核醫學技術
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核醫學技術(nuclear medicine technology)，利用非天然核素（包括放射性核素和穩定性核素）及核射線進行生物醫學研究和疾病診斷治療的一項新技術。自1896年H.貝克勒爾發現鈾的放射性和1898年居里夫婦發現鐳以來，核醫學技術經歷了半個多世紀的發展，到1960年代已進入全面的成熟階段，得到廣泛應用，成為現代醫學的重要技術之一。本技術在中國起步於1956年。
核醫學技術主要有以下四大類。
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生物示蹤技術
通過追蹤非天然核素來揭示天然元素及其化合物在生物體內或離體組織內的變化規律的方法。生物體內的物質從表面上看是一成不變的，實際上卻存在著不斷的吸收、消化、轉化、排出等一系列新陳代謝變化。但外源物質和內源物質、新的物質和舊的物質混雜在體內，由於它們的物理化學性質皆相同，很難對它們進行區分和分別研究，因此新陳代謝的研究相當困難。放射性核素和穩定性核素與相應的天然元素的原子核內質子數相同，互為同位素，具有相同的化學特性，但原子核內中子數不同，物理特性可以有某些差異，用適當的方法能夠加以識別和定量。如放射性核素髮射核射線，可用核射線探測器加以探測；穩定性核素的質量可用質譜儀等方法精確測量。因此用非天然核素或其標記化合物作為外源物質或新的物質引入體內或新陳代謝某一環節中去，用適當方法對它在體內或組織內的運動徑路和變化進行跟蹤測量，便可獲得它們（亦即相應天然元素或其化合物）的吸收、消化、運轉、聚集和排泄等的重要信息。利用這種技術已經在分子水平上揭示出許多重要的生理、生物化學過程。如在蛋白質生物合成研究中，以3H－胸腺嘧啶核苷標記噬菌體T2的DNA，以32P標記T2-特異性RNA(mRNA)進行示蹤研究，結果表明mRNA是由DNA複製而來，DNA的遺傳信息（核苷酸排列順序）被轉錄到mRNA上，由它帶進細胞質漿控制蛋白質的合成。在臨床醫學中可利用甲狀腺吸收131I和分泌131I -甲狀腺素的速度和量來診斷甲狀腺功能亢進或減退；用 51Cr或50Cr(穩定性核素) 標記的紅細胞來測定紅細胞在體內的壽命；用13C標記的脂肪酸和糖類來測定脂肪和糖的吸收、氧化等的速率，可藉此靈敏地診斷消化道和肝臟的功能異常。
生物示蹤技術要求有良好的示蹤劑，其物理性能、生物學性質都要達到特定的實驗要求。應用於人體者還必須符合藥學和衛生要求，需經嚴格的質量鑒定和批准手續方可使用。利用放射性核素進行動物生物化學示蹤研究時，多選用放射β射線或能量很低的γ射線的核素，如3H、14C、125I等，進行生理或人體示蹤研究和診斷時，則多選用發射γ射線且物理半衰期較短者，如18F、123I、99mTC等。有的示蹤劑為簡單的化合物，有的則非常複雜。
生物示蹤技術另一不可缺少的手段是核射線和穩定性核素探測儀器。
常用的核射線探測儀器有：①固體閃爍測量儀。用固體閃爍體作為探測γ射線的探頭再連接電子線路，可以顯示測量結果，若對接上計算機則更加自動化，可對數據進行加工處理。根據用途有三種主要類型：樣品測量儀（如放射免疫測量儀等），臟器功能測量儀（如甲狀腺功能測量儀等，用以獲得臟器內放射性隨時間變化的曲線，從而計算出許多臟器的功能參數），全身計數器（用以測定生物整體內微弱的放射性總含量）。②液體閃爍測量儀。用液態閃爍體探測溶於或懸浮於其間的樣品發射的軟β射線。③放射自顯影。核射線可使照相乳膠中的銀顆粒感光顯像。將樣品與照相乳膠緊貼一定時間，達足夠的感光量，經過照相加工即可顯示出樣品中放射性的分布。現在已從動物整體宏觀自顯影發展成電子顯微鏡自顯影，放射性分布定位已達到亞細胞水平。
穩定性核素可以利用質譜儀、發射光譜分析儀、紅外光譜分析儀、磁共振譜儀和活化分析技術等進行分析測量。
超微量放射分析技術
放射性測量的靈敏度很高，探測極限常可比一般物理化學方法小3～6個數量級。同時在大多數情況下，被測樣品常不需化學分離和提純，眾多非放射性雜質的存在並不一定影響測量精度，故放射分析方法十分靈敏簡便。常用技術主要有以下兩種：
競爭放射分析
又稱飽和分析。S.A.貝爾松及R.S.耶洛於1959年創立了這種技術，首先用於胰島素血濃度測定，耶洛因此與人共獲諾貝爾生理學或醫學獎。其工作原理是利用某種特異結合試劑與被測物和放射性標記的被測物標準品進行競爭結合反應，放射性標記標準品被結合的量與被測物的量成反比，根據放射性標記標準品被結合量的測定值可反推出被測物的量。
進行這種分析必須具備高純度高精度的被測物標準品及其放射性標記物，合格的特異結合試劑，能夠分離結合的及游離的被測物的可靠技術，以及放射性測量儀器。一般所用物品皆由工廠集裝成標準化藥盒 (kit)供應，使用極為方便。用幾個不同量的被測物標準品進行試驗，得出結合放射性(B)與游離放射性(F)比值與被測物標準品量的關係(稱劑量反應曲線，也稱標準曲線)，同時進行未知被測物試驗，根據其結合放射性，便可從標準曲線上查出被測物的量。本技術要求嚴格的方法考核和質量監督以確保結果的可靠。具體控制指標為:精密度，指分析結果的重複性；準確性，指測定值與真值的符合程度；效度，指被測物標準品與被測物的免疫化學性質相同的程度；靈敏度，指最小檢出量；特異性，指所用特異結合試劑與被測物類似物的交叉反應程度；穩定性，實際上準確性和精密度都反映方法的穩定性，還可以從標準曲線的穩定性來驗證方法的穩定性。日常工作中常規的質量控制的具體方法包括：測定質量控制樣品；繪製質控圖；計算每批放射分析的平行樣品的總精密度－反應誤差關係(RER)，此值應小於0.04；畫出每批放射分析的精密度圖。世界衛生組織等國際組織對此都有十分明確的規定和要求。
競爭放射分析最常用的方法有三：①放射免疫分析(RIA)，所用特異性結合試劑為被測物相應的抗體，標記物為標記的被測物。此法應用得最廣，現在已可測定300多種體內微量物質，包括肽類及非肽類激素、蛋白類激素、維生素、酶、腫瘤相關抗原、病毒、核酸及其衍生物、環核苷酸、前列腺素、藥物等等，成為醫學（包括中國傳統醫學）研究、疾病診斷、藥物血濃度監測、計劃生育等不可缺少的重要技術。②免疫放射分析(IRMA)，與放射免疫分析不同，在這一方法中用標記抗體而不用標記的被測物。它比RIA更加靈敏而特異，並且更為簡便快速，隨著雜交瘤技術的推廣，這項技術必將迅速發展。③放射受體分析(RRA)和受體的放射分析，前者的分析對象是能與受體發生特異結合的物質（配體），後者分析對象為受體本身的數量和性質。
活化分析
是用中子或帶電粒子轟擊被測樣品或身體某局部甚至全身，使其中某些元素轉變為放射性核素，根據此核素髮射的射線的性質可以鑒別元素的種類，根據射線的量可以求出該元素的量。已用於某些疾病診斷、微量元素與疾病的關係研究和法醫學檢查。
核素稀釋法
也是一种放射分析技術，但靈敏度不很高。常用於測定全身水、細胞外液、血漿、紅細胞容量，和體內電解質等含量。當標記物在標本中的量很少並混有雜質，只要知道標記物的比放射性，用本法可以定量。
放射性核素顯像
是一種以臟器內、外或正常組織與病變之間的放射性濃度差別為基礎的臟器或病變顯像方法。其基本條件是：①具有能選擇性地聚集在特定臟器或病變的放射性核素或其標記化合物(稱顯像劑)，能使該臟器或病變與鄰近組織之間的放射性濃度差達到一定程度；②利用核醫學顯像裝置探測到這种放射性濃度差，根據需要以一定方式將它們顯示成像，即為臟器或病變的影像。影像的濃淡（即放射性的高低）直接與顯像劑的聚集量有關，聚集量的多少又取決於血流量、細胞功能、細胞數量、代謝率和排泄引流等因素。因此，放射性影像不僅顯示臟器或病變的位置、形態、大小等解剖結構，更重要的是同時提供有關臟器和病變的血流、功能、代謝和引流等方面的信息。眾所周知，血流、功能和代謝異常，常是疾病的早期變化，出現在形態結構發生變化之前。因此放射性核素顯像有助於疾病的早期診斷，並廣泛應用於臟器代謝和功能狀態的研究，有其獨特的價值。
顯像劑在臟器或病變中選擇性聚集的機理有：①區域分布，②選擇性攝取，③化學吸附，④栓塞、攔截，⑤特異性結合，如抗體與抗原結合(這種顯像稱放射免疫顯像，RII)，受體與配體結合（稱放射受體顯像，RRI）。
顯像裝置有以下幾種：
① 掃描機。以固體閃爍體為探頭，探頭在體表作規律運動，依次逐點採集體內的放射性信息，記錄並顯示出體內和臟器內放射性分布平面圖像。這種儀器靈敏度低、解析度差、顯像速度緩慢，不能作快動態顯像，但在中國尚在大量應用。
② 照相機。以直徑為300～500mm的固體閃爍體為探頭，對準擬顯像的部位，一次同時採集該部位各點的放射性信息，經過複雜的電子線路，記錄和顯示該時該部位放射性分布的平面圖像。由於是一次成像，速度可達幀/1.0秒，甚至幀/0.1秒，故可以進行連續快速採集顯像，觀察體內臟器或病變部位放射性隨時間的變化，將臟器形態顯示與功能分析結合起來，配上計算機對數據進行處理，本機的功能便極大地擴展。γ－照相機應用價值很大，是當前臨床核醫學最主要和最重要的儀器。
③ 發射型計算機斷層照相機。利用電子計算機 X射線斷層照相機的原理和類似方法，對從人體內放射性核素髮射出來的γ射線進行採集和影像重建，可以得到放射性在體內的三維分布圖像，分別以橫斷面、失狀面、冠狀面或其他任意選擇的剖面進行多層顯示，克服了掃描機和γ－照相機所顯示的放射性平面分布圖像所具有的前後上下放射性相互重疊的固有缺點，能夠顯示各個部位，特別是深在部位的放射性分布情況，並據以進行真正的定量計算，從而使人體示蹤方法向真正的活體定量的方向發展，是為代謝顯像。ECT分為兩類：一類是單光子ECT(SPECT)，需以發射γ射線（單光子）的核素作為顯像示蹤劑，這種顯像劑易得、較便宜，儀器也較為簡單和便宜，故可望普遍使用；一類是正電子ECT(PECT)，需以發射正電子的核素作為顯像示蹤劑，它是加速器生產，且半衰期極短，很難廣泛應用，但是心、腦代謝和功能研究必不可少的技術。
④ 磁共振計算機斷層照相機。目前不需向人體內引入非天然核素，只根據體內天然物質成像。但現在已開始研究將穩定性核素或其標記化合物引入人體後進行磁共振成像的技術，結果將與放射性核素或其標記化合物引入人體後用ECT顯像相似，這展示了在不同放射性核素的情況下也可進行活體生理、生化、代謝和功能研究的可能性，並能同時獲得精細的解剖結構信息。
內照射治療技術
利用核射線的生物效應殺傷生長活躍的癌細胞和其他病理細胞，以達到治療目的。放射性核素作為輻射源，可以置於體外對病變進行外照射，最常用的是60Co，其作用方式和治療方法與X射線、直線加速器和電子感應加速器產生的高能電子束和高能射線、回旋加速器產生的質子和中子等外照射治療一樣，屬於放射治療學。放射性核素也可引入體內對病變進行內照射，因其作用方式、治療方法和技術管理等都與外照射不同，故不屬於放射治療學，而屬核醫學範疇。內照射治療主要利用放射性核素的β射線，由於它的射程短，可以對病變進行近距離有效照射，而對病變以外的正常組織損傷較小。現在常用的方法有兩種:①特異性內照射:將一種能夠特異性濃聚在病變部位的放射性藥物引入人體，可著重對病變進行照射，這是比較理想的治療方法。如用Na131I治療甲狀腺功能亢進和甲狀腺癌轉移灶，用Na2H32PO4治療真性紅細胞增多症，用 131I標記的間位碘代苄胍(131I-MIBG)治療惡性嗜鉻細胞瘤轉移灶，用某些親骨放射性藥物治療骨轉移疼痛等。將某些腫瘤的特異性抗體標記上適宜的放射性核素，引入人體後將與腫瘤相關抗原相結合，致使病變部位放射性濃聚，這種方法不僅可以用作診斷腫瘤，並且可以治療腫瘤，稱放射免疫治療(RIT)，現正得到廣泛的研究，是一種很有希望的腫瘤治療方法。②腔內照射：將放射性膠體引入有病變的體腔內，因放射性膠體可以較長時間存留在體腔內，故可對腔內或腔壁的病灶進行有效照射治療，常用於治療或抑制癌細胞播散引起的胸水和腹水、卵巢癌術後的預防性腹腔內照射，有時也用於膀胱腔、滑膜囊腔、心包腔和顱咽管腔等腔內治療。經動脈導管將放射性微球等灌注到病變的微小血管中造成栓塞，不僅可以阻斷腫瘤的供血，而且可以發揮局部照射作用，提高療效。
核醫學技術的主要優點是能夠簡便而靈敏地提供生物化學、代謝和臟器功能的信息，並且可與形態結合起來觀察。無創性。為進行示蹤研究和疾病診斷而引入體內的放射性核素的量極微，人體的輻射吸收劑量一般遠低於X射線檢查。
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