（一）非密封源的医学应用
约100年前，精确定位隐藏在患者体内的肿瘤块的位置及其大小是无法想象的。现如今，借助特殊的扫描仪，医生可以利用被称之为放射性药物的放射性药剂来窥视人体内部，这些药物还可以用于治疗许多疾病。在核医学中，放射性药物对于许多疾病特别是癌症的最低限度侵入诊断、治疗和监护管理程序以及减轻与某些癌症相关的痛苦，都起着至关重要的作用。
1、同位素示踪法一核医学诊断
同位素示踪使用非密封源，所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断释放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通（相应）同位素的质量之差，通过质谱仪、气相层析仪、核磁共振等质量分析仪器来测定。放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂，但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较品贵其应用范围受到限制：而用放射性同位素作为示踪剂具有灵敏度高，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点。
（a）放射免疫分析
放射免疫分析是以免疫分析加上放射性“标记”而创立的新的体外分析方法，可以测定极微量的生物活性物质。例如，当胰岛素与胰岛素抗体结合达到平衡后，用1标记的胰岛素与胰岛素抗体的结合，与该平衡体系中存在的非标记胰岛素的量呈一定的相关关系利用放射性测定的高灵敏度，测量与抗体结合的标记的胰岛素，进而可以计算出该体系中非标记胰岛素的量，从而测得血液中岛素浓度（原理示意图见图2－16）。
（b）放射性核素显像技术
生命在于运动，奔跑、走路、呼吸等是生命存在的基本表征我们身体内的组织器官也在无时无刻地运动，但是组织器官的运动轨迹是难以记录的，这时同位素示踪法大显身手。通过照相机和发射型计算机断层显像，为医生提供组织器官代谢的诊断信息。
SPECT最常用的放射性药物含m锝（mTe）。核医学所有诊断程序中超过80％都使用＂m锝，最常用于心脏和骨扫描。高锝酸盐离子（ Tco）能被甲状腺、唾液腺及其他消化腺摄取，可用于甲状腺功能测定和甲状腺显像。病人使用＂锝流程图见图2－17
图2－17放射性药物锝－99m
对于PET，最广泛应用的放射性药物是氟－脱氧葡萄糖（F－FDG）。S氟－脱氧葡萄糖（F－FDG）是一种与天然葡萄糖结构类似的放射性核素标记的化合物，可以示踪体内葡萄糖的代谢过程如肿瘤组织摄取SF－FDG的量与存活的肿瘤细胞数量高度相关，大部分肿瘤如结直肠癌、恶性淋巴瘤等在 PET／CT影像中可显示1F－FDG高摄取肿瘤病灶。
2、射线与物质的相互作用－核医学治疗
在诊断出疾病后，放射药物治疗在某些情况下也许是最佳疗法。因为这些药剂含有可发出足以杀死病变细胞的粒子辐射的放射性同位素，所以必须由医生慎重、科学地选择用于治疗的放射性药物（图2－18）。用于控制和治疗疾病的放射药物疗法取决于放射性药物如何有效地汇集到待治疗的组织或器官，而放射性药物的有效汇集取决于人体如何与这些药物发生作用。一旦作出选择，便将使用更大剂量的放射性药物用于患者，以便向人体内疑似患病区域发出既定的辐射剂量。例如放射性碘（碘化钠，图2－19）是在甲状腺癌治疗中普遍使用的一种放射性药物，这是利用了科技工作者发现儿乎全部来自血液的碘都汇集在甲状腺中的这一特性。这意味着当医生对患者使用一剂碘化钠时，这种药物儿乎全被甲状腺独自吸收，而人体其他部分实际上不受影响。一旦被吸收到甲状腺内，高剂量放射性碘发出的辐射将杀死腺体细胞，随后杀死癌细胞。目前，没有任何常规治疗可以替代碘化钠用于甲状腺癌或甲状腺功能亢进的治疗。同样，另一种粒子辐射发射体”锶也以氯化锶的形式用于治疗骨转移肿瘤，”锶的化学性质及其在体内的代谢与钙非常相似。当注射到患者体内，就会很快通过血液循环到达骨转移肿瘤病灶处，使肿瘤细胞坏死、凋亡，病灶缩小。
3、硼中子俘获治疗（BNCT）－－“引爆”病灶内部射线的治疗技术
治疗恶性肿瘤最理想方法是在杀灭肿瘤细胞的同时尽量减少对邻近正常组织的损害。对肿瘤进行放射治疗时，肿瘤细胞附近的正常组织难免也会受到照射，而且除非破坏所有的癌细胞，否则仍有复发的危险。
1936年科学家首次提出硼中子俘获治疗（ Boron Neutron CaptureTherapy，简称BNCT）的概念，为许多用传统方法无法治疗的肿瘤提供了一种新的治疗方法。其基本原理：通过在肿瘤细胞内的原子核反应来摧毁癌细胞，具体是这样的：先给病人注射一种含硼的特殊化合物。这种化合物与癌细胞有很强的亲和力，进入人体后，迅速聚集于癌细胞内，而其他组织内分布很少。这种含硼化合物对人体无毒无害，对癌症也无治疗作用。这时，用一种超热中子射线进行照射，这种射线对人体的损伤不大，但中子与进入癌细胞里的硼能发生很强的核反应，释放出一种杀伤力极强的射线，这种射线的射程很短，只有一个癌细胞的长度。所以只杀死癌细胞，不损伤周围组织。这是一种有选择的只系死形状复杂的癌细胞而不损伤正常组织的技术。日前我国已研制出专门用于硼中子俘获治疗（BNCT）的放射治疗装置（图2－20）。
（二）密封源的医学应用
1、远距离放射治疗
远距离放射疗法是指通过发出一束或多束射线到患者机体的特定目标区而达到治疗日的的方法。该方法可以使健康细胞受到的辐射最少的同时，又能使射线東准确定位控制或杀死癌细胞。这些射线束可由电子和／成X射线、Y射线或粒子疗法中的氢核或碳离子构成。针对不同的情况，医生还可在外科手术过程中使用这些射线束。通过外科手术剥离肿瘤覆盖物后，射线束可以直接命中肿块。此类疗法称为手术同期放疗。
图2－21伽玛刀
图2－22伽玛刀头盔示例图
图2－23伽玛刀头盔
图2－24伽玛刀设计图
电子和或X射线远距离放射治疗最常见的设各是前面介绍的射线装置－医用电子直线加速器。日前Y射线远距离放射治疗最常用的设备是伽玛刀（图2－21～图2－24）。伽玛刀名为“刀”，但实际上并不是真正的手术刀，而是种非常先进的放射治疗设备，其全称是伽玛射线立体定向治疗系统。伽玛刀是在一个形状为截去顶部的半球形的头盔上排列多个密封钻放射源的装置，估放射源的Y射线从不同角度汇聚于一个点上，治疗时，用γ线汇聚点照射到病人头颅内的病变位置。此时，焦点区的癌细胞所受射线照射剂量比非癌区健康细胞所受剂量高出上百倍，其治疗照射范与正常组织界限边缘如刀割一样非常明显，因此人们形象地称之为伽玛刀。伽玛刀适用于外科手术难度较大或无法开展外科手术的脑部脚瘤，还可以治疗颅内血管畸形和头部功能性疾病等非癌症疾病。
2、近距离放射治疗
近距离放射疗法在患者需要治疗的机体内部或附近区域放置放射源，这个设备称为后装治疗机（图2－25）。以宫颈癌为例，放射源可直接置于子宮内部，以命中宫颈肿块。与远距离放射治疗的外粒子束射线不同，近距放疗允许以高剂量局部射线对肿瘤进行治疗，同时降低健康组织四周不必要受照的概率。
图2－25后装治疗机设备图
还有一种近距离治疗方法，就是将具有微弱放射性的“迷你源”植入肿瘤内部进行治疗，如2碘籽粒植入治疗，它是在CT和超声引导下，将发出低能量射线的碘粒子直接植入肿瘤组织内对肿瘤组织进行持续性的、最大程度的毁灭性杀伤。与常规外照射治疗相比，在CT和超声引导下植入碘23粒子优势显著：内照射射线剂量小，作用时间更长，治疗定位更准确，对肿瘤局部作用均匀，幅射半径小（两厘米左右），对周围正常组织损伤极小，是一种非常好的局部治疗措施。
常见的25碘籽粒（图2－26），外形为圆柱体，直径1mm、长度4mm.