核醫(yī)學(xué)技術(shù)
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核醫(yī)學(xué)技術(shù)(nuclear medicine technology)，利用非天然核素（包括放射性核素和穩(wěn)定性核素）及核射線進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究和疾病診斷治療的一項(xiàng)新技術(shù)。自1896年H.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性和1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳以來，核醫(yī)學(xué)技術(shù)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，到1960年代已進(jìn)入全面的成熟階段，得到廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要技術(shù)之一。本技術(shù)在中國起步于1956年。
核醫(yī)學(xué)技術(shù)主要有以下四大類。
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生物示蹤技術(shù)
通過追蹤非天然核素來揭示天然元素及其化合物在生物體內(nèi)或離體組織內(nèi)的變化規(guī)律的方法。生物體內(nèi)的物質(zhì)從表面上看是一成不變的，實(shí)際上卻存在著不斷的吸收、消化、轉(zhuǎn)化、排出等一系列新陳代謝變化。但外源物質(zhì)和內(nèi)源物質(zhì)、新的物質(zhì)和舊的物質(zhì)混雜在體內(nèi)，由于它們的物理化學(xué)性質(zhì)皆相同，很難對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分和分別研究，因此新陳代謝的研究相當(dāng)困難。放射性核素和穩(wěn)定性核素與相應(yīng)的天然元素的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，互為同位素，具有相同的化學(xué)特性，但原子核內(nèi)中子數(shù)不同，物理特性可以有某些差異，用適當(dāng)?shù)姆椒軌蚣右宰R(shí)別和定量。如放射性核素發(fā)射核射線，可用核射線探測(cè)器加以探測(cè)；穩(wěn)定性核素的質(zhì)量可用質(zhì)譜儀等方法精確測(cè)量。因此用非天然核素或其標(biāo)記化合物作為外源物質(zhì)或新的物質(zhì)引入體內(nèi)或新陳代謝某一環(huán)節(jié)中去，用適當(dāng)方法對(duì)它在體內(nèi)或組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng)徑路和變化進(jìn)行跟蹤測(cè)量，便可獲得它們（亦即相應(yīng)天然元素或其化合物）的吸收、消化、運(yùn)轉(zhuǎn)、聚集和排泄等的重要信息。利用這種技術(shù)已經(jīng)在分子水平上揭示出許多重要的生理、生物化學(xué)過程。如在蛋白質(zhì)生物合成研究中，以3H－胸腺嘧啶核苷標(biāo)記噬菌體T2的DNA，以32P標(biāo)記T2-特異性RNA(mRNA)進(jìn)行示蹤研究，結(jié)果表明mRNA是由DNA復(fù)制而來，DNA的遺傳信息（核苷酸排列順序）被轉(zhuǎn)錄到mRNA上，由它帶進(jìn)細(xì)胞質(zhì)漿控制蛋白質(zhì)的合成。在臨床醫(yī)學(xué)中可利用甲狀腺吸收131I和分泌131I -甲狀腺素的速度和量來診斷甲狀腺功能亢進(jìn)或減退；用 51Cr或50Cr(穩(wěn)定性核素) 標(biāo)記的紅細(xì)胞來測(cè)定紅細(xì)胞在體內(nèi)的壽命；用13C標(biāo)記的脂肪酸和糖類來測(cè)定脂肪和糖的吸收、氧化等的速率，可借此靈敏地診斷消化道和肝臟的功能異常。
生物示蹤技術(shù)要求有良好的示蹤劑，其物理性能、生物學(xué)性質(zhì)都要達(dá)到特定的實(shí)驗(yàn)要求。應(yīng)用于人體者還必須符合藥學(xué)和衛(wèi)生要求，需經(jīng)嚴(yán)格的質(zhì)量鑒定和批準(zhǔn)手續(xù)方可使用。利用放射性核素進(jìn)行動(dòng)物生物化學(xué)示蹤研究時(shí)，多選用放射β射線或能量很低的γ射線的核素，如3H、14C、125I等，進(jìn)行生理或人體示蹤研究和診斷時(shí)，則多選用發(fā)射γ射線且物理半衰期較短者，如18F、123I、99mTC等。有的示蹤劑為簡(jiǎn)單的化合物，有的則非常復(fù)雜。
生物示蹤技術(shù)另一不可缺少的手段是核射線和穩(wěn)定性核素探測(cè)儀器。
常用的核射線探測(cè)儀器有：①固體閃爍測(cè)量?jī)x。用固體閃爍體作為探測(cè)γ射線的探頭再連接電子線路，可以顯示測(cè)量結(jié)果，若對(duì)接上計(jì)算機(jī)則更加自動(dòng)化，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。根據(jù)用途有三種主要類型：樣品測(cè)量?jī)x（如放射免疫測(cè)量?jī)x等），臟器功能測(cè)量?jī)x（如甲狀腺功能測(cè)量?jī)x等，用以獲得臟器內(nèi)放射性隨時(shí)間變化的曲線，從而計(jì)算出許多臟器的功能參數(shù)），全身計(jì)數(shù)器（用以測(cè)定生物整體內(nèi)微弱的放射性總含量）。②液體閃爍測(cè)量?jī)x。用液態(tài)閃爍體探測(cè)溶于或懸浮于其間的樣品發(fā)射的軟β射線。③放射自顯影。核射線可使照相乳膠中的銀顆粒感光顯像。將樣品與照相乳膠緊貼一定時(shí)間，達(dá)足夠的感光量，經(jīng)過照相加工即可顯示出樣品中放射性的分布?，F(xiàn)在已從動(dòng)物整體宏觀自顯影發(fā)展成電子顯微鏡自顯影，放射性分布定位已達(dá)到亞細(xì)胞水平。
穩(wěn)定性核素可以利用質(zhì)譜儀、發(fā)射光譜分析儀、紅外光譜分析儀、磁共振譜儀和活化分析技術(shù)等進(jìn)行分析測(cè)量。
超微量放射分析技術(shù)
放射性測(cè)量的靈敏度很高，探測(cè)極限?？杀纫话阄锢砘瘜W(xué)方法小3～6個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)在大多數(shù)情況下，被測(cè)樣品常不需化學(xué)分離和提純，眾多非放射性雜質(zhì)的存在并不一定影響測(cè)量精度，故放射分析方法十分靈敏簡(jiǎn)便。常用技術(shù)主要有以下兩種：
競(jìng)爭(zhēng)放射分析
又稱飽和分析。S.A.貝爾松及R.S.耶洛于1959年創(chuàng)立了這種技術(shù)，首先用于胰島素血濃度測(cè)定，耶洛因此與人共獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。其工作原理是利用某種特異結(jié)合試劑與被測(cè)物和放射性標(biāo)記的被測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合反應(yīng)，放射性標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)品被結(jié)合的量與被測(cè)物的量成反比，根據(jù)放射性標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)品被結(jié)合量的測(cè)定值可反推出被測(cè)物的量。
進(jìn)行這種分析必須具備高純度高精度的被測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)品及其放射性標(biāo)記物，合格的特異結(jié)合試劑，能夠分離結(jié)合的及游離的被測(cè)物的可靠技術(shù)，以及放射性測(cè)量?jī)x器。一般所用物品皆由工廠集裝成標(biāo)準(zhǔn)化藥盒 (kit)供應(yīng)，使用極為方便。用幾個(gè)不同量的被測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行試驗(yàn)，得出結(jié)合放射性(B)與游離放射性(F)比值與被測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)品量的關(guān)系(稱劑量反應(yīng)曲線，也稱標(biāo)準(zhǔn)曲線)，同時(shí)進(jìn)行未知被測(cè)物試驗(yàn)，根據(jù)其結(jié)合放射性，便可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出被測(cè)物的量。本技術(shù)要求嚴(yán)格的方法考核和質(zhì)量監(jiān)督以確保結(jié)果的可靠。具體控制指標(biāo)為:精密度，指分析結(jié)果的重復(fù)性；準(zhǔn)確性，指測(cè)定值與真值的符合程度；效度，指被測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)品與被測(cè)物的免疫化學(xué)性質(zhì)相同的程度；靈敏度，指最小檢出量；特異性，指所用特異結(jié)合試劑與被測(cè)物類似物的交叉反應(yīng)程度；穩(wěn)定性，實(shí)際上準(zhǔn)確性和精密度都反映方法的穩(wěn)定性，還可以從標(biāo)準(zhǔn)曲線的穩(wěn)定性來驗(yàn)證方法的穩(wěn)定性。日常工作中常規(guī)的質(zhì)量控制的具體方法包括：測(cè)定質(zhì)量控制樣品；繪制質(zhì)控圖；計(jì)算每批放射分析的平行樣品的總精密度－反應(yīng)誤差關(guān)系(RER)，此值應(yīng)小于0.04；畫出每批放射分析的精密度圖。世界衛(wèi)生組織等國際組織對(duì)此都有十分明確的規(guī)定和要求。
競(jìng)爭(zhēng)放射分析最常用的方法有三：①放射免疫分析(RIA)，所用特異性結(jié)合試劑為被測(cè)物相應(yīng)的抗體，標(biāo)記物為標(biāo)記的被測(cè)物。此法應(yīng)用得最廣，現(xiàn)在已可測(cè)定300多種體內(nèi)微量物質(zhì)，包括肽類及非肽類激素、蛋白類激素、維生素、酶、腫瘤相關(guān)抗原、病毒、核酸及其衍生物、環(huán)核苷酸、前列腺素、藥物等等，成為醫(yī)學(xué)（包括中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)）研究、疾病診斷、藥物血濃度監(jiān)測(cè)、計(jì)劃生育等不可缺少的重要技術(shù)。②免疫放射分析(IRMA)，與放射免疫分析不同，在這一方法中用標(biāo)記抗體而不用標(biāo)記的被測(cè)物。它比RIA更加靈敏而特異，并且更為簡(jiǎn)便快速，隨著雜交瘤技術(shù)的推廣，這項(xiàng)技術(shù)必將迅速發(fā)展。③放射受體分析(RRA)和受體的放射分析，前者的分析對(duì)象是能與受體發(fā)生特異結(jié)合的物質(zhì)（配體），后者分析對(duì)象為受體本身的數(shù)量和性質(zhì)。
活化分析
是用中子或帶電粒子轟擊被測(cè)樣品或身體某局部甚至全身，使其中某些元素轉(zhuǎn)變?yōu)榉派湫院怂兀鶕?jù)此核素發(fā)射的射線的性質(zhì)可以鑒別元素的種類，根據(jù)射線的量可以求出該元素的量。已用于某些疾病診斷、微量元素與疾病的關(guān)系研究和法醫(yī)學(xué)檢查。
核素稀釋法
也是一種放射分析技術(shù)，但靈敏度不很高。常用于測(cè)定全身水、細(xì)胞外液、血漿、紅細(xì)胞容量，和體內(nèi)電解質(zhì)等含量。當(dāng)標(biāo)記物在標(biāo)本中的量很少并混有雜質(zhì)，只要知道標(biāo)記物的比放射性，用本法可以定量。
放射性核素顯像
是一種以臟器內(nèi)、外或正常組織與病變之間的放射性濃度差別為基礎(chǔ)的臟器或病變顯像方法。其基本條件是：①具有能選擇性地聚集在特定臟器或病變的放射性核素或其標(biāo)記化合物(稱顯像劑)，能使該臟器或病變與鄰近組織之間的放射性濃度差達(dá)到一定程度；②利用核醫(yī)學(xué)顯像裝置探測(cè)到這種放射性濃度差，根據(jù)需要以一定方式將它們顯示成像，即為臟器或病變的影像。影像的濃淡（即放射性的高低）直接與顯像劑的聚集量有關(guān)，聚集量的多少又取決于血流量、細(xì)胞功能、細(xì)胞數(shù)量、代謝率和排泄引流等因素。因此，放射性影像不僅顯示臟器或病變的位置、形態(tài)、大小等解剖結(jié)構(gòu)，更重要的是同時(shí)提供有關(guān)臟器和病變的血流、功能、代謝和引流等方面的信息。眾所周知，血流、功能和代謝異常，常是疾病的早期變化，出現(xiàn)在形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化之前。因此放射性核素顯像有助于疾病的早期診斷，并廣泛應(yīng)用于臟器代謝和功能狀態(tài)的研究，有其獨(dú)特的價(jià)值。
顯像劑在臟器或病變中選擇性聚集的機(jī)理有：①區(qū)域分布，②選擇性攝取，③化學(xué)吸附，④栓塞、攔截，⑤特異性結(jié)合，如抗體與抗原結(jié)合(這種顯像稱放射免疫顯像，RII)，受體與配體結(jié)合（稱放射受體顯像，RRI）。
顯像裝置有以下幾種：
① 掃描機(jī)。以固體閃爍體為探頭，探頭在體表作規(guī)律運(yùn)動(dòng)，依次逐點(diǎn)采集體內(nèi)的放射性信息，記錄并顯示出體內(nèi)和臟器內(nèi)放射性分布平面圖像。這種儀器靈敏度低、分辨率差、顯像速度緩慢，不能作快動(dòng)態(tài)顯像，但在中國尚在大量應(yīng)用。
② 照相機(jī)。以直徑為300～500mm的固體閃爍體為探頭，對(duì)準(zhǔn)擬顯像的部位，一次同時(shí)采集該部位各點(diǎn)的放射性信息，經(jīng)過復(fù)雜的電子線路，記錄和顯示該時(shí)該部位放射性分布的平面圖像。由于是一次成像，速度可達(dá)幀/1.0秒，甚至幀/0.1秒，故可以進(jìn)行連續(xù)快速采集顯像，觀察體內(nèi)臟器或病變部位放射性隨時(shí)間的變化，將臟器形態(tài)顯示與功能分析結(jié)合起來，配上計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本機(jī)的功能便極大地?cái)U(kuò)展。γ－照相機(jī)應(yīng)用價(jià)值很大，是當(dāng)前臨床核醫(yī)學(xué)最主要和最重要的儀器。
③ 發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層照相機(jī)。利用電子計(jì)算機(jī) X射線斷層照相機(jī)的原理和類似方法，對(duì)從人體內(nèi)放射性核素發(fā)射出來的γ射線進(jìn)行采集和影像重建，可以得到放射性在體內(nèi)的三維分布圖像，分別以橫斷面、失狀面、冠狀面或其他任意選擇的剖面進(jìn)行多層顯示，克服了掃描機(jī)和γ－照相機(jī)所顯示的放射性平面分布圖像所具有的前后上下放射性相互重疊的固有缺點(diǎn)，能夠顯示各個(gè)部位，特別是深在部位的放射性分布情況，并據(jù)以進(jìn)行真正的定量計(jì)算，從而使人體示蹤方法向真正的活體定量的方向發(fā)展，是為代謝顯像。ECT分為兩類：一類是單光子ECT(SPECT)，需以發(fā)射γ射線（單光子）的核素作為顯像示蹤劑，這種顯像劑易得、較便宜，儀器也較為簡(jiǎn)單和便宜，故可望普遍使用；一類是正電子ECT(PECT)，需以發(fā)射正電子的核素作為顯像示蹤劑，它是加速器生產(chǎn)，且半衰期極短，很難廣泛應(yīng)用，但是心、腦代謝和功能研究必不可少的技術(shù)。
④ 磁共振計(jì)算機(jī)斷層照相機(jī)。目前不需向人體內(nèi)引入非天然核素，只根據(jù)體內(nèi)天然物質(zhì)成像。但現(xiàn)在已開始研究將穩(wěn)定性核素或其標(biāo)記化合物引入人體后進(jìn)行磁共振成像的技術(shù)，結(jié)果將與放射性核素或其標(biāo)記化合物引入人體后用ECT顯像相似，這展示了在不同放射性核素的情況下也可進(jìn)行活體生理、生化、代謝和功能研究的可能性，并能同時(shí)獲得精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)信息。
內(nèi)照射治療技術(shù)
利用核射線的生物效應(yīng)殺傷生長(zhǎng)活躍的癌細(xì)胞和其他病理細(xì)胞，以達(dá)到治療目的。放射性核素作為輻射源，可以置于體外對(duì)病變進(jìn)行外照射，最常用的是60Co，其作用方式和治療方法與X射線、直線加速器和電子感應(yīng)加速器產(chǎn)生的高能電子束和高能射線、回旋加速器產(chǎn)生的質(zhì)子和中子等外照射治療一樣，屬于放射治療學(xué)。放射性核素也可引入體內(nèi)對(duì)病變進(jìn)行內(nèi)照射，因其作用方式、治療方法和技術(shù)管理等都與外照射不同，故不屬于放射治療學(xué)，而屬核醫(yī)學(xué)范疇。內(nèi)照射治療主要利用放射性核素的β射線，由于它的射程短，可以對(duì)病變進(jìn)行近距離有效照射，而對(duì)病變以外的正常組織損傷較小。現(xiàn)在常用的方法有兩種:①特異性內(nèi)照射:將一種能夠特異性濃聚在病變部位的放射性藥物引入人體，可著重對(duì)病變進(jìn)行照射，這是比較理想的治療方法。如用Na131I治療甲狀腺功能亢進(jìn)和甲狀腺癌轉(zhuǎn)移灶，用Na2H32PO4治療真性紅細(xì)胞增多癥，用 131I標(biāo)記的間位碘代芐胍(131I-MIBG)治療惡性嗜鉻細(xì)胞瘤轉(zhuǎn)移灶，用某些親骨放射性藥物治療骨轉(zhuǎn)移疼痛等。將某些腫瘤的特異性抗體標(biāo)記上適宜的放射性核素，引入人體后將與腫瘤相關(guān)抗原相結(jié)合，致使病變部位放射性濃聚，這種方法不僅可以用作診斷腫瘤，并且可以治療腫瘤，稱放射免疫治療(RIT)，現(xiàn)正得到廣泛的研究，是一種很有希望的腫瘤治療方法。②腔內(nèi)照射：將放射性膠體引入有病變的體腔內(nèi)，因放射性膠體可以較長(zhǎng)時(shí)間存留在體腔內(nèi)，故可對(duì)腔內(nèi)或腔壁的病灶進(jìn)行有效照射治療，常用于治療或抑制癌細(xì)胞播散引起的胸水和腹水、卵巢癌術(shù)后的預(yù)防性腹腔內(nèi)照射，有時(shí)也用于膀胱腔、滑膜囊腔、心包腔和顱咽管腔等腔內(nèi)治療。經(jīng)動(dòng)脈導(dǎo)管將放射性微球等灌注到病變的微小血管中造成栓塞，不僅可以阻斷腫瘤的供血，而且可以發(fā)揮局部照射作用，提高療效。
核醫(yī)學(xué)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠簡(jiǎn)便而靈敏地提供生物化學(xué)、代謝和臟器功能的信息，并且可與形態(tài)結(jié)合起來觀察。無創(chuàng)性。為進(jìn)行示蹤研究和疾病診斷而引入體內(nèi)的放射性核素的量極微，人體的輻射吸收劑量一般遠(yuǎn)低于X射線檢查。
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