第十一章核醫(yī)學基礎第一頁，共47頁。復習：復習：1 1、如何增大、如何增大X X線強度？線強度？2 2、如何增多、如何增多X X線的量線的量?3 3、如何提高、如何提高X X線的硬度？線的硬度？第二頁，共47頁。1概述概述2基本概念基本概念3核醫(yī)學儀器核醫(yī)學儀器 核核 醫(yī)醫(yī) 學學 基基 礎礎（Nuclear MedicineNuclear Medicine）第三頁，共47頁。是將核技術(shù)應用于醫(yī)學領域的學科，是是將核技術(shù)應用于醫(yī)學領域的學科，是用放射性核素診斷、治療疾病和進行醫(yī)學研用放射性核素診斷、治療疾病和進行醫(yī)學研究的醫(yī)學學科。究的醫(yī)學學科。屬于臨床醫(yī)學。屬于臨床醫(yī)學。一、核醫(yī)學定義一、核醫(yī)學定義第四頁，共47頁。研究內(nèi)容研究內(nèi)容l l實驗核醫(yī)學實驗核醫(yī)學 利用放射性核素進行生物醫(yī)學的理論研究。利用放射性核素進行生物醫(yī)學的理論研究。l l臨床核醫(yī)學臨床核醫(yī)學（clinical nuclear medicine）1.診斷核醫(yī)學診斷核醫(yī)學 體內(nèi)診斷體內(nèi)診斷 體外診斷體外診斷 2.治療核醫(yī)學治療核醫(yī)學第五頁，共47頁。二、基本概念二、基本概念1.1.原子核（原子核（原子核（原子核（nucleusnucleus）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)2.2.核素（核素（核素（核素（nuclidenuclide）3.3.同位素（同位素（同位素（同位素（isotopeisotope）4.4.同質(zhì)異能素同質(zhì)異能素同質(zhì)異能素同質(zhì)異能素(isomer)(isomer)5.5.穩(wěn)定核素（穩(wěn)定核素（穩(wěn)定核素（穩(wěn)定核素（stable nuclide)stable nuclide)6.6.放射性核素放射性核素放射性核素放射性核素 (radionuclide)(radionuclide)7.7.放射性衰變（放射性衰變（放射性衰變（放射性衰變（radiation decayradiation decay）8.8.半衰期半衰期半衰期半衰期,T,T1/2 1/2(half-life)(half-life)9.9.放射性活度放射性活度放射性活度放射性活度A A（radioactivityradioactivity）第六頁，共47頁。1.原子核（原子核（nucleus）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)原子（原子（atom）中子中子（neutron）質(zhì)子（質(zhì)子（proton）電子（電子（electron）AZNA13153I78131IA是質(zhì)量數(shù)。是質(zhì)量數(shù)。A=Z+N第七頁，共47頁?；鶓B(tài)基態(tài)（ground state）激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)（excited state）核反應、核裂變、放射性衰變核反應、核裂變、放射性衰變AAm99Tc99mTc很快放出過剩能量很快放出過剩能量第八頁，共47頁。2.核素（核素（nuclide）：具有特定質(zhì)量數(shù)、具有特定質(zhì)量數(shù)、原子序原子序數(shù)與核能態(tài)的一類原子。數(shù)與核能態(tài)的一類原子。3.同位素（同位素（isotope）：具有相同原子序數(shù)，而質(zhì)具有相同原子序數(shù)，而質(zhì)量數(shù)不同的核素。量數(shù)不同的核素。4.同質(zhì)異能素同質(zhì)異能素(isomer)：有相同質(zhì)量數(shù)和原有相同質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)，處于不同核能態(tài)的一類核素子序數(shù)，處于不同核能態(tài)的一類核素。第九頁，共47頁。5.穩(wěn)定核素（穩(wěn)定核素（stable nuclide)l l原子核的穩(wěn)定性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有原子核的穩(wěn)定性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。關(guān)。l l當原子核內(nèi)當原子核內(nèi)當原子核內(nèi)當原子核內(nèi)引力引力引力引力與與排斥力排斥力平衡時，原子核穩(wěn)定，不會平衡時，原子核穩(wěn)定，不會平衡時，原子核穩(wěn)定，不會平衡時，原子核穩(wěn)定，不會自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素。自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素。自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素。自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素。引力引力靜電排斥力靜電排斥力核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）之間質(zhì)子之間核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）之間質(zhì)子之間第十頁，共47頁。6.放射性核素放射性核素(radionuclide)l l原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素。如才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素。如才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素。如才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素。如 9999TcTcmm、131131I I、3232P P、9090SrSr、153153Sm、188ReRe、125125I I、6060CoCo等。等。等。等。引力引力靜電排斥力靜電排斥力核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）之間質(zhì)子之間核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）之間質(zhì)子之間第十一頁，共47頁。7.放射性衰變（放射性衰變（radiation decay）放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)化為另轉(zhuǎn)化為另轉(zhuǎn)化為另轉(zhuǎn)化為另一種原子一種原子一種原子一種原子的過程稱為放射性衰變。的過程稱為放射性衰變。的過程稱為放射性衰變。的過程稱為放射性衰變。第十二頁，共47頁。核衰變類型核衰變類型（nuclear decay)衰變（衰變（alpha decay）-衰變（衰變（beta decay）正電子衰變正電子衰變電子俘獲（電子俘獲（electron capture）衰變（衰變（gamma decay）第十三頁，共47頁。1 1）衰變衰變 l l核衰變時放射出粒子的衰變。AZX-A-4Z-2Y+42He+Q 42He第十四頁，共47頁。粒子特性l l粒子實質(zhì)上是粒子實質(zhì)上是HeHe原子核原子核；l l衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于的重元素核素衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于的重元素核素；l l在空氣中的射程約為cm，mm；l l因其射程短，一張紙即可阻擋因其射程短，一張紙即可阻擋；l l但但粒子的電離能力很強。l l對開展體內(nèi)惡性組織的放射性核素治療具有潛在的優(yōu)勢。第十五頁，共47頁。2 2）衰變衰變l l核衰變時放射出粒子或俘獲軌道電子的衰變。l l衰變后核素的原子序數(shù)可增加或減少，但質(zhì)量數(shù)不變。l l分衰變、衰變和電子俘獲三種類型。l l粒子的速度為20萬km/s。第十六頁，共47頁。衰變衰變l l衰變時放射出粒子。核內(nèi)中子過多造成的不平衡。中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子的過程。np+e-第十七頁，共47頁。粒子的特性l l粒子實質(zhì)是負電子；l l衰變后質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加衰變后質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加；l l粒子的能量分布從0最大具有連續(xù)能譜，穿透力比a a粒子大；粒子大；l l電離能量比電離能量比a a粒子弱，能被鋁和機體吸收粒子弱，能被鋁和機體吸收；l l在軟組織中的射程僅為幾厘米，可用于治療，如碘治療甲亢。第十八頁，共47頁。衰變l l衰變時放射出粒子。核內(nèi)中子過少致不平衡。質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子過程。p n+e+第十九頁，共47頁。粒子的特性l l粒子實質(zhì)是正電子；l l衰變后子核質(zhì)量數(shù)不變，但質(zhì)子數(shù)減；l l也為連續(xù)能譜；l l天然核素不發(fā)生衰變，只有人工核素才發(fā)生；l l應用：PET成像。第二十頁，共47頁。電子俘獲電子俘獲(electron capture,EC)electron capture,EC)l l核核衰衰變變時時俘俘獲獲一一個個軌軌道道電電子子。它它是是核核內(nèi)內(nèi)中中子子數(shù)數(shù)相相對對不不足足所所致致。從從內(nèi)內(nèi)層層軌軌道道（K K）俘俘獲獲一一個個電電子子，使使核核內(nèi)內(nèi)一一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子。l l應用：顯像、體外分析和核素治療。P+e-n特征X線Auger電子第二十一頁，共47頁。3 3）衰變衰變與與內(nèi)轉(zhuǎn)換l l衰變是伴隨其它衰變而產(chǎn)生；l l核素由激發(fā)態(tài)向基態(tài)或高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出射線的過程也稱為躍遷(transition)；衰變后子核質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)均不變，只是能量改變。內(nèi)轉(zhuǎn)換電子第二十二頁，共47頁。射線特性l l射線為光子流，不帶電，穿透力強，電離能力弱；l l射線在真空中速度為30萬km/s。l l應用：體外成像。第二十三頁，共47頁。三種衰變的比較三種衰變的比較l l衰變質(zhì)量、質(zhì)子數(shù)都變；l l衰變質(zhì)子數(shù)變，質(zhì)量數(shù)不變；l l衰變質(zhì)子、質(zhì)量數(shù)都不變，而能量改變。第二十四頁，共47頁。射線射線 -射線射線 正電子電子俘獲正電子電子俘獲 射線射線氦核氦核（42He）發(fā)生于原子序數(shù)發(fā)生于原子序數(shù)82的核的核素素 粒子粒子質(zhì)量大，帶電質(zhì)量大，帶電核核射程短、穿透力弱，射程短、穿透力弱，不適合顯像不適合顯像射程短、能量單一，對局射程短、能量單一，對局部的電離作用強，引入體部的電離作用強，引入體內(nèi)后，對其局部的生物組內(nèi)后，對其局部的生物組織產(chǎn)生嚴重損傷，而不影織產(chǎn)生嚴重損傷，而不影響遠處組織。因此對開展響遠處組織。因此對開展體內(nèi)惡性組織的放射性核體內(nèi)惡性組織的放射性核素治療具有潛在優(yōu)勢素治療具有潛在優(yōu)勢應應用用特特征征組組成成高速運動高速運動的電子流的電子流穿透穿透力弱力弱治療，治療，如如32P-真性紅真性紅細胞增細胞增多癥，多癥，131I甲甲狀腺疾狀腺疾病病+粒子粒子發(fā)生于貧中發(fā)生于貧中子核素子核素射程僅射程僅12mmPET顯像顯像 光子光子發(fā)生于發(fā)生于 衰變、衰變、衰變或衰變或核反應之后核反應之后不帶電荷，運動速度不帶電荷，運動速度快（等于光速），穿快（等于光速），穿透力強，對組織的局透力強，對組織的局部作用較部作用較-射線和射線和 射線射線弱弱體外顯像體外顯像射線射線俄歇電子俄歇電子內(nèi)轉(zhuǎn)換電子內(nèi)轉(zhuǎn)換電子發(fā)生于貧中發(fā)生于貧中子核素子核素核醫(yī)學顯像、核醫(yī)學顯像、體外分析、體外分析、放射性核素治療放射性核素治療第二十五頁，共47頁。衰衰 變變 規(guī)規(guī) 律律l l放射性核素是不穩(wěn)定的，它要自發(fā)地發(fā)生衰變而變放射性核素是不穩(wěn)定的，它要自發(fā)地發(fā)生衰變而變成新元素的核。成新元素的核。l l放射性原子核并不是同時衰變的，對于某一個原放射性原子核并不是同時衰變的，對于某一個原子核而言，何時衰變是各自獨立沒有規(guī)律的，但子核而言，何時衰變是各自獨立沒有規(guī)律的，但對于某一種原子核的群體而言，它的衰變是有規(guī)對于某一種原子核的群體而言，它的衰變是有規(guī)律的，律的，即原子核數(shù)目隨時間增長按指數(shù)規(guī)律減少。第二十六頁，共47頁。8.半衰期，半衰期，T1/2(half-life)l l物理半衰期（物理半衰期（物理半衰期（物理半衰期（physical half life）:放射性核素減少至放射性核素減少至放射性核素減少至放射性核素減少至一半，所需的時間。越短說明核素衰變越快。一半，所需的時間。越短說明核素衰變越快。一半，所需的時間。越短說明核素衰變越快。一半，所需的時間。越短說明核素衰變越快。l l生物半衰期（生物半衰期（生物半衰期（生物半衰期（biological half lifebiological half life）:生物體內(nèi)的放射性生物體內(nèi)的放射性生物體內(nèi)的放射性生物體內(nèi)的放射性核素由于機體代謝從體內(nèi)排出一半所需的時間。核素由于機體代謝從體內(nèi)排出一半所需的時間。核素由于機體代謝從體內(nèi)排出一半所需的時間。核素由于機體代謝從體內(nèi)排出一半所需的時間。l l有效半衰期（有效半衰期（有效半衰期（有效半衰期（effective half lifeeffective half life）:生物體內(nèi)的放射生物體內(nèi)的放射生物體內(nèi)的放射生物體內(nèi)的放射性核素由于機體代謝從體內(nèi)和物理衰變兩個因素作用，減性核素由于機體代謝從體內(nèi)和物理衰變兩個因素作用，減性核素由于機體代謝從體內(nèi)和物理衰變兩個因素作用，減性核素由于機體代謝從體內(nèi)和物理衰變兩個因素作用，減少至原有放射性活度的一半所需的時間。少至原有放射性活度的一半所需的時間。少至原有放射性活度的一半所需的時間。少至原有放射性活度的一半所需的時間。第二十七頁，共47頁。T1/2為每一放射性核素所特有。測定為每一放射性核素所特有。測定T1/2可