《医技相关知识——核医学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医技相关知识——核医学（164页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、核 医 学 绪 论,核医学是研究核技术在医学中的应用及其 理论的学科。也可定义为应用放射性核素 或核射线诊断、治疗疾病和进行医学研究 的学科。它是核物理学、电子学、化学、生物学、计算机技术等学科与医学相结合的产物，是和平利用原子能的重要产物。,核医学以其应用和研究的侧重点不同，大致可以分为两大部分 实验核医学 Experimental Nuclear Medicine 临床核医学 Clinical Nuclear Medicine,临床核医学 Clinical Nuclear Medicine,核医学,临床核医学,实验核医学,核素显像,体外分析,核素治疗,诊断,功能测定,核医学在医学中的应用
2、Nuclear medicine and medicine developing,起始阶段,1895年 Wilhelm Roentgen发现X射线 1896年 Henri Becquerel 发现类似X射 线的射线 1898年 Maric Curie 提取放射性钋和镭 1926年 美国内科医师Blungare首先应用氡研究循环时间第一次应用了示踪技术，后来又进行了多领域的生理、病理及药理方面的研究，因此，被称为“核医学之父”。 1934年 Joliet和Curie研制成功人工方法 生产放射性核素 其后10年进入核医学发展的初期阶段,初期阶段,1937年 找到第43号元素锝(technetium
3、) 1938年 发现了放射性核素131碘(iodine) 1938年 128I (t1/2 21.99min) 测定甲状 腺摄碘功能 1938年 32P治疗白血病 1941年 131I治疗甲状腺机能亢进症 1946年 131I治疗分化型甲状腺癌 奠定了核医学学科发展方向,核医学仪器的发展,1949年 第一台闪烁扫描机 诊断序幕 1950年 Hal Angel 研制了井型晶体闪烁计数器 体外放射性样品测量 1957年 研制了10.16cm碘化钠晶体和针孔准直器-照相机 1964年 商用-照相机出现 1980s 国内开始生产-照相机,核医学仪器的发展,1963年 David Kuhl 研制第一台C
4、T (transmission computed tomography) 1963年 Kuhl和Edwards研制了第一台 SPECT (single photon emission computed tomography) 1975年 研制第一台PET(positron emissiontomography),核医学药物的发展,1931年 发明了回旋加速器 1946年 核反应堆投产 1965年 钼锝发生器问世 1966年 99mTc-硫胶体药盒试制成功,核医学药物的发展,1970年 亚锡离子还原锝制备99mTc标记化合物 1970s初期 各种显像试剂药盒开始销售 67Ga用于肿瘤显像 197
5、5年 201Tl用于心脏显像 1980s 正电子显像药物出现：11C、 13N、15O、18F等标记药物,现有阶段,图像融合技术 图像融合联机 SPECT/CT PET/CT PET/MRI PET/CT/MRI,分子核医学,代谢显像 受体显像 报告基因显像 反义和基因显像 放射免疫显像 凋亡显像 受体治疗,核素显像的优缺点,早期诊断：血流、代谢异常常是疾病的早期变化，出现在形态学改变之前。 提供多种参数：研究疾病早期变化。 具有较高的特异性：如显示受体、肿瘤、炎症、异位等。 无创伤性检查，过敏及毒副作用极少。 辐射吸收剂量远低于X线检查。 缺点：影像清晰度差。,思考题 核医学的定义 核医学包
6、括的内容 核医学的特点,山西医科大学第二临床学院,第一章 核物理,第一节 原子核结构,ZAXN,A:原子核的质量数，即核内 的核子数 Z:原子序数，核内质子数 ， 中性原子的轨道电子数 N:核内中子数 如53131I78可表示为131I,基态：原子核或核外电子能量处于最低的状态称为基态（Ground state)。 激发态：原子核或核外电子能量处于高能的状态称为激发态（Excited state)。 退激：处于激发态的原子不稳定，通过释放能量回到基态，这一过程称为退激。（可见光/特征X线/ 光子）,几个基本概念或定义,基态 （ground state）,激发态 （excited state）,
7、核反应、核裂变、放射性衰变,A,Am,99Tc,99mTc,很快放出过剩能量,几个基本概念或定义,核素(nuclide):具有特定质量数、原子序数与核能态的一类原子。 同位素(Isotope):具有相同原子序数，而质量数不同的核素互称同位素。如125I 、131I、127I互为碘元素的同位素。具有相同的化学性质和生物学特性。 同质异能素(Isomer): 有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的核素互称为同质异能素。激发态的原子和基态的原子互为同质异能素。如 99Tc处于基态， 99Tcm处于激发态，二者互为同质异能素。,第二节 放射性衰变,一、放射性核素, 稳定性核素（Stablenucli
8、de）： 稳定存在，不会自发地衰变。,引力 静电排斥力 核子（质子和中子统称为核子）之间 质子之间,原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有关。 当原子核内引力与排斥力平衡时，原子核稳定，不会自发衰变的核素称为稳定核素。,放射性核素（ radionuclide）： 不稳定，自发放射出射线，转变为另一种核素。是否稳定取决于核内中子与质子比率。 原子核处于不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素。如 99Tcm、131I、32P、90Sr、153Sm、188Re、125I、60Co等,放射性核素的原子由于核内结构或能级调整，自发地释放出一种或一种以上的射线并转化为另一
9、种原子的过程称为放射性衰变。,二、放射性衰变,（一）衰变 核衰变时放射出粒子的衰变。 AZX A-4Z-2Y+42He+Q,4He,238U 234Pu+42He+Q,粒子特性,粒子实质上是He原子核； 衰变发生在原子序数大于的重元素核素； 粒子的速度约为光速的1/10，即万km/s，2s绕地球周； 在空气中的射程约为cm，在水中或机体内为0.06-0.16mm； 因其射程短，一张纸即可阻挡； 但粒子的电离能力很强。,（二）衰变,核衰变时放射出粒子或俘获轨道电子的衰变。 衰变后核素的原子序数可增加或减少，但质量数不变。 分衰变、衰变两种类型。 粒子的速度为20万km/s。,1.衰变,衰变时放射
10、出-粒子。核内中子过多造成的不平衡。中子转化为质子的过程。,np+e-,AZX AZ+1Y+ - + V + Q,3215P 3216S+ - + V + Q,粒子的特性,粒子实质是负电子； 衰变后质量数不变，原子序数加； 粒子的能量分布从0最大具有连续能谱，穿透力比a粒子大； 电离能量比a粒子弱，能被铝和机体吸收。,2.衰变,衰变时放射出粒子。核内中子过少致不平衡。质子转化为中子过程,p n+e+,AZX AZ-1Y+ + + V +Q,189F 188O + + + V +Q,粒子的特性,粒子实质是正电子； 衰变后子核质量数不变，但质子数减； 也为连续能谱； 天然核素不发生衰变，只有人工核
11、素才发生。,（三）正电子衰变,原子核释放出正电子+的衰变方式 正电子衰变发生在贫中子核素，原子核中一个质子转变为中子。正电子射程12个mm，当发生湮灭辐射时，正电子动能耗尽后可与物质中的自由电子结合，转化为两个方向相反，能量各为0.511MeV的光子而自身消失，叫做湮灭辐射，又叫光化辐射。,（四）电子俘获(electron capture,EC),核衰变时俘获一个轨道电子。它是核内中子数相对不足所致。从内层轨道（K）俘获一个电子，使核内一个质子转化为一个中子。,P+e- n,特征X线,Auger 电子,AZX +e- AZ-1Y+ V+Q,5526Fe +e- 5525Mn + V+Q,（五）
12、衰变与内转换,衰变：核素由激发态向基态或高能态向低能态跃迁时放出射线的过程也称为跃迁。 内转换： 核素由激发态向基态或高能态向低能 态跃迁时能量传给核外轨道电子,使之脱离轨道而变为自由电子,这种电子称内转换电子,这一过程称为内转换。,内转换电子,AmZX AZX+ ,99mTc 99Tc+ ,射线特性,衰变是伴随其它衰变而产生； 衰变后子核质量数和原子序数均不变，只是能量改变； 射线为光子流，不带电，穿透力强，电离能力弱； 射线在真空中速度为30万km/s。,核衰变方式,衰变（alpha decay）：释放出射线的衰变。衰变质量、质子数都变； -衰变（beta decay ）：释放出-射线的衰
13、变。 衰变质子数变，质量数不变； 正电子衰变：释放出正电子的衰变。 电子俘获（ electron capture ）：原子核俘获一个核外轨道电子使核内一个质子转变成一个中子和放出一个中微子的过程。 衰变（gamma decay ） ：原子核从激发态回复到基态时，以发射光子释放过剩的能量的过程。 衰变质子、质量数都不变，而能量改变,射线 -射线 正电子 电子俘获 射线,氦核 （42He）,发生于原子序数82的核素 粒子质量大，带电核 射程短、穿透力弱，不适合显像,射程短、能量单一，对局部的电离作用强，引入体内后，对其局部的生物组织产生严重损伤，而不影响远处组织。因此对开展体内恶性组织的放射性核素
14、治疗具有潜在优势,应用,特征,组成,高速运动的电子流,穿透力弱,治疗，如32P-真性红细胞增多症，131I甲状腺疾病,+粒子,发生于贫中子核素 射程仅12mm,PET显像,光子,发生于衰变、衰变或核反应之后 不带电荷，运动速度快（等于光速），穿透力强，对组织的局部作用较-射线和射线弱,体外显像,射线 俄歇电子 内转换电子,发生于贫中子核素,核医学显像、 体外分析、 放射性核素治疗,三、核衰变规律,放射性核素是不稳定的，它要自发地发生衰变而变成新元素的核素 。 放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率进行；各种放射性核素都有自己特有的衰变速度； 放射性原子核衰变是有规律的，即原子核数目随时间增
15、长按指数规律减少。,（一）、衰变规律,衰变公式：Nt=N0e-t 共性：任何放射性核素的衰变原子核数目随时间增长按指数规律减少；,N,logN,t,t,特性：不同的放射性核素有不同的衰变常数（）。,衰 变 规 律,N=N0e-t N0为初始放射性原子数； N为经t时间衰变后的原子数； e是自然对数底； 是衰变常数：某种放射性核素的核在单位时间内自发衰变的比率；它反映该核素衰变的速度和特性； 对整个放射源，表示发生衰变的原子核数占当时总核数的百分数； 对单个原子核，表示原子核发生衰变的几率，即发生衰变的可能性。 每种放射性核素都有其固定的值。从N=N0e-t 中可看出，值越大，放射性核素衰变越快。,(二）半衰期 （half life ）,1.物理半衰期（physical half life，T1/2） 在单一的放射性核素衰变过程中，放射性活度降至原来一半所需的时间； 长者可达1010a，短者仅有10-10s。 半衰期10h的核素称为短半衰期核素。,0.693 = - T1/2,T1/2为每一放射性核素所特有。 99mTc
