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1、实验核医学与核药学马 骏上海中医药大学核医学实验室实验核医学与核药 学绪 论 核医学的概念核医学原子核科学技术与医 学相结合的边缘学科。实验核医学：利用核素及核 射线进行生物医学的理论研 究。临床核医学：利用核素及核 射线进行诊断和治疗疾病。核药学研究核素标记物（药物）的制备、性质、分析及应用。核医学与核药学的发展密不可分，伴随着核技术的发展而发展。 核医学百年历史：1896 Becquerel 从Uranium（铀）发现神秘的“射线” 1897 Marie Curie 将神秘的“射线”称之为Radioactivity 1898 Marie & Pierre Curie 发现Radium(镭)
2、和Polonium。 1899 Rutherford 发现铀会发射出和粒子。 1900 Villard 发现射线。 1901 Henri Alexandre Danlos & Eugene Bloch 利用镭来进行皮肤结核病的治疗。 1911 Rutherford 提出原子核理论。 1913 Soddy 提出“isotope”这个名称。 1923 Georg de Hevesy 提出“tracer”的概念。 1924 Georg de Hevesy,JA Christiansen & Sven Lombolt 使用bismuth-214和lead-201进行动物研究。 1925 Herrman
3、 Blumgart & Otto Yens 使用bismuth-214研究人体arm-to-arm循环时间。 1928 Geiger & Muller(GM) 提出测定电离辐射的方法 1932 Anderson发现positron。 1932 EO Lawrence & MS Livingston 联台发表论文，开启了人工制造放射性同位素的一个新的里程碑。 1934 JF Joliot & JC Joliot 描述人造放射活性。EO Lawrence 建立第台回旋加速器用来制造人造放射性同位素。居里夫妇首次证明可用人工方法制造轻元素的放射性核素 。Enrico Fermi 利用中子产生放射性同
4、位素。 1935 O.Chieivitz & Georg de hevesy 将标志 phosphate 的32P注入大白鼠中，证明骨骼中的矿物质成分会再补充。 1937 J.G.Hamilton 利用Na-24进行首例人体sodium transport动态生理学 1937 R.Evans 等利用128I研究甲状腺生理学。 1938 J.Livingood & G.Seaborg 发现I-131和Co-60。 1939 Martin Kamen & Sam Ruben 利用C-14当成trace来进行医学和药物研究。 1940 Rockefeller基金会赞助美国第一台专门用来制造生物医学所
5、需放射性同位素的回旋加速器。 1942 Enrico Fermi在芝加哥大学展示第一个核子反应堆。 1946 首度将放射性同位素运送到医院（The BarnardFree Skin and Cancer Hospital in St. Louis）。 1946 Allen Reid & Albert Keston发现125I（开启后世RIA检查的重要利器之一）。 1948 Hofstadter开发用于Gamma scintillation counter的碘化钠晶体。 1948 Abbott实验室开始进行放射性核医药物在人体分布情形的研究。 1949 固体闪烁计数器出现 1950 液体闪烁计数
6、器出现 1950 Abbott 实验室制造第一个商用放射性核医药物131I-human serum albumin(RISA)。1951 FDA同意将131I列入甲状腺病人的使用药物当中。这是第一个被FDA核可的核医药 1953 Robert Newell提出“Nuclear medicine”这个名称。 1954 David Kuhl发明核医造影机photorecording system, 此项发明在当时使核仪器超前传统放射线仪器。 1955 Rex Huff利用131I标志人血清蛋白来计算心脏搏出量 。 1956 George V. Taplin 制造131I- rose bengal，
7、进行胆道 造影检查。制造131I- hippuran，进行肾脏造影检查。 1957 WD Tucker等人（Brookhaven National Laboratory） 制造出132I和99mTc发生器，这项伟大的贡献使得核医学 的检查可以在全世界各个角落进行。 1958 H.Knippin利用Xe-133进行肺部通气检查。 1958 Hal Anger发明闪烁摄影机，使核医扫描由静态步入 动态检查。1959 Solomon Berson & Riosalyn Yallow发明利用RIA的方法 来测定血清中胰岛素值。 1959 Picker X-Ray发展第一个3英寸直线扫描机。 David
8、 1962Kuhl 首先提出emission reconstruction tomography（ 该法日后充分的运用在SPECT、PET甚至CT上） 1963 George V.Taplin 发展放射性同位素标志白蛋白albumin aggregates观察网状内皮系统所进行的吞噬作用。 1963 Henry.Waget Jr. 发展放射性同位素标志白蛋进行肺 灌注扫描，籍以诊断肺栓塞。 B.Anseil& BM Cook 利用放射性同位素标志colloid进行 radiation synovectomy。FDA 核医顾问公司贩售第一个商用Tc-99m发生器。 1964 Paul Harpe
9、r & Katherine Lathrup 发展Tc-99cm标志 特定物质进行脑、甲状腺和肝扫描。 1964 Amersham 发展第一个RIA kit( 125I-insulin kit)商品。 1970 FDA 宣布将逐年辅导核医药物进入FDA的审查程序 ，其过程将与目前市面上的一般药物无异 1971 成立 the American Board of nuclear Medicine。 1971 American medical Assocciation 正式将核医学列入专科 之一。 1972 David Kuhl 第一个利用定量方法来计算人脑血流量。 1973 The Journal
10、of Nuclear medicine Technology创刊。 1976 John Keyes 发表第一台多用途单头SPECT显像机。 1976 ronald Jaszezak 发表第一台单头SPECT专用显像机。 1977 开始the Nuclear Medicine Technology Certification Board 。 1977 FDA 宣布任何核子医学药物无论使用或是新药使用途 径，与目前市面上的一般药物无异都要经过FDA的认证 通过才可以使用。 1980开始计算机技术广泛使用在核医学与核药学各个领域。 核医学主要技术l标记技术l示踪技术l测量技术 核医学工作者的任务l吸
11、取核技术的精华，应用于医药学中，发展本学科。l推广本学科的应用，最终推动医学现代化的进程。实验核医学与核药 学第一章 核射线及其与 物 质的相互作用第一节 放射性核素一、基本概念 1.原子核由质子和中子组成。 2.原子核能级：核子运动状态不同原子核 不同能量状态基态 、激发态 3.核素凡原子核内质子数、中子数和能量 状态均相同的一类原子，称为一种核素。A原子质量数（质子数、中子数）Z原子序数（质子数），可省略4.元素凡核内质子数相同的一类原子 。 5.同位素质子数相同，中子数不同的一类核素 。 6.同中子异核素中子数相同而质子数不同的核 素 。 7.同量异位素质量数相同而质子数不同的核素 。
12、8.稳定性核素与放射性核素：半衰期109年为界； 2000多种核素，稳定性核素约280多种；放射性核素 中只有60多中寿命很长的天然放射性核素，其余均为 人工放射性核素。 9.核衰变一种核素自发地发生核内成分或能态 的改变而转变为另一种核素，同时释放出一种或一种 以上的射线，这种变化过程称为放射性核衰变。 核衰变的发生与中质比有关。10.质量亏损原子核的质量总是小于组成它的核子的质 量之和，这一差值称为原子核的质量亏损。 11.衰变能核衰变中的质量亏损按质能联系定律（ E=mc2）转变为能量，称为衰变能。衰变能是放射性 核素所产生的核射线的能量来源。 12.衰变能的去向： 为、-、+衰变时发
13、射的、-、+ 粒子提供动能； 为EC衰变时吸引核外电子进入核内提供能量，间接为 X射线和俄歇电子提供动能； 为+衰变时一个电子使质子转化成中子提供能量； 提供能量使衰变的核处于激发态，是跃迁的前提。第二节 核衰变方式至今，人们已发现的放射性核衰变模式有： 衰变：放出带两个正电荷的氦核。 衰变：包括-、+变和电子俘获（EC）。-衰变：放出电子，同时放出反中微子；+衰变：放出正电子，同时放出中微子；EC：原子俘获一个核外电子。 衰变（即 跃迁）与内转换（IC）属同一类型 。跃迁：放出波长很短的（往往小于0.1）电磁 辐射；IC：原子核把激发能直接交给核外电子，使电子 离开原子。自发裂变（SF）：原
14、子核自发裂变为两个或 几个质量相近的原子核。 几种罕见的衰变模式：P放射性：放出质子；重粒子放射性：放出14C，24Ne，24,28Mg核等；延迟质子发射：衰变后放出质子；延迟中子发射：衰变后放出中子；双-衰变：同时放出两个电子和两个反微中子 核医学中常见的核衰变是、-、+衰变 ，及常伴随这四种衰变出现的跃迁。一、 衰变原子核自发发射粒子而转变为另一种核素的过程。主要发生在一些重核核素（Z82）。 其衰变结果：原子序数减少2，质量数减少4。如：二、 -衰变放射性核素自发地从核内向外发射-粒子的衰变。主要发生于中子数相对过多的放射性核素（富中子 核素）。核内一个中子转变为一个质子和一个电子，同
15、时产生一个反中微子。衰变能以动能的形式分配给三个生成物子核、 - 粒子和反中微子。 其衰变结果：原子序数增加1，质量数不变。-粒子的动能是从零到最大值的一个连续 能谱。一般所说的-射线能量指的是最大值 ，计算时往往用平均能量。三、 +衰变放射性核素自发地从核内向外发射+粒子的衰变。 +衰变的核素都是人工放射性核素，发生于中子数 相对过少的放射性核素（贫中子核素）。 核内的一个质子发射一个中微子和一个正电子，并 转化为一个中子。 其衰变能随机分配到+粒子和中微子间，其能谱也 是连续能谱。 其衰变结果：原子序数减少1，质量数不变。四、电子俘获衰变（EC）从核外壳层中俘获一个电子使之与核内的一个质子
16、 反应形成中子，同时放出中微子的过程。 其发生在贫中子核素。对于原子序数小的放射性核 素， +衰变的发生几率占绝对优势；对于原子序数大 的，EC占绝对优势；而中等范围原子序数，各以一定 的几率发生。 其衰变特点是形成标识X射线和俄歇电子。 其衰变结果：原子序数减少1，质量数不变，主要 射线来自核外，能量来自核内。五、跃迁处于激发态的原子核是不稳定的，它要向低激发 态跃迁，其能量以射线的形式放出，这种现象称为 跃迁 ；有时其能量不以射线的形式放出，而是交给 核外电子，使之有足够的动能发射出去，这一过程称 为内转换。统称为跃迁 。 跃迁不是一种独立的衰变，而是伴随其它四种衰 变出现的。 同质异能素：核内中子和质子数完全相同，而能
