核醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課件.ppt

1、,核 醫(yī) 學(xué) 基 礎(chǔ) 知 識李曉愚 講師,本章重點(diǎn)： 放射性相關(guān)基本概念 射線的種類、性質(zhì)及其衰變方式 射線與物質(zhì)的相互作用,第一節(jié) 緒 論,什么是核醫(yī)學(xué)？ 它有什么用？,核 h 果實(shí)中堅(jiān)硬并包含果仁的部分：桃核。杏核。 像核的東西：核細(xì)胞。核酸。核心（中心）。 結(jié)核。原子核。核子。核反應(yīng)。核武器。 仔細(xì)地對照、考察：核定。核計(jì)。核實(shí)。核算。 翔實(shí)正確：其文直，其事核。,1.輻射無處不在，不可避免 2.正常水平輻射對人體無害 3.輻射可以防護(hù),*幾個(gè)常識,19世紀(jì)末的三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)： 1、1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線； 2、1896年貝克勒爾（法） 鈾放射性 1898年瑪麗居里（波） 釙、鐳 3、1

2、897年湯姆遜證明原子不是基本粒子: 原子可分,歷 史,背 景,威廉康拉德倫琴 Wilhelm Conrad Rntgen （18451923） 德國物理學(xué)家，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者。,1896年法國科學(xué)家A. -H.貝可勒爾 含鈾的晶體也能夠發(fā)出穿透性射線，和X射線不同，它可被電場或磁場偏轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)時(shí)稱這種射線為貝可勒爾射線。,G.C.N.施密特 居里夫婦 A.-H.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性,標(biāo)志著原子核物理學(xué)的開始。由此他和居里夫婦共同獲得1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。,放射性的應(yīng)用廣泛 核能源 醫(yī)學(xué)應(yīng)用 核武器 育種、除害、消毒 考古斷代,17,核醫(yī)學(xué)-放射性核素 放射醫(yī)學(xué)-射線,第二節(jié) 核

3、物理基礎(chǔ)知識,1、元素: 由原子核和核外電子組成，原子核內(nèi)含有相同的質(zhì)子數(shù)則屬于同一種元素。 質(zhì)子（proton,P) + 原子核 中子(neutron,N) + 原子 核外電子,一、原子結(jié)構(gòu),質(zhì)子與中子統(tǒng)稱為核子，質(zhì)量用原子質(zhì)量單位（atomic mass unit, amu)表示。 1amu相當(dāng)于12C原子質(zhì)量的1/12，即1個(gè)質(zhì)量數(shù).,元素表示方法,A-原子的質(zhì)量數(shù)。 Z-質(zhì)子數(shù)(即原子序數(shù)）。 X-元素符號。 N-中子數(shù)。 A=Z+N,2、核素 (nuclide ) 凡原子核具有特定的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)以及一定能量狀態(tài)的原子，即稱為核素。即核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)也相同，所處的能級狀態(tài)也相

4、同。 3、同位素（isotope） 凡同一種元素的核素中具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的核素，它們在元素周期表上處于相同位置，互稱為該元素的同位素。,元素、核素、同位素關(guān)系圖,4、同質(zhì)異能素 （isomer） 核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同而能量狀態(tài)不同的核素，稱為同質(zhì)異能素。 如99mTc與99Tc（锝）,在原子核內(nèi)存在兩種力： 帶正電荷的質(zhì)子之間存在著相互排斥的庫侖斥力。 同時(shí)核子（中子和質(zhì)子）之間還有相互吸引的短程核力。,二、原子核的穩(wěn)定性,當(dāng)Z83，核力不能與質(zhì)子之間的斥力保持平衡，全是不穩(wěn)定的原子。 當(dāng)Z83，至少存在一種穩(wěn)定同位素。,1、放射性核素 （radionuclide） 又稱為不穩(wěn)定

5、核素，是指原子核能自發(fā)地產(chǎn)生成分或能級的變化，變成另一種核素，變化時(shí)伴有射線的發(fā)射。 2、穩(wěn)定核素 是指原子核在沒有外來因素作用時(shí)，不發(fā)生核內(nèi)成分或能級的變化。,不穩(wěn)定原子自發(fā)地發(fā)生核內(nèi)成分或能級的改變，并放出一種或一種以上的射線的過程稱為放射性衰變（radiation decay）。 核衰變方式：衰變、-衰變、+衰變、EC（電子俘獲）和躍遷。 射線： - + ,三、放射性衰變,衰變是放出粒子的放射性衰變。 粒子是由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，實(shí)際是氦核42He。 質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2。 238U 234Th + 4He + Q 粒子的質(zhì)量大，帶電荷，故射程短，穿透力弱 ；能量單一，對局部

6、的電離作用強(qiáng)。,1、衰變,-衰變發(fā)生在中子過剩的原子核。 核中一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子，釋出一個(gè)負(fù)電子（來自核的負(fù)電子稱-粒子）及一個(gè)反中微子。 中子數(shù)減少1，原子序數(shù)增加1，原子質(zhì)量數(shù)不變。 32P 32S + - + Ue + Q 射線的本質(zhì)是高速運(yùn)動的電子流。穿透能力較弱、電離能力較強(qiáng)。,2、-衰變,主要發(fā)生在中子數(shù)相對不足的核素，。 核中一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子 ，釋出一個(gè)正電子（+粒子）和一個(gè)中微子（ ）。 子核原子序數(shù)減少1，質(zhì)量數(shù)不變。 正電子的射程僅1-2mm即發(fā)生湮滅輻射 13N 13C + + + + Q,3、+衰變,發(fā)生在中子相對不足的核素（Z較大時(shí)）。 原子核先從核外較內(nèi)層

7、的電子軌道俘獲一個(gè)電子，使之與一個(gè)質(zhì)子結(jié)合轉(zhuǎn)化為中子。 中子數(shù)增加1，質(zhì)子數(shù)減少1，質(zhì)量數(shù)不變。 內(nèi)層電子被俘入核內(nèi)，外層軌道電子補(bǔ)入，兩電子軌道之間的能量差轉(zhuǎn)換成子核的特征X射線（characteristic X ray）釋放 。 或傳給一個(gè)軌道電子，使之脫離原子，這種電子被稱為俄歇電子(auger electrons),4、電子俘獲衰變（electron capture EC）,核外電子能量變化示意圖,又稱躍遷，原子核從激發(fā)態(tài)回復(fù)到基態(tài)時(shí)，以發(fā)射光子釋放過剩的能量的過程。 通常是在其他衰變發(fā)生之后形成。 射線的本質(zhì)是中性的光子流 ，穿透力強(qiáng)，射程長，電離能力弱。 或把能量轉(zhuǎn)給一個(gè)核外軌道電

8、子，使之發(fā)射出，稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子（internal conversion electron）。,5、衰變,指某核素的原子核數(shù)目衰變一半所需的時(shí)間，用T1/2表示。 生物半衰期：指生物體內(nèi)存在的放射性核素由于生物代謝從體內(nèi)排除到原來的一半所需的時(shí)間。用Tb表示。 有效半衰期：指放射性核素由于生物代謝和放射性衰變的共同作用減少到原來的一半所需的時(shí)間。用Te表示。,四、半衰期,常用醫(yī)用放射性核素,43,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用： 電離（ionizations） 激發(fā)（excitations） 散射（scattering） 韌致輻射（bremsstrahlung） 湮滅輻射 中性射線與物質(zhì)的相互作用：X

9、 光電效應(yīng)（photoelectric effect） 電子對生成（pair production） 康普頓散射（compton scattering） 中子與物質(zhì)的相互作用 彈性碰撞 中子俘獲,五、射線與物質(zhì)的相互作用,指帶電粒子使物質(zhì)的中性原子失去軌道電子而形成離子的過程 電離作用的強(qiáng)弱是以帶電粒子在每厘米路徑上產(chǎn)生的粒子對數(shù)來度量。,1、電離,指帶電粒子使受作用原子軌道電子從內(nèi)層軌道躍遷到外層軌道的過程，而該電子從高能級回復(fù)到低能級時(shí)，能量以光子或熱能形式釋出。,2、激發(fā),指帶電粒子通過物質(zhì)時(shí)，因受到物質(zhì)原子核庫侖電場力的作用而改變其本身運(yùn)動方向的現(xiàn)象，而作用前后帶電粒子的總動能不變。

10、射線比射線更容易出現(xiàn)散射。,3、散射,指高速電子經(jīng)過原子核附近時(shí)，因受到原子核庫侖電場力的作用減速時(shí)，其部分或全部動能轉(zhuǎn)化為X射線或光子形式的輻射。,4、韌致輻射,5、湮滅輻射,當(dāng)粒子穿過物質(zhì),喪失動能后與自由電子e結(jié)合,轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向相反,能量各為0.511MeV的光子，這種現(xiàn)象稱為湮滅輻射。 湮滅輻射是正電子發(fā)射斷層成像即PET的基礎(chǔ) PET, positron emission tomography,光子經(jīng)過物質(zhì)時(shí)，把全部能量交給軌道電子而釋出形成光電子的過程。,6、光電效應(yīng),當(dāng)通過射線能量大于1.022Mev時(shí)（即大于電子靜止能量的兩倍），在原子核電場作用下可轉(zhuǎn)化為一對正負(fù)電子。 多余的能量則轉(zhuǎn)化為電子的動能。,7、電子對生成,光子經(jīng)過物質(zhì)時(shí)，與一個(gè)核外電子發(fā)生碰撞，光子將部分能量傳給該電子，使之以角度釋出，而本身的運(yùn)動方向也發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)的過程。 入射光子的能量隨機(jī)分布到散射光子和康普頓電子上，因而康普頓電子的能譜是連續(xù)的，稱康普頓譜。,8、康普頓效應(yīng),彈性碰撞：中子通過物質(zhì)與原子核碰撞時(shí)，將部分能量傳給受撞原子核使之逸出，本身改變方向形成散射的過程為彈性碰撞。 中子俘獲：熱中子或慢中子被物質(zhì)的原子核俘獲而成為新的放射性核素的過程稱為中子俘獲。,1、放射性活度（A）： 是描述核素放射量特征的一個(gè)物理