基于核医学影像的药代动力学分析
药物的药代动力学与临床应用
药物的药代动力学与临床应用在医学领域中，药物的药代动力学是理解药物在体内如何发挥作用的关键环节。
它不仅有助于揭示药物的吸收、分布、代谢和排泄过程，还为临床合理用药提供了重要的科学依据。
药代动力学主要研究药物在体内的动态变化过程。
当我们服用药物后，首先面临的是吸收环节。
药物的吸收速度和程度会受到多种因素的影响，比如药物的剂型、给药途径以及患者自身的生理状况。
以口服药物为例，药物首先要在胃肠道中溶解，然后穿过胃肠道黏膜进入血液循环。
不同的药物在胃肠道中的溶解速度不同，有的可能很快溶解并被吸收，而有的则需要较长时间。
此外，胃肠道的 pH 值、蠕动速度以及食物的存在与否等，都可能影响药物的吸收。
药物被吸收进入血液循环后，就开始在体内进行分布。
这一过程涉及药物在不同组织和器官中的分布情况。
药物在体内的分布并不是均匀的，而是受到多种因素的调控。
比如，药物的脂溶性会影响其通过细胞膜的能力。
脂溶性高的药物更容易进入脂肪组织，而水溶性药物则更多地分布在血浆和细胞外液中。
此外，血浆蛋白结合率也是影响药物分布的一个重要因素。
一些药物会与血浆蛋白结合，形成结合型药物，而只有游离的药物才能发挥药理作用。
当同时使用多种药物时，它们可能竞争血浆蛋白结合位点，从而改变彼此的分布和药效。
药物在体内还会经历代谢过程。
这主要是通过肝脏中的各种酶系统来完成的。
药物代谢可以将药物转化为活性代谢物，增强其药理作用；也可能将药物转化为无活性的代谢物，使其失去药理活性。
药物代谢酶的活性在个体之间存在差异，这也是导致相同剂量的药物在不同个体中产生不同药效和不良反应的原因之一。
例如，某些人的肝脏中某些代谢酶活性较低，导致药物代谢缓慢，可能会出现药物蓄积和不良反应增加的情况。
最后是药物的排泄过程。
肾脏是药物排泄的主要器官，通过肾小球滤过、肾小管分泌和重吸收等过程，将药物及其代谢产物排出体外。
此外，胆汁排泄、肠道排泄以及呼吸道排泄等途径也在药物的清除中发挥一定作用。
放射性体内诊断药物临床评价技术指导原则
放射性体内诊断药物临床评价技术指导原则一、概述放射性体内诊断药物（diagnosticradiopharmaceuticals）（以下简称放诊药物）是用于获得体内靶器官或病变组织的影像或功能参数，进行疾病诊断的一类体内放射性药物，可用于体检筛查、疾病诊断、器官结构/功能评估和患者管理。
放射性药物一般由两部分组成：放射性核素和与放射性核素结合、将放射性核素递送至体内特定部位的非放射性成分（配体或载体）。
放射性核素通常物理半衰期较短，可直接或间接地（通过正电子湮灭辐射）发射能量足以穿透人体组织的放射性衰变光子并在体外通过专用探测设备检测到信号。
配体或载体通常为有机分子，例如碳水化合物、酯类、核酸、肽、抗体等。
配体或载体的化学和生物学性质决定其体内的生物学分布。
多数情况下，放诊药物与特定的临床设备联合使用，在适当的用法用量及设备工作参数条件下提供诊断信息。
在非特别说明的情况下，本指导原则中“放诊药物”总体指代包括特定药物和所需设备及其工作参数等组合而成的诊断技术。
随着分子生物学、病理生理学和药学等各学科的发展，放诊药物的研发进入快速发展阶段，为促进我国放诊药物的临床研发，特制订本指导原则。
本指导原则适用于在单光子发射计算机断层扫描（SPECT）、正电子发射断层扫描（PET）等核医学检查中使用的放诊药物，主要针对放诊药物与非放射性治疗药物在临床研发中不同的关注点进行说明。
同时具有诊断和治疗作用的放射性药物，对治疗作用的评价应遵循相应适应症的技术要求。
本指导原则仅代表药品监管部门当前的观点和认识，不具有强制性的法律约束力。
随着新技术的进展，本指导原则中的相关内容将不断完善与更新。
应用本指导原则时，还请同时参考药物临床试验质量管理规范（GCP）、国际人用药品注册技术协调会（ICH）和其他国内外已发布的相关指导原则。
二、总体考虑（一）安全性方面治疗性药物的开发一般是基于其存在剂量-效应关系的假设，研究早期重点关注受试者的耐受性、剂量限制性毒性和剂量效应关系，从而确定适当的治疗剂量范围。
实验核医学讲解
数据处理与分析的挑战
数据处理
实验核医学研究中产生的数据量庞大且复杂，需要进 行有效的数据处理和分析。这需要采用先进的数据处 理技术和算法，以确保数据的准确性和可靠性。
数据分析
数据分析是实验核医学研究的重点之一，需要对大量 的数据进行深入的分析和挖掘，以揭示其内在的规律 和机制。这需要采用统计学、机器学习等方法和技术 ，以提高数据分析的效率和准确性。
新药研发提供支持。
辐射生物学
研究辐射对生物体的影响 和作用机制，为辐射防护 和放射治疗提供理论依据
。
实验核医学的发展历程
早期发展
20世纪50年代，随着核技术的兴起和发展，实验核医学开始起步。初期主要研究放射性 示踪剂和测量技术。
现代发展
20世纪80年代以后，随着计算机技术和分子生物学的发展，实验核医学进入快速发展阶 段。分子影像、放射免疫分析、正电子发射断层成像等技术逐渐成熟并广泛应用于临床实 践。
特点
具有灵敏度高、无损检测和可视化观 察等优点，能够提供生物体内分子水 平上的信息，对于深入了解生命过程 、疾病诊断和治疗具有重要意义。
实验核医学的应用领域
分子影像
利用放射性示踪剂和成像 技术，在分子水平上对生 物过程进行可视化研究， 为疾病诊断和治疗提供依
据。
药物研发
通过核技术手段对药物在 体内的吸收、分布、代谢 和排泄过程进行研究，为
仪器设备的更新与维护问题
仪器设备的更新
随着科学技术的不断发展，实验核医学的仪器设备也在 不断更新换代。为了保持设备的先进性和稳定性，需要 不断进行设备的更新和维护。
维护问题
仪器设备的正常运行对于实验核医学的研究至关重要， 因此设备的维护也是一项重要的任务。需要定期对设备 进行检查、保养和维修，以确保设备的稳定性和使用寿 命。
医学影像技术在药物研究中的应用
医学影像技术在药物研究中的应用第一章：引言药物研究一直是医学领域研究的重中之重，它与解决人类疾病，提高人类生活质量的关系紧密。
为了研发出更加高效、有针对性的药物，科学家们正在利用最新的医学影像技术来加速药物研究进程。
本文将介绍医学影像技术在药物研究中的应用。
第二章：医学影像技术常见的类型和特点2.1 X射线/CT扫描X射线是一种电磁辐射，具有高能量和易穿透物质的特性。
在医学影像领域，X射线是一种最常用的成像技术。
CT扫描是一种利用X射线来获得人体内部图像的技术，由于其高分辨率、低辐射剂量等优点，被广泛应用于肿瘤、心脏、骨骼等方面的疾病诊断与治疗。
2.2 磁共振成像（MRI）MRI是一种利用磁场和无线电波来生成图像的医学影像技术。
由于其无辐射、高分辨率等特点，MRI在影像领域有着广泛的应用，尤其在神经学、骨科、肌肉骨骼、腹部、盆腔等方面得到了广泛的应用。
MRI可以提供身体各部位高清晰度的图像，并可用于观察脑部等重要器官的结构和功能。
2.3 位置发射计算机断层扫描术（PET）PET是一种核医学检查方法，它利用较小的剂量放射性物质来跟踪人体内部的生物分子和化学过程，并利用计算机算法将其转化为图像。
由于其对多种疾病的诊断精度很高，PET常用于心脏、肺、大肠癌等的筛查。
2.4 限制性扫描技术（DCE-MRI）DCE-MRI是一种结合了MRI和动力学技术的检查方法，该技术利用注射的造影剂来跟踪人体的代谢过程，并用计算机算法将其转化为图像。
DCE-MRI可以提供非常具体的务实信息，适用于肿瘤、道管炎、心脏病等各种情况。
第三章：医学影像技术在药物研究中的应用药物研究在过程中，经常需要评估候选药物与组织、器官及个体的相互作用。
传统的药物研究方法是通过动物实验来验证药物的有效性和安全性，这种方法不仅具有一定的局限性，而且花费高额。
医学影像技术的出现为药物研究带来了一种新的思路，可以对药物与人体组织、器官间的关系进行更加贴切的观察。
核医学影像学的研究及其临床应用
核医学影像学的研究及其临床应用一、前言核医学影像学是一种应用核技术和医学影像学原理来进行生物分子分布、代谢和功能研究的方法。
该技术具有很高的敏感性和特异性，可以提供生理、生化和代谢信息，对于疾病的早期诊断和治疗有着重要的意义。
本文将从基础和临床两个方面分析核医学影像学的研究进展及其临床应用。
二、基础研究2.1 核素选择核素选择是核医学影像的重要环节之一，不同的核素选择可以提供不同的生理、生化和代谢信息。
例如，以典型的放射性分子显像为例，Tc-99m-甲氧基异丙酸单酰胺（Tc-99m-MDP）可提供骨骼代谢和分布信息，I-123-标记的碘苯胺（I-123-MIBG）可提供交感神经信息。
2.2 成像技术核医学影像学涵盖许多成像技术，如正电子发射断层摄影术（PET）、单光子发射计算机体层摄影术（SPECT）和闪烁计数仪成像等。
这些成像技术虽然各有特点，但主要原理是利用放射性核素的辐射来进行成像。
2.3 影像数据处理核医学影像数据处理是核医学影像学中一个比较复杂和关键的环节，由于放射性核素的毒性，大多数放射性成像技术只能进行间接成像，而不能直接获取生物分子分布、代谢和功能信息。
因此，这种技术需要通过图像重建、分析和处理等手段来获得生物学上有意义的信息。
三、临床应用3.1 疾病诊断核医学影像学广泛应用于心脏、神经系统、肿瘤等疾病的早期诊断和治疗监测。
例如，心肌灌注显像（MPI）可用于非侵入性诊断的冠心病、卒中性脑卒中、管状腺瘤、整体性高级脑功能损伤等。
3.2 疾病治疗核医学影像学可以为疾病治疗提供有价值的信息和手段。
例如，单光子发射计算机体层摄影和正电子发射断层摄影可用于放射性核素介入治疗、放疗计划设计等。
3.3 药物研究核医学影像学在药物研究领域中也有广泛的应用，例如药物肝素-钓鱼技术（Hyprix-IDP）可用于评估药物的肝脏代谢和药效学等。
四、总结与展望核医学影像学在诊断和治疗领域已经有着丰富的经验，但由于目前技术的限制，该技术仍然存在一些局限性。
生物医学中的药物代谢和药物动力学
生物医学中的药物代谢和药物动力学药物代谢和药物动力学是生物医学领域中非常重要的课题，其研究的对象是如何将药物在人体内分解、代谢和排出，以及药物在人体内分布和发挥作用的过程。
这一领域涉及到很多专业知识和技术，包括生物化学、分子生物学、药学、病理学等多个学科。
药物代谢是指药物在体内被代谢成更容易排出的物质的过程。
药物代谢的主要器官是肝脏，在这里药物经过一系列的化学反应，包括氧化、还原、水解、酰基转移、甲基化、硫酸化、葡萄糖化等。
药物代谢的途径有两种：一种是通过肝脏的代谢酶将药物转化成更容易排泄的物质，另一种是药物先被肾脏排出，然后再通过肠道被肝脏重新吸收和代谢。
药物代谢的速度和途径会影响药物在体内的浓度和作用持续时间。
药物动力学是指药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄的过程。
药物动力学主要研究药物在体内的动态过程和飞快的反应速度。
药物动力学对药物剂量和给药方式的选择都有很大的影响。
药物动力学的研究包括如何利用药代动力学参数来计算药物剂量和给药次数，以及如何评估药物在不同人群中的吸收和代谢差异。
药物代谢和药物动力学之间存在着密切的关系。
药物代谢决定了药物在体内的代谢速率和代谢产物，而药物动力学则决定了药物在体内的浓度和分布。
两者互相作用，影响着药物的作用和副作用。
例如，当药物在人体内的代谢速率降低，药物在体内的浓度就会增加；如果药物分布到了某个组织或器官中，它在该组织或器官内的浓度就会升高。
这些都可能导致药物的毒副作用增加。
药物代谢和药物动力学的研究对于药物治疗的有效性和安全性很重要。
药物代谢和药物动力学的研究可以为药物的合理使用提供科学依据，有助于优化药物的剂量和给药方式，减少药物的不良反应。
此外，药物代谢和药物动力学还可以为药物设计和开发提供参考，有助于开发更安全、更有效的药物。
总而言之，药物代谢和药物动力学在生物医学领域中扮演着至关重要的角色。
这一领域的研究对于药物治疗的安全性和有效性至关重要，有助于优化药物的治疗策略，减少药物的毒副作用，为药物的开发提供科学依据。
某种药物的药代动力学模拟与分析
某种药物的药代动力学模拟与分析 药代动力学模拟与分析的重要性及应用 药代动力学是研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程的科学，了解药代动力学对于药物疗效的评估和药物剂量的优化非常重要。通过模拟和分析药代动力学，我们可以更好地理解药物在体内的动态过程，为药物治疗提供科学依据，并帮助研发新药、优化药物治疗方案以及预测药物相互作用。
药代动力学模拟是通过建立数学模型来模拟和预测药物在体内的动态过程，从而更好地理解药物在体内的行为和效果。模拟药代动力学可以帮助我们预测药物在不同剂量条件下的药物浓度变化，进而根据药物浓度调整药物剂量，达到最佳治疗效果。此外，药代动力学模拟还可以用于优化给药方式和剂量方案，以及评估不同患者群体的药物反应差异。
分析药代动力学可以帮助我们了解药物在体内的代谢和排泄过程，从而评估和优化药物疗效。通过分析药物的药代动力学参数，如药物的半衰期、生物利用度和药物清除率等，可以评估药物在体内的代谢和排泄速度，从而判断药物的疗效和安全性。分析药代动力学还可以帮助我们预测药物在不同个体中的变异性，例如针对特定基因型的药物代谢酶，以便个体化用药。
药代动力学模拟与分析在临床治疗中具有广泛的应用。首先，它可以帮助医生选择最佳的药物剂量和给药方式，以确保患者获得最佳的治疗效果。例如，对于抗生素的使用，药代动力学模拟与分析可以帮助医生确定药物剂量和给药频率，以达到最佳细菌杀菌效果。其次，药代动力学模拟与分析可以帮助药物研发人员评估新药的药代动力学特性和潜在的药物相互作用，从而提高新药的开发效率和安全性。最后，药代动力学模拟与分析还可以用于优化老年患者和儿童等特殊人群的药物治疗方案，以充分考虑他们的代谢差异和药物敏感性。
总之，药代动力学模拟与分析在药物研发和临床治疗中扮演着不可或缺的角色。通过模拟和分析药代动力学，我们可以更好地了解药物在体内的动态过程，优化药物治疗方案，提高药物疗效和安全性。未来随着技术的进一步提升，药代动力学模拟与分析将发挥更大的作用，并为个体化用药和精准医学的发展提供支持。
核医学影像技术的研究现状和应用前景
核医学影像技术的研究现状和应用前景随着现代医学技术的发展，核医学影像技术已经逐渐成为了医学诊疗中不可或缺的一部分。
这种技术可以通过探测放射性核素的放射性衰变过程来达到对人体内部影像的捕捉和分析，因此可以用于诊断、治疗和疾病预防等方面。
在本文中，将介绍核医学影像技术的研究现状和应用前景。
一、核医学影像技术的基本原理核医学影像技术主要基于以下两个原理：1.放射性核素的特性：核医学影像技术利用放射性核素在人体中的特殊性质，通过对它们的放射性衰变过程进行探测和分析。
放射性核素有不稳定的原子核，它们在自然界中逐渐衰变，释放出放射线。
这些放射线可以被探测器捕捉到，从而形成图像。
2.生物分子的代谢过程：放射性核素被注射或进入人体后，会被各种生物分子吸收、代谢或分布到不同的器官或组织中，从而反映生物分子的代谢过程。
探测器捕捉到放射线后，会对其进行成像处理，并通过计算机算法进行定量分析。
二、核医学影像技术的研究现状核医学影像技术是一项基础性、前沿性的科学研究。
在过去的几十年中，科学家们努力开发出各种新的放射性核素和探测器，并针对不同的疾病和应用需求不断改进和完善影像分析方法。
目前，已存在多种核医学影像技术，包括正电子发射体层析术（PET）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）、放射性同位素扫描（Radionuclide scintigraphy）等。
其中，PET技术是目前应用最为广泛、最先进的核医学影像技术之一。
它采用正电子发射核素（如18F、11C、15O、13N等）标记的生物分子，通过采集生物分子的代谢信息来实现对生物过程的实时成像。
PET技术具有分辨率高、可重复性好、定量精准等优点，已经被广泛应用于肿瘤诊断、神经科学、内分泌学等领域。
三、核医学影像技术的应用前景核医学影像技术的应用前景非常广泛，主要包括以下几个方面：1.肿瘤诊断：核医学影像技术可以对肿瘤进行全面评估，包括病变的大小、位置、形态、代谢活性等信息。
抗癌药物的药物代谢动力学分析
抗癌药物的药物代谢动力学分析第一章简介恶性肿瘤是世界范围内的主要健康问题之一，抗癌药物的研发和使用对于提高患者生存率和生活质量至关重要。
然而，不同个体对抗癌药物的反应存在差异，这是由于药物代谢动力学的影响。
了解抗癌药物的药物代谢动力学非常重要，可以帮助我们更好地设计治疗方案，提高患者的疗效。
第二章药物代谢药物代谢是指药物在体内经过一系列的化学反应转化为代谢产物的过程。
药物代谢主要在肝脏中进行，也可以在肠道、肾脏和其他器官中发生。
药物代谢的两个主要途径是相应的酶催化反应和非酶催化反应。
酶催化反应是由细胞色素P450酶家族催化，涉及药物的氧化、还原和水解反应。
而非酶催化反应主要包括药物的原位氧化和非氧化反应。
第三章抗癌药物的药物代谢抗癌药物的药物代谢是一个复杂的过程，受多种因素的影响。
首先，个体的遗传多态性可以影响药物代谢酶的活性和药物代谢产物的形成。
其次，药物的化学结构也可以影响其代谢动力学。
例如，一些抗癌药物可以通过肝细胞膜通道快速转运，从而影响药物的清除率。
此外，患者的生理状态和其他药物的影响也可能改变药物代谢。
第四章药物代谢动力学参数抗癌药物的药物代谢动力学可以通过血药浓度测定和计算药物的药物代谢动力学参数来评估。
常用的动力学参数包括药物的最大血药浓度（Cmax）、时间-浓度曲线下面积（AUC）、半衰期（t1/2）和清除率（CL）。
这些参数可以帮助我们了解药物在体内的代谢速度和清除效率。
第五章药物药代动力学模型药物药代动力学模型是研究药物代谢动力学的重要工具。
常用的模型包括生理药动模型和药物动力学模型。
生理药动模型可以帮助我们模拟药物在体内的分布和消除，而药物动力学模型可以帮助我们预测药物在体内的浓度和代谢速率。
第六章临床应用抗癌药物的药物代谢动力学可以帮助临床医生优化治疗方案。
通过测定患者的血药浓度和计算药物的代谢动力学参数，可以更好地调整药物剂量和给药频率，从而提高治疗效果和减少不良反应。
生物医学中的药代动力学
生物医学中的药代动力学药代动力学（Pharmacokinetics，简称PK）是指药物在人或动物体内的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）的一系列生物学过程。
药代动力学的研究是药物研发与评价的重要环节之一，可以为药物治疗的安全性和疗效提供依据。
本文将探讨生物医学中的药代动力学及其应用。
一、药代动力学概述药代动力学的研究对象是药物。
药物由于分子本身的特性和机体环境的影响，在体内发生各种生物变化。
药代动力学分为四个过程，即吸收、分布、代谢和排泄。
吸收是指药物经过口服、注射、鼻腔吸入等途径进入体内的过程；分布是指药物在体内的分布情况；代谢是指药物在体内被代谢成为其他物质的过程；排泄是指药物从体内被排出的过程。
药代动力学研究可以从以下几个方面着手：首先是药物的生物利用度（Bioavailability），它反映了体内药物的有效性；其次是药物的半衰期，它能够为药物的给药方案提供依据；最后是药物的终末清除速率，即药物在体内被清除的速度。
药代动力学还可以研究药物与机体之间的相互作用，以及药物的不良反应和毒性。
二、常见的药代动力学参数药代动力学研究中，经常用到的参数包括以下几个：1.生物利用度（Bioavailability）：药物在体内的有效性，受药物的化学特性、药物制剂、给药途径、机体影响等因素的影响。
2.药物分布容积（Volume of distribution）：它是指药物在体内的分布情况。
由于药物在体内有可能被吸附、结合、分配到不同的组织和器官，所以药物的分布容积往往大于生理容积。
3.药物消除半衰期（Half-life）：它是指药物在体内降至一半的时间。
药物的半衰期可以反映药物与机体之间的代谢速度和行为模式。
4.药物清除率（Clearance）：它是指单位时间内机体清除药物的速率。
药物在体内的代谢和排泄受到肝、肾等器官的影响，所以药物的终末清除速率在不同人群中会有所不同。
三、药代动力学的应用药代动力学是药物研发和药物治疗的重要环节之一，它可以为药物的安全性和疗效提供依据。
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• Bound: 与目标受体结合的示踪剂
2. 房室模型原理介绍
• 简化的三房室模型（1个血浆房室+2个组织房室）
2-tissue compartment model (2TCM)
• Free与non-specific binding被合并成一个房室
• 合并的前提是free与non-specific binding之间的交换速率足够快，二者如同一体
• VT (Distribution volume, DV)
• VND (Non-Displaceable Uptake Volume) 针对2TCM而言VND=K1/k2，表示药物达到平衡后 组织中未与受体结合的药物与血浆中药物浓度比值
• BPND (Binding Potential)
BPND=k3/k4，表示药物达到平衡后, 组织中 与受体结合的药物 与 未与受体结合的药物 的浓度比值
• PMOD不仅可以实现全自动的PALZ指数计算，而 且还有批处理模式，一次性自动处理大量的数据。
4.经典案例分析
• 阿尔兹海默病影像分析
• 病人图像与正常人的自动配 准与对比 • 给出每个脑区的异常分数
4. 经典案例分析
• 药物机理研究
3. 其它药代动力学模型
• 图模型 之 Logan Plot
• Logan plot用于reversible binding
• 因为是可逆的结合，因此组织中的药物浓度的时间积分 与血浆中药物浓度的时间积分成正比 • 测得CP(t)和CT(t)后，K和b可通过直线拟合算法求出 • K近似等于分布容积VT
注射示踪药物
动态PET成像
房室模型
曲线 拟合 血液时间活动曲线 (BTAC) & 组织时间活度曲线(TTAC)
参数 计算
药代动力学参数
1. 核医学影像药代动力学简介
• 核医学影像药代动力学应用
• 神经影像分析
• 心脏影像分析
• 新药试制
• 小动物影像分析
• 肿瘤的评估与治疗 • 分子影像、生物信息学
CE (t ) k1 ((k4 1 )e 1t ( 2 k4 )e 2t ) CB (t ) 2 1
线性时不变系统 初始条件： CE(0) = 0，CM(0) = 0 拉普拉斯变换法求解方程
：卷积运算
2 1， 2 ( k 2 k 3 k 4 ( k 2 k 3 k 4 ) 4k 2 k 4 ) / 2
脾脏
• CT(t)=C1(t)+C2(t) , 因此在图像中没法分 别测出C1(t)和C2(t)，只能测出二者之和 • 有了二者之和，再通过数学的方法，求解 K1, k2, k3, k4
胰腺
2. 房室模型原理介绍
• 如何利用动态核医学影像来求解房室模型
具体计算过程
d C E k1C B (k 2 k3 )C E k 4CM dt d CM k3C E k 4CM dt
kk CM (t ) 1 3 (e 1t e 2t ) CB (t ) 2 1
CT (t )
k1 ((k 3 k 4 1 )e 1t ( 2 k 3 k 4 )e 2t ) C B (t ) f C B (t ) 2 1
15 s
25 s
45 s
1.5 min
6 min
15 30 min min 18 [ F]FDG在体内分布的动态PET序列影像
Yunfeng C. et. al, IJIG, 2011.
60 min
1. 核医学影像药代动力学简介
影像数据 分析 感兴趣区 域划分
• 基于核医学 影像的药代 动力学分析 流程
• 比较仿射几何法和弹性模型法这两种方法在核磁共 振的脑部配准的应用
• 同时研究了两种方法对胆碱能神经递质分布定量分 析的影响。 • 图像分析过程中进行了图像配准、图谱配准，各脑 区活度曲线的测量，计算Refence Tissue Model, 使用PXMOD模块，求得每个像素的BPND参数
4.经典案例分析
副教授，大连理工大学
医学影像分析，核医学影像
报告内容
1. 核医学影像药代动力学简介
2. 房室模型原理介绍
3. 其他药代动力学模型 4. 经典案例分析
报告内容
1. 核医学影像药代动力学简介
2. 房室模型原理介绍
3. 其他药代动力学模型 4. 经典案例分析
1. 核医学影像药代动力学简介
• 医学影像模式 (Medical Image Modality)
报告内容
1. 核医学影像药代动力学简介
2. 房室模型原理介绍
3. 其他药代动力学模型 4. 经典案例分析
2. 房室模型原理介绍
• 什么是房室模型
注：dC(t)/dt 表示浓度 随时间的变化速度 血浆中药 物浓度
组织中药 物浓度
K1：药物由血浆流入组织的速率系数 k2：药物由组织流入血浆的速率系数
1. 核医学影像药代动力学简介
• 传统药代动力学的测量方法
• 血液：可以反映药物即刻的变化与药物的疗效、不良反应紧密相关。
• 尿液：反映药物经过肾脏排泄的量 • 粪便：反映药物经过肠道排泄的量 • 其它：组织分布的浓度和量
1. 核医学影像药代动力学简介
• 定量化的核医学影像为我们提供 了研究药代动力学的无创方法 • 可在图像中测量每个器官中的药 物浓度随时间变化曲线（time activity curve, TAC）
3. 其它药代动力学模型
• 图模型 之 Patlak Plot
• Patlak plot用于irreversible binding
• 因为是不可逆的结合，因此组织中的药物浓度与血浆中 药物浓度的累积量（即对时间的积分）成正比 • 测得CP(t)和CT(t)后，K和V可通过直线拟合算法求出 • K反映药物被组织代谢的速率(metabolic flux)，V反 映了分布容积(distribution volume)
这些比率代表了药物与组织结合和分离的能力，是我们要求解的动力学参数。 通过测得C0(t)和C1(t)来求解K1和k2，这是典型的求解微分方程组
2. 房室模型原理介绍
• 基础的四房室模型（1个血浆房室+3个组织房室）
3-tissue compartment model (3TCM) • Tissue = Free tracer + Specifically bounded tracer + non-specifically bounded tracer • Free: 游离在组织中的没有跟受体结合的 示踪剂 • No-specific: 虽然与组织结合了，但是 没有跟目标受体结合的示踪剂
3. 其它药代动力学模型
• 像素级药代动力学模型
• 之前的动力学参数都是以组织为单位的 • 能否针对每一个像素计算动力学参数，从而形成一 幅“参数图”？ • 答案yes
• 有助于在更高的空间分辨率上了解动力学参数分布
• 每个像素就是一个ROI • 便于和标准参数模板进行对比
PMOD软件得到的全脑像素级Vt参数图
2. 房室模型原理介绍
• 如何利用动态核医学影像来求解房室模型
以2TCM为例
• 要求解K1, k2, k3, k4, 需要先测得CP(t), C1(t) , C2(t)，即每个房室的时间活度曲线
• CP(t)可以通过采动脉血的方式（临床上比较难实现，常用于科研） • C1(t) , C2(t)咋测？
4. PMOD软件的药代动力学分析功能与特点
• 像素级药代动力学模型
• 计算每个像素的多种药代动 力学参数 • 比较两幅动力学参数图像
报告内容
1. 核医学影像药代动力学简介
2. 房室模型原理介绍
3. 其他药代动力学模型 4. 经典案例分析
4. 经典案例分析
• 脑部影像分析
• 对患有多系统萎缩的老人和健康的老人分别进行 123I-SPECT显像
• C1(t) , C2(t)用动态PET影像测。
2. 房室模型原理介绍
• 如何利用动态核医学影像来求解房室模型
血液的分离与测量
• 先在分离机中分离出血浆
• 通过过滤或HPLC方法进一步得出血浆中未被代谢的药物 比例
• 从血浆中未被代谢的药物比例中，进一步测量没有和血 浆蛋白结合的药物比例，通常比较难测，默认假设这个 比例是1
• 合并的前提是二者之间的交换速率足够快，如同一体
2. 房室模型原理介绍
• 房室模型中各参数的生理含义
• K1 • k2 药物从血浆流入组织的能力 药物从组织流回血浆的能力
• k3, k4, k5, k6
药物在不同房室之间流入流出的能力
药物流动达到平衡后，组织与血浆中药物浓度的比值 对于1TCM，VT=K1/k2； 对于2TCM， VT=K1/k2(1+k3/k4)。
• 血浆中没有被代谢掉且没有与血浆蛋白结合的药物浓度 才是CP(t)
2. 房室模型原理介绍
• 如何利用动态核医学影像来求解房室模型
基于动态图像组织时间活度曲线的提取
• 用户在动态PET图像中勾勒各个器官的感兴 趣区域 （ROI，对于三维区域也叫VOI）
肝脏
• 软件会计算每个ROI中像素值随时间变化的 曲线，转化为器官中药物浓度随时间变化 的曲线CT(t)
基于核医学影像的药代动力学分析
生物医学工程原理 I
王洪凯 wang.hongkai@
自我介绍
99-03 本科, 北京航空航天大学
电子工程与信息技术
03-09 博士, 清华大学
生物医学工程，医学影像处理
09-14 研究员, 美国加州大学洛杉矶分校
分子影像，医学成像系统研究