§7.1 放射性核素显像概述
放射性核素显像是诊断核医学的重要组成内容。不同于医学影像学设备的是，医学影像学主要是解剖显像，而放射性核素显像是组织器官的功能显像。近些年来，随着图像融合技术的发展，出现了PET/CT、SPECT/CT、PET/MRI等新型核素显像技术，汇集了放射性核素显像和医学影像学显像各自的优势，在疾病的临床诊断中发挥了重要作用。
放射性核素显像定义
放射性药物注入人体后，显像仪在体外探测放射性于脏器内的分布情况，并以影像形式显示脏器的形态、位置、大小、功能和结构改变。
放射性核素显像原理
脏器和组织显像的基本原理是放射性核素的示踪作用。不同的示踪剂（放射性药物）在体内有其特殊的分布和代谢规律，能够选择性聚集在特定脏器、组织或病变部位，使其与邻近组织之间的放射性分布形成一定程度浓度差；而示踪剂可发射出具有一定穿透力的γ射线，利用放射性测量仪器（γ相机、SPECT、PET、SPECT/CT、PET/CT、PET/MRI等）可在体外探测、记录到这种放射性浓度差，从而在体外显示出脏器、组织或病变部位的形态、位置、大小以及脏器功能变化。（图7-2）
图7-2 放射性核素显像原理示意图
放射性核素显像基本条件
放射性核素显像需具备以下3个基本条件（图7-3）。
图7-3 放射性核素显像的基本条件
1.放射性药物（示踪剂）：具有能够被特定脏器、组织和病变选择性摄取的放射性药物，不同的脏器显像需要使用不同的放射性药物。
2.将放射性药物引入体内：由于放射性药物具有选择性聚集的特性，所以能在脏器、组织或病变部位间形成一定的药物浓度差。
3.放射性核素显像设备：利用核医学显像设备可以探测到放射性药物在脏器、组织或病变部位的浓度差，从而获得脏器、组织或病变放射性药物分布状态并形成图像，对疾病进行定位、定性和定量分析、诊断。
放射性核素显像特点
1.使用放射性药物作为示踪剂，采用放射性测量为手段。
2.放射性核素显像是功能性显像：X线、CT、MRI、超声成像（BU）都是以解剖或结构显像为主；放射性核素显像以脏器对显像剂的摄取功能变化为依据，综合反映脏器或组织功能及形态的改变，属于功能性显像，有助于疾病早期诊断。（表7-1）
表7-1 放射性核素显像与其他成像技术比较
3.放射性核素显像具有较高的特异性和灵敏度。
4.放射性核素显像辐射剂量低，属无创检查，安全性高。由于放射性核素显像所选用的核素半衰期均较短，检查时药物用量也较少，对受检者的辐射损伤一般很小。
放射性药物及其分类
（一）放射性药物
放射性药物是指含有放射性核素的、用于诊断和治疗的一类特殊制剂。放射性药物由放射性核素和非放射性配体两部分结合组成。（图7-4）
图7-4 放射性药物及其标识
（二）放射性药物分类
放射性药物按用途可分为诊断用放射性药物和治疗性放射性药物两大类，诊断用放射性药物又可分为显像类和非显像类药物（图7-5）。
图7-5 放射性药物分类
显像类放射性药物
用于显像诊断的放射性药物又称示踪剂通常是能发射γ射线或正电子（β+）的药物，最好不发射或少发射α射线，以减少机体不必要的辐射损伤。γ能量最好为100～511keV，以达到既能透过躯体、又易被扫描机或γ照相机接收的剂量。
（一）常用的显像类放射性药物
常用的显像类放射性药物有单光子放射性药物和正电子放射性药物。
1.单光子放射性药物：核射线中γ光子穿透力强，引入体内后容易被核医学探测仪器在体外探测到，因而适用于显像。这类药物中最常用的是99mTc标记放射性药物，可用于心、脑、肾、骨、肺、甲状腺等多种脏器疾患的检查；此外131I、201TI、67Ga、111In、123I等标记的放射药物，在临床中也有较多应用。
2.正电子放射性药物：18F-FDG是目前临床应用最广的正电子放射性药物，此外还有11C、13N、15O等短半衰期放射性核素标记的药物可供选用。
PET常用的核素11C、13N、15O、18F都是组成生物机体的固有元素，不会影响该药物原有的生物活性，且其半衰期短，病人受的辐射剂量较小（图7-6）。
图7-6 正电子药物及应用
（二）显像类放射性药物的制备
显像类放射性药物的制备包括制备放射性核素和用放射性核素标记药物（配体）两个过程（图7-7）。
图7-7 显像类放射性药物的制备
1.制备放射性核素：放射性核素的制备有以下3种途径，即通过加速器生产、反应堆生产、放射性核素发生器（母牛）生产（图7-8）。
图7-8 放射性核素的制备
（1）回旋加速器生产核素：通常使用医用加速器生产医用放射性核素，如小型回旋加速器即可生产PET显像用11C、13N、15O、18F等放射性核素。PET-CT使用的示踪剂18F-FDG主要由回旋加速器生产（图7-9、图7-10）。
图7-9 医用回旋加速器
图7-10 回旋加速器生产放射性核素
（2）核反应堆生产核素：优点是品种多样、产量大，缺点是设备复杂且不利于制备诊断性的放射性药物（图7-11）。
图7-11 核反应堆
（3）放射性核素发生器（母牛）生产核素：目前大约85%的核医学显像技术均使用99mTc、113mIn等标记的放射性药物。使用最多的发生器是钼-锝发生器。此法的优点是操作简便、使用安全、价格较便宜，且有配套标记前体药盒的供应。（图7-12）
图7-12 放射性核素发生器（母牛）
2.用放射性核素标记药物：它是指将可起示踪作用的放射性核素引入非放射性被标记物（配体）分子中，并保持原有化合物的理化和生物学性质不变的技术。
（1）非放射性被标记物（配体）：配体的作用是携带放射性核素，并将其浓集在所希望的靶器官或组织，以达到诊断或治疗的目的。配体可以是一般的化学药物如二硫丁二钠（DMS）、抗生素如博来霉素（BLM）、血液成分如红细胞、生物制品如单克隆抗体等；也有一些配体是专门为核医学诊断或治疗设计的，如大多数心肌灌注显像放射性药物的配体等。有些放射性药物配体可由工厂制备成试剂药盒供应，只需按说明书进行使用即可。（图7-13）
图7-13 放射性药物配体试剂盒
（2）标记方法：一般来说，放射性药物的标记方法包括生物合成法、化学合成法、同位素交换法、络合法等（图7-14）。
图7-14 放射性药物标记方法
（三）放射性药物的获得方式
在实际工作中，医疗机构所使用的放射性药物通常由以下3种途径获得。
1.从核药房直接购买标记好的药物制剂。
2.从相应的企业购买放射性核素或核素发生器，以及用于标记药物的配套药盒，按照配制说明自行标记制备。
3.购买放射性核素和被标记物原材料，自行研究和标记新药。绝大多数医疗机构常用前两种获得方式。
（四）显像类放射药物引入人体方式
放射性核素显像一般从静脉、皮下、腔内、实质器官等途径注射显像剂，临床上最常用的是静脉注射显像剂。
放射性核素显像方式
放射性核素显像有多种显像方式，应根据临床应用的不同需要选择不同的显像类型，以提高临床诊断的效率和可靠性（表7-2）。
表7-2 放射性核素显像类型
（一）静态显像与动态显像
根据影像获取的状态分为静态显像和动态显像（图7-15）。
图7-15 显像状态分类
1.静态显像：指采集脏器某一观察面在一定时间内的总放射性分布图像，多用于小器官显像和粗略观察某器官的形态、位置、大小及放射性分布，以及占位性病变的分析如甲状腺、脑、肺、心、肝、盆腔、脾、肾的静态平面显像，胃肠道出血定位、梅克尔憩室、淋巴结、移植器官、胰腺、肾上腺、睾丸、前列腺等脏器的显像等，因为其方法简便，适用范围较广泛（图7-16）。
图7-16 正常甲状腺静态显像
2.动态显像：在显像剂引入体内后，迅速以设定的显像速度动态采集脏器的多帧连续影像或系列影像，称为动态现象。动态显像可以显示显像剂随血流流经脏器时的灌注、摄取、排泄，充盈等过程，以及脏器内放射性在数量和位置上随时间而发生的变化。例如，肝胆动态显像是在注入示踪剂后5、10、15、20、30、40分钟后分别采集图像，根据胆囊、胆管及肠道是否显影，了解胆道是否通畅（图7-17）。
图7-17 肝胆动态显像
（二）局部显像与全身显像
根据影像获取的部位分为局部显像和全身显像（图7-18）。
图7-18 显像部位分类
1.局部显像：仅限于身体某一部位或某一脏器的显像称为局部显像。局部显像得到的信息量大，图像清晰、分辨率较高，在临床上最为常用。（图7-19、图7-20）
图7-19 睾丸放射性核素局部显像
图7-20 急性（右）肺栓塞放射性核素局部显像（箭头示缺血区）
2.全身显像：用扫描仪探头沿体表作匀速移动，从头至足依序显示全身各部位的放射性浓度，最后构成一帧全身影像，此即称为全身显像。全身显像可用于寻找全身范围内的病灶和发现肿瘤的转移病灶，常用于全身骨骼显像、全身骨髓显像等。（图7-21）。
图7-21 全身正常骨显像
（三）平面显像与断层显像
根据影像获取的层面分为平面显像和断层显像（图7-22）。
图7-22 显像层面分类
1.平面显像：将放射性探测器置于体表的一定位置采集的脏器或组织放射性影像称平面影像。平面影像是由脏器或组织在探测方位上放射性叠加所构成。（图7-23、图7-24）
图7-23 肺结节病放射性核素平面显像
图7-24 肺癌（右）放射性核素平面显像
2.断层显像：用可旋转的或环形的探测器，在体表连续或间断采集多体位平面影像数据，再由计算机重建成为各种断层影像的方法称为断层显像。断层显像能比较正确地显示脏器内放射性分布的真实情况，检出较小的病变，也是研究脏器局部血流量和代谢率必不可少的方法。（图7-25、图7-26）
图7-25 肝血管瘤放射性核素断层显像
图7-26 正常肝脏放射性核素断层显像
（四）早期显像和延迟显像
根据影像获取的时间分为早期显像和延迟显像（图7-27）。
图7-27 显像时间分类
1.早期显像：显像剂注入体内2小时以内所进行的显像称为早期显像，主要反映脏器血流灌注、血管床和早期功能状况，常规显像一般采用这类显像。
2.延迟显像：显像剂注入体内2小时以后，延迟数小时至数十小时所进行的再次显像称为延迟显像。延迟显像可降级本底，给病灶足够时间吸收显像剂，以改善图像质量，提高阳性检出率。例如，利用肝胆延迟显像可协助诊断肝细胞癌。（图7-28）
图7-28 肝细胞癌放射性核素早期和延迟显像
（五）阳性显像与阴性显像
根据显像剂对病变组织的亲和力分为阳性显像和阴性显像（图7-29）。
图7-29 阴性和阳性显像
1.阳性显像：又称热区显像，指显像剂主要被病变组织摄取，而正常组织一般不摄取或摄取很少，在静态影像上病灶组织的放射性比正常组织高而呈“热区”改变，如心肌梗死灶显像、亲肿瘤显像、放射免疫显像等（图7-30）。
图7-30 乳腺癌阳性显像（热区显像）
2.阴性显像：又称冷区显像。放射性药物使正常的器官、组织显像，病变部位因失去正常功能呈现放射性减低或缺损，即“冷区”显像（图7-31）。
图7-31 肝左叶血管瘤冷区显像（肝胶体显像）
（六）静息显像与负荷显像
根据显像时机体的状态分为静息显像和负荷显像（图7-32、图7-33）。
图7-32 按机体状态分类
图7-33 心肌的静息显像与负荷显像
1.静息显像：受检者在没有受到生理性刺激或药物干扰的安静状态下所进行的显像，称为静息显像。
2.负荷显像：受检者在药物或生理性活动干预下所进行的显像称为负荷显像，又称介入显像。