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在医院,当接过医生开出的检查单,看到“核医学”三个字,很多患者常会感到陌生,甚至还有一丝隐隐的恐惧。
“核?核医学?”
“会不会有辐射?
“核医学检查对我的伤害肯定很大吧?”
不要慌!不要怕!今天我们就请 北京协和医院 核医学科 郝志鑫 医生来揭秘核医学。
核医学的“灵魂”——放射性核素
核医学是应用放射性核素来诊断、治疗疾病和进行医学研究的学科。放射性核素是核医学的“灵魂”。所谓放射性核素,就是能通过自发衰变并发出各种射线的物质。常见的射线有三种类型,分别是α射线、β射线和γ射线。
α****射线的穿透能力最差,一张A4纸就能把它挡住,但α射线的电离能力(电离作用会导致机体细胞中的物质发生破坏)却是三种射线中最大的。防护体外的α射线是特别容易的,但是如果α射线进入体内就会对周围的组织产生较大的辐射损伤。
β****射线的穿透能力比α射线强,电离能力比α射线弱,一般的金属板或有一定厚度的有机玻璃板就可以阻挡β射线。由于β射线具有一定的穿透本领和电离能力,因此体内和体外的β射线均会对人体组织产生辐射损伤。
γ****射线的穿透能力在三种射线中最强,可以通过和物质相互作用间接引起电离作用。要想有效阻挡γ射线,一般需要采用厚的混凝土墙或重金属板块。
▲不同射线可被不同物质所屏蔽。一张纸就能挡住α射线;一般的金属可以阻挡β射线;阻挡γ射线需要铅、钢筋混凝土等
放射性核素的种类繁多,那么什么样的放射性核素才能用于核医学进行疾病诊断和治疗呢?
简单来说,发射γ****射线(如99mTc锝、131I碘)和β+**射线(如18F氟、68Ga镓、11C碳)的核素适合用于显像进行疾病诊断**,而发射α****射线(如225Ac锕、223Ra镭)和β-**射线(如32P磷、89Sr锶、90Y钇、131I碘、177Lu镥)的核素适合用于治疗疾病**。当然,放射性核素的选择也需要考虑到射线能量和半衰期等因素。
核医学的“绝技”——放射性药物
放射性药物一般是由放射性核素和被标记物“镶嵌”而成的。被标记物可以是化合物、血液成分、多肽、激素和单克隆抗体等。被标记物的靶向性决定了放射性药物在人体内的去向,以此达到对疾病进行特异性诊断和治疗的目的。
例如:
肿瘤细胞的生长速度快,需要大量的葡萄糖来提供能量,FDG(氟代脱氧葡萄糖)是葡萄糖的类似物,将18F和FDG“镶嵌”而成的18****F-FDG进入人体后就可以对全身的肿瘤细胞进行显像,从而对疾病进行诊断和分期;
神经内分泌肿瘤细胞表面高表达生长抑素受体(SSTR),Octreotide(奥曲肽)可以和SSTR特异性结合,将Octreotide用99mTc标记得到的99mTc-Octreotide在进入人体后就可以对神经内分泌肿瘤进行无创诊断;
甲状腺组织和甲状腺癌细胞可以摄取131****I,由于131I可以同时发射γ射线和β-射线,因此131I进入人体后不仅可以进行甲状腺(癌)显像,也可以用于治疗甲亢和甲状腺癌。
▲ 放射性核素与被标记物“镶嵌”而成放射性药物,进入人体后与细胞特异性结合
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核医学检查都查什么?
核医学检查是将放射性药物引入人体后,使用不同**“探测器”**探测放射性核素发出的射线进行显像的一种医学成像方式。
常规的影像学检查,如超声、CT、MRI等,主要是显示器官或组织的形态学变化,通俗地讲,就是看病变长在哪里、长什么样、长了多大等等。
核医学检查不仅可以显示病变的解剖学信息,更重要的是可以反映器官和病变的血流、功能、代谢乃至分子水平的变化,从而在仅有功能改变尚无形态结构异常的阶段显示病变,实现对疾病的早期诊断。
核医学的“探测器”之一——PET/CT
被大家所熟知的核医学“探测器”是PET/CT。PET/CT是目前最先进的分子影像学检查。PET/CT最常用的放射性药物是18F-FDG,可以对肿瘤进行早期诊断、分期、疗效评估、预后评价等“一站式服务”。
18F-FDG PET/CT也可以用来评估心肌梗死部位的心肌是否存活,为冠心病的治疗提供确切依据。另外,癫痫、痴呆、感染性疾病、风湿免疫性疾病等同样也需要18F-FDG PET/CT的帮助。除18F-FDG外,核医学还有一些特异性更强的放射性药物用于各种各样的疾病,如68Ga-或18F-PSMA(前列腺特异性膜抗原)用于前列腺癌,18F-FES(雌激素类似物)用于雌激素受体阳性的乳腺癌,68Ga-DOTATATE(生长抑素类似物)用于神经内分泌肿瘤等。
▲PET/CT检查
核医学的 “探测器”之二——SPECT
核医学科的另外一个“探测器”是SPECT。相比于PET/CT,SPECT可谓核医学界的“三朝元老”。SPECT虽然默默无闻,但它用到的放射性药物却琳琅满目,检查项目也五花八门,涉及到人体的各个器官和系统。
例如,骨显像对全身骨骼进行显像,可以早期诊断恶性肿瘤骨转移,或者探查骨关节炎性和退行性病变;肾动态显像可以无创评价肾功能;心肌灌注显像可以判断冠状动脉对心肌的血供情况,是早期诊断冠心病的重要检查方法;肺灌注显像可以反应肺的血供情况,是早期诊断与鉴别肺栓塞的常用方法;甲状腺显像可以了解甲状腺的形态、大小、位置和功能,有助于判断甲状腺结节的良恶性。
▲核医学科SPECT的常用放射性药物和检查项目
核医学检查辐射到底有多大?
核医学的检查都有辐射,那么是不是只要做了核医学的检查,就会对身体产生损伤甚至发生癌变呢?
事实上,除了医院里放射科和核医学科的放射性检查有辐射外,生活中处处都有辐射的身影。我们每天吃的食物、周围的房屋、天空大地、山川草木都有一定的辐射。低剂量、短时间的辐射不足以影响身体健康,而能损伤人体的大剂量辐射,我们在日常生活中也很难接触到。
核医学检查选用的放射性核素的衰变都很快(如99mTc、18F、68Ga等),做一次核医学18F-FDG PET检查接受的辐射剂量与一次胸部CT大致相当,多数核医学检查产生的辐射剂量甚至低于胸部CT检查。大家不必戴着“有色眼镜”看待核医学检查,患者以诊治疾病为目的进行的各项核医学检查都是安全的。
▲生活中处处都有辐射
核医学的“王牌”——精准治疗
核医学治疗,就是将治疗用放射性药物引入人体后,利用放射性核素发出的β-射线或α射线,非常精准地破坏和杀伤病变或肿瘤细胞。
核医学治疗在甲状腺疾病、多发性骨转移等方面具有非常大的优势。碘是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一,因此甲状腺细胞可以摄取131I。131I不仅可以用于治疗Graves病、毒性多结节性甲状腺肿和甲状腺毒性腺瘤引起的甲亢,也可以治疗分化型甲状腺癌,其主要作用是清除术后残留甲状腺组织和隐匿的转移病灶。131I发射的β-射线在体内的平均射程只有1 mm,β-射线的能量几乎全部局限于病变内,因此对周围正常组织和器官影响很小。
▲131I治疗Graves病引起的甲状腺功能亢进
除131I用于甲状腺疾病外,临床还有很多其他的核医学治疗项目。
肿瘤骨转移部位的骨组织代谢十分活跃,可以摄取更多的用于治疗骨转移的放射性药物(如89SrCl2、223RaCl2等),从而达到控制疾病进展和减轻骨痛的目的。
嗜铬细胞瘤和神经母细胞瘤能高度选择性摄取131I-MIBG,因此131I-MIBG可以用于治疗不能手术或术后复发转移的患者。
32P敷贴器治疗毛细血管瘤、瘢痕疙瘩也是核医学治疗的传统项目之一。经手术或影像学的引导,将放射性粒子植入肿瘤组织内,可以对肿瘤进行持续性的杀伤,从而使肿瘤缩小。
近年来,177Lu-PSMA在晚期前列腺癌、177Lu-DOTATATE在晚期神经内分泌肿瘤患者中也取得了非常好的治疗效果。
核医学利用放射性药物来反映病变的分子、代谢和功能状态,不仅可以通过显像来洞察病变分子信息的变化,还可以利用射线来准确地杀伤肿瘤。
“核”已经在能源、医学、科技以及工农业等领域发挥着越来越重要的作用,我们应该用科学的态度看待“核”,这样才能让“核”更好地为我们服务。
▌本文科普主题来源于《协和医学杂志》2023年4期专刊“核素诊疗与临床转化”