核子医学

**核醫學**是醫學和醫學影像學（醫學成像）的一個分支，其利用物質的核特性來進行診斷和治療。更為具體地說，核醫學是分子影像學的組成部分，因為其產生的是那些反映細胞和亞細胞水平上所發生的生物學過程的圖像。

常見的核醫檢查有：心肌灌注掃描、骨骼掃描、正電子造影。

## 背景

核醫學操作項目採用的是事先經過放射性核素標記的藥物，即放射性藥物（放射性藥品）。在診斷檢查過程中，首先將放射性物質施用於病人，繼而則是對放射性物質所發出的電離輻射加以檢測。這些診斷試驗要涉及到採用一種 γ 相機或者說正電子發射計算機斷層掃描術來形成圖像。這種技術是由 Hal O. Anger 發明的，有時又稱為 Anger γ 相機。這種成像還可能稱為「放射性核素成像（放射性核素顯像）」或「核顯像（核素顯像，核素閃爍顯像）」。其他的診斷試驗則採用探針來獲得不同身體部分的測量結果，或者採用蓋革計數器對取自病人的樣品加以測量。

在治療方面，放射性核素的施用旨在治療疾病或者實現姑息性疼痛緩解。例如碘 - 131 的施用常常用於治療甲狀腺機能亢進和甲狀腺癌。磷 - 32 過去曾經用於治療真性紅血球增多。這些治療手段依賴於大劑量輻射暴露對於細胞的殺傷，而相比之下，對於診斷方面來說，則是要將暴露保持在可合理實現的低水平（ALARA 原則）之上，以便減少造成腫瘤的機會。

核醫學與大多數其他成像設備不同，因為相對於諸如 X 射線斷層成像（計算機斷層掃描）或 MRI 之類傳統的解剖學成像，此類試驗主要顯示的是所檢查系統的生理功能。在有些中心，可以利用軟體或組合式相機，將核醫學圖像疊加到其他來自 X 射線斷層成像或 MRI 之類設備的圖像，以便突出顯示放射性藥物濃聚之處所在的身體部分。這種工作常常被稱為圖像融合或配准。

在醫院里，通常由專門的科室來負責提供核醫學診斷試驗；而且，可能還包括用於製備放射性藥物的設施。在不同的醫院之間，這種科室的具體名稱可能各不相同；其中，最為常用的名稱就是核醫學科和放射性同位素科。

醫用同位素全球供應量的三分之二都是由加拿大安大略省喬克河市粉筆河實驗室的國家研究通用反應爐生產的。為了促進針對安全方面若干問題的修理工作，加拿大核安全委員會責令其於 2007 年 11 月 18 日關閉該反應爐。這些修理工作實際所花費的時間比預計的要長，因而，2007 年 12 月出現了醫用同位素嚴重短缺的局面。加拿大政府通過了緊急法案，以便允許該反應爐於 2007 年 12 月 16 日重新啟動，繼續生產醫用同位素。

國家研究通用反應爐用於採用 U-235 核分裂過程中所大量產生的中子來照射（輻照）各種原材料。在接受照射的原材料的原子核之中添加一個中子，就會改變這些原子核。例如，第二常用的放射性核素 Tc-99m；Tc-99m 排在最為常用的放射性核素 F-18（它是利用加速器產生的質子轟擊 O-18 而產生的）之後。O-18 大約占普通氧的 0.20%；大多數氧為 O-16，而 O-18 是從天然氧中提取出來的；參見 FDG。

在核反應爐中，鈾的核分裂產物之一就是鉬 - 99（Mo-99）。將 Mo-99 從中提取出來之後，會將其送往北美洲各地的放射性藥房（俗稱「奶站」）。Mo-99 在進行半衰期為 2.7 天的放射性 β 衰變之時，最初會轉變成為 Tc-99m；接著，人們就會將 Tc-99m 從一種稱為「母牛（Moly cow，鉬牛）」的發生器（參見鉬／鎝發生器）當中提取出來（俗稱「擠奶」）。繼而，Tc-99m 在病人體內進一步發生衰變，釋放出一個可被 γ 相機檢測到的 γ 光子。這樣，Mo-99 就最終衰變成了基態的 Tc-99。相對 Tc-99m 而言，Tc-99 屬於非放射性物質。

## 診斷試驗

核醫學診斷試驗所利用的機制就是，當存在某種疾病或病理狀態時，機體對於物質所採取的不同處理方式。引入到體內的放射性核素往往會以化學方式結合到某種在體內具有特有作用的複合物之上；這種帶有放射性核素標記的複合物常常稱為**示蹤劑**。當存在某種疾病的時候，示蹤劑在體內的分布或處理往往會有所不同。例如，配體（ligand）亞甲基二膦酸鹽（MDP）在骨骼之中會得到優先攝取。採取化學方式將鎝 - 99m 連接到 MDP 之上，就可以藉助於羥磷灰石，將放射性轉運和結合到骨骼之中，從而用於成像。通常，任何生理功能的增強，如骨骼之中發生的骨折，都將意味著示蹤劑濃度的增加。這往往會造成「熱灶」現象；熱灶可以是放射性蓄積的灶性增高，或者是整個生理系統範圍內放射性蓄積的普遍增高。而另一些疾病過程則會造成對於示蹤劑的排斥，從而導致「冷灶」現象。為了對許多不同的器官、腺體以及生理過程進行成像或處理，目前已經開發出了許多的示蹤劑複合物。核醫學試驗的類型可以分為兩大組：體內（_in-vivo_）型和體外（_in-vitro_）型。

## 檢查類型

典型的核醫學檢查會涉及到採取靜脈注射的方式以液態或聚合物的形式將某種放射性核素注入體內，與食物混合攝入體內，以氣態或氣膠的形式吸入體內，或者在罕見的情況下，也可能會注射的是經過微小封裝的某種核素。一些採用放射性核素白血球閃爍成像技術和紅血球閃爍成像技術的檢查則需要對病人自身的血液細胞進行標記。大多數診斷用放射性核素都會發射 γ 射線，而治療用途的放射性核素則利用的是 β 粒子的細胞損傷特性。

核醫學領域所採用的經過改良的放射性核素或者來自於核反應爐或回旋加速器之中的核分裂或核融合過程，或者利用的是專用發生器之中的自然衰變過程，如鉬／鎝發生器或鍶／銣發生器。核反應爐產生的是半衰期較長的放射性核素，而回旋加速器生產的則是半衰期較短的放射性核素。

最為常用的靜脈內注射用放射性核素有：

* 鎝 - 99m
* 碘 - 123
* 碘 - 131（口服）
* 鉈 - 201
* 鎵 - 67
* 氟 - 18 氟代脫氧葡萄糖
* 銦 - 111 標記的白血球

最為常用的氣態／氣膠形式的放射性核素有：

* 氙 - 133
* 氪 - 81m
* 鎝 - 99m
* 鎝 - 99m [DTPA] 氣膠

## 分析

核醫學成像過程的最終結果是由一幅或多幅圖像組成的「數據集」。在多幅圖像構成的數據集之中，其圖像數組可以表示常常稱為「動態」數據集的時間序列（即電影）、心臟門控時間序列，或者 γ 相機相對於病人移動時所產生的空間序列。在單光子發射計算機斷層掃描過程中，旋轉的 γ 相機所採集的圖像，將被重建為某種從特定位置上橫貫病人身體的「切片」圖像。若干平行的切片所組成的集合將形成切片堆疊，也就是病人體內放射性核素分布情況的一種三維表現形式。

為了針對核醫學領域所現有的各種具體的成像技術，提供相應的定量分析軟體包，核醫學計算機可能需要數百萬行的原始碼。

利用諸如多室模型或 Patlak 圖之類的動力學模型，尚可對時間序列進一步加以分析。

## 輻射劑量

接受核醫學操作的病人會接受一定的輻射劑量。依據當前現行的國際指導原則，假定的一點就是，任何輻射劑量，無論其多小，都存在著一定的風險。在核醫學檢查過程中，對病人所造成的輻射劑量都存在著非常小的，誘導癌症的風險。就這一方面而言，其類似於 X 射線檢查所帶來的風險；不過，這種輻射劑量來自於身體內部，而不是那些發射 X 射線的機器之類的外部來源。

源自核醫學檢查的輻射劑量表示為有效劑量，單位是希沃特，且通常採用毫希沃特。檢查所造成的有效劑量受下列因素影響：

* 以兆貝克勒為單位表示的，所施用的活度的數量；
* 所用放射性藥物的物理性質；
* 在體內的分布情況；
* 從體內清除的速率。

對於不同的核醫學檢查，有效劑量會有所不同。用來測量腎小球濾過率（GFR）的 3 MBq 鉻 - 51 EDTA 可以造成 6 μSv (0.006 mSv) 的有效劑量，而採用 150 MBq 鉈 - 201 的非特異性的腫瘤成像操作所造成的有效劑量則可以達到 37 mSv。採用 600 MBq 鎝 - 99m-MDP 的常規骨掃描所造成的有效劑量則為 3 mSv（1）。

對於幾乎所有的核醫學操作來說，拉德和雷姆基本上都是等價的；不過，唯有 α 射線會造成較高的雷姆或希沃特值，因為其相對生物學效應（RBE）要強得多。如今，核醫學領域已很少採用 α 放射源，但在核反應爐和加速器所生產的放射性核素問世之前，此類放射源的應用還相當廣泛。人體輻射暴露方面所涉及的概念屬於衛生物理學領域的範疇。

## 參見

### 受控醫學詞表

* CPT
* ICD
* LOINC
* MeSH
* SNOMED
* SNOMED RT
* SNOMED CT
* UMLS

## 參考文獻

## 外部連結

* idoimaging.com （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 用於查看和轉換核醫學及其他設備之中的醫學影像文件的免費軟體。
* How Stuff Works - Nuclear Medicine （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 核醫學雜誌 (Journal of Nuclear Medicine) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 核醫學信息 (Nuclear Medicine Information) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 核醫學技師與學生信息 (Nuclear medicine information for technologists and students)
* 佛蒙特大學核醫學技術課程 (Nuclear Medicine Technology Program at University of Vermont) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* RadiologyInfo.org - 病人放射醫學信息資源：核醫學（The radiology information resource for patients: Nuclear Medicine）。
* SkeletalScintigraphy.com 骨掃描信息（Information regarding skeletal scintigraphy）。
* 美國核醫學會（Society of Nuclear Medicine,SNM） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 核醫學與分子醫學播客 (The nuclear medicine and molecular medicine podcast) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 密蘇里大學核醫學課程 (University of Missouri-Nuclear Medicine Program) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 鈾信息中心 (Uranium Information Center) "Radioisotopes in Medicine: Nuclear Issues Briefing Paper 26", February 2006.
* 世界核協會 (World Nuclear Association) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） "Radioisotopes in Medicine", Updated 15 October 2010.
* 中華核醫學專業網 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）－中華醫學會核醫學分會站點。