核医学总论,主要内容,核医学绪论 核物理基础 放射性测量与体内示踪 核素显像 核素内照射治疗 放射性药物 辐射生物效应与防护,2021年9月28日星期二,核医学（Nuclear Medicine, NM) 是研究核技术在医学中的应用及其理论的一门学科 核医学学科代码是320.64，肿瘤学是320.67；临床诊断学（320.11）;医学影象学（320.1140） 学科分类与代码表 GB/T13745-92，1992-11-01批准,1993-07-01实施. 临床核医学：即狭义的核医学，利用核技术研究疾病诊断与治疗的一专门学科，属于核科学与临床医学的交叉学科第一节 核医学绪论,Hevesy - The father of nuclear medicine,核医学发展历史,George de Hevesy，匈牙利化学家，同位素示踪技术的创立者 首先用天然放射性铅(212Pb)研究铅盐在豆科植物内的分布和转移（1923） 老鼠体内磷代谢状态研究，提出骨骼的的形成是动态而非静态的观点（1935） 1943年获得Nobel化学奖 1959年获得原子能和平利用奖,Blumgart - The father of clinical nuclear medicine,核医学发展历史,Herrman Ludwig Blumgart，美国Boston医院内科医师 第一次将示踪技术（放射性同位素214铋）应用于人体循环时间研究（1926） 开展多项临床研究，如肺循环时间测定、肺血流量测定等 SNM 1969年称其为“核医学第一位先驱”,1938年，John H. Lawrence首次用 32P 治疗白血病 1938年，Joseph G. Hamilton 用 128I 研究甲状腺功能 1941年，开始用 131I 治疗甲状腺功能亢进 1946年，开始用 131I 治疗甲状腺癌,核医学发展历史,2021年9月28日星期二,核医学,核医学内容,实 验 临 床,放射性标记，示踪技术，体外免疫分析，自显影，成像技术，动物显像等,诊断核医学（功能检测，功能代谢影像） 治疗核医学（内照射与外照射）,2021年9月28日星期二,核医学涉及的学科,临床医学 核药学 辐射生物学 辐射剂量学 ,2021年9月28日星期二,核医学与放射学的关系,球管,X射线,放射学,放射诊断学,介入放射学,反应堆 加速器,封闭型 放射性核素,开放型 放射性核素,核射线 （、中子线）,外照射治疗 （放疗）,核素诊断 内照射治疗 （核医学）,2021年9月28日星期二,放射学所用射线的来源,2021年9月28日星期二,核素衰变产生的射线,2021年9月28日星期二,第二节 核物理基础,核素 核衰变：不稳定核素的根本特征 射线与物质作用形式 辐射计量学,2021年9月28日星期二,1、核素,原子核,中子,质子,电子 electron,Nuleus Structure,X:elment symbol Z:proton N:neutron A:atomic mass,2021年9月28日星期二,元素：指凡质子数相同的原子。
同位素(Isotope)：指具有相同质子数、但中子数及质量数不同的核素它们在周期表中同一位置 核素（Nuclide)：指核内质子数、中子数、核能完全相同的一类原子2021年9月28日星期二,同位素,两种同位素的比较,2021年9月28日星期二,同质异能素(isomer)：指两个核素质子数和中子数都相同，而能量状态不同的核素99mTc与99Tc 稳定性核素：指含稳定原子核的核素，在无外来因素干扰时，不易发生核内成分或能级变化 不稳定核素：指含有不稳定核的核素由于中子与质子比例失衡的核素，易发生核内成分或能级的变化等如放射性核素 顺磁性核素：含有奇数质子或中子原子核的核素,含有奇数质子或中子的原子核可产生一定角度的自旋，并且在其周围产生磁场，此即MR成像基础 现在MR图像就是H原子的图像 氢核只有一个质子，没有中子，人体内氢核（也叫氢质子）丰富，用它进行MR成像效果最好,放射性：原子自发衰变，释放能量的特性 辐射（粒子、电磁波）,不稳定核素的特征,核衰变：指放射性核素的原子核不稳定，会自发地变成另一种核素，同时释放出一种或一种以上的射线 衰变类型： 、衰变、电子俘获等 衰变：核衰变时释出出粒子（氦核）的衰变。
母核失去二个质子和二个中子主要发生在质子82的核素2021年9月28日星期二,2、核衰变,-衰变：主要发生在中子相对过剩的核素核中1个中子转化为质子，释放1负电子，原子序数加1 +衰变（正电子衰变）：主要发生在中子相对不足的核素核中1个质子转化为中子，释放1正电子和1中微子，原子序数减12021年9月28日星期二,18F 18O+1.655Mev,电子俘获（EC）：发生在中子相对不足的核素原子核先从核外较内层的电子轨道俘获一个电子，与一个质子结合转化为中子，同时发射出一个中微子 衰变及同质异能跃迁：指核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释出射线或单光子的衰变，衰变后质子数及中子数均不变，仅能级状态发和改变 99mTc衰变成99Tc,2021年9月28日星期二,放射性核素原子随时间而呈指数规律减少 N=N0e-t : decay constant t: decay time e: base of natural logarithm 对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰变，但不是所有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变 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。
衰变规律,half-life： The time required for the number of radioactive nuclei to decay from N0 to 1/2 of N0, also called physical half live. 放射性原子核数从N0衰变到N0的1/2所需的时间 Biological half-life: is referred to the amount of time it takes for a biological system to remove half of a substance. Effective half-life:the amount of time it takes for a biological system removing and physical decay to half of a substance.,N = N0e-t,比放射性活度：,define： Radioactivity of radionuclides in a mass or volume.单位质量或体积中放射性核素的放射性活度 Unit： Bq/kg; Bq/m3; Bq/l,放射性活度（Radioactivity, A) define： The number of nuclei decayed per unit time单位时间内发生衰变的原子核数 1Bq=1 time S-1 1Ci=3.71010 Bq 1Ci=1000mCi,A=dN/dt,带电粒子和物质的作用 电离作用，激发作用，韧致辐射，散射作用，湮没辐射，吸收 光子与物质的作用 光电效应，康普顿-吴有训效应，电子对生成 中子与物质的作用,2021年9月28日星期二,3、射线与物质相互作用（自学为主）,Interactions of charged particles with matter (,),Excitation Ionization Bremsstrahlung,the main mechanism of radiation-induced biological effects of ionization a material basis for measuring the rays of a ray detector,Selection of Radiation Protection Materials Monitoring of dose of -ray radionuclide therapy,+衰变产生的正电子在介质中运行能量耗尽时，与物质中的自由电子结合，转化成两个方向相反，能量各为0.511Kev的光子而自身消失。
The basis of PET imaging:the detection of annihilation radiation for the two opposing gamma photons.,Annihilation radiation 湮没辐射,hotoelectric effect 光电效应,光电子,光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了 是射线测量的基础（如核素显像和功能测定等）,原子,受激原子,2021年9月28日星期二,第三节 放射性测量与体内示踪,放射性测量：测量放射性大小或强度 体内放射性示踪：观察体内核素的位置和显示其踪影,示踪技术,什么是示踪？ 所谓示踪就是指示或显示其行踪 什么是放射性核素示踪技术？ 以放射性核素或标记化合物作为示踪剂，应用射线探测仪器检测或显示体内/外示踪剂的行踪，来研究被标记物在生物体系或外界环境中分布状态或变化规律的技术为什么要用核素作为示踪剂,一般非放射性物质进入机体后无法区别哪些是外来？哪些是原有的？ 有些物质进入机体后发生代谢转化、分解，无法再找到它的迹踪。
示踪技术是继显微镜发明以来又一突出成就，显微镜发现细胞和微生物，而核素示踪技术看到机体内分子变化,为什么放射性核素作为示踪剂？,主要基于两个基本事实： 具有代表性（同一性） 同一元素的同位素具有相同的化学性状，同样参与转化过程，因此基本上能够反映被研究物质的行为被标记的物质也能代表非标记物行为 具有可测性（可区分性） 放射性核素能自发地放射出射线利用高灵敏度的仪器能进行定量、定位、定性探测动态观察各种物质在生物体内的量变规律2021年9月28日星期二,放射性核素示踪技术的特点,灵敏度高； 检测方便； 符合生理条件； 定位功能2021年9月28日星期二,放射性核素示踪技术的类型,体内示踪技术：物质吸收、分布、转运和排泄的示踪； 放射性素稀释法； 放射性核素功能显像； 放射性显像技术等 体外示踪技术：物质代谢与转化的示踪研究； 细胞动力学研究； 放射自显影技术； 体外结合放射性分析等,放射性核素显像：基于体内示踪原理和光电效应,人体内99mTc-MDP和18F-FDG是如何探测？有何不同？探测仪器有何差异？,第四节 核素显像,1、核医学显像技术的原理,基于放射性述核素示踪技术原理，通过显像设备在体外检测人体内放射性核素或其标记物（显像剂）发射射线的数量，反映显像剂在机体内运动过程的情况，以图像方式显示显像剂在机体内目标器官或组织不同时相的分布状态，从细胞、分子甚至基因水平的变化，反映其功能与形态的改变。
通过微机处理，对其进行定位、定性或定量分析，达到临床诊断目的1951年，第一台 扫描机（Benedict Cassen) 1957年，第一台 照相机（Hal O. Anger) 1964年，99Mo-99mTc发生器 1975年，PET（M.M.Ter-Pogosiu） 1976年，SPECT（R.J. Jaszczak）,2、核医学仪器,PET发展历程,2021年9月28日星期二,1934年，Carl Anderson 发现正电子 1976年，第一台商业化PET扫描仪面市（ECAT） 1990s， PET进入临床 1997年，FDA批准18F-FDG的临床应用 1998年，HCFA同意将18F-FDG PET适应症纳入医保范围 1998年，Townsend等首先研制成功PET/CT，安装于。