《临床医学核医学》PPT课件.ppt

核医学 Nuclear Medicine 吉林大学第二医院核医学科 N.M. Dpt of the second hospital ,Jilin university 罗云霄 第一章 核医学基础 第一节 绪论 一、核医学概念，二、发展史，三、内容 第二节 原子基本结构 一、原子组成，二、原子核结构表示法，三、几个核物理概念 第三节 核衰变类型及规律 一、衰变类型，二、衰变规律 第四节 射线与物质的相互作用 一、带电粒子，二、光子 第一节、 绪 论 一、核医学（ Nuclear Medicine）定义： 用放射性核素或其化合物对疾病进行诊 断、治疗及医学研究的医学学科。 研究核技术在医学中的应用及其理论的学 科。 涉及 核物理，化学，生物学，电子学，计算机 技术及医学本身。 二、发展史 ： 1895-Wilhelm Roentgen-x射线； 1896-Henri Becquerel-类似x射线的射线- -铀盐； Becquerel 1898Maric Curie 夫妇-镭（Ra），而 后发现钚（Pu）和钍（Th）。 提出“放射性”概念。贝可勒尔射线。 Marie S.Curie 重金属 1913-英国Frederick Soddy 提出“同位素”一词词； 1923 Hevesy 首先用同位素进行生命科学示踪研究，提出 “示踪技术” 概念，被称为实验核医学之父； 1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研 究循环时间，第一次应用了示踪技术。后来他又进行了多领域 的生理、病理和药理学研究。被誉为”临床核医学之父”； 1935-Joliet 1946- 131I治甲癌； 1938 -锝（99mTc），1965-市售钼-锝发生器； 我国，56 、57年西安第一、二期训练班（王世真，丁德 泮），58年北京临床应用训练班-核医学进入临床应用的 起点。 获得多项诺贝尔奖。 核医学是现代医学的重要内容，也是医学现代化的重 要标志之一。 核医学的发展促进了医学进步，医学的进步也促进了 核医学的发展。如免疫学。 核医学示踪技术阐明了许多医学中的重大问题 ： RNA-DNA逆转录，遗产密码，胆固醇合成与代谢， 细胞周期与细胞膜受体，人体各种激素与微量物质 的定量分析等。 显微镜-对机体的认识从宏观进入微观（细胞）； 核医学-由细胞进入分子水平。 三、核医学内容： 实验核医学： 放射性药物学，放射自显影技术，活 化分析 技术，放射性核素示踪技术，放射性核素 标 记技术，放射性核素动力学分析，稳定核素示 踪技术，动物PET的应用及体外放射分析技术 。 临床核医学: 临床核医学 诊断 治疗 体内体外体内体外 显 像 法 非 显 像 法 体 外 分 析 敷 贴 131I 32P 第二节、原子基本结构 一、原子组成 e- K L M Z+N 二、原子核结构表示法： AZXN 3215P17 AX 32P 131I 89Sr 三、核物理基本概念 1、同位素（isotope）： 质子数相同而中子数不同的核素互称为同位素。 2、核素（nuclide）： 质子数、中子数及所处的能量状态均相同即为一种 核素。 123I 125I 131I 3、同质异能素（isomer）： 质子数、中子数相同，所处的能量状态不同的核素 ，互称为同质异能素。 99Tc 99mTc 第三节、放射性核素衰变 放射性核素（radionuclide）： 原子核能自发地发生核的变化，由一种核 素转变为另一种核素，同时伴随有射线的放出。 不稳定性核素自发地放出射线并转变为另一 种核素的过程称为放射性衰变（radiation decay）。 放 射 性 核 素 物 理 特 性 物理半衰期(y,m,d,h) 射线能量（MeV,KeV） 射线种类（衰变类型） + 一、衰变类型（decay type） 1 、 decay： 放出粒子（alpha particle）的放射性衰变 。 粒子由两个质子和两个中子组成氦核 （42He）。 AZX A-4Z-2Y + 42He +Q 22688Ra 22286Rn + 42He + 4.879MeV 镭（radium） 氡（radon） 2、- decay： 发生在中子过剩的原子核。 AZX AZ+1Y + - + 反中微子 + Q 3215P 3216S + - + 反中微子 + 1.71 MeV (磷) (硫) ( electron) (antineutrino) (兆电子伏特) 3、 + decay（positron decay）： 发生在中子缺乏核素。 AZX AZ-1Y + + + + Q 189F 188O + 0+1 e + + 1.655 MeV (氟) (氧) (positron) ( neutrino) 正电子的射程仅12mm 即发生淹灭辐射（annihilation radiation），失去 电子质量，转变成两个能量为511KeV，方向相反的 光子。 4、 electron capture ，EC（电子俘获衰变）： 核内的一个质子转变为一个中子。 AZX + e- AZ-1Y + + Q 5526Fe + e- 5525Mn + + 0.0231 MeV （最内层轨道电子） 内层轨道电子被俘入核内，外层轨道电子补入，两电子轨道 能量差转换为特征X线（characteristic X ray）或传给一个轨道 电子，使之脱离原子-饿歇电子（auger electrons）。 该衰变后，有的原子核仍处激发态射线-基态，或原子核 把能量传给一个核外电子，使之发射出去内转换电子。 特征X线、 射线可用于显像（111In、123I、67Ga、201Tl),俄 歇电子和内转换电子用于治疗（125I)。 5、 decay or transition（跃迁）： 原子核从激发态（excited state）向基态（ground state） 转变时，多余能量以光子放出。 线是中性光子流。 (这种激发态原子核常在、 decay 或核反应后形成。) 66.02h 9942Mo 99m43Tc + - 6.03h 99Tc + 、 三种射线性质比较 性质质 射线线 射线线 射线线 本质质 带电带电 粒子流 电电子流 光子流 能谱谱 单单能 连续连续 能谱谱 单单能 穿透力 弱 较较强 最强 射程 短 中等 长长 电电离能力 最强 中等 最弱 内照射生物效应应 最大 大 最小 外照射生物效应应 几乎无 大 小 医学应应用 考虑虑内照射 治疗疗 显显像 治疗肿疗肿 瘤 二、衰变规律 放射性核素原子的衰变并非在瞬间同时完成， 而是随机的，自发的，按一定规律进行。各种 放射性核素都有自己特有的衰变常数decay constant （ ）。 : (整个放射源,发生衰变的原子核数占总核数 的百分比;单个原子核,原子核发生衰变的几率) N=N0e-t Nt=N0e -t N：经时间t衰变后的原子数； N0：t=0时的原子数; 放射性活度(radioactivity,A): 单位时间内发生衰变的原子核数. A=N =A0 e -t 旧制单位:居里(curie,Ci) 国际制：Bq (becquerel,贝可) :每秒一次衰变 . 1Ci=3.71010Bq 1Ci=103mCi=106Ci 1Bq=10-3 kBq=10-6 MBq=10-9 GBq 放射性浓度(specific activity):单位量物质中 含有的放射性活度（mCi/ml）. mCi/mg-固体 半衰期（half life） 物理半衰期（physical half life ，T1/2 ）： 放射性核素由于自身衰变，其活度（核数）减少至 原来一半所需时间。 生物半衰期（biological half life，Tb）： 生物体内的放射性核素由于生物代谢等作用，其活 度减少一半所需时间。 有效半衰期（effective half life，Te）： 生物体内的放射性核素由于放射性衰变及生物代谢 的共同作用。其活度减少一半所需时间。 e=+ b =0.693/T1/2 Te-1= T1/2 1+ Tb-1 第四节、射线与物质的相互作用 一、带电粒子与物质的相互作用： （一）电离(ionization)作用： 带电粒子（ charged particles， ， ）使物质中的原子失去 轨道电子而形成自由电子和正离子的过程。 1、入射粒子电荷量越大，电离作用越强。 。 2、自由电电子能量足够够大，又可使其他原子电电离-间间接电电离或 次级电级电 离。 3、单位路径中形成的离子对数为电离密度，反应电离本领。 4、电子飞出，某壳层有空位产生，外层轨道电子填充，发射 特征X射线线。 （二）激发（excitation)作用： 带电粒子通过物质时，原子的电子获得的 能量不足以使其脱离原子，而只能从内层 跳到外层轨道-激发态。 1、激发态原子极不稳定，很快退回基态，释 放特征X射线线。 2、电电离和激发发是射线线引起生物效应应的机制 之一。 （三）散射（scattering）作用： 射线质量小，行进中易受介质原子核 电场力的作用而改变前进方向散射。 带电粒子在物质中通过可能经过多次 散射。 屏蔽射线和中子用质地 软的材料：玻璃，有机 玻璃，朔料，橡胶等。 （四）韧致辐射（bremsstrahlung） ： 快速电子通过物质时，在原子核电场力作用下，急 剧减速，电子的一部分或全部动能转化为连续能量的 X线发射出来-韧致辐射。 1、韧致辐射强度和 射线反向散射的几率与屏蔽材 料的密度正相关。还随 射线能量增加而增加。 2、 粒子质量大，运行速度慢，较少产生韧致辐射 。 （五）吸收（absorption)作用: 带电粒子使物质的原子电离和激发时，射 线能量全部耗尽，射线不再存在-吸收。 带电粒子能量 吸收物质性质 带电粒子穿透能力 粒子在物质中沿运动轨迹所经过的距离叫路程， 而路程沿入射方向投影的直线距离叫射程。 反映关系 二、 射线与物质的相互作用 1、光电效应（photoelectric effect）： 光子把能量完全传给一个轨道电子， 使之发出 成为光 电子。 2、康普顿散