医學(xué)影像服務(wù)
Medical imaging service
核医學(xué)诊断“武器库”
2023-02-02

核医學(xué)诊断武器库

临床核医學(xué)主要包含核医學(xué)诊断和核医學(xué)治疗两个领域。其中核医學(xué)诊断发展强势,普及较广,实际内容简单概括以下几项:

1、核医學(xué)显像(目前主要包括SPECT,SPECT/CT,回旋加速器,正電(diàn)子药物(wù)化學(xué)合成器,PET/CT、PET/MR等)

2、體(tǐ)内脏器功能(néng)性诊断(如常用(yòng)的肾脏,甲状腺和红细胞功能(néng)性评估)

3、體(tǐ)外的放射免疫分(fēn)析和免疫放射分(fēn)析

核医學(xué)诊断领域细节拆分(fēn)后示意图

我们来近距离看下集团所涉及的核医學(xué)显像诊断部分(fēn)的这些武器到底有(yǒu)何特别之处?

一、单光子发射计算断层扫描的两类设备:

SPECT      

SPECT/CT

SP

ECT

SPECT发展时间较早,技术相对比较成熟,简单原理(lǐ)是通过设备探测器来搜集注射到人體(tǐ)内放射核素释放的低中能(néng)单r光子信息,数模转换后进行计算机处理(lǐ)。这里的放射核素主要集中在Tc99m系列物(wù)(占绝大比重),I131,Ga67等。这个类别的核素生产获得相对简单(如Tc99m生产类似于奶牛产奶的过程,如比如需要購(gòu)买钼99奶牛定期通过其衰变和淋洗得到需要的锝99牛奶),高半衰期的特性(锝99為(wèi)6小(xiǎo)时左右,碘131為(wèi)8天左右),其中半衰期的概念大家可(kě)以简单认為(wèi)是放射强度降低一半所需要的时间,高半衰期药物(wù)使得广泛的配送和使用(yòng)得以实现。最初的SPECT的出现在功能(néng)性成像上提高了疾病的诊断率和特异性,提供脏器与病变组织的功能(néng)信息,為(wèi)肿瘤的诊治提供多(duō)方位信息,并且具备一定的定量分(fēn)析的能(néng)力,且诊断价格相对较低,得到了相对普及的使用(yòng),主要用(yòng)于骨骼肿瘤转移,甲状腺,甲状旁腺,心肌缺血,肾脏等。

 

缺点:

1、图像分(fēn)辨率低

2、受人體(tǐ)组织衰变影响较大,很(hěn)多(duō)时候会导致成像效果不佳而影像诊断

3、采集时间相对较長(cháng),即硬件和原理(lǐ)导致设备搜集满足诊断图像的时间比较長(cháng),如药物(wù)剂量过低或者准直器衰减较大,使得局部放射计数采集缓慢,会延長(cháng)采集时長(cháng)或采集失败

4、空间分(fēn)辨性较差,即无法准确定位病灶位置。

所以陆续设备升级中对晶體(tǐ)采集速度,探头数量,准直器类别进行提升,并逐渐了出现SPECT与CT结合的设备,SPECT/CT具有(yǒu)灵敏度高,准确度高,特异性强,定位准确的特点,特别提高诊断疾病的效率和诊断准确性,实现了CT解剖學(xué)成像的结合,目前很(hěn)多(duō)医院都已经完成了SPECT/CT的替换和升级

 

二、正電(diàn)子发射断层扫描的设备一类

简单原理(lǐ)為(wèi): 正電(diàn)子药物(wù)體(tǐ)内聚集后与周围的负電(diàn)子结合后生成能(néng)量相同且方向相反的一对高能(néng)r光子,然后经过PET 测定信号通过计算机处理(lǐ)后显示活體(tǐ)组织分(fēn)子图像、功能(néng)代謝(xiè)图像等,即PET显像剂与靶点结合后显示的生理(lǐ)生化功能(néng)代謝(xiè)信息等。為(wèi)了方便大家理(lǐ)解,举个浅显的例子:原发的肿瘤病灶是个胖子,它非常喜欢吃糖,而常使用(yòng)的18F-FDG作為(wèi)葡萄糖类似物(wù),其被摄取后的药物(wù)异常聚集的原因往往就跟恶性肿瘤的异常增殖和旺盛代謝(xiè)有(yǒu)关。当然除了糖代謝(xiè)外,核酸代謝(xiè),氨基酸代謝(xiè),脂肪酸代謝(xiè)等流程中都可(kě)以用(yòng)来诊断特殊疾病。与单電(diàn)子虽然只是一字之别,但是这类设备确是目前医學(xué)诊断名副其实的高端检查。

PET使用(yòng)的正電(diàn)子药物(wù)种类主要氟-18(18F)、碳-11(11C)、氮-13(13N)和氧-15(15O)等,其需要医用(yòng)回旋加速器生产出相应正電(diàn)子放射核素原料后和化學(xué)合成器的相应试剂进行相应的化學(xué)反应而生成各种特异性的正電(diàn)子药物(wù)(我们将在陆续的正電(diàn)子药物(wù)科(kē)普单元中具體(tǐ)进行阐述),在这里回旋加速器相当于火药生产工厂(生产出各种类别的正電(diàn)子核素,种类取决于不同类别的靶體(tǐ)和反应原料,造价较高),化學(xué)合成器相当于炮弹加工厂(我们将回旋加速器生产出来的核素传输到化學(xué)合成器中配合着不同放射药物(wù)的套药试剂盒按照标准流程进行生产),生成可(kě)以诊断各种疾病的正電(diàn)子药物(wù)“炮弹”,而现有(yǒu)的正電(diàn)子断层扫描设备发展分(fēn)别加入了CT,MR部分(fēn)后相当于精准雷达系统,能(néng)够细节掌握着各种正電(diàn)子药物(wù)显像准确与到病灶组织及器官结合情况和精确位置的信息。

 

PET/CT

正電(diàn)子发射计算机断层扫描/X射線(xiàn)體(tǐ)层成像(定位)

一种把生物(wù)分(fēn)子(标记生命基本活动)即把放射性药物(wù)注入到患者體(tǐ)内,在體(tǐ)外用(yòng)显像设备探索不同组织器官的反射性示踪剂的分(fēn)布,观察體(tǐ)内的生物(wù)化學(xué)反应,通过断层扫描获得组织器官的血流功能(néng)代謝(xiè)情况,為(wèi)临床提供更多(duō)的生理(lǐ)和病理(lǐ)方面的诊断信息,又(yòu)称作分(fēn)子显像和生物(wù)化學(xué)显像.作為(wèi)影像诊断的高端延伸之一。

 

优势在于:

1、使用(yòng)的正電(diàn)子药物(wù)的特异性和多(duō)样性能(néng)更多(duō)的反应分(fēn)子功能(néng)學(xué)角度的信息

2、相应采集速度因為(wèi)环状探测器和晶體(tǐ)类别的升级使得信息更全,速度更快,图像质量更好

3、定量的准确性提升

4、功能(néng)學(xué)与解剖學(xué)成像的结合更加完善,对病灶准确定性同时准确定位以提供更多(duō)的诊断信息,PET与CT结合使得1+1>2得以实现

5、全身扫描一次性进行,辐射剂量吸收相对较小(xiǎo)

 

PET/CT优势临床體(tǐ)现

1、对于肿瘤的良恶性诊断鉴别,為(wèi)疑难病灶提供准确的穿刺或者组织活检部位的选择

2、恶性肿瘤的分(fēn)期分(fēn)级

3、正電(diàn)子示踪剂的选择可(kě)以确定肿瘤病灶的多(duō)样代謝(xiè)特性

4、对不明肿瘤转移的患者寻找原发病灶成為(wèi)可(kě)能(néng)

5、為(wèi)已确诊的恶性肿瘤执行精准放疗提供可(kě)能(néng)性

6、对肿瘤疗效评估,确定现有(yǒu)治疗手段的维持,替代,结合,进而进行相应的预后判断。

7、对待肿瘤复发进行及时并且准确的评估,如區(qū)分(fēn)治疗后的纤维组织与肿瘤复发。

 

為(wèi)了方便大家理(lǐ)解,我们来设想一个场景:

一个患者在CT检查中洞察到形态學(xué)变化,如毛刺和胸膜牵拉等,发现疑似肺癌,马上需要的是对于病情的准确评估的关键步骤:

1、肺癌原发病灶是不是增生活跃,即代謝(xiè)活性如何,即良恶性的评估

2、肿瘤的相关分(fēn)期如何

3、全身情况评估是不是已经出现遠(yuǎn)处的转移,转移出现在哪里,数量如何

4、前期治疗方式的选择:

(1)如果只局限在局部就可(kě)以切除和其他(tā)的治疗方法联用(yòng),会达到很(hěn)好的治愈率,5年生存率很(hěn)高

(2)思考如果已经发生转移,比如只转移到肺门的淋巴结,也可(kě)以采取手术但需要在配合治疗的方法上进行升级和考虑

5、患者预后和治疗效果的评估,如肺部的情况,其他(tā)脏器的情况。如用(yòng)药效果很(hěn)好,可(kě)以选择继续用(yòng)药,直到康复,或者选择更换治疗方案。即准确监测复发和转移。当然PET/CT在另外的神经系统和心血管疾病及各种类型应用(yòng)都有(yǒu)很(hěn)多(duō)的应用(yòng),如為(wèi)心肌代謝(xiè)的金标准等,我们这里為(wèi)的是让大家对设备有(yǒu)个初步的概念和认知

 

PET/MR

正電(diàn)子发射计算机断层扫描/磁共振成像

 

将PET与MR两类设备的优势进行融合的功能(néng)影像和分(fēn)子诊断设备,成為(wèi)作為(wèi)核医學(xué)发展的新(xīn)鲜血液,目前在中國(guó)的普及应用(yòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及PET/CT,但作為(wèi)核医學(xué)诊断的高端延伸有(yǒu)着很(hěn)大的发展空间,对比PET/CT来说表观的优势性在于:

1、磁共振无電(diàn)离辐射,对于辐射敏感的特殊人群更加适用(yòng),尤其是在检查中需要反复或着重确定而进行的重复扫描更加有(yǒu)利

2、MR对参数多(duō)序列多(duō)平面多(duō)种成像技术使得更好的完成与PET成像的重建,為(wèi)陆续的前沿功能(néng)发展奠定了基础是CT无法替代的

3、高端一體(tǐ)化PET/MR可(kě)以同时使得PET与MR部分(fēn)同时扫描,使得不在是PET/CT的两个设备的不同时间采集,降低所谓的PET-伪影和降低运动伪影等,相对充分(fēn)一致同时的基于人體(tǐ)的情况,更加使得PET的用(yòng)药量由于部分(fēn)扫描时间重叠延長(cháng)可(kě)以适当的优化降低

4、更多(duō)的MR钆造影剂序列结合应用(yòng)相对碘对比剂更加安全,可(kě)以更加有(yǒu)特定性的加入到扫描流程中。

 

目前在脑部成像,心脏,神经,肿瘤中都有(yǒu)着更高水平的诊断应用(yòng),对于相应器官病灶的检出率也有(yǒu)所提升,在儿童相关和科(kē)研领域也有(yǒu)广泛的应用(yòng),也做到了真正的安全健康體(tǐ)检,PET/MR多(duō)模态应用(yòng)越来越广,但如何真正完美解决PET/MR之间的干扰,如何更准确的满足两者采集时间的一致,如何进行MR多(duō)模态的序列与PET融合序列的研发,都决定了日后PET/MR应用(yòng)的场景和广泛性。

 

这里另外也简单的介绍下核医學(xué)诊断的另外两块

一个是體(tǐ)内脏器功能(néng)性诊断:

(如常用(yòng)的肾脏,甲状腺和红细胞功能(néng)性评估),注射微量的放射同位素后,用(yòng)體(tǐ)外的相应探测仪观察放射性变化,如放射曲線(xiàn)变化评估肾脏血流,肾小(xiǎo)管分(fēn)泌和输尿管堵塞程度或观察放射性消失速度评估红细胞寿命情况等。

另一个體(tǐ)外的放射免疫分(fēn)析和免疫放射分(fēn)析:

前者放射免疫分(fēn)析是利用(yòng)定量的放射性标记抗原与待测定的非标记抗原同时与定量的特异性抗體(tǐ)发生竞争结合反应,反应后进行分(fēn)离,通过测量反射性复合物(wù)的量来计算非标记抗原的量,绘制相应的标准曲線(xiàn)来得到测量结果。后者免疫放射分(fēn)析是利用(yòng)过量的放射性标记抗體(tǐ)来标记未测定的抗原,同理(lǐ)分(fēn)离后测量测量抗原抗體(tǐ)复合體(tǐ)来验证未标记抗原的数量,是非竞争性结合的全量反应。两者的區(qū)别在于定量与全量,标记抗原还是标记抗體(tǐ)。