017版 科普

核医学探秘:放射性元素如何助力医学诊断与治疗

人口健康报 | 2024年09月12日

  □青岛大学附属医院 王国强

  核医学,作为一门利用放射性元素进行医学显像和治疗的学科,在现代医学中发挥着越来越重要的作用。它通过放射性核素在人体内的分布和代谢过程,为医生提供了丰富的生理和病理信息,从而实现了疾病的早期诊断和精准治疗。

  核医学的基本原理。核医学指的是利用放射性核素在人体内的独特性质进行医学显像和治疗。放射性核素,即具有放射性的原子核,通过衰变过程释放出不同类型的射线。这些射线与人体组织相互作用,产生电离辐射效应,进而被核医学设备探测并成像,或者直接作用于病变组织,达到治疗目的。

  放射性元素在医学诊断中的应用。1.显像原理。核医学显像不同于传统的CT、MRI等解剖显像技术,它主要基于放射性核素在人体内的分布和代谢过程进行功能显像。放射性核素通过口服、静脉注射等途径进入人体后,会选择性地聚集在特定的脏器或病变组织中,参与代谢过程或流经某些通道。此时,通过放射性探测器在体表测定放射性活度和变化,即可判断体内某组织和脏器的解剖和生理改变。2.显像设备。常用的核医学显像设备包括PET/CT、PET/MR、SPECT/CT等。这些设备能够探测并成像核素在体内的分布,为医生提供详尽的生理和病理信息。例如,PET(正电子发射断层扫描)通过探测β+衰变产生的正电子与周围组织中的电子湮灭后释放出的γ光子,实现高灵敏度和高分辨率的成像;而SPECT(单光子发射计算机断层扫描)则主要用于探测单纯发射γ光子的放射性核素。3.常用核素及诊断应用。锝-99m(Tc-99m):是应用最广泛的放射性核素之一,几乎可以应用于所有脏器显像。它的半衰期适中(约6小时),发射的γ光子能量(140keV)适合SPECT显像,被广泛用于甲状腺、肝胆系统、肾脏、骨骼、心血管及肺等脏器的功能显像。氟-18(18F):是PET显像中最常用的正电子放射性核素。18F标记的脱氧葡萄糖(18F-FDG)能够反映组织的代谢活性,特别适用于肿瘤的早期诊断和代谢分析。碘-131(131I):在甲状腺显像中具有重要意义,因其能特异性地聚集于甲状腺组织,帮助医生判断甲状腺功能及甲状腺结节的良恶性。4.诊断应用实例。甲状腺诊断:甲状腺扫描不仅可以发现异位甲状腺及不易摸清的甲状腺肿大,还能对甲状腺结节进行功能判断和良恶性的鉴别诊断。肾脏诊断:利用放射性核素图和肾显影技术,可以判断肾功能、尿路梗阻和移植肾功能的监测。骨骼诊断:放射性核素骨显像能较X线平片更早期发现原发性骨肿瘤和骨转移病灶,且可以发现CT及MRI等检查范围以外的骨转移灶。

  放射性元素在医学治疗中的应用。1.治疗原理。放射性核素治疗是利用核素发出的β射线在病变组织产生电离辐射生物效应,通过辐射的直接和间接作用使病变组织代谢紊乱失调、细胞衰老或死亡,从而达到治疗的目的。正常细胞和病变细胞对射线的敏感性不同,一般细胞分裂活性越大对射线越敏感,浓聚放射性核素的能力也越强。2.常用核素及治疗方法。碘-131(131I):在治疗甲状腺功能亢进和甲状腺癌方面具有广泛应用。甲状腺需要碘的特性使得131I能被甲状腺滤泡摄取,其发射的射线破坏部分甲状腺组织,减少甲状腺激素的合成,从而控制甲状腺功能亢进。同时,对于甲状腺癌的治疗,131I能靶向性地杀死癌细胞,减少复发风险。锶-89(Sr-89):具有高度亲骨性,与钙同族,进入体内后参与骨矿物质的代谢过程。Sr-89在骨转移病灶中发射射线杀伤癌细胞,缩小病灶,同时因其射线在组织中的作用距离短(约2.4mm),对周围正常组织损伤小。镥-177(Lu-77):Lu-177是治疗播散转移性神经内分泌肿瘤的首选放射性核素。除此之外,Lu-177标记前列腺特异性膜抗原(PSMA)在前列腺癌的治疗中发挥重要作用。

  总之,核医学作为一门利用放射性元素进行医学显像和治疗的学科,在现代医学中发挥着重要作用。通过放射性核素在人体内的分布和代谢过程,核医学为医生提供了丰富的生理和病理信息,实现了疾病的早期诊断和精准治疗。未来,随着科技的进步和医学研究的深入,核医学将在更多领域展现其独特的魅力和应用前景。