应用开放型放射性核素发射的核射线对疾病进行诊断，在应用原理、方法、设备和防护等方面都独具特点，已形成一门新兴学科，即临床核医学。核医学虽只有五十多年发展史，但随着分子生物学、基因工程、计算机技术和核仪器的发展，核医学的影像技术进展迅速，在各种疾病的诊断和治疗中均发挥越来越重要的作用，成为医学现代化的主要标志之一。

CT是计算机体层扫描（computed tomography）的缩写英文，即利用计算机技术对被测物体断层扫描图像进行重建获得三维断层图像的扫描方式。根据所采用的射线不同可分为：X射线CT和γ射线CT。单光子发射计算机断层成像术（single-photon emission computed tomography，SPECT）和正电子发射断层成像术（positron emission tomography，PET）是核医学的两种CT技术，均对从患儿体内放射性药物产生的γ射线成像，故统称为发射型计算机断层成像术（emission computed tomography，ECT），以区别于传统X射线CT所采用的透射型计算机断层成像术（transmission computed tomography，TCT）。X射线CT对透过患儿身体的X射线成像，得到人体组织衰减系数的三维图像，即解剖结构。ECT所提供的放射性药物分布的三维图像则反映了患儿的代谢和生理学状况。

SPECT的基本原理是：利用能够放出纯粹α光子的放射性核素或药物注入或吸入人体，通过γ照相机探头对准所要检查的脏器接收被检部位发出的射线，再通过光电倍增管将光电脉冲放大转化成信号，经计算机连续采取信息进行图像的处理和重建，最后以三级显像技术使被检脏器成像。SPECT显像目前在临床上应用广泛，包括骨骼显像、心脏灌注断层显像、肺灌注显像与肺通气显像、甲状腺显像、甲状旁腺显像、局部脑血流断层显像、肾动态显像及肾图检查、肾上腺髓质显像、肝脏胶体显像、肝血流与肝血池显像、肝胆动态显像、肠道出血显像、异位胃黏膜显像、唾液腺显像等。

PET是目前最先进的核医学显像设备。当人体内含有发射正电子的核素时，正电子在人体中很短的路程内（小于几mm）即可和周围的负电子发生湮灭而产生一对γ光子，这两个γ光子的运动方向相反，能量均为0.511Mev，因此用两个位置相对的探测器分别探测这两个γ光子，并进行符合测量即可对人体的脏器成像。PET通过病灶部位对示踪剂的摄取可了解病灶功能代谢状态，特别适用于在没有形态学改变之前，早期诊断疾病，发现亚临床病变以及评价治疗效果。但单PET进行核医学显像时，因药物及其原理所限，其定位精度不够好，PET-CT技术是将PET和CT有机结合在一起，可同时反映病灶的形态结构，明显提高了诊断的准确性。1998年，世界上第一台专用PET-CT设备安装在美国匹兹堡大学医学中心，从此用于临床。之后相继出现了PET-MRI、小动物PET-CT等，为PET家族增加了新的成员，进一步扩大PET的应用范围。目前，PET在肿瘤、冠心病和脑部疾病这三大类疾病的诊疗中显示出重要的价值。此外，PET系统所用放射性核素多为人体组织天然元素的同位素，如 ¹¹C、 ¹³N、 ¹⁵O、 ¹⁸ F等，能最大限度地与自然存在于机体内的活性分子保持一致，进行真正的示踪研究，故PET已成为当前最理想的定量代谢显像技术，是目前连接分子生物学与临床医学的最佳影像学手段。

肺灌注显像（pulmonary perfusion imaging）是用SPECT或γ照相机显示肺内放射性分布，直接反映了肺毛细血管床血流分布情况。常用显像剂为放射性核素 ^99mTc标记的大分子聚合人血清白蛋白（ ^99mTc-MAA），其颗粒直径10～90μm，一次静脉注射微粒数50万～60万个，可均匀地暂时栓塞在肺毛细血管床内，局部栓塞的颗粒数与该处血流灌注量成正比。通常于注射后立即显像，正常人双肺影像清晰，放射性分布基本均匀，肺尖部受重力影响血流量低，放射性相对稀疏。任何肺动脉内狭窄、阻塞或血管外的压迫均可致血运障碍，因此能十分灵敏地显示相应部位放射性栓塞颗粒分布的减少或缺失，例如肺癌、慢性阻塞性肺部疾病、肺动脉栓塞、胸腔积液等都可致使肺灌注显像上出现放射性分布稀疏缺损区。由于肺内约有60亿支毛细血管，因此每次注射仅有万分之一的肺毛细血管被阻断，不会引起心肺血流动力学和肺功能的改变。

H ₂ ¹⁵O-PET显像是近来核医学检测局部肺血流量的新方法，对评价局部肺血流具有良好的准确性和重复性。该方法采用H ₂ ¹⁵O作为示踪剂，在屏气20秒后静脉匀速滴注，同时用PET动态采集图像，4分钟后，再进行PET静息显像，采集5分钟。根据单室药代动力学原理，测量肺局部时间放射活性曲线，计算局部肺血流量的变化情况。

肺通气显像（pulmonary ventilation imaging）反映呼吸道及全肺各个部位肺泡的气体充盈情况。受检者吸入密闭系统的 ¹³³Xe等放射性气体或 ^99m Tc气溶胶，待其充盈气道和肺泡后用SPECT进行显像，示踪剂在肺内的分布与肺的局部通气量呈正相关。正常人表现为气道和肺内的放射性均匀分布，当气道狭窄或阻塞，或肺泡内存有渗出物或萎陷时，通气量或通气空间减少，可出现放射性减低或缺损异常。应用气溶胶显像，还可评估支气管黏膜纤毛廓清功能和肺上皮细胞通透性。通常肺灌注显像需与肺通气显像联合应用，以协助肺动脉栓塞、先天性心脏病或大动脉炎所致肺动脉病变、慢性阻塞性肺疾患、肺部肿瘤、肺结核、支气管哮喘等疾病的诊断。

目前还可利用PET联合放射性惰性气体示踪剂探测肺局部气体交换功能。具体方法是在患儿屏气时，静脉弹丸式注射溶于生理盐水的 ¹³N ₂，同时进行PET动态连续图像采集，动态观察示踪剂在肺内的分布变化情况。由于 ¹³N ₂的低血溶性，所有的 ¹³N ₂被运送到充气的肺部，弥散到肺泡中，在肺泡中累积的量与屏气时该区域血流灌注呈正比。但对于肺部有血流灌注却不能进行气体交换者，因 ¹³N ₂滞留时间很短，在屏气时 ¹³N ₂达到最初的高峰后迅速下降，通过相应的数学模型可准确评估局部的灌注及分流功能； ¹³N ₂需通过通气排出，故当呼吸恢复后，根据 ¹³N ₂在肺泡内的清除率可计算肺的通气功能。

肺肿瘤显像是利用恶性肿瘤组织代谢旺盛、糖酵解增加、葡萄糖摄取明显高于正常组织的特性，以氟脱氧葡萄糖F-18（fluorodeoxyglucose F-18， ¹⁸F-FDG）等显像剂作为葡萄糖类似物，静脉注射后被肿瘤细胞大量摄取，浓聚于肺癌细胞内，应用PET可使肺癌病灶明显显像，而正常肺组织浓聚较少。目前已广泛用于肺部肿瘤的鉴别诊断、分级和评估肿瘤对治疗的反应。但是，近年来的研究发现，有些肺部的良性病变也同样有FDG的摄取，如结核、炎性肉芽肿及肺脓肿等。为了解决这一问题，有学者用 ¹¹C标记蛋氨酸和胆碱进行显像，评估肿瘤细胞膜合成代谢的变化情况，然而临床结果并不理想。近来研究发现，通过FLE（一种胸腺嘧啶类似物）可评价肿瘤细胞增殖时DNA合成的改变，许多恶性肿瘤中 ¹⁸F-FLE的摄取明显增高；在炎性病灶中 ¹⁸F-FDG摄取增高，而 ¹⁸F-FLE却未见摄取，提示 ¹⁸F-FLE对于诊断恶性肿瘤特异性更高。 ¹¹C-乙酸盐（carbon-11 acetate， ¹¹C-AC）是胆固醇和脂类合成的代谢底物，也是PET常用的放射性示踪剂，甚至可取代FDG-PET，用于非小细胞肺癌、高分化腺癌的成像。

基因表达显像是利用PET显像探测、监测和定量分析基因表达，对病变过程在细胞及亚细胞水平进行定性和定量的观察，显示可转基因表达的发生和持续时间、不同基因转运系统的有效性，对于人类基因治疗将发挥重要的指导和监测作用。报告基因显像系统首先由Tjuvajev等提出。无论是内源性或是外源性的报告基因转入细胞内均产生一种酶，该酶可以对放射性探针进行代谢而使之滞留在细胞内，利用滞留在细胞内的放射性可以进行PET显像，从而示踪基因在体内的分布和变化情况。目前肺基因表达显像仍处于动物实验阶段，显像研究中采用的转运报告基因是腺病毒载体携带的单纯疱疹病毒胸腺嘧啶核苷激酶基因（ HSV1-tk），其反应底物为FHBG。某些肺部疾病的基因显像，如肺囊性纤维化、肺癌，将有可能首先用于临床。

肺动脉栓塞（pulmonary embolism，PE），简称肺栓塞，是内源性或外源性栓子堵塞肺动脉或其分支引起肺循环障碍的临床和病理生理综合征。肺动脉造影是目前诊断PE的金标准，直接征象为肺动脉腔内充盈缺损或完全阻断，间接征象为造影剂流动缓慢，局部低灌注，静脉回流延迟。但肺动脉造影需通过动脉内导管选择性地在肺动脉内注入造影剂，为有创性检查，其病死率和严重并发症的发生率分别为0.1%和1.5%，而且检测外周血管栓子的准确性低，故诊断PE首选无创性检查方法，包括胸部X线片、超声心动图、核素肺通气/血流（V/Q）显像、CT肺血管造影（CTA）、磁共振肺血管造影（MRA）等。其中肺通气/灌注显像诊断PE的敏感性为92%，特异性为87%，是专家们公认的最重要的无创性诊断方法之一。V/Q显像诊断PE的标准是肺叶、肺段或多发亚肺段显现灌注缺损，而通气显像正常。显像结果分为3类：①高度可能，即灌注显像表现两处及以上灌注缺损，而通气显像正常，此时确诊PE的概率为88%；②正常或接近正常，即肺灌注显像无灌注缺损存在，而不管通气显像如何，此时发生PE的概率仅为0.2%，可以除外PE；③低度可能，即肺灌注缺损与通气缺损并存，或肺灌注征象介于高度可能与正常之间，此时发生PE的概率为16%～33%。

应用核医学技术能够非创伤性探测其他方法无法诊断的组织炎性病变。以往核素标记白细胞显像多用于其他部位的炎症检测，近年来也广泛用于各类肺炎的诊断。通过显像可以了解肺炎的生理及病理变化，在肺部病变区域可见弥散性的放射性摄取，而局部肺段或肺叶的放射性摄取常与肺部炎症关系密切。PET显像也可应用于肺部炎症的诊断。如 ¹⁸F-FDG可显示肺部感染、慢性阻塞性肺炎和急性肺损伤的病变处有异常浓聚，而哮喘、囊性纤维化和移植排异反应等则无FDG摄取增高。具有高灵敏度的PET可进行定量分析，因此对肺炎的发病机制及治疗评估具有重要的临床价值。有报道发现以 ¹⁸F-Annexin V作为示踪剂，进行PET炎症显像可探测炎症中死亡的细胞。

过去一直认为急性呼吸窘迫综合征和急性肺损伤是一个弥散性的炎症过程，近年来通过体内测定 ⁶⁸Ga标记的转铁蛋白发现是由于肺血管通透性增强所致。应用H ₂ ¹⁵O-PET显像测量肺局部血流量，结果显示急性呼吸窘迫综合征和急性肺损伤的患儿发生肺水肿的部位仅有很少的灌注再分布，提示保持灌注和通气匹配的机制受到严重破坏。

¹⁸F-FDG PET显像已广泛应用于肿瘤诊断，特别是肺癌的诊断分期及治疗监测等，主要有以下几个方面：①鉴别病变的良恶性；②肿瘤患者转移灶为首发症状，而原发灶不明，需探测原发灶肿瘤；③已确诊的恶性肿瘤进行临床分期；④选择最具有诊断价值的肿瘤活检部位；⑤监测恶性肿瘤治疗的疗效；⑥探测有无肿瘤复发，特别是肿瘤标志物升高者；⑦对于残留的肿瘤病灶和治疗后纤维化坏死进行鉴别；⑧指导放疗计划的制订；⑨非肿瘤病变（如感染、动脉粥样硬化）的检测评估。

PET-CT在肿瘤的诊断中可避免无必要的或是有创伤性的检查，但也存在如下问题：①假阴性：可能与肿瘤性质、病灶小于5mm、血糖控制不佳、患者未禁食等原因有关。②假阳性：正常生理性摄取、肉芽肿性病变或其他感染性病变均可能导致FDG摄取增高。

¹⁸F-FDG在肺结核与肺恶性肿瘤的鉴别诊断中没有特异性及优势可言，但结核病的发展往往不仅单纯局限于肺部，在身体其他部位如淋巴结、腹膜、骨骼等处都可出现结核感染的病灶。因此 ¹⁸F-FDG也经常被用来评估结核分枝杆菌的感染范围，通过PET-CT的全身显像寻找肺外病灶。结核病的治疗周期至少需要6个月，且治疗期间易出现抗药性， ¹⁸F-FDG可以用来监测抗结核药物的疗效，帮助临床及时改变治疗方案。

此外，随着PET-CT示踪药物不断发展，多种正电子药物被用于结核病的诊治评价，这些新型正电子药物可以从不同角度（如病理生理学、微生物学）对疾病进行客观无创地评价。例如参与细胞膜合成代谢的 ¹¹C-胆碱或 ¹⁸F-氟乙基胆碱，参与细胞生长增殖的氨基酸代谢显像剂 ¹⁸F-FLT等。放射性药物标记结核化疗药物，如异烟肼、利福平等的显像、评价目前也在研究当中。

总之，放射性核素显像是核医学发展的一项新技术，不仅可以动态显像，无创地观察人体内的物质代谢过程，还可以进行三维全身扫描和定量研究。放射性核素显像在肺肿瘤的早期诊断，良、恶性及病变程度的判断，放疗和治疗效果评价等方面均已显示出独特的优越性，对延长患者的生存期及提高生活质量起到重要作用。虽然现在对放射性核素的应用还存在一定的局限性，但随着人们对疾病发病机制研究的不断深入，在分子水平上对疾病进行诊断和治疗将有更加广阔的应用前景。

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