医科大教学核医学课件：第一篇 基础篇 第5章 核医学分子影像
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核医学PPT课件-核医学绪论及物理基础
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高度选择性
放射免疫靶向治疗 受体介导的靶向治疗 放射性核素基因治疗 高度适形性 放射性核素粒子植入治疗等
放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析
*
通过放射性核素示踪技术，可以在生理状态下，从分子水平动态地研究机体各种物质的代谢变化，细致地揭示体内及细胞内代谢的内幕，这是其他技术难以实现的。 放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫显像等技术也属于分子功能影像。
History look back
*
临床核医学之父
1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。
*
影像学可被广义的分为解剖影像及分子影像。 CT和 超声属于解剖影像。 而PET及某些形式的MRI被认为是分子影像。
*
分子影像学
定义：运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。 是连接分子生物学等学科和临床医学的桥梁。
*
反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
*
加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
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核医学发展史
高度选择性
放射免疫靶向治疗 受体介导的靶向治疗 放射性核素基因治疗 高度适形性 放射性核素粒子植入治疗等
放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析
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通过放射性核素示踪技术，可以在生理状态下，从分子水平动态地研究机体各种物质的代谢变化，细致地揭示体内及细胞内代谢的内幕，这是其他技术难以实现的。 放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫显像等技术也属于分子功能影像。
History look back
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临床核医学之父
1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。
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影像学可被广义的分为解剖影像及分子影像。 CT和 超声属于解剖影像。 而PET及某些形式的MRI被认为是分子影像。
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分子影像学
定义：运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。 是连接分子生物学等学科和临床医学的桥梁。
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反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
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加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
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核医学发展史
基础篇核医疗分子影像培训课件
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
重点难点
掌握 分子影像与核医学分子影像的概念、特点 及主要内容
熟悉 核医学分子影像的主要临床应用
了解 影像组学的概念及核医学分子影像在影像 组学中的作用
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。 第一节
本文• 档核所医提学供（的第信息9版仅）供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
2. 放射免疫显像
➢ 放射免疫显像是一种将放射性核素标记某些特定的单克隆抗体注入体内后 特异地与相应的靶抗原结合使其显影的显像方法，具有肿瘤高亲和性。
➢ 关于抗体的研究是放射免疫显像的热点，其中Affibody、微型抗体、纳 米抗体是主要的研究方向。
➢ 核医学分子影像的技术和研究手段的共同理论基础就是“分子识别”。 ➢ 抗原与抗体的结合；受体与配体的结合；许多多肽类药物与相应靶细胞
的结合；反义探针与癌基因的分子识别；酶与底物的识别等。 ➢ 核医学分子影像的最大优势和特点是能够从细胞和分子水平对体内的生
物化学变化过程进行在体、无创、时空动态可视化。 ➢ 核医学分子影像相对于其他影像手段，显像剂种类繁多。
显像种类 代谢显像
分子影像与核医学分子影像的概念
本文• 档核所医提学供（的第信息9版仅）供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
一、分子影像与核医学分子影像的概念
➢ 分子影像学是运用影像学手段对体内特定分子或靶物质的生物学行为进行 定性和定量可视化的一门新型交叉学科。它能反映活体状态下细胞或分子 水平的变化，有助于理解这些特定分子的生物学行为和特征。
核医学影像PPT课件
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
二、放射性制剂
放射性制剂(放射性药物) 核医学诊断治疗
显影剂(imaging agent) RNI影像诊断 NaI中的131I
氟[l8F]脱氧葡萄糖
仅有示踪和辐射粒子作用 性质由其标记物决定
一、核素示踪
两个基本根据 同一元素的同位素有相同化学性质，在生物体内生物化学变化过 程完全相同，生物体不能区别同一元素的各个同位素，可用放射性 核素来代替其同位素中的稳定性核素。
放射性核素衰变时发射射线，利用高灵敏度放射性测量仪器可对 其标记物质进行精确定性、定量及定位测量。
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
能量最大的峰（或全能峰） 表示核素的特征
碘化钠(NaI(Tl))晶体
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
一、射线能谱
记数率
105
104
103
0
核医学影像
50 100 150
99mTc的射线(k能e谱V)
200 250
特点 （2）核医学影像是一种功能显像，不是组织的密度变
化。
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
第二节 射线探测
一、射线能谱 二、闪烁计数器 三、脉冲幅度分析器
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
二、放射性制剂
放射性制剂(放射性药物) 核医学诊断治疗
显影剂(imaging agent) RNI影像诊断 NaI中的131I
氟[l8F]脱氧葡萄糖
仅有示踪和辐射粒子作用 性质由其标记物决定
一、核素示踪
两个基本根据 同一元素的同位素有相同化学性质，在生物体内生物化学变化过 程完全相同，生物体不能区别同一元素的各个同位素，可用放射性 核素来代替其同位素中的稳定性核素。
放射性核素衰变时发射射线，利用高灵敏度放射性测量仪器可对 其标记物质进行精确定性、定量及定位测量。
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
能量最大的峰（或全能峰） 表示核素的特征
碘化钠(NaI(Tl))晶体
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
一、射线能谱
记数率
105
104
103
0
核医学影像
50 100 150
99mTc的射线(k能e谱V)
200 250
特点 （2）核医学影像是一种功能显像，不是组织的密度变
化。
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
计算机断层原理 第五节 PET及其融合技术
第二节 射线探测
一、射线能谱 二、闪烁计数器 三、脉冲幅度分析器
核医学影像
第一节 概述 第二节 射线探测 第三节 准直器 第四节 照相机和单光子发射型
《核医学》教学课件：核医学总论
放射化学纯度测定
放射化学纯度（radiochemical purity, Rp）： 指以特定化学形态存在的放射性核素活度
占样品总活度的百分数。
主要方法： 放射性色谱法、高效液相色谱法、电泳法
产品的放射性计数
放射化学纯度 =
(%)
放射性总计数
生物学性质检测
细菌检查 细菌内毒素测定 毒性试验 生物分布试验
防治措施
注射室和检查室应备有急救 箱，其中有血压计、听诊器，处 理虚脱的各种药物等
还应备有氧气袋
出现荨麻疹、水肿、搔痒和胸闷等症状，可 用抗过敏药治疗
热原反应按常规处理
血压明显降低、出现休克时，成人可立即注 射 1:1000肾上腺素 0.5 ~ 1 mg 严重者可以用生理盐水稀释10倍后静脉注入 、吸氧、静脉开放，必要时点滴氢化可地松
适宜的射线能量和在组织中的射程是 选择性集中照射病变组织而避免正常组织 受损并获得预期治疗效果的保证。
放射性核纯度
指特定放射性核素的放射性占总放射性的百 分数。
测定方法： 能谱法 屏蔽法 半衰期法
化学性质检测
pH值 化学纯度 放射化学纯度
化学纯度
是指以某一形式存在的物质的 质量占该样品总质量的百分数。
核医学总论
首都医科大学潞河教学医院 放射教研室 石逸杰
第一节 概 述
定义（Definition）
核医学（ nuclear medicine ）是一 门研究核素和核射线在医学中的应用及 其理论的学科，即应用放射性核素 （radionuclide）及其标记化合物和生 物制品进行疾病诊治和生物医学研究。
放射性药物不良反应
发生率很低
万分之二左右，远低于碘造影剂的不良 反应率
《核医学》教学课件：核医学总论
Nuclear reactor
Nuclear reactor production is a mainly source of radionuclides
北京中国原子能科学研究院
诊断用放射性药物
多采用发射γ光子的核素及其标记物。 99mTc核性能优良，为纯γ光子发射体，能 量140 keV，T1/2为6.02 h、方便易得、几乎 可用于人体各重要脏器的形态和功能显像。
（1）诊断检查时尽量采用先进的测量和显像设备。 （2）采用必要的保护 。 （3）对小儿、孕妇、哺乳妇女、育龄妇女应用放射 性药物要从严考虑。
小儿应用原则
由于儿童对辐射较为敏感，所以一般情况 下，放射性检查不作为首选的方法。
小儿所用的放射性活度必须较成人为少。
一般可根据年龄、体重或体表面积按成人剂量 折算，也可按年龄组粗算用药量，即1岁以内用成 人用量的20%-30 ％、1-3 岁用30%-50％、3-6岁用 40%-70％、6-15岁用60%-90％。
左心室各壁心肌血流灌 注未见明显异常，左心 室收缩功能正常。
77
血流灌注明显减低，代谢基本正常或最高。 提示下壁和后壁心肌缺血但存活。
78
临床价值
（一）心肌缺血的早期诊断 （二）冠心病的病情程度与预后估计 （三）室壁瘤 （四）心脏传导异常 （五）心血管疾病疗效评价 （六）充血性心力衰竭 （七）心肌病的辅助诊断 （八）慢性阻塞性肺病与肺心病 （九）化疗对心脏毒性作用的监测
• 治疗药物： 131I,125I,32P,153Sm（钐）,89Sr（锶）,90Y（钇）等
常用的放射性核素
特性： 1.具有放射性：能放射出射线，需按放
射性物质管理和防护等； 2.被靶器官选择性摄取和浓聚； 3.具有特定的物理半衰期和有效使用期。
Nuclear reactor production is a mainly source of radionuclides
北京中国原子能科学研究院
诊断用放射性药物
多采用发射γ光子的核素及其标记物。 99mTc核性能优良，为纯γ光子发射体，能 量140 keV，T1/2为6.02 h、方便易得、几乎 可用于人体各重要脏器的形态和功能显像。
（1）诊断检查时尽量采用先进的测量和显像设备。 （2）采用必要的保护 。 （3）对小儿、孕妇、哺乳妇女、育龄妇女应用放射 性药物要从严考虑。
小儿应用原则
由于儿童对辐射较为敏感，所以一般情况 下，放射性检查不作为首选的方法。
小儿所用的放射性活度必须较成人为少。
一般可根据年龄、体重或体表面积按成人剂量 折算，也可按年龄组粗算用药量，即1岁以内用成 人用量的20%-30 ％、1-3 岁用30%-50％、3-6岁用 40%-70％、6-15岁用60%-90％。
左心室各壁心肌血流灌 注未见明显异常，左心 室收缩功能正常。
77
血流灌注明显减低，代谢基本正常或最高。 提示下壁和后壁心肌缺血但存活。
78
临床价值
（一）心肌缺血的早期诊断 （二）冠心病的病情程度与预后估计 （三）室壁瘤 （四）心脏传导异常 （五）心血管疾病疗效评价 （六）充血性心力衰竭 （七）心肌病的辅助诊断 （八）慢性阻塞性肺病与肺心病 （九）化疗对心脏毒性作用的监测
• 治疗药物： 131I,125I,32P,153Sm（钐）,89Sr（锶）,90Y（钇）等
常用的放射性核素
特性： 1.具有放射性：能放射出射线，需按放
射性物质管理和防护等； 2.被靶器官选择性摄取和浓聚； 3.具有特定的物理半衰期和有效使用期。
核医学影像ppt课件
它提供的脏器功能代谢信息是解剖图像所不能替代的。
23
图像融合是指将多源信道所采集到的关于同一目
标的图像经过一定的图像处理，提取各自信道的信息，
最后综合成同一图像以供观察或进一步处理。
简单来说，医学图像融合就是将解剖结构成像与
功能成像两种医学成像的优点结合起来的，为临床提
供更多、更准确的信息。
24
第六章
核医学影像(RNI)
核医学影像(RNI)： 通过探测引入人体内的放射性核素直接或间接 放射出γ射线，利用计算机辅助进行图像重建，从 而对病灶进行定位和定性。也称为放射性核素显像。
它是核医学诊断中的重要技术手段。
1
示踪原理（即放射性核素或其标记化合物应用于示踪 的基本根据）：
1、同一元素的同位素在生物体内有相同的化学变化和
而另一类是以发射正电子的核素为示踪剂的，即正电
子发射计算机断层显像仪（positron emission tomography，PET）。
16
SPECT实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器进 行360°旋转的γ相机。在体外通过探头绕人体的旋转， 获得从多角度、多方位采集的一系列投影图像，再通过图 像重建和处理，可获得各方向记录脏器组织中放射性分布 的断层影像。
γ照相机不仅可以快速形成器官的静态平面图像，同时 因其成像速度快（目前可以做到每秒20帧画面），所以，也 可观察脏器的动态功能及其变化。也就是说它不仅可以提供 静态图像，而且也可以进行动态观测。
13
γ照相机主要由探头、支架、电子线路、计算 机和显示系统组成 。
14
γ探头是照相机的核心，它由准直器、闪烁体、光 电倍增管、电阻矩阵等部件组成。 探头的作用是用准直器把人体内分布的放射性核素 辐射的γ射线限束、定位，用多个光电倍增管将由γ射 线在闪烁体激起的荧光转化为电脉冲，再将这些电脉冲 转化为控制像点位置的位置信号和控制像点亮度的Z信 号。 光 准 闪 电 直 烁 倍 器 体 增 管
23
图像融合是指将多源信道所采集到的关于同一目
标的图像经过一定的图像处理，提取各自信道的信息，
最后综合成同一图像以供观察或进一步处理。
简单来说，医学图像融合就是将解剖结构成像与
功能成像两种医学成像的优点结合起来的，为临床提
供更多、更准确的信息。
24
第六章
核医学影像(RNI)
核医学影像(RNI)： 通过探测引入人体内的放射性核素直接或间接 放射出γ射线，利用计算机辅助进行图像重建，从 而对病灶进行定位和定性。也称为放射性核素显像。
它是核医学诊断中的重要技术手段。
1
示踪原理（即放射性核素或其标记化合物应用于示踪 的基本根据）：
1、同一元素的同位素在生物体内有相同的化学变化和
而另一类是以发射正电子的核素为示踪剂的，即正电
子发射计算机断层显像仪（positron emission tomography，PET）。
16
SPECT实际上就是一个探头可以围绕病人某一脏器进 行360°旋转的γ相机。在体外通过探头绕人体的旋转， 获得从多角度、多方位采集的一系列投影图像，再通过图 像重建和处理，可获得各方向记录脏器组织中放射性分布 的断层影像。
γ照相机不仅可以快速形成器官的静态平面图像，同时 因其成像速度快（目前可以做到每秒20帧画面），所以，也 可观察脏器的动态功能及其变化。也就是说它不仅可以提供 静态图像，而且也可以进行动态观测。
13
γ照相机主要由探头、支架、电子线路、计算 机和显示系统组成 。
14
γ探头是照相机的核心，它由准直器、闪烁体、光 电倍增管、电阻矩阵等部件组成。 探头的作用是用准直器把人体内分布的放射性核素 辐射的γ射线限束、定位，用多个光电倍增管将由γ射 线在闪烁体激起的荧光转化为电脉冲，再将这些电脉冲 转化为控制像点位置的位置信号和控制像点亮度的Z信 号。 光 准 闪 电 直 烁 倍 器 体 增 管
第九版核医学课件核医学分子影像
核医学（第9版）
二、核医学分子影像的特点
➢ 核医学分子影像的技术和研究手段的共同理论基础就是“分子识别”。 ➢ 抗原与抗体的结合；受体与配体的结合；许多多肽类药物与相应靶细胞
的结合；反义探针与癌基因的分子识别；酶与底物的识别等。 ➢ 核医学分子影像的最大优势和特点是能够从细胞和分子水平对体内的生
物化学变化过程进行在体、无创、时空动态可视化。 ➢ 核医学分子影像相对于其他影像手段，显像剂种类繁多。
➢ 受体显像主要包括肿瘤受体显像及神经受体显像，其中神经受体显像发展 迅速，神经受体显像剂有各种放射性核素标记的靶向多巴胺受体、乙酰胆 碱受体、5-羟色胺受体等。
核医学（第9版）
PET多巴胺受体影像示踪 建立大鼠海马神经干细胞快速诱导表达内源性多巴胺D2受体的体外培养技术，构建了基于
11C-NMSP（N-甲基螺环哌啶酮，多巴胺配基）PET受体显像的神经干细胞活体示踪与评估新 方法。
➢ 关于抗体的研究是放射免疫显像的热点，其中Affibody、微型抗体、纳 米抗体是主要的研究方向。
➢ 放射免疫显像具有高特异性、高成像对比率、高血液清除速度等特点，主 要应用于乳腺癌、肺癌等肿瘤的成像。
核医学（第9版）
3. 受体显像
➢ 受体显像是利用放射性核素标记的某些配体与靶组织中高亲和力的受体产 生特异性结合，反映体内受体空间分布、密度和亲和力的一种无创性方法， 具有配体-受体结合的高特异性以及放射性探测的高敏感性。
剪切
消化
无血清NSC培养 D2的诱导表达
1.海马来源的NSC 2.含血清贴壁培养 3.添加BDNF
体外调控多巴胺D2受体表达方法
移植前 移植后 移植神经干细胞的D2示踪
D2受体持续表达的在体示踪
最新核医学课件(本科教育第五章分子影像技术的发展与核医学分子影像ppt课件
核医学课件（本科教育）第五章 分子影像技术的发展与核医学分
子影像
第一节 概 述
一、分子影像技术：
是以体内特定分子作为靶目标的医学影像技术，可以在 体外通过现代影像技术显示活体内分子水平的功能、代谢和 形态变化，能在完整的活体人或动物体内，通过图像直接显 示细胞或分子水平的生理和病理过程。
意义：
1、探查疾病过程中细胞和分子水平的异常，在尚无解剖改变 前检出异常，在探索疾病的发生、发展、转归、评价药物疗 效中，起到连接分子生物学与临床医学之间的桥梁作用。
（二）放射免疫显像（radioimmunoimaging, RII）
放射免疫显像(RII)与放射免疫治疗(RIT)是核医学 研究热点
面临的技术难题：产生HAMA、分子量大血液清除慢、 T/NT比值低、穿透能力差、靶组织分布不均匀。
开发Fab’、F(ab’)2、Fab、ScFv（单链抗体），甚 至超变区肽段（分子识别单元）为发展方向。
一、 准备工作 ⒉检查文件的修订与记录之间的符合性、配合性、修订之日起记录的相应改变。 ⒊任何修改或涂改要有签名或盖章。 ⒋各种记录均应加以签名确认。 ⒌电脑打印的质量记录，有打出姓名者，亦需签名或盖章。 ⒍表单记录内容的空白处要划记“/”或盖“空白”章。 ⒎不能剪贴，最好不要用涂改液涂改。 ⒏确保表单记录的完整性，尤其是需要做持续追踪的记录。
反义显像
antisense imaging
人工合成反义寡核苷酸
Labeled
与病变组织过度表达
I.V
的目标DNA或mRNA以
碱基互补特异性结合
C-myc
显示特异性癌 基因过度表达 的组织
imaging
antisense Imaging
脂质体包裹99mTc-Survivin反义寡核苷酸鼠肿瘤模型显像 （A为反义显像，肿瘤区呈异常浓聚；B为非标记反义寡核苷酸抑制后对照影像）
子影像
第一节 概 述
一、分子影像技术：
是以体内特定分子作为靶目标的医学影像技术，可以在 体外通过现代影像技术显示活体内分子水平的功能、代谢和 形态变化，能在完整的活体人或动物体内，通过图像直接显 示细胞或分子水平的生理和病理过程。
意义：
1、探查疾病过程中细胞和分子水平的异常，在尚无解剖改变 前检出异常，在探索疾病的发生、发展、转归、评价药物疗 效中，起到连接分子生物学与临床医学之间的桥梁作用。
（二）放射免疫显像（radioimmunoimaging, RII）
放射免疫显像(RII)与放射免疫治疗(RIT)是核医学 研究热点
面临的技术难题：产生HAMA、分子量大血液清除慢、 T/NT比值低、穿透能力差、靶组织分布不均匀。
开发Fab’、F(ab’)2、Fab、ScFv（单链抗体），甚 至超变区肽段（分子识别单元）为发展方向。
一、 准备工作 ⒉检查文件的修订与记录之间的符合性、配合性、修订之日起记录的相应改变。 ⒊任何修改或涂改要有签名或盖章。 ⒋各种记录均应加以签名确认。 ⒌电脑打印的质量记录，有打出姓名者，亦需签名或盖章。 ⒍表单记录内容的空白处要划记“/”或盖“空白”章。 ⒎不能剪贴，最好不要用涂改液涂改。 ⒏确保表单记录的完整性，尤其是需要做持续追踪的记录。
反义显像
antisense imaging
人工合成反义寡核苷酸
Labeled
与病变组织过度表达
I.V
的目标DNA或mRNA以
碱基互补特异性结合
C-myc
显示特异性癌 基因过度表达 的组织
imaging
antisense Imaging
脂质体包裹99mTc-Survivin反义寡核苷酸鼠肿瘤模型显像 （A为反义显像，肿瘤区呈异常浓聚；B为非标记反义寡核苷酸抑制后对照影像）
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第二节
核医学分子影像的应用实例
核医学（第9版）
一、核医学分子影像在精准医学中的支撑作用
➢ 美国医学界在2011年首次提出精准医学（precision medicine）的概念。 ➢ 精准医疗计划是指根据患者的临床信息和人群队列信息，应用现代遗传技术、
分子影像技术、生物信息技术，结合患者的生活环境和方式，实现精准的疾 病分类及诊断，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案。 ➢ 现代医学离不开先进的影像医学，分子影像是精准医学的重要标志。
➢ 反义基因显像能显示特异性癌基因过度表达的癌组织或治疗后抑癌基因的 表达水平，定位和定量特异的靶基因，从而达到在基因水平早期、定性诊 断疾病或评价疗效的目的。
核医学（第9版）
5. 凋亡显像
➢ 细胞凋亡（程序性细胞死亡）是为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主 的、有序的死亡。细胞坏死是混乱无序的、没有能量需求的，常常继发于突 发的细胞内成分释放，导致局部炎性改变。
➢ 凋亡显像指通过体外显像的方法检测细胞自发及诱发性凋亡的位置及程度。 凋亡显像对于肿瘤治疗疗效的监测、心脏移植排异反应监测、急性心肌梗死 与心肌炎的评价有重要价值。
核医学（第9版）
显像种类 代谢显像
放射免疫显像 受体显像
反义基因显像 凋亡显像 乏氧显像
核医学分子影像显像剂概览
代表性显像剂
显像原理
18F-FDG
细胞葡萄糖代谢异常
11C-胆碱
细胞磷脂代谢异常
11C-MET
细胞氨基酸代谢异常
11C-乙酸
细胞乙酸代谢异常
124I-cetuximab
肿瘤异常增殖信号
64Cu-cetuximab-F（ab’）2 肿瘤异常增殖信号
11C-Raclopride 11C-NMSP
多巴胺D2受体拮抗剂 多巴胺和5-羟色胺受体拮抗剂
核医学（第9版）
现代医学离不开先进的影像医学，分子影像是精准医学重要标志
获取解剖结构信息
PET
MRI
（2003 Nobel Prize）
CT （1979 Nobel Prize）
X-ray
（1901 Nobel Prize）
看 得 清 看 得 到
看
得
看
早
得
准
获取生化机理机制
核医学（第9版）
二、核医学分子影像与新药创制
第一节
分子影像与核医学分子影像的概念
核医学（第9版）
一、分子影像与核医学分子影像的概念
➢ 分子影像学是运用影像学手段对体内特定分子或靶物质的生物学行为进行 定性和定量可视化的一门新型交叉学科。它能反映活体状态下细胞或分子 水平的变化，有助于理解这些特定分子的生物学行为和特征。
➢ 核医学分子影像是通过放射性药物示踪原理，从分子水平动态显示机体内 各种组织器官及细胞代谢的生化改变、基因表达、受体功能等生命关键信 息，揭示疾病生物学过程的学科。
➢ 分子靶向治疗是通过干扰肿瘤生成和生长的靶向分子达到阻断肿瘤细胞生 长的目的的治疗方法。
➢ 64Cu-DOTA标记的曲妥珠单抗PET分子影像能显影HER-2阳性乳腺癌脑转 移病灶。18F-FES PET分子影像高代谢灶往往提示ER阳性的乳腺癌原发灶 或转移灶。这些受体显像的不断发展将使无创实现乳腺癌病理分子分型在 不久的将来成为可能。
神经、精神疾病、脑功能研究，不同生理刺激或 思维活动状态脑皮质的代谢，脑行为研究
区别心肌坏死、冬眠心肌，为 冠心病血运重建治疗提供依据
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2. 放射免疫显像
➢ 放射免疫显像是一种将放射性核素标记某些特定的单克隆抗体注入体内后 特异地与相应的靶抗原结合使其显影的显像方法，具有肿瘤高亲和性。
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核医学分子影像评估及监测新药的疗效
治疗前
Gleevec® 治疗1 个月
2年后复发
Sugen治疗1周
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三、核医学分子影像在新型治疗方法中的应用 1. 分子靶向治疗 2. 质子和重离子治疗监测 3. 干细胞治疗疗效评估 4. 免疫T细胞治疗监测与评价
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1. 分子靶向治疗
11C-CFT
多巴胺转运体
99mTc-MDM2
双微体扩增基因反义寡核苷酸
18F-FHBG
无环鸟苷衍生物凋亡（膜联蛋白类）
18F-ML-10
抵抗细胞凋亡（小分子类）
18F-FMISO
细胞能量异常
64Cu-ATSM
细胞能量异常
应用 大部分恶性肿瘤 泌尿系统肿瘤 脑肿瘤、放疗后复发或坏死 心肌疾病、肝细胞肝癌、肾癌 EGFR阳性的肿瘤 EGFR阳性的肿瘤 帕金森 帕金森、抽动症 帕金森 恶性肿瘤肿瘤基因显像 监测基因治疗 肿瘤治疗、心脏移植后监测 肿瘤治疗监测 肿瘤乏氧显像 肿瘤乏氧显像
➢ 受体显像主要包括肿瘤受体显像及神经受体显像，其中神经受体显像发展 迅速，神经受体显像剂有各种放射性核素标记的靶向多巴胺受体、乙酰胆 碱受体、5-羟色胺受体等。
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PET多巴胺受体影像示踪 建立大鼠海马神经干细胞快速诱导表达内源性多巴胺D2受体的体外培养技术，构建了基于
11C-NMSP（N-甲基螺环哌啶酮，多巴胺配基）PET受体显像的神经干细胞活体示踪与评估新 方法。
➢ 影像组学包含以下几个步骤：数据采集，病灶检测，病灶分割，特征提 取和信息挖掘。
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影像组学处理流程
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二、核医学分子影像在影像组学的应用
PET-CT将PET与CT完美融为一体，由PET提
供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而CT提供
病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方
核医学分子影像评估及监测碳离子治疗骨肿瘤的疗效
碳离子治疗前（A、B）后（C、D）的骨和软组织肿瘤的MRI和PET显像
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蛋氨酸 -PET 在 骨肉 瘤患者重离子治疗前可 以超早期预测患者的生 存时间，亦可用于重离 子治疗后的早期疗效评 估。
MET-PET和生存的关系（治疗前） MET-PET和生存的关系（治疗后）
常见不良反应
口干、便秘
心功能抑制、低血压、 血脂改变、反跳
抗高血压药
中枢抑制药 β受体阻断药
电解质紊乱 代谢变化
首剂低压、干咳、 高血钾
头痛、头晕
颜面潮红、头痛、 头晕、恶心、便秘
利尿药
血管紧张素转化酶 抑制药 AT1受体阻断药 钙通道阻滞药
主要机制
下调交感张力
心输出量减少 心率减慢
肾素分泌下降
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治疗前
治疗后
iPSC
EGFP
vWF, NeuN, GFAP特征表达
葡萄糖代谢变化
（iPSC）移植后神经修复与功能恢复的时空动态变化规律
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4. 免疫T细胞治疗监测与评价
➢ 免疫Ｔ细胞治疗是指利用肿瘤患者自身或供者的Ｔ淋巴细胞，经体外诱导筛选 或基因修饰使其获得肿瘤杀伤活性，再通过体外扩增后回输患者体内，从而发 挥肿瘤杀伤效应的一种治疗方法。
➢ 关于抗体的研究是放射免疫显像的热点，其中Affibody、微型抗体、纳 米抗体是主要的研究方向。
➢ 放射免疫显像具有高特异性、高成像对比率、高血液清除速度等特点，主 要应用于乳腺癌、肺癌等肿瘤的成像。
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3. 受体显像
➢ 受体显像是利用放射性核素标记的某些配体与靶组织中高亲和力的受体产 生特异性结合，反映体内受体空间分布、密度和亲和力的一种无创性方法， 具有配体-受体结合的高特异性以及放射性探测的高敏感性。
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二、核医学分子影像的特点
➢ 核医学分子影像的技术和研究手段的共同理论基础就是“分子识别”。 ➢ 抗原与抗体的结合；受体与配体的结合；许多多肽类药物与相应靶细胞
的结合；反义探针与癌基因的分子识别；酶与底物的识别等。 ➢ 核医学分子影像的最大优势和特点是能够从细胞和分子水平对体内的生
物化学变化过程进行在体、无创、时空动态可视化。 ➢ 核医学分子影像相对于其他影像手段，显像剂种类繁多。
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3. 干细胞治疗疗效评估
➢ 干细胞治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞 或组织，从而达到治愈目的的治疗手段。干细胞治疗过程中，移植后干细胞 在体内的植入、分布、存活、迁移等，需要分子影像方法进行时空动态示踪 和评估。
➢ PET分子影像方法发现了体外诱导多功能干细胞（iPSC）移植后神经修复与 功能恢复的时空动态变化规律。
➢ 分子影像技术可完整、直接地观察药物在活体体内的时空分布，了解药物 的代谢分布。
➢ 分子影像在新药创制的过程中有着极大的优势 1. 在药物研发初期，靶点占用率可以优化药物的使用剂量和时间； 2. 能够进行全身检查（如疾病分期）； 3. 可以有效利用同一研究个体进行重复研究，并可作为自身对照（如监测治 疗效果）。
位的断层图像，具有灵敏、准确、特异及定位精
确等特点。正是在这项技术不断成熟的前提下，
科研工作者们对影像学有了更前沿的研究和探索，
从而提出了比所谓的放射组学更高水平、金标准
和高层次的研究热点——影像组学。
（A）和（B）为PET图像，（C）为PET/CT融合图像，
（D）为提取的影像组学特征
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第五章
核医学分子影像
作者 ： 田梅
单位 ： 浙江大学医学院附属第二医院
第一节 分子影像与核医学分子影像的概念 第二节 核医学分子影像的应用实例 第三节 核医学分子影像与影像组学
重点难点
掌握 分子影像与核医学分子影像的概念、特点 及主要内容
熟悉 核医学分子影像的主要临床应用
了解 影像组学的概念及核医学分子影像在影像 组学中的作用
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