能反映體內(nèi)代謝發(fā)射出正電子，與一個(gè)負(fù)電子發(fā)生湮滅輻射發(fā)射出正電子，與一個(gè)負(fù)電子發(fā)生湮滅輻射 e+e-2（511keV，E=mc2)探測(cè)正電子湮滅輻射發(fā)出的

10、雙光子探測(cè)正電子湮滅輻射發(fā)出的雙光子不加準(zhǔn)直器不加準(zhǔn)直器符合探測(cè)，探測(cè)環(huán)符合探測(cè)，探測(cè)環(huán)靈敏度、分辨率靈敏度、分辨率 PETPET/CT的主體的主體CT的作用：的作用：為為PET提供衰減校正提供衰減校正為為PET提供解剖位置信息提供解剖位置信息提供診斷信息提供診斷信息CT與與PET硬件、軟件同機(jī)融合硬件、軟件同機(jī)融合解剖圖像與功能圖像同機(jī)融合解剖圖像與功能圖像同機(jī)融合同一幅圖象既有精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)又有豐富生理、同一幅圖象既有精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)又有豐富生理、生化分子功能信息生化分子功能信息可用于腫瘤診斷、治療及預(yù)后隨診全過程可用于腫瘤診斷、治療及預(yù)后隨診全過程高靈敏度、高特異性、高準(zhǔn)確性高靈敏度、高特

11、異性、高準(zhǔn)確性CT圖像兼做衰減校正圖像兼做衰減校正PET、CT單獨(dú)能實(shí)現(xiàn)的，單獨(dú)能實(shí)現(xiàn)的，PET/CT一定能實(shí)現(xiàn)；一定能實(shí)現(xiàn)；PET/CT能實(shí)現(xiàn)的，能實(shí)現(xiàn)的，PET或或CT不一定能實(shí)現(xiàn)不一定能實(shí)現(xiàn)PETPET顯像特點(diǎn)顯像特點(diǎn)功能顯像功能顯像敏感性、特異性較高敏感性、特異性較高缺乏精確的解剖定位缺乏精確的解剖定位CT圖像圖像何處何處有病有病灶？灶？PET圖像圖像病灶病灶在何在何處？處？PET-CT圖像圖像融合融合病灶病灶原來原來在這在這里里隱匿隱匿性上性上腭癌腭癌腫瘤學(xué)腫瘤學(xué)7590心臟病學(xué)心臟病學(xué)1020神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)1030其他其他（器官移植、感染、創(chuàng)傷、發(fā)育（器官移植、感染、創(chuàng)傷、發(fā)育）

12、生理及藥理實(shí)驗(yàn)生理及藥理實(shí)驗(yàn) 早期發(fā)現(xiàn)腫瘤早期發(fā)現(xiàn)腫瘤鑒別腫瘤良惡性鑒別腫瘤良惡性治療前分期治療前分期治療中療效觀察治療中療效觀察改進(jìn)放療計(jì)劃改進(jìn)放療計(jì)劃治療后隨診、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移治療后隨診、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移評(píng)估病人生存期評(píng)估病人生存期癲癇病灶的診斷與定位；癲癇病灶的診斷與定位；癡呆：癡呆：AD、MID、PDD、認(rèn)知定位認(rèn)知定位冠心?。汗谛牟。?13N-NH3心肌存活測(cè)定：心肌存活測(cè)定：血流血流-代謝圖像代謝圖像 血流灌注顯像（血流灌注顯像（99mTc-MIBI, 13NH3） 代謝顯像代謝顯像 18F-FDG “不匹配不匹配”（有代謝，無血流）（有代謝，無血流）心肌存活心肌存活 “匹配匹配”（無代謝，

13、無血流）（無代謝，無血流）心肌不存活心肌不存活 心肌存活心肌存活“金標(biāo)準(zhǔn)金標(biāo)準(zhǔn)” 決定是否手術(shù)決定是否手術(shù)核醫(yī)學(xué)的左手核醫(yī)學(xué)的左手 將放射性核素引入體內(nèi)將放射性核素引入體內(nèi)使用特異性的載體使用特異性的載體(如如RIT）放射性核素標(biāo)記載體放射性核素標(biāo)記載體載體參與體內(nèi)生物活動(dòng)，帶著核素定位到靶器官載體參與體內(nèi)生物活動(dòng)，帶著核素定位到靶器官直接利用核素與靶器官的親和定位作用直接利用核素與靶器官的親和定位作用131I、153Sm、89Sr定位施放放射性核素（如定位施放放射性核素（如 125I 種子源）種子源）將放射性核素直接放到靶器官將放射性核素直接放到靶器官 依靠放射性核素發(fā)射的射線殺死病變細(xì)胞依

14、靠放射性核素發(fā)射的射線殺死病變細(xì)胞短射程的短射程的 、射線射線放射性核素局限在靶器官，對(duì)正常組織放射性核素局限在靶器官，對(duì)正常組織損傷小損傷小甲狀腺疾?。杭谞钕偌膊。?31I骨轉(zhuǎn)移瘤：骨轉(zhuǎn)移瘤：89Sr、153Sm、32P腫瘤放射免疫治療（腫瘤放射免疫治療（RIT）：標(biāo)記抗體）：標(biāo)記抗體 核素、核素、核素、俄歇電子及內(nèi)轉(zhuǎn)換電子核素核素、俄歇電子及內(nèi)轉(zhuǎn)換電子核素腫瘤間質(zhì)核素治療：腫瘤間質(zhì)核素治療： 32P腫瘤介入治療腫瘤介入治療皮膚病敷貼治療皮膚病敷貼治療粒子植入治療：粒子植入治療： 125I 圖像部分容積效應(yīng)校正圖像部分容積效應(yīng)校正 體內(nèi)核素治療的吸收劑體內(nèi)核素治療的吸收劑量測(cè)量或估算量測(cè)量或

15、估算 根源：有限的分辨率，點(diǎn)源根源：有限的分辨率，點(diǎn)源 球像球像 結(jié)果：病灶失真，定量誤差，小病灶被噪聲淹沒結(jié)果：病灶失真，定量誤差，小病灶被噪聲淹沒目前還沒有適合臨床使用的校正部目前還沒有適合臨床使用的校正部分容積效應(yīng)的方法分容積效應(yīng)的方法期待在座的各位專家期待在座的各位專家現(xiàn)狀：現(xiàn)狀： “拳頭拳頭”治療項(xiàng)目少治療項(xiàng)目少原因：吸收原因：吸收劑量分布的不可知?jiǎng)┝糠植嫉牟豢芍⒉蝗鄙偎惴ú⒉蝗鄙偎惴?MIRD方法方法 蒙特卡羅法蒙特卡羅法 劑量點(diǎn)核函數(shù)卷積法劑量點(diǎn)核函數(shù)卷積法缺少的是前提條件缺少的是前提條件：體內(nèi)核素空間分布及時(shí)間變化體內(nèi)核素空間分布及時(shí)間變化 “The difficulty l

16、ies not in new ideas, but in escaping the old ones” (困難不在于創(chuàng)造新的觀念, 而在于擺脫舊習(xí)慣的影響)J.M.Keynes放射性藥物放射性藥物-診斷、治療診斷、治療 關(guān)鍵點(diǎn)是特異性關(guān)鍵點(diǎn)是特異性 其次是穩(wěn)定性其次是穩(wěn)定性如：如：11C-胸腺嘧啶胸腺嘧啶 - DNA合成金標(biāo)準(zhǔn)，不穩(wěn)定；合成金標(biāo)準(zhǔn)，不穩(wěn)定；18F-FLT 氟標(biāo)胸腺嘧啶。穩(wěn)定，但由于氟標(biāo)胸腺嘧啶。穩(wěn)定，但由于3端端的置換，其磷酸化后不能進(jìn)一步參與的置換，其磷酸化后不能進(jìn)一步參與DNA合成，合成，又不能通過細(xì)胞膜返回，被局限在細(xì)胞內(nèi)。又不能通過細(xì)胞膜返回，被局限在細(xì)胞內(nèi)。核探測(cè)技術(shù)核探測(cè)技術(shù)-影像定位、定量影像定位、定量理論依據(jù)理論依據(jù)二維傅立葉二維傅立葉分片定理分片定理：任 意 函 數(shù)任 意 函 數(shù)f(x,y)沿任意方向沿任意方向平行投影，得到與平行投影，得到與該方向垂直的一維該方向垂直的一維投影函數(shù)。此投影投影函數(shù)。此投影函數(shù)的傅立葉變換，函數(shù)的傅立葉變換，就等于就等于f(x,y)的二的二維傅立葉空間平面維傅立