原子核医学／核素／核衰变／放射性活度／核射线的物理效应／核射线的化学效应／核射线的生物效应／核射线的探测／气体电离探测器／固体闪烁测量／液体闪烁测量／半导体探测器／多丝正比探测器／雪崩型探测器／原子核乳胶探测技术／切伦科夫辐射／符合、反符合测量／多标记测量／放射性核素的绝对测量／放射性测量的统计误差／γ谱仪／动态功能测定仪／扫描机／γ照相机／发射计算机断层仪／核磁共振的医学应用／防护监测仪／全身放射性计数／电子计算机与核医学／核医学常用的电离辐射量和单位／外照射剂量计算／内照射吸收剂量的计算／核射线的防护／核医学实验室的设计／放射性核素的安全操作／放射性核素工作的防护监测／放射性工作人员的健康管理／放射性污染的清除／放射性废物的处理／放射性事故的处理／加速器／医用回旋加速器／中子发生器及放射性核素中子源／核反应堆／脉冲核反应堆／放射性核素的生产／核素标记物／放射性核素标记物的化学合成／放射性核素标记物的生物合成／氚标记物的气体曝射制备法／反冲标记／短半衰期核素标记物的快速制备和快速鉴定／放射性标记物的自分解／放射性标记物的保存／放射性标记物的包装及运输／放射性核素发生器／放射性药物／放射性试剂盒／放射分析／核素稀释法／核素衍生物法／竞争放射分析法／放射免疫分析／放射受体分析法和受体的放射分析／放射酶促分析法／酶的放射化学测定法／活化分析法／放射层析法与放射电泳法／穆斯堡尔效应／扰动角关联／中子衍射／核酸分子杂交技术／微生物的放射测定法／生物医学中的放射自显影术／细胞群体动力学中的核素示踪技术／核射线辐射效应的医学应用／辐射消毒／放射性核素电池／核素示踪方法／物质转化的示踪研究／示踪动力学／生化反应机制的示踪研究／同位素效应／生物大分子结构与功能的示踪研究／脏器功能的放射性核素检查／脏器的放射性核素显象／甲状腺功能的放射性核素检查／甲状腺的放射性核素显象／心血管系统的放射性核素检查／心脏功能的放射性核素检查／泌尿系统的放射性核素检查／生殖系统的放射性核素检查／消化系统的放射性核素检查／肝脏和胆道的放射性核素检查／神经系统的放射性核素检查／脑脊液循环的放射性核素检查／骨胳和关节的放射性核素检查／造血、血液和淋巴系统的放射性核素检查／呼吸系统的放射性核素检查／内分泌系统的放射性核素检查／肿瘤的放射性核素检查／体液及电解质的放射性核素测定／老年疾病的放射性核素检查／儿童疾病的放射性核素检查／短半衰期核素的应用／发射计算机断层仪的应用／放射性核素治疗／甲状腺功能亢进症的I治疗／I治疗甲状腺转移癌／P治疗血液病／恶性嗜铬细胞瘤转移灶的I-mIBG治疗／放射性核素敷贴疗法／腔内放射性胶体治疗／放射性核素组织间插植治疗／稳定核素分离／稳定核素的分析／稳定核素标记物的制备／稳定核素在医学中的应用

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原子核医学

原子核医学 简称核医学或原子医学，是原子核科学技术和医学相结合的产物，是研究核素和核射线在医学上的应用及其理论的学科。核射线可以来自放射性核素，也可以由加速器产生；因此，原子核医学也就是研究核素和加速器在医学上的应用及其理论的学科。它不同于放射医学，后者主要研究放射病的防治及其理论。
核医学可分为实验核医学和临床核医学两大部分。前者主要利用核素进行生物医学研究，以探索生命现象的本质及其物质基础，加深人们对正常生理、生化过程以及病理过程的认识。临床核医学则直接利用核素或加速器来诊断和治疗疾病。
核医学是原子能利用的一个重要组成部分。根据国际原子能机构及世界卫生组织于第三届日内瓦和平利用原子能会议上介绍的资料，世界上生产的所有放射性核素中，约有80～90%用于医学。医用加速器约占全世界加速器总数的一半。
核医学是现代医学的重要内容。三十多年以前，核素的应用在医学科学中引起了划时代的变化。过去研究体内代谢的方法，或采用大剂量的代谢物质，或进行外科手术，或借助于能停止某一正常功能的毒性物质。这些方法极少能在合乎生理的情况下反映整体生物中的物质代谢规律。只有核素示踪方法，才能在生理情况下，从分子水平动态地认识各种物质在体内的代谢变化，细致地揭开体内及细胞内代谢的内幕。在医学科学领域中，特别是生物化学、生理学、药理学、微生物学、免疫学、分子生物学、病理生理学、实验形态学、内分泌学、血液学等学科，都通过核素示踪研究大幅度地丰富了研究成果。
在临床诊断上，核素检查方法的优点是： 安全，可靠，快速，简便，灵敏度高，特异性强，对病人无痛苦，可以进行动态的、定量的观察。核素检查不但能显示体内组织器官的形态，而且能反映其功能。因此核医学的作用是其他许多检查技术所无法代替的。体外放射性检查给甲状腺疾病、糖尿病、贫血、生长障碍、胃溃疡、高血压、肾上腺功能异常、病毒感染等增加了新的认识及诊断手段；对药物测定也非常有用。在治疗方面，放射性核素对甲状腺功能亢进、一些分化较好的甲状腺癌转移灶、真性红细胞增多症等病已获得较好的疗效。外照射放射疗法已成为治疗恶性肿瘤的重要手段，在癌症治疗中所占的比重高达70%左右。

医学核素实验的基本组成部分

在医学史上，核医学是临床实践与基础科学相结合最成功的例子之一。核医学集中了核物理、电子学、化学、生物学、工程和基础医学的最新成就，由物理（核探测仪器和方法）、化学（核素制剂）和生物学（研究对象）等部分组成。核探测仪器和方法及核素制剂都是核医学工作的先决条件。至于先进的核医学技术，如电子计算机、高能粒子的应用等，对现代科学的要求无疑就更高了。
核医学的发展 核医学是在核物理和放射化学的基础上逐步发展起来的。自从1896年H.Becquerel发现铀的放射性、1898年居里夫妇发现镭以来，下列一些重要进展可以视为核医学史上的里程碑：G.Hevesy(1913)首先把核素示踪方法应用于化学实验；其后(1923年)他又首次在生物学中应用示踪方法，研究了铅在植物中的代谢规律；H.L.Blumgart等(1925)第一次在人体使用放射性示踪剂，测定了正常人及心脏病人的血流速度； E.O.Lawrence等(1930)研制成功回旋加速器；I.Curie及F.Joliot等(1934)用人工制造放射性核素；F.Fermi等(1942)建成第一个核反应堆；R.Schoenheimer(1942)通过大量应用氘及¹⁵N的实验，发表了《体内成分的动态》这部名著；其后，美国国立橡树岭实验室发出包括¹⁴C标记物在内的第一批放射性核素制剂(1946)，供医院及科研单位使用；B.Casson(1950)制成第一台扫描机；H.O.Anger(1957)创制闪烁照相机；S.A.Berson及R.A.Yalow(1959)创立放射免疫分析法，首先用于胰岛素测定；P.Richards (1959)报道了钼-锝发生器之后，P.Harper (1961)首先在人身上试用99mTc。此后，多种以99mTc标记的显象剂被广泛应用于临床诊断。此外，G.Hevesy和H.Levi(1936)首次作中子活化分析，L.W.Alvarez和R.Cornog(1939)发现氚，G.T. Reynolds等(1950)创制第一台液体闪烁计数器，E. C.Anderson(1956)首先制成4x全身计数器，也是核医学发展史中比较重要的发明与创造。
半世纪以来，核医学是在连续不断地发展着。三十年代，开始供应加速器生产的核素，其中¹³¹I和³²P成为当时诊断与治疗疾病的有力工具。与此同时，稳定核素的示踪应用为人体和动物体内代谢过程的动态研究作出了重要贡献。四十年代，反应堆大量生产放射性核素，使这类核素的示踪应用成为医学科学研究和临床诊断、治疗中不可缺少的手段。五十年代，扫描机的出现使体内几乎所有脏器的体外显象都成为可能。六十年代，闪烁照相机和^99mTc的大量推广应用进一步提高了临床核医学的诊断水平。同时期内，竞争放射分析迅速发展，成为核医学中的重要内容。七十年代，电子计算机的应用把核医学推进到定量核医学与动态核医学的新阶段。许多短寿命核素及放射性试剂的不断出现，以及发射计算机断层仪的问世是这一时期新进展的代表。由于生产与探测技术的改进及减少接受辐射的努力，稳定核素的应用又重新兴起。
国内核医学的发展，大致经历了三个阶段。第一阶段是开创时期(1956～1957)。军委卫生部在西安创办了同位素仪器训练班及同位素应用训练班，由丁德泮和王世真两教授担任正、副主任，为全国各地培训了一批技术骨干。北京、西安、天津、上海、广州、长春、重庆等地相继建立了一批同位素实验室。第二阶段是推广时期 (1958～1971)。除在京、津、沪、穗等地巡回举办放射性同位素临床应用训练班外，还开展了^131I、³²P和¹⁹³Au等核素的临床应用。国产核素已能成批供应。⁶⁰Co治疗机发展到五十余台。¹³¹I吸碘试验已成为诊断甲状腺病的重要手段。多种脏器显象和放射性肾图检查得到推广。核素示踪方法在生物化学、药理学、形态学、内分泌学、病理生理学、微生物学等多学科中的应用都陆续开展起来。但是，十年动乱期间核医学的发展又明显变慢。第三阶段是提高时期(1972～迄今)。1972年中国科学院召开了“全国原子医学专题经验交流会”；翌年，中央卫生部又举办了全国同位素新技术经验交流学习班； 这些活动对全国核医学的迅速发展起了促进作用。七十年代后期开始，一方面，标记、测量、脏器显象、体外放射分析、短半衰期核素应用等各项技术都显著提高；另一方面，核素示踪技术在国家重点科研项目的许多课题中也发挥了重要作用。自动液体闪烁计数器、自动固体闪烁体外样品计数器、γ照相机等重要设备成批生产推广应用； 钼-锝和锡-铟发生器成为临床主要的核素来源之一； 放射免疫分析技术的品种和应用范围逐年增加；核心脏病学、稳定核素的医学应用、发射计算机断层等核医学中发展较快的新领域也取得了一定进展。与此同时，核医学专业队伍有了一定的增长和提高，1980年成立全国核医学学会。1981年又创办了《中华核医学杂志》。
核医学的范围 核素及核射线在生物医学中的应用，大致可以归纳为分析工具、示踪原子及辐射源三个方面。
分析工具 核素作为一种分析工具，具有两大特点。一是灵敏度高，二是探测的特异性好，因而在临床检验和医学研究中有极广泛的用途。最突出的有以下两方面：
❶用于测定体液或组织中含量极微的成分，如微量的激素、维生素、药物等。从六十年代起，出现了竞争放射分析。这种方法灵敏度高，特异性强，所需标本及试剂量少，比较快速，便于自动化，工作效率高，应用范围广，能得到较准确的定量结果。目前，可用这种方法测定的具有生物活性的物质已超过三百种。活化分析技术，可以用极少量的血清、组织，甚至头发、指甲等，一次测定多种元素的含量。
❷在不损伤机体的情况下测出体内不易分离的成分。例如通过全身计数器，就可以很容易地测出人体内40K的含量，从而计算出全身含钾总量。又如，全身水量可以用同位素稀释法测出。
示踪原子 核素作为示踪原子，在生物医学中可用于：
❶区分内源物质与外源物质。如口服一定量的放射性铁后，就可以从粪便中测出铁在肠胃道中的吸收量。还可能同时比较两种铁制剂的吸收情况。例如由于⁵⁵Fe和⁵⁹Fe的射线不同，同时口服后易于从粪便中分别测出。这种双标记技术的优点是受检者本身就是可靠的对照。
❷显示物质在体内、细胞内或亚细胞结构中的分布和转移情况。例如标记玫瑰红能被肝脏的多角细胞所摄取，静脉注射后，用扫描机或闪烁照相机可显示出放射性药物在肝脏分布的情况，从而判断肝脏是否正常，胆道有无阻塞等。各种器官的功能测定是另一大类核素体内诊断方法。其中比较简单的一种是器官血流量测定。由于惰性气体透过血管壁向组织扩散的速度取决于该器官的血流量，将¹³³Xe或⁸⁵Kr快速引入冠状动脉后，从体外探测心肌内放射性消失曲线，即可算出冠状动脉供血区的心肌血流量。放射自显影是追踪标记药物或代谢物在体内或组织器官内去向的另一类极其有用的方法。例如小动物整体切片的放射自显影，可以观察某一放射性物质在不同脏器的分布及其进出各种脏器的速度。又如，³H-胸腺嘧啶核苷会选择性地参入细胞内的脱氧核糖核酸。用它，可能看到染色体分裂过程中DNA的变化。
❸确定代谢转变和转变的速度。喂给大鼠含有放射性的糖以后，实验动物体内的脂肪含有很高的放射性。这个实验证明了糖在体内能够变成脂肪。另一方面，绝大部分的糖在生物体内会氧化成CO₂。微生物的放射测定法，就是将含¹⁴C的葡萄糖加到液体培养基中，通过¹⁴CO₂的产生来检定细菌的存在及其数量。也可把³⁵S-半胱氨酸加到培养基中，探测H₂³⁵S气体的产生，作为细菌生长的指标。这种方法具有迅速、客观、灵敏和便于自动化的优点。
❹研究代谢途径。对生命活动过程中精细代谢途径的研究，几乎非用核素示踪方法不可。例如，核素示踪方法证明：胆固醇是以乙酸分子为原料，经过至少36步中间产物而合成。示踪实验还阐明了胆固醇变成各种固醇类激素的详细步骤，甚至把数以百计的体内固醇类衍生物之间的相互关系的全部图案也基本上弄清楚了。又如，蛋白质生物合成、遗传密码、光合作用、神经内分泌作用机制等，都是通过大量的示踪实验才取得了快速的进展。
_辐射源 分为利用核射线的生物效应和以核素作为能源或动力两类。
❶利用射线杀伤细胞的性能： 用放射性碘来治疗甲状腺功能亢进，是内服核素疗法中最成功的。采用敷贴疗法，以放射性磷、锶等核素治疗身体浅表部位的血管瘤、湿疹、神经性皮炎、牛皮癣、角膜炎等。外照射放射治疗是目前治疗恶性肿瘤的重要手段。钴治疗机对于治疗肺癌、食管癌、子宫颈癌等体内深部肿瘤疗效很好。⁵⁶Co的γ线，由于穿透力强，皮肤剂量小，通过提高治疗剂量，能治好一些X线不能治好的疾病。大剂量的高能射线能杀死微生物，因此利用大型⁶⁰Co源对于许多不耐热的药品器材进行辐射消毒，是很方便的。抗生素、激素、维生素、酶制剂、血浆制品、塑料针筒、外科羊肠缝线等，都可以用辐射消毒灭菌。同理，可用核射线对毒菌进行灭活或减毒，以制备疫苗。此外，核射线还会引起遗传变异，已用于抗生素产生菌的辐射育种，以提高产量。
❷试制新的能源： 最初用作宇宙飞行能源的放射性核素电池，已试用于心脏起搏器。以²³³Pu作为人工心脏的动力，以¹⁷⁰Tm等核素作为携带式无电源X线机的射线源，都在继续研究中。除核素外，加速器是非常有效的辐射源。直线加速器、电子感应加速器和回旋加速器都是治癌的重要工具。前两种能产生高能电子束和高能X线。后一种是进行质子、中子等粒子治疗的必要装备。加速器在医学上还可用于生产放射性核素、进行活化分析及开展放射生物学研究等。
核医学的展望 核医学的基本条件是核探测仪器和方法及放射化学制剂。因此，核医学的未来发展与这些领域的发展是分不开的。近年来，核医学正向定量核医学和动态核医学的新阶段发展。例如从闪烁照相机得到的大量信息，可用磁带全部永久地记录下来，并可随时取出进行定量、合并、对比、筛选等。还可以编制诊断程序，使计算机提供定量、可靠的资料和结果，以提高临床的判断能力。
今后相当的一段时间内，闪烁照相机仍将是临床核医学的主要工具之一。目前正沿着快动作方向发展，病人脏器或脏器某一部分的功能活动，将可能在彩色电视屏上快速显示出来，临床上能直观地对病变作出及时、准确的判断。
自屏蔽半自动化小型回旋加速器的研制将使更多医疗中心装备加速器，从而为短半衰期核素的医学应用创造条件，活化分析的充分利用也将得到可靠的保证。
负π介子聚焦好，局部辐射剂量大，在肿瘤治疗上远比X、γ线等优越，C、N、Ne等高能重离子和负π介子相似，对“氧效应”不敏感，表层剂量小，其治癌作用也在继续探索中。
在放射化学制剂方面，将继续从核素发生器和加速器生产的核素中寻找更好的核素及其标记物。单克隆抗体的出现意味着有可能用标记抗体作特异性肿瘤定位，甚至可用来治疗肿瘤。此外，用标记白细胞作脓肿和感染的定位； 用标记血小板作血栓及感染性心内膜炎赘生物的定位，在未来的诊断学中可能起重要作用。99mTc标记物仍将广泛使用。加速器生产的¹¹C、¹⁵O、¹³N和¹⁸F等的标记物正在大力研究，它们有可能制成“真正的示踪剂”，即生理示踪剂，使人们对生理现象和疾病的认识更深入一步。
体外放射分析将更加多样化。竞争放射分析将更加普及，并向自动化和试剂盒化发展。各种分析技术的质量控制也将越来越受重视。
近年来，核素显象正面临新显象技术如X线计算机断层(CT)、B型体层超声显象等的挑战。但各种显象技术都各有优缺点和局限性，可以互相补充。核素显象技术也在迅速发展中显示出它所独有的优点。发射计算机断层将核素显象与CT的三维摄象原理相结合，可以给出不同截面的核素分布图象。它不仅能更精确地显示形态上的病变，而且能更好地反映脏器的血流、功能及代谢变化。单光子发射计算机断层仪可与一般发射γ线的核素配合使用，已在临床上逐步推广。正电子发射计算机断层仪则须与加速器生产的短寿命核素配合使用，近期内将主要集中在少数医学中心，从事发展医学事业的研究。稳定核素的生产和探测技术将进一步发展，它的医学应用将不断扩大，有助于推动药理学、营养学、代谢病学等许多学科的发展，为临床诊断提供新的手段。核磁共振显象给出的三维图象显示出不少优越性，已经引起中外医学界的高度重视。不少人预言，核磁共振显象与稳定核素示踪相结合，将成为一种极有发展前途的新的显象技术。许多新兴学科将更加普遍地采用核素示踪技术，从而不断获得高速度的发展，反过来又推动核素示踪技术的发展。核医学将和其他现代技术一起，对医学基础理论（包括祖国医学）及疾病防治作出新的贡献。