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核醫(yī)學(xué)是研究核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及其理論的學(xué)科。也可定義為應(yīng)用放射性核素或核射線診斷、治療疾病和進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究的學(xué)科。它是核物理學(xué)、電子學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,是和平利用原子能的重要產(chǎn)物。核醫(yī)學(xué)以其應(yīng)用和研究的側(cè)重點(diǎn)不同,大致可以分為兩大部分實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)ExperimentalNuclearMedicine臨床核醫(yī)學(xué)ClinicalNuclearMedicine臨床核醫(yī)學(xué)
ClinicalNuclearMedicine核醫(yī)學(xué)臨床核醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)核素顯像體外分析核素治療診斷功能測(cè)定
核醫(yī)學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用Nuclearmedicineandmedicinedeveloping起始階段1895年WilhelmRoentgen發(fā)現(xiàn)X射線1896年HenriBecquerel發(fā)現(xiàn)類似X射線的射線1898年MaricCurie提取放射性釙和鐳1926年美國(guó)內(nèi)科醫(yī)師Blungare首先應(yīng)用氡研究循環(huán)時(shí)間第一次應(yīng)用了示蹤技術(shù),后來(lái)又進(jìn)行了多領(lǐng)域的生理、病理及藥理方面的研究,因此,被稱為“核醫(yī)學(xué)之父”。1934年Joliet和Curie研制成功人工方法生產(chǎn)放射性核素其后10年進(jìn)入核醫(yī)學(xué)發(fā)展的初期階段初期階段1937年找到第43號(hào)元素锝(technetium)1938年發(fā)現(xiàn)了放射性核素131碘(iodine)1938年128I(t1/221.99min)測(cè)定甲狀腺攝碘功能1938年32P治療白血病1941年131I治療甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)癥1946年131I治療分化型甲狀腺癌奠定了核醫(yī)學(xué)學(xué)科發(fā)展方向核醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展1949年第一臺(tái)閃爍掃描機(jī)診斷序幕1950年HalAngel研制了井型晶體閃爍計(jì)數(shù)器體外放射性樣品測(cè)量1957年研制了碘化鈉晶體和針孔準(zhǔn)直器-照相機(jī)1964年商用-照相機(jī)出現(xiàn)1980s國(guó)內(nèi)開始生產(chǎn)-照相機(jī)核醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展1963年DavidKuhl研制第一臺(tái)CT(transmissioncomputedtomography)1963年Kuhl和Edwards研制了第一臺(tái)
SPECT(singlephotonemissioncomputedtomography)1975年研制第一臺(tái)PET(positronemissiontomography)核醫(yī)學(xué)藥物的發(fā)展1931年發(fā)明了回旋加速器1946年核反應(yīng)堆投產(chǎn)1965年鉬锝發(fā)生器問(wèn)世1966年99mTc-硫膠體藥盒試制成功核醫(yī)學(xué)藥物的發(fā)展1970年亞錫離子還原锝制備99mTc標(biāo)記化合物1970s初期各種顯像試劑藥盒開始銷售
67Ga用于腫瘤顯像1975年201Tl用于心臟顯像1980s正電子顯像藥物出現(xiàn):11C、
13N、15O、18F等標(biāo)記藥物現(xiàn)有階段圖像融合技術(shù)圖像融合聯(lián)機(jī)SPECT/CTPET/CTPET/MRIPET/CT/MRI分子核醫(yī)學(xué)代謝顯像受體顯像報(bào)告基因顯像反義和基因顯像放射免疫顯像凋亡顯像受體治療核素顯像的優(yōu)缺點(diǎn)早期診斷:血流、代謝異常常是疾病的早期變化,出現(xiàn)在形態(tài)學(xué)改變之前。提供多種參數(shù):研究疾病早期變化。具有較高的特異性:如顯示受體、腫瘤、炎癥、異位等。無(wú)創(chuàng)傷性檢查,過(guò)敏及毒副作用極少。輻射吸收劑量遠(yuǎn)低于X線檢查。缺點(diǎn):影像清晰度差。思考題核醫(yī)學(xué)的定義核醫(yī)學(xué)包括的內(nèi)容核醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院第一章核物理第一節(jié)原子核結(jié)構(gòu)ZAXNA:原子核的質(zhì)量數(shù),即核內(nèi)的核子數(shù)Z:原子序數(shù),核內(nèi)質(zhì)子數(shù),中性原子的軌道電子數(shù)N:核內(nèi)中子數(shù)如53131I78可表示為131I基態(tài):原子核或核外電子能量處于最低的狀態(tài)稱為基態(tài)(Groundstate)。激發(fā)態(tài):原子核或核外電子能量處于高能的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)(Excitedstate)。退激:處于激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定,通過(guò)釋放能量回到基態(tài),這一過(guò)程稱為退激。(可見光/特征X線/γ光子)幾個(gè)基本概念或定義
基態(tài)(groundstate)
激發(fā)態(tài)(excitedstate)核反應(yīng)、核裂變、放射性衰變AXAmX99Tc99mTc很快放出過(guò)剩能量幾個(gè)基本概念或定義核素(nuclide):具有特定質(zhì)量數(shù)、原子序數(shù)與核能態(tài)的一類原子。同位素(Isotope):具有相同原子序數(shù),而質(zhì)量數(shù)不同的核素互稱同位素。如125I、131I、127I互為碘元素的同位素。具有相同的化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)特性。同質(zhì)異能素(Isomer):有相同質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù),處于不同核能態(tài)的核素互稱為同質(zhì)異能素。激發(fā)態(tài)的原子和基態(tài)的原子互為同質(zhì)異能素。如99Tc處于基態(tài),99Tcm處于激發(fā)態(tài),二者互為同質(zhì)異能素。第二節(jié)放射性衰變一、放射性核素★穩(wěn)定性核素(Stablenuclide):
穩(wěn)定存在,不會(huì)自發(fā)地衰變。引力靜電排斥力核子(質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子)之間質(zhì)子之間原子核的穩(wěn)定性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。當(dāng)原子核內(nèi)引力與排斥力平衡時(shí),原子核穩(wěn)定,不會(huì)自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素。★放射性核素(
radionuclide):不穩(wěn)定,自發(fā)放射出射線,轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素。是否穩(wěn)定取決于核內(nèi)中子與質(zhì)子比率。原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài),需通過(guò)核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級(jí)調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素。如99Tcm、131I、32P、90Sr、153Sm、188Re、125I、60Co等放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級(jí)調(diào)整,自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)化為另一種原子的過(guò)程稱為放射性衰變。
二、放射性衰變(一)α衰變
核衰變時(shí)放射出α粒子的衰變。
AZXA-4Z-2Y+42He+Q4Heγ238U234Pu+42He+Qα粒子特性α粒子實(shí)質(zhì)上是He原子核;α衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于82的重元素核素;α粒子的速度約為光速的1/10,即2萬(wàn)km/s,2s繞地球1周;在空氣中的射程約為3-8cm,在水中或mm;因其射程短,一張紙即可阻擋;但α粒子的電離能力很強(qiáng)。(二)β衰變核衰變時(shí)放射出β粒子或俘獲軌道電子的衰變。β衰變后核素的原子序數(shù)可增加或減少,但質(zhì)量數(shù)不變。分β-衰變、β+衰變兩種類型。β粒子的速度為20萬(wàn)km/s。-衰變衰變時(shí)放射出β-粒子。核內(nèi)中子過(guò)多造成的不平衡。中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子的過(guò)程。
np+e-β-γAZXAZ+1Y+β-+V+Q3215P3216S+β-+V+Qβ-粒子的特性β-粒子實(shí)質(zhì)是負(fù)電子;衰變后質(zhì)量數(shù)不變,原子序數(shù)加1;β-粒子的能量分布從0~最大具有連續(xù)能譜,穿透力比a粒子大;電離能量比a粒子弱,能被鋁和機(jī)體吸收。+衰變衰變時(shí)放射出β+粒子。核內(nèi)中子過(guò)少致不平衡。質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子過(guò)程β+γpn+e+AZXAZ-1Y+β++V+Q189F188O+β++V+Qβ+粒子的特性β+粒子實(shí)質(zhì)是正電子;衰變后子核質(zhì)量數(shù)不變,但質(zhì)子數(shù)減1;β+也為連續(xù)能譜;天然核素不發(fā)生β+衰變,只有人工核素才發(fā)生。(三)正電子衰變?cè)雍酸尫懦稣娮应?的衰變方式正電子衰變發(fā)生在貧中子核素,原子核中一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?。正電子射?~2個(gè)mm,當(dāng)發(fā)生湮滅輻射時(shí),正電子動(dòng)能耗盡后可與物質(zhì)中的自由電子結(jié)合,轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向相反,能量各為的光子而自身消失,叫做湮滅輻射,又叫光化輻射。(四)電子俘獲(electroncapture,EC)核衰變時(shí)俘獲一個(gè)軌道電子。它是核內(nèi)中子數(shù)相對(duì)不足所致。從內(nèi)層軌道(K)俘獲一個(gè)電子,使核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個(gè)中子。P+e-n特征X線Auger電子γAZX+e-
AZ-1Y+V+Q5526Fe+e-
5525Mn+V+Q(五)γ衰變與內(nèi)轉(zhuǎn)換γ衰變:核素由激發(fā)態(tài)向基態(tài)或高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出γ射線的過(guò)程也稱為γ躍遷。內(nèi)轉(zhuǎn)換:核素由激發(fā)態(tài)向基態(tài)或高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)能量傳給核外軌道電子,使之脫離軌道而變?yōu)樽杂呻娮?這種電子稱內(nèi)轉(zhuǎn)換電子,這一過(guò)程稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換。內(nèi)轉(zhuǎn)換電子γAmZXAZX+γ99mTc99Tc+γγ射線特性γ衰變是伴隨其它衰變而產(chǎn)生;γ衰變后子核質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)均不變,只是能量改變;γ射線為光子流,不帶電,穿透力強(qiáng),電離能力弱;γ射線在真空中速度為30萬(wàn)km/s。核衰變方式衰變(alphadecay):釋放出射線的衰變。α衰變質(zhì)量、質(zhì)子數(shù)都變;-衰變(betadecay):釋放出-射線的衰變。
β衰變質(zhì)子數(shù)變,質(zhì)量數(shù)不變;正電子衰變:釋放出正電子的衰變。電子俘獲(electroncapture):原子核俘獲一個(gè)核外軌道電子使核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子和放出一個(gè)中微子的過(guò)程。衰變(gammadecay):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(guò)剩的能量的過(guò)程。γ衰變質(zhì)子、質(zhì)量數(shù)都不變,而能量改變射線-射線正電子電子俘獲射線氦核(42He)發(fā)生于原子序數(shù)>82的核素粒子質(zhì)量大,帶電核射程短、穿透力弱,不適合顯像射程短、能量單一,對(duì)局部的電離作用強(qiáng),引入體內(nèi)后,對(duì)其局部的生物組織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷,而不影響遠(yuǎn)處組織。因此對(duì)開展體內(nèi)惡性組織的放射性核素治療具有潛在優(yōu)勢(shì)應(yīng)用特征組成高速運(yùn)動(dòng)的電子流穿透力弱治療,如32P-真性紅細(xì)胞增多癥,131I-甲狀腺疾病+粒子發(fā)生于貧中子核素射程僅1~2mmPET顯像
光子發(fā)生于衰變、衰變或核反應(yīng)之后
不帶電荷,運(yùn)動(dòng)速度快(等于光速),穿透力強(qiáng),對(duì)組織的局部作用較-射線和射線弱體外顯像X射線俄歇電子內(nèi)轉(zhuǎn)換電子發(fā)生于貧中子核素核醫(yī)學(xué)顯像、體外分析、放射性核素治療三、核衰變規(guī)律放射性核素是不穩(wěn)定的,它要自發(fā)地發(fā)生衰變而變成新元素的核素。放射性核素衰變是隨機(jī)的、自發(fā)的按一定的速率進(jìn)行;各種放射性核素都有自己特有的衰變速度;放射性原子核衰變是有規(guī)律的,即原子核數(shù)目隨時(shí)間增長(zhǎng)按指數(shù)規(guī)律減少。(一)、衰變規(guī)律衰變公式:Nt=N0e-λt共性:任何放射性核素的衰變?cè)雍藬?shù)目隨時(shí)間增長(zhǎng)按指數(shù)規(guī)律減少;
NlogNtt特性:不同的放射性核素有不同的衰變常數(shù)(λ)。衰變規(guī)律
N=N0e-tN0為初始放射性原子數(shù);N為經(jīng)t時(shí)間衰變后的原子數(shù);e是自然對(duì)數(shù)底;是衰變常數(shù):某種放射性核素的核在單位時(shí)間內(nèi)自發(fā)衰變的比率;它反映該核素衰變的速度和特性;對(duì)整個(gè)放射源,表示發(fā)生衰變的原子核數(shù)占當(dāng)時(shí)總核數(shù)的百分?jǐn)?shù);對(duì)單個(gè)原子核,表示原子核發(fā)生衰變的幾率,即發(fā)生衰變的可能性。每種放射性核素都有其固定的值。從N=N0e-t
中可看出,值越大,放射性核素衰變?cè)娇臁?二)半衰期
(halflife
)1.物理半衰期(physicalhalflife,T1/2)在單一的放射性核素衰變過(guò)程中,放射性活度降至原來(lái)一半所需的時(shí)間;長(zhǎng)者可達(dá)1010a,短者僅有10-10s。半衰期<10h的核素稱為短半衰期核素。
0.693
λ=--------T1/2T1/2為每一放射性核素所特有。99mTc6.02H153131I8.04Day188Re17H32P14.3Day125
2.生物半衰期(biologicalhalflife,Tb)在某生物體系中,某種指定化學(xué)元素的排出速率近似地按指數(shù)規(guī)律減少時(shí),由于生物過(guò)程使其在此系統(tǒng)中減少至一半所需時(shí)間。
(effectivehalflife,Te)當(dāng)某生物系統(tǒng)中,某種指定的放射性核素的量,由于放射性衰變和生物排出的綜合作用,該核素的量減少一半所需時(shí)間。
Te=T1/2*Tb/(T1/2+Tb)例:I-131在甲狀腺的Te計(jì)算,I-131物理T1/2為8.1天,設(shè)Tb為7天;天。(二)、放射性活度
radioactivity放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生核衰變的次數(shù)。國(guó)際單位:
貝可勒爾(Becquerel,Bq)1Bq=1S-1衍生單位:KBq、MBq1MBq=106Bq舊制單位:居里(Curie,Ci)單位換算:10Bq
1Ci=1000mCi一、帶電粒子與物質(zhì)相互作用(一)電離與激發(fā)(Ionizationandexcitation)電離:帶電離子α、β→物質(zhì)→核外電子→e-脫離軌道→自由電子;失去e-的核帶正電荷,兩者形成一對(duì)離子。自由電子還可使其它原子發(fā)生電離:次級(jí)電離。帶電粒子e-正負(fù)離子對(duì)次級(jí)電子eV
第三節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用
激發(fā):α、β→物質(zhì)→軌道電子獲能→由低能級(jí)→高能級(jí),使整個(gè)原子處于激發(fā)態(tài)。退激時(shí)可發(fā)射標(biāo)識(shí)X射線和俄歇電子。
帶電粒子粒子X(jué)(退激)(二)散射
(scattering)入射粒子與物質(zhì)原子核碰撞而改變運(yùn)動(dòng)方向與能量的過(guò)程。僅改變運(yùn)動(dòng)方向能量不變者為彈性碰撞。
α粒子的質(zhì)量較大,徑跡基本呈直線,發(fā)生散射較少。β粒子輕,運(yùn)動(dòng)為曲線,散射明顯。粒子粒子(三)軔致輻射
(bremsstrahlung)高速帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí),受原子核電場(chǎng)作用時(shí)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),部分或全部動(dòng)能轉(zhuǎn)化為具有連續(xù)能譜的X射線發(fā)射出來(lái),這種現(xiàn)象稱為軔致輻射。產(chǎn)生幾率隨帶電粒子的能量和物質(zhì)原子序數(shù)增大而增大。
粒子X(jué)(四)、湮滅輻射正電子衰變產(chǎn)生的正電子具有一定的動(dòng)能,能在介質(zhì)中運(yùn)行一定距離,當(dāng)其能量耗盡時(shí)可與物質(zhì)中的自由電子結(jié)合而轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向相反、能量各為511kev的光子而自身消失。二、光子與物質(zhì)的相互作用
X,俄歇e光電子γKL(一)光電效應(yīng)(photoelectriceffect)光子在與介質(zhì)原子的軌道電子作用中,把全部能量傳遞給一個(gè)軌道電子,使其脫離原子,成為自由電子,原子被電離,光子本身消失。MeV;光子被物質(zhì)原子完全吸收后發(fā)射軌道電子;脫離軌道的電子稱光電子,還可產(chǎn)生次級(jí)電離;原子因電子空位處于激發(fā)態(tài),退激時(shí)發(fā)射特征X線或俄歇電子。(二)康普頓效應(yīng)
(comptoneffect)入射γ康普頓e散射γ光子與物質(zhì)的電子相互作用,把一部分能量傳遞給電子,使其脫離原子,光子改變運(yùn)動(dòng)方向。MeV入射光子將部分能量轉(zhuǎn)移給物質(zhì)核外電子,其余部分能量被散射光子帶走。(三)電子對(duì)生成
(electronpairproduction)入射γγγ511keV511keVe++e-自由e能量大于的光子在物質(zhì)原子核電場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子,而光子本身消失,稱為電子對(duì)生成。MeV(兩個(gè)電子的靜止質(zhì)量);光子在電場(chǎng)作用下被完全吸收,產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)電子;光子能量被正、負(fù)電子任意分配帶走(超過(guò)MeVEr轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子動(dòng)能);第二章核醫(yī)學(xué)常用儀器
山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院第一節(jié)閃爍探測(cè)器一、γ照相機(jī)第二節(jié)顯像儀器
準(zhǔn)直器
NaI晶體光導(dǎo)光電倍增管位置電路能量電路顯示系統(tǒng)成像裝置二、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層儀(SinglePhotonEmmissionComputedTomography,SPECT)探頭機(jī)架計(jì)算機(jī)光學(xué)系統(tǒng)檢查系統(tǒng)圖像重建晶體光電倍增管位置電路顯示系統(tǒng)圖像重建γ光子閃爍光子信號(hào)放大探頭部分X、Y位置數(shù)字信號(hào)濾波反投影三、多探頭符合電路探測(cè)系統(tǒng)雙/三探頭SPECT系統(tǒng)符合探測(cè)技術(shù)符合電子成像四、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層儀
(PositronEmissionTomography,PET)晶體電子準(zhǔn)直器符合線路飛行時(shí)間技術(shù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)圖像顯示系統(tǒng)斷層床湮滅輻射一對(duì)反向γ光子511KeV多個(gè)探測(cè)器接收空間位置能量信號(hào)斷層影像迭代重建β+電子原理醫(yī)用回旋加速器融合產(chǎn)生力量五、圖像融合技術(shù)衰減校正Hawkeye的功能解剖融合圖像(FunctionalAnatomicMapping,F(xiàn)AM)CTSPECT/PET同機(jī)圖像融合
融合產(chǎn)生力量第三節(jié)、功能測(cè)定儀器一、甲狀腺功能測(cè)定儀二、多功能儀第四節(jié)放射性計(jì)數(shù)測(cè)量?jī)x器醫(yī)用活度計(jì)γ計(jì)數(shù)器第三章放射性藥物山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院第一節(jié)放射性藥物基本概念一、定義放射性藥物(radiopharmaceuticals)是指進(jìn)入體內(nèi),用于診斷、治療、科學(xué)研究用的放射性核素(radionuclide)和標(biāo)記化合物。又可稱為放射性示蹤劑、放射性化學(xué)藥品等。包括:1放射性核素
2放射性核素標(biāo)記的化合物
3含有放射性核素的樹脂、微球等與普通藥物區(qū)別:
器官定位或參與某一代謝過(guò)程不發(fā)揮普通藥物的藥理作用。
主要依靠所荷載的放射性核素發(fā)射的射線起診斷和診療作用。二、放射性藥物的特點(diǎn)
1.具有放射性
2.具有特定物理半衰期不能長(zhǎng)期貯存
3.藥物本身化學(xué)量很少
載體、導(dǎo)向作用;化學(xué)量很小,不會(huì)引起中毒和危害。4.具有特異性臟器、病變的選擇性聚集;非選擇臟器很少或不聚集。三、放射性藥物對(duì)核素的要求1、合適的物理半衰期目的不同,要求不同。體內(nèi)診斷—短半衰期;體內(nèi)治療—較長(zhǎng)半衰期核素;體外診斷—長(zhǎng)半衰期2、合適的衰變類型診斷:γ發(fā)射體;治療:β-發(fā)射體。3、適當(dāng)?shù)哪芰磕芰窟m中。
SPECT臟器顯像:γ射線100~300keV;
PET:511Kev;治療:β-射線4、毒性小5、放射性核素方便、易得;標(biāo)記及制備過(guò)程簡(jiǎn)單、快速。四、對(duì)放射性藥物的要求應(yīng)具有理想的物理化學(xué)和生物學(xué)特性
1.足夠的放射性核素純度:所指定的放射性核素的放射性活度占總放射性活度的百分比>99%2.合適的放射性化學(xué)純度(radiochemicalpurity)指標(biāo)記化合物的放射性活度占該樣品總放射性活度的百分比。
3.符合要求的生物學(xué)性能生物學(xué)性質(zhì)相同(示蹤劑);
靶向性高(顯像)4.理想的物理化學(xué)性質(zhì)5.無(wú)菌、無(wú)熱源、毒性小第二節(jié)放射性藥物的生產(chǎn)和制備一.放射性核素的生產(chǎn)1.反應(yīng)堆:主要工具。產(chǎn)額高、成本低。利用反應(yīng)堆強(qiáng)大的中子流輻照靶核的核反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)放射性核素的核反應(yīng)有多種,其中最常用的核反應(yīng)是中子俘獲反應(yīng)。
2.加速器:加速質(zhì)子、氘核、α粒子等帶電粒子,利用它們轟擊靶核生成放射性核素。加速器生產(chǎn)的核素多為短壽、超短壽的放射性核素。
回旋加速器3.放射性核素發(fā)生器:從長(zhǎng)半衰期的放射性核素(母體)中分離出短半衰期的放射性核素(子體)的裝置。最常用的99Mo—99Tcm發(fā)生器,俗稱99鉬—99锝m“母?!?,只要用生理鹽水淋洗母體吸附柱即可。一、放射性藥物(radiopharmaceuticals)分類診斷用藥(γ發(fā)射體)用于體內(nèi)顯像-------顯像劑(imagingagent)用于體內(nèi)非顯像-----示蹤劑(tracer)用于體外分析-------放射性試劑
(radioactivereagent)治療用藥:以發(fā)射β-粒子為主的核素(β-發(fā)射體)T1/2:17小時(shí)~51天組織內(nèi)射程:1mm~1cm第三節(jié)診斷與治療放射性藥物二、臨床診斷常用放射性核素元素名稱核素符號(hào)T1/2主要γ光子(KeV)主要β粒子(KeV)體內(nèi)用氟(fluorine)18F110Min511β+635锝(technetium)99Tcm6h141鉈(Thallium)201Tl74h167鎵(gallium)67Ga78h93,185,300碘(iodine)123I13h159131I8d364β-336,606體外用碘(iodine)125I60d35.5氫(hydrogen)3H12yβ-18.6(1)γ光子的能量適中:
141Kev,在100~300Kev范圍內(nèi)。(2)理想的的物理半衰期(T1/2):
99Tcm的T1/2為6h。(3)純?chǔ)冒l(fā)射體:只發(fā)射γ光子。滿足顯像同時(shí)減低受檢者的受照射劑量。。99mTc(4)能標(biāo)記多種化合物:
99mTc,化學(xué)性質(zhì)活潑,能簡(jiǎn)易、快速地標(biāo)記在多種顯像藥物上,幾乎可用于所有臟器的顯像(5)價(jià)廉、易得:利用99鉬-99锝(cow)發(fā)生器,生產(chǎn)便利,價(jià)格低廉
母體核素90Mo半衰期為66h,可以有一周以上的期間釋放可使用量的99mTc。90Mo-99mTc發(fā)生器每隔23h可淋洗一次,這時(shí)的99mTc的活度是前次淋洗時(shí)(23h)的90Mo的活度的67.6%和當(dāng)時(shí)實(shí)際的90Mo活度的86%。99mTc發(fā)射單光子,能量為140KeV,半衰期為,能標(biāo)記多種化合物。MIBI----心肌顯像劑MDP----骨顯像劑ECD----腦灌注顯像劑DTPA----腎動(dòng)態(tài)顯像劑等等基本概念131I發(fā)射兩類射線:β-射線可治療疾病射線可用來(lái)顯像,能量為360KeV,較高不太適合顯像。目前,主要用來(lái)診斷和治療甲狀腺疾病?;靖拍钤孛Q核素符號(hào)T1/2主要β-粒子(KeV)γ光子(KeV)碘(iodine)131I8d336,607364磷(phosphorus)32P14d1710釤(samarium)153Sm47h637-810103鍶(strontium)89Sr51d1492釔(yttrium)90Y64h2300錸(rhenium)186Re3.8d1071137188Re17h2119155三、臨床治療常用放射性核素理想的治療用放射性藥物,應(yīng)具備以下特征:①合適的有效半衰期,以1~5d為宜;②能準(zhǔn)確地定位于靶器官,靶/非靶比值高;③體內(nèi)穩(wěn)定性好,能較長(zhǎng)時(shí)間滯留在靶部位;④核素應(yīng)發(fā)射純?chǔ)?射線或β-射線為主,能量適中。治療用放射性藥物的要求
為了保證臨床應(yīng)用的有效性和安全性,放射性藥物在引入人體前,必須對(duì)放射性藥物進(jìn)行質(zhì)量控制和鑒定,包括物理性狀、化學(xué)性狀和生物性狀三個(gè)方面的鑒定和監(jiān)測(cè)。
第四節(jié)放射性藥物的質(zhì)量控制1.物理狀態(tài):液體試劑顏色(無(wú)色透明)、顆粒大?。∕AA)等2.放射性核素純度:放射性藥物所含放射性核素的純度一般要求>99%3.放射性活度:在給患者用藥前,必須用活度計(jì)測(cè)定藥物的放射性活度。一、物理性狀鑒定1.藥物的pH值及離子濃度:
每種放射性藥物都要求符合自身合適的pH值及離子濃度,理想者為pH值在左右的等滲溶液2.放射化學(xué)純度:放射化學(xué)純度占藥物的總放射性活度的百分比應(yīng)達(dá)到95%以上,保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。質(zhì)檢方法可采用放射性紙層析色譜法、薄層層析色譜法,HPLC法等。二、化學(xué)性狀鑒定1.無(wú)菌處理及檢驗(yàn)熱壓滅菌微孔薄膜(孔徑)過(guò)濾法除菌。2.熱原試驗(yàn)3.其它試驗(yàn)在一個(gè)新的放射性藥物進(jìn)入臨床應(yīng)用之前,除了上述無(wú)菌、無(wú)熱原試驗(yàn)外,還應(yīng)先在動(dòng)物活體進(jìn)行化學(xué)毒性試驗(yàn)和生物分布試驗(yàn)等以確認(rèn)其安全性和有效性。三、生物學(xué)鑒定:第四章輻射防護(hù)
輻射防護(hù)(radiationprotection)的目的就是要把放射線對(duì)人的影響減少到最低限度。只有掌握有關(guān)射線對(duì)人體影響的知識(shí)和防護(hù)措施,才能趨利避害,化害為利。我國(guó)的法定計(jì)量單位是以國(guó)際制單位為基礎(chǔ),同時(shí)選用了一些非國(guó)際制的單位。常用單位:照射量、吸收劑量、當(dāng)量劑量和有效劑量當(dāng)量。第一節(jié)輻射劑量單位一、照射量
(exposure)是表示射線空間分布的輻射劑量,表示射線空間分布的輻射劑量,即在離放射源一定距離的物質(zhì)受照射線的多少,以X射線或γ射線在空氣中全部停留下來(lái)所產(chǎn)生的電荷量來(lái)表示。國(guó)際單位為庫(kù)侖·(千克)-1,簡(jiǎn)寫為C·(kg)-1。傳統(tǒng)的單位是倫琴(roentgen,R)。
二、吸收劑量(absorbeddose)單位質(zhì)量被照射物質(zhì)吸收任何電離輻射的平均能量。單位名稱:戈瑞(Gy)簡(jiǎn)寫為J·(kg)-1。傳統(tǒng)單位是拉德(rad)1Gy=100rad1Gy=1J.kg-11Gy表示1千克受射線照射物質(zhì)吸收射線能量為1焦耳,吸收劑量率:?jiǎn)挝粫r(shí)間的吸收劑量(Gy/s)D=dD/dt。三、當(dāng)量劑量
(doseequivalent)衡量射線生物效應(yīng)及危險(xiǎn)度的輻射劑量.
輻射類型不同時(shí),相同的吸收劑量產(chǎn)生的生物效應(yīng)不同。專用名:西沃特(Sievert,Sv)當(dāng)量劑量率:Sv/s舊制單位是雷姆(rem),1Sv=100remQ(品質(zhì)因素):X射線、射線、β-射線及正電子為1,α粒子為20,中子為10。四、有效劑量
(effectivedoseequivalent)修正后的劑量當(dāng)量。
HE=ΣTWTHT
E:有效劑量,WT:組織T的組織權(quán)重因子,HT:組織T的當(dāng)量劑量。當(dāng)受到非均勻性照射時(shí),各組織或器官受到的危險(xiǎn)劑量當(dāng)量與相應(yīng)的權(quán)重因子乘積的總和。用以評(píng)價(jià)全身受到非均勻性照射,發(fā)生隨機(jī)效應(yīng)幾率物理量。
第二節(jié)作用于人體的放射源
作用于人體的輻射源一、天然本底輻射(naturebackground)在人類生存的環(huán)境中,自然存在的多種射線和放射性物質(zhì)。包括宇宙射線(cosmicradiation)、宇宙射線感生放射性核素(cosmogenicradionuclide)和地球輻射(earthradiation)。作用于人體的輻射源1.宇宙射線初級(jí)宇宙射線:星球碰撞、爆炸等形成的微粒在宇宙空間磁場(chǎng)的作用下形成的高能粒子流,其中主要是質(zhì)子,其次是α粒子和重離子等。次級(jí)宇宙射線:初級(jí)宇宙射線從宇宙空間進(jìn)入大氣層后,與空氣分子發(fā)生核反應(yīng)形成光子、電子、質(zhì)子、中子、л介子等射線作用于人體的輻射源宇宙射線的輻射特點(diǎn)能量范圍寬,強(qiáng)度隨海拔高度、緯度的不同而變化。對(duì)人體產(chǎn)生外照射。初級(jí)宇宙射線進(jìn)入大氣層后產(chǎn)生次級(jí)宇宙射線的級(jí)聯(lián)反應(yīng)示意圖作用于人體的輻射源2.宇宙射線感生放射性核素初級(jí)宇宙射線從宇宙空間進(jìn)入大氣層后,與空氣分子發(fā)生核反應(yīng)除放出射線外,還產(chǎn)生3H、14C、7Be、22Na、85Kr等放射性核素。作用于人體的輻射源3.地球輻射①系列(series)衰變放射性核素必須經(jīng)過(guò)2代或2代以上的衰變才能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定核素的天然放射性核素。包括鈾系、釷系、錒系等三大系列;是地球輻射的主要來(lái)源。共同特點(diǎn):
A.起始的母體放射性核素具有與地球年齡相當(dāng)?shù)陌胨テ冢荛L(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的形成系列衰變。
B.系列衰變?cè)氐拿恳粭l衰變線都會(huì)產(chǎn)生222Rn(氡)。
C.最后都形成穩(wěn)定核素---鉛(Pb)
②40K、14C等單獨(dú)存在的天然放射性核素
4、本底當(dāng)量時(shí)間
成人接受天然本底輻射的劑量:年國(guó)際(內(nèi))規(guī)定的劑量限值:20(50)mSv/年
作用于人體的輻射源二、醫(yī)療輻射目前,醫(yī)療照射在公眾受到的人工輻射源照射中居于首位。醫(yī)療照射總的變化趨勢(shì)是:一方面受檢人數(shù)逐年增加;另一方面由于技術(shù)裝備的不斷改進(jìn),做同樣項(xiàng)目的檢查受到的照射逐年降低。作用于人體的輻射源三、其他人工輻射源1.火力發(fā)電站火力發(fā)電站釋放的主要放射性核素是釷(Th)和氡(Rn)及其衰變子體。2.消費(fèi)產(chǎn)品中的人工輻射
第三節(jié)放射線對(duì)人體的影響
一、確定性效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)(一)、確定性效應(yīng):是指輻射損傷的嚴(yán)重程度與所受劑量呈正相關(guān),有明顯的閾值,劑量未超過(guò)閾值不會(huì)發(fā)生有害效應(yīng)。一般是在短期內(nèi)受較大劑量照射時(shí)發(fā)生的急性損害。研究對(duì)象為個(gè)體
(二)、隨機(jī)效應(yīng)
研究的對(duì)象是群體,是輻射效應(yīng)發(fā)生的幾率與劑量相關(guān)的效應(yīng),不存在具體的閾值。
在放射防護(hù)中不能只滿足于達(dá)到劑量限值,而對(duì)人員的照射應(yīng)該達(dá)到盡可能低的劑量水平。
二、輻射損傷的化學(xué)基礎(chǔ)
從射線作用于機(jī)體到引起機(jī)體出現(xiàn)相應(yīng)變化,要經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。一般經(jīng)過(guò)四個(gè)階段:物理階段物理-化學(xué)階段化學(xué)階段生物學(xué)階段特別提醒國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)建議:孕婦盡量避免做下腹部和骨盆部位的放射學(xué)檢查。世界衛(wèi)生組織提出“十日法則”:育齡婦女在月經(jīng)開始十天內(nèi)接受放射學(xué)檢查較為安全。特別提醒小兒應(yīng)用原則:兒童對(duì)射線比較敏感所用劑量:少劑量計(jì)算公式:(年齡+1)/(年齡+7)×成人劑量按年齡估算:1歲以內(nèi):成人劑量的20%-30%,
1-3歲:成人劑量的30%-50%,
3-6歲:成人劑量的40%-70%,
6-15歲:成人劑量的60%-90%輻射防護(hù)的原則與措施輻射防護(hù)的目的與原則目的:防止有害的確定性效應(yīng)限制隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生率,使之降到可以接受的水平。使一切具有正當(dāng)理由的照射保持在可以合理做到的盡可能低的水平。
第四節(jié)核醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)原則與措施
(Radiologicalprotection)一、目的與意義(一)目的防止一切有害的確定性效應(yīng)。降低隨機(jī)效應(yīng) ,使之達(dá)到可以接受的水平。(二)意義研究輻射作用于機(jī)體后,所引起的變化和反應(yīng),用于指導(dǎo)正確的輻射防護(hù)。研究輻射對(duì)機(jī)體的作用及其規(guī)律,作為放射治療的理論基礎(chǔ)。二、輻射防護(hù)的三項(xiàng)基本原則1.實(shí)踐的正當(dāng)化(justification
ofpractice)2.防護(hù)的最優(yōu)化(optimization
ofprotection)3.個(gè)人劑量限制化
(doselimitation)三、外照射防護(hù)的基本措施時(shí)間防護(hù)(timeprotection)距離防護(hù)(distanceprotection)屏蔽防護(hù)(shieldingprotection)四、內(nèi)照射防護(hù)的基本措施
區(qū)域限制(arealimit)
非限制區(qū)監(jiān)督區(qū)控制區(qū)
安全操作(safeoperation)
個(gè)人防護(hù)用品個(gè)人計(jì)量?jī)x通風(fēng)櫥屏蔽廢物處理即時(shí)清除表面污染保潔去污(decontamination)
皮膚污染的處理工作服污染的處理器械污染的處理工作室表面污染的處理一、核醫(yī)學(xué)檢查與其它臨床檢查項(xiàng)目比較
統(tǒng)計(jì)表明,CT掃描,胸部透視,腹部透視,腰椎攝影,頭顱攝影等X線檢查的輻射當(dāng)量劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相應(yīng)部位或相當(dāng)部位的核醫(yī)學(xué)顯像和功能測(cè)定。
二、核醫(yī)學(xué)檢查受照劑量與天然本底輻射比較
國(guó)內(nèi)調(diào)查的結(jié)果提示,腦、骨、心臟顯像給藥劑量較大,所受的有效當(dāng)量劑量約相當(dāng)于一年所受平均天然本底輻射劑量的~倍。其他核醫(yī)學(xué)檢查項(xiàng)目一次患者接受的輻射劑量約相當(dāng)于一年平均天然本底輻射劑量。三、核醫(yī)學(xué)工作人員所受的輻射劑量分析
不同工種放射工作人員外照射當(dāng)量劑量水平年人均劑量~,核醫(yī)學(xué)工作人員是0.65~2.38mSv,平均1.33mSv。無(wú)論是不同工種放射工作人員還是核醫(yī)學(xué)工作人員個(gè)人年均當(dāng)量劑量均明顯低于國(guó)家職業(yè)照射年劑量限值的1/10。不同工種放射工作人員的個(gè)人劑量以介入手術(shù)操作人員最高,核醫(yī)學(xué)工作人員與X線診斷,放射治療等工種人員持平或略低。核醫(yī)學(xué)科與其它放射診斷科室人員年均當(dāng)量劑量無(wú)差異。
結(jié)束語(yǔ)射線可造福于人類,給人類帶來(lái)極大的利益和方便,包括工、農(nóng)、醫(yī)等各方面射線也可危害人類,如果不正確使用,可為人類帶來(lái)災(zāi)害。射線具有可防性,只要遵守放射管理規(guī)程和原則,利用其有利的一面,可避免射線產(chǎn)生的危害。第五章放射性核素顯像技術(shù)
山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院
一、顯像原理放射性核素顯像是以臟器內(nèi)外或臟器內(nèi)各組織之間或臟器與病變之間放射性濃度差別為基礎(chǔ)的臟器組織和病變的顯像方法。具備基本條件①
放射性核素或放射性標(biāo)記物②
顯像的探測(cè)裝置
靶器官非靶器官病變組織正常組織放射性濃度差放射性濃度差體內(nèi)檢查法利用核醫(yī)學(xué)顯像裝置探測(cè)到這種放射性濃度差,并以一定的方式將它們顯示成像。1.合成代謝底物如131I被甲狀腺上皮細(xì)胞選擇性攝取而使甲狀腺顯影2.選擇性攝取一些細(xì)胞可以選擇性攝取特殊價(jià)態(tài)物質(zhì)。如心肌細(xì)胞攝取與鉀離子(K+)類似的正一價(jià)物質(zhì)鉈(T1+)和99mTc標(biāo)記的異腈類化合物的正一價(jià)部分而使心肌顯影。二、顯像劑被臟器或組織聚集的機(jī)制3.選擇性排泄如131I標(biāo)記的鄰碘馬尿酸類似代謝產(chǎn)物馬尿酸,由腎小管上皮
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