核医学第1章 核医学物理基础精品PPT课件
99mTc与99Tc互为同质异能素。
放射性核衰变
• 不稳定核素的原子核能自发地发生核内成分或能
态的改变而转变成另一种核素，同时释放一种或 一种以上的射线。
• 这种变化过程称为放射性核衰变，简称核衰变。 • 这种不稳定的核素称为放射性核素。放射性核素
按其来源可分为天然和人工两大类。
• 原子核能稳定地存在，不会自发地发生变化的核
中子 质子 电子
原子核
• 原子核由质子和中子组成，它们统称为核子。
• 通常采用 XN表示原子的结构，其中X代表元素符号
，Z代表质子数，N代表中子数，A代表原子的质量数 ，因为元素符号本身就确定了质子数，N=A–Z, 故原 子结构亦可简便地只记元素符号和质量数AX，如131I 、18F。
• 质子带一个正电荷，中子呈电中性，核外电子带负
第1章 核医学物理基础
2014-2-17
核医学
核医学 物理基础
第一节
核物理基本概念
第二节
核衰变方式
第三节
放射性核衰变的基本规律
第四节
射线与物质的相互作用
第一节
•核物理基本概念
原子和原子结构
• 原子（atom）是构成元素的基本单位，不同元素的原子具
有不同的性质，但是原子的基本结构大致相同。
每层能容纳的电子数为2n2 （n代表第几壳层）
能；
2. β+衰变时核内需要1.022MeV的能量来形成一个
电子使质子转化成中子，并释放出一个正电子。
3. 在为电子俘获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；
4. 提供能量使衰变的核处于激发态，这是γ跃迁的
前提。
第二节
•核衰变方式
放射性衰变的类型
同一种核素化学性质和核性质均相同，是某一 原子固有的特性征。
同位素
凡原子核具有相同的质子数而中子数不同的元素 互为同位素。
如125I、131I、132I均有53个质子，但中子数不同， 在元素周期表中处于同一位置，是同一元素-碘元 素。
一种元素往往有几种甚至几十种同位素。一个元 素所有同位素，其物理性质可能有所不同，但都 具有完全相同的核外电子结构，大部分同位素化 学和生物性质基本相同。
因此，医学上才能利用核探测的高灵敏性，以放射性同位 素标记生物活性物质或药物等进行实验研究和诊断疾病。
同质异能素 核内中子数和质子数都相同但能量状态不同的核 素彼此称为同质异能素。
在核素右上角加上一个字母m，表示处于激发态 （excited state）或亚稳态（metastable state）。如 99Tcm ，也常写成99mTc
元素、核素、同位素、同质异能素
元素:凡原子核内的质子数相同的一类原子称为一 种元素。现已发现100多种元素。
元素、核素、同位素、同质异能素
元素 凡原子核内的质子数相同的一类原子称为一种
元素。现已发现100多种元素。
核素 原子核ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ质子数、中子数和原子核所处的能量
状态均相同的原子属于同一种核素。现在已知有 2000多种核素。
素称为稳定性核素。（一般以半衰期109年为界）
放射性核衰变
226Ra放出的三种射线在电场中的表现
核稳定性的影响因素
核稳定性的影响因素
1. 原子核中子和质子的数目保持一定的比例才能稳定，不
会自发地发生变化而稳定地存在。
2. 原子量较小的核素，N/Z=1时原子核是稳定的。 3. 当质子数较多时（一般为Z＞20），质子数多了，斥力增
• 核科学中常用的能量电子单位为电子伏特(eV)。
1eV是在电压为1V的两点间移动一个电子时电场 力所做的功。1eV=1.6021892×10-10J。
• 1u物质转化为相应的能量为931.478Mev，一个电
子相应的能量为0.511006MeV
衰变能
衰变能的去向：
1. 为α，β-，β+衰变时发射的α，β-，β+粒子提供动
• 广义的质量亏损：体系变化前后静止质量之差。 • 放射性核素衰变前后的静止质量总是有差异的，
且衰变产物的全部质量小于放射性核素母体原有 的质量，故所有核衰变存在质量亏损。
衰变能
• 质量亏损按爱因斯坦的质能联系定量（也称质能
守恒定律）转化为能量，即E=mc2 （其中c为真空 中的光速），转变产生的能量称为衰变能。
• 处于激发态的核都不稳定，会释放出过剩的能量而
回到基态。
核外电子的能量状态
• 核外电子首先占据能量低的状态，即称为基态。
• 原子在加热或受射线照射时，内层电子就可能获
得能量而跳跃到能量较高的外层上，这样的状态 称为激发态。
• 处于激发态的原子不稳定，会释放能量使外层电
子跃迁到内层、整个原子即从激发态回到基态。
原子核便不稳定。
核稳定性的影响因素总结
① 中子质子比例不平衡， 主要发生β衰变；
② 核子总数过多： （Z＞82），均为放射性 核素，主要发生α衰变。
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。
• 自由核子结合成原子核的时候，有能量释放出来
，这种能量称为原子核的结合能。
原子和原子结构
氢原子只有一个电子，其质量为 9.108*10-28g ，它的原子核（只有1 个质子）质量为1.672*10-24g ，原子 核的质量是核外电子的1836倍。
一般用原子核的质量数代表整个原 子的质量。
国际上统一规定将126C的1/12作为原 子质量单位（atomic mass unit, u）。 质子、中子和电子的静止质量分别 为 1.007276470u、1.008665012u， 0.00054858026u
电荷，原子核的正电荷(质子)数目与核外电子数相 等，所以原子本身呈电中性。
原子核的能量状态
• 原子核的能级：原子核中的核子在不断运动，原子
核因核子运动状态不同而处于不同的能量状态。
• 一般情形下，原子核都处于能量最低的状态，称为
基态。
• 在一定条件下(如核衰变)，原子核可暂时处于较高
能量的状态，称为激发态。
大，必须有更多的中子使核力增强，才足以克服斥力， 保持核稳定，N/Z可达1.5左右。
4. 如果质子数太多，无论怎样改变中子质子比例，也无法
使核保持稳定，故天然存在的原子序数大于82的核素均 为放射性核素。（如83号元素Bi在2003年被发现有极其微弱的放 射性）
5. 原子核中质子数过多或过少，或者中子数过少或过多，
放射性核衰变
• 不稳定核素的原子核能自发地发生核内成分或能
态的改变而转变成另一种核素，同时释放一种或 一种以上的射线。
• 这种变化过程称为放射性核衰变，简称核衰变。 • 这种不稳定的核素称为放射性核素。放射性核素
按其来源可分为天然和人工两大类。
• 原子核能稳定地存在，不会自发地发生变化的核
中子 质子 电子
原子核
• 原子核由质子和中子组成，它们统称为核子。
• 通常采用 XN表示原子的结构，其中X代表元素符号
，Z代表质子数，N代表中子数，A代表原子的质量数 ，因为元素符号本身就确定了质子数，N=A–Z, 故原 子结构亦可简便地只记元素符号和质量数AX，如131I 、18F。
• 质子带一个正电荷，中子呈电中性，核外电子带负
第1章 核医学物理基础
2014-2-17
核医学
核医学 物理基础
第一节
核物理基本概念
第二节
核衰变方式
第三节
放射性核衰变的基本规律
第四节
射线与物质的相互作用
第一节
•核物理基本概念
原子和原子结构
• 原子（atom）是构成元素的基本单位，不同元素的原子具
有不同的性质，但是原子的基本结构大致相同。
每层能容纳的电子数为2n2 （n代表第几壳层）
能；
2. β+衰变时核内需要1.022MeV的能量来形成一个
电子使质子转化成中子，并释放出一个正电子。
3. 在为电子俘获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；
4. 提供能量使衰变的核处于激发态，这是γ跃迁的
前提。
第二节
•核衰变方式
放射性衰变的类型
同一种核素化学性质和核性质均相同，是某一 原子固有的特性征。
同位素
凡原子核具有相同的质子数而中子数不同的元素 互为同位素。
如125I、131I、132I均有53个质子，但中子数不同， 在元素周期表中处于同一位置，是同一元素-碘元 素。
一种元素往往有几种甚至几十种同位素。一个元 素所有同位素，其物理性质可能有所不同，但都 具有完全相同的核外电子结构，大部分同位素化 学和生物性质基本相同。
因此，医学上才能利用核探测的高灵敏性，以放射性同位 素标记生物活性物质或药物等进行实验研究和诊断疾病。
同质异能素 核内中子数和质子数都相同但能量状态不同的核 素彼此称为同质异能素。
在核素右上角加上一个字母m，表示处于激发态 （excited state）或亚稳态（metastable state）。如 99Tcm ，也常写成99mTc
元素、核素、同位素、同质异能素
元素:凡原子核内的质子数相同的一类原子称为一 种元素。现已发现100多种元素。
元素、核素、同位素、同质异能素
元素 凡原子核内的质子数相同的一类原子称为一种
元素。现已发现100多种元素。
核素 原子核ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ质子数、中子数和原子核所处的能量
状态均相同的原子属于同一种核素。现在已知有 2000多种核素。
素称为稳定性核素。（一般以半衰期109年为界）
放射性核衰变
226Ra放出的三种射线在电场中的表现
核稳定性的影响因素
核稳定性的影响因素
1. 原子核中子和质子的数目保持一定的比例才能稳定，不
会自发地发生变化而稳定地存在。
2. 原子量较小的核素，N/Z=1时原子核是稳定的。 3. 当质子数较多时（一般为Z＞20），质子数多了，斥力增
• 核科学中常用的能量电子单位为电子伏特(eV)。
1eV是在电压为1V的两点间移动一个电子时电场 力所做的功。1eV=1.6021892×10-10J。
• 1u物质转化为相应的能量为931.478Mev，一个电
子相应的能量为0.511006MeV
衰变能
衰变能的去向：
1. 为α，β-，β+衰变时发射的α，β-，β+粒子提供动
• 广义的质量亏损：体系变化前后静止质量之差。 • 放射性核素衰变前后的静止质量总是有差异的，
且衰变产物的全部质量小于放射性核素母体原有 的质量，故所有核衰变存在质量亏损。
衰变能
• 质量亏损按爱因斯坦的质能联系定量（也称质能
守恒定律）转化为能量，即E=mc2 （其中c为真空 中的光速），转变产生的能量称为衰变能。
• 处于激发态的核都不稳定，会释放出过剩的能量而
回到基态。
核外电子的能量状态
• 核外电子首先占据能量低的状态，即称为基态。
• 原子在加热或受射线照射时，内层电子就可能获
得能量而跳跃到能量较高的外层上，这样的状态 称为激发态。
• 处于激发态的原子不稳定，会释放能量使外层电
子跃迁到内层、整个原子即从激发态回到基态。
原子核便不稳定。
核稳定性的影响因素总结
① 中子质子比例不平衡， 主要发生β衰变；
② 核子总数过多： （Z＞82），均为放射性 核素，主要发生α衰变。
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。
• 自由核子结合成原子核的时候，有能量释放出来
，这种能量称为原子核的结合能。
原子和原子结构
氢原子只有一个电子，其质量为 9.108*10-28g ，它的原子核（只有1 个质子）质量为1.672*10-24g ，原子 核的质量是核外电子的1836倍。
一般用原子核的质量数代表整个原 子的质量。
国际上统一规定将126C的1/12作为原 子质量单位（atomic mass unit, u）。 质子、中子和电子的静止质量分别 为 1.007276470u、1.008665012u， 0.00054858026u
电荷，原子核的正电荷(质子)数目与核外电子数相 等，所以原子本身呈电中性。
原子核的能量状态
• 原子核的能级：原子核中的核子在不断运动，原子
核因核子运动状态不同而处于不同的能量状态。
• 一般情形下，原子核都处于能量最低的状态，称为
基态。
• 在一定条件下(如核衰变)，原子核可暂时处于较高
能量的状态，称为激发态。
大，必须有更多的中子使核力增强，才足以克服斥力， 保持核稳定，N/Z可达1.5左右。
4. 如果质子数太多，无论怎样改变中子质子比例，也无法
使核保持稳定，故天然存在的原子序数大于82的核素均 为放射性核素。（如83号元素Bi在2003年被发现有极其微弱的放 射性）
5. 原子核中质子数过多或过少，或者中子数过少或过多，
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核医学PPT课件-核医学绪论及物理基础
*
高度选择性
放射免疫靶向治疗 受体介导的靶向治疗 放射性核素基因治疗 高度适形性 放射性核素粒子植入治疗等
放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析
*
通过放射性核素示踪技术，可以在生理状态下，从分子水平动态地研究机体各种物质的代谢变化，细致地揭示体内及细胞内代谢的内幕，这是其他技术难以实现的。 放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫显像等技术也属于分子功能影像。
History look back
*
临床核医学之父
1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。
*
影像学可被广义的分为解剖影像及分子影像。 CT和 超声属于解剖影像。 而PET及某些形式的MRI被认为是分子影像。
*
分子影像学
定义：运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。 是连接分子生物学等学科和临床医学的桥梁。
*
反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
*
加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
*
发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
*
核医学发展史
高度选择性
放射免疫靶向治疗 受体介导的靶向治疗 放射性核素基因治疗 高度适形性 放射性核素粒子植入治疗等
放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析
*
通过放射性核素示踪技术，可以在生理状态下，从分子水平动态地研究机体各种物质的代谢变化，细致地揭示体内及细胞内代谢的内幕，这是其他技术难以实现的。 放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫显像等技术也属于分子功能影像。
History look back
*
临床核医学之父
1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。
*
影像学可被广义的分为解剖影像及分子影像。 CT和 超声属于解剖影像。 而PET及某些形式的MRI被认为是分子影像。
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分子影像学
定义：运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。 是连接分子生物学等学科和临床医学的桥梁。
*
反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
*
加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
*
发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
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核医学发展史
核医学课件：第一章 核物理
稳定性核素
稳定性核素 中子与质子比例适当
放射性核素 自发地发出某种射线而转 变为另一种核素
核衰变
放射性核素自发地释放出一种或一 种以上的射线并转变成另外一种核 素的过程。其类型与方式取决于原 子核内的固有特征，与外界无关
α衰变
核子总数过多 （原子序数＞82）
位移规律 AZX
A-4Z-2Y+42He+Q
A = Ao e –λt 当：t=0时
A = Ao e –0.693 预先算出：t/T1/2 查表得到e –λt 值*Ao
贝可与居里的关系 比放射性活度 比放射性浓度
射线与物质的相互作用
带电粒子与物质的相互作用
1. 电离 2. 激发 3. 轫致辐射 4. 散射 5. 湮没辐射 6. 吸收作用
光子与物质的相互作用
1. 光电效应 2. 康普顿-吴有训效应 3. 电子对生成
表示某种放射性核素的一个核在 单位时间内自发衰变的比率，反映 核衰变的速度，与半衰期成反比
T=0.693/λ
放射性活度
放射性活度（A）：一定量的放射性核 素在单位时间内发生的核衰变次数，反 映核衰变率
A=dN/dt 单位：贝可 （Bq) 居里（Ci） 比放射性活度（简称比活度）:单位质量 (容积)放射性制剂中的放射性活度 单位： Bq/mg Bq/mL
22688Ra
22286Rn
eV （能量单位） α射线特点：
KeV MeV
β- 衰 变
富中子核素，中子数过多， 转换为质子
位移规律: AZX 3215P
β射线特点：
AZ+1Y+ β-+Q+υ 3216S
β+ 衰 变
贫中子核素内质子转换为中子
核医学核物理基础ppt课件
AZm XA ZY
99m 43T c9493T c
2021/4/21
二、核衰变规律
核衰变的基本定律
放射性原子数或放射性活度随时间呈指数规律减少。 Nt= N0e-t 或 At= A0e-t
衰变常数
放射性核素在单位时间内衰变的概率。是反映放射性核素 衰变速度的物理量，是放射性核素的一个重要特征参数。 衰变常数越大，放射性核素衰变速度越大。
2021/4/21
吸收作用
定义：带电粒子通过物质时，与物质相互作用, 能量不断 损失，当射线能量耗尽后，带电粒子就停留在物质中，射 线则不再存在，称为吸收(absorption)。
99m43Tc 9493Tcm
9493Tc
同质异能素
2021/4/21
第二节 核衰变
定义：放射性核素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种核素的过程, 称为核衰变(nuclear decay)。
2021/4/21
氚发生β-衰变，衰变为氦
一、核衰变的类型
衰变
定义：衰变时放射出粒子的衰变称衰变( decay) 。 衰变发生于原子序数 > 82的核素。
第一章 核医学的核物理基础
2021/4/21
第一节 原子的基本结构
原子核
中子
++
+
质子
电子
2021/4/21
2021/4/21
同位素
定义：具有相同原子序数，但质量数不同的核素互为同 位素。即质子数相同而中子数不同的核素。
2021/4/21
图2-2 氕、氘、氚互为同位素
同质异能素
定义：具有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的 一类核素称同质异能素。 基态的原子和激发态的原子互为同质异能素(isomer)。
99m 43T c9493T c
2021/4/21
二、核衰变规律
核衰变的基本定律
放射性原子数或放射性活度随时间呈指数规律减少。 Nt= N0e-t 或 At= A0e-t
衰变常数
放射性核素在单位时间内衰变的概率。是反映放射性核素 衰变速度的物理量，是放射性核素的一个重要特征参数。 衰变常数越大，放射性核素衰变速度越大。
2021/4/21
吸收作用
定义：带电粒子通过物质时，与物质相互作用, 能量不断 损失，当射线能量耗尽后，带电粒子就停留在物质中，射 线则不再存在，称为吸收(absorption)。
99m43Tc 9493Tcm
9493Tc
同质异能素
2021/4/21
第二节 核衰变
定义：放射性核素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种核素的过程, 称为核衰变(nuclear decay)。
2021/4/21
氚发生β-衰变，衰变为氦
一、核衰变的类型
衰变
定义：衰变时放射出粒子的衰变称衰变( decay) 。 衰变发生于原子序数 > 82的核素。
第一章 核医学的核物理基础
2021/4/21
第一节 原子的基本结构
原子核
中子
++
+
质子
电子
2021/4/21
2021/4/21
同位素
定义：具有相同原子序数，但质量数不同的核素互为同 位素。即质子数相同而中子数不同的核素。
2021/4/21
图2-2 氕、氘、氚互为同位素
同质异能素
定义：具有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的 一类核素称同质异能素。 基态的原子和激发态的原子互为同质异能素(isomer)。
核医学核医学物理基础PPT课件
• 常见于： 中子数过多的核素,即富中子核素
• β－粒子实质：负电子(核内产生，向外发射)
• 通式：
• 实例：
A Z
X
A Z 1
Y
Q
32 16
P
1362
S
1.71MeV
第28页/共73页
β－衰变 (β－ decay)
• β-粒子特性：射程及穿透力较α粒子强，2Mev的β-粒子在软组织中的射程约为 2c m ， 仍 不 能 用 于 核 医 学 显 像 ， 但 某 些 β-衰 变 核 素 可 用 于 核 素 治 疗 ， 如 ： 131I 用 于治疗甲亢和甲状腺癌，32P可用于血液病和皮肤病的治疗等。
Eavg=0.4 Emax
一般所说的β-射线能量 指的是最大值，也等于 衰变能。
β-射线的平均能量Eavg约 为Emax的0.4左右。
第31页/共73页
β+衰变 (β+ decay)
• 定义：放射性核素的核内自发地放射出β+粒子的衰变方式称为β+衰变。
• 常见于： 中子数相对较少的核素,即贫中子核素。正电子衰变核素，都是人工 放射性核素。
核素 原子核的质子数、中子数和原子核所处的能量状态均相同的原子属于同一种核素。现在已知有2000多种
核素。 同一种核素化学性质和核性质均相同，是某一原子固有的特性征。
第9页/共73页
同位素 凡原子核具有相同的质子数而中子数不同的元素互为同位素。 如125I、131I、132I均有53个质子，但中子数不同，在元素周期表中处于同一位置， 是同一元素-碘元素。 一种元素往往有几种甚至几十种同位素。一个元素所有同位素，其物理性质可能 有所不同，但都具有完全相同的核外电子结构，大部分同位素化学和生物性质基 本相同。
临床医学专业核医学 最全PPT课件
电离密度(ionization density): 单位路径上形成的离子对数目。
第19页/共118页
如果带电粒子使照射物质轨道电子从内层跃迁至外层，整个 原子处于能量较高的激发态，此过程称为激发(excitation)作用。
散射与吸收
带电粒子受到物质原子核库仓电场作用而发生方向偏折 和能量的改变，称为散射(scattering)，只改变运动方向而能量 不变者称为弹性散射(elastic scattering)。
♫ X射线和γ射线都是光子，它们的不同之处：γ射线来源于核内能 量释放，而X射线为核外电子跃迁过程中的能量释放。
第14页/共118页
三、放射性核素衰变规律及其度量
指数衰变规律
核衰变是随机性的，单位时间衰变的原子核数
目与核的总数成正比，并且随着时间的增长，遵循 一定的规律而减少。
T1/ 2
0.693
有效半减期(effective half life, Teff)指放射性核素 由于自发衰变和体内代谢共同作用而减少到初始量一 半的时间。
第16页/共118页
Teff
TrTb Tr Tb
如果某一放射性核素的物理半衰期和生物半排期相差甚 为悬殊，则其Teff主要由短者决定。
第17页/共118页
放射性活度、放射性比活度与放射性浓度
♫ 有效剂量(effective dose，E) 全身收到均匀或不均匀照射时，考虑各器官敏感性后的当量
剂量(HT,R)加权平均值。E WT • HT,R 国际专用单位是希沃特(Sv)。 T 第23页/共118页
♫ 待积当量剂量(committed equivalent dose)
待积剂量(committed dose)指放射性核素进入体内的 剂量积分估算，根据待积剂量的概念还可以推倒出待积 吸收剂量、待积当量剂量和待积有效剂量等。
第19页/共118页
如果带电粒子使照射物质轨道电子从内层跃迁至外层，整个 原子处于能量较高的激发态，此过程称为激发(excitation)作用。
散射与吸收
带电粒子受到物质原子核库仓电场作用而发生方向偏折 和能量的改变，称为散射(scattering)，只改变运动方向而能量 不变者称为弹性散射(elastic scattering)。
♫ X射线和γ射线都是光子，它们的不同之处：γ射线来源于核内能 量释放，而X射线为核外电子跃迁过程中的能量释放。
第14页/共118页
三、放射性核素衰变规律及其度量
指数衰变规律
核衰变是随机性的，单位时间衰变的原子核数
目与核的总数成正比，并且随着时间的增长，遵循 一定的规律而减少。
T1/ 2
0.693
有效半减期(effective half life, Teff)指放射性核素 由于自发衰变和体内代谢共同作用而减少到初始量一 半的时间。
第16页/共118页
Teff
TrTb Tr Tb
如果某一放射性核素的物理半衰期和生物半排期相差甚 为悬殊，则其Teff主要由短者决定。
第17页/共118页
放射性活度、放射性比活度与放射性浓度
♫ 有效剂量(effective dose，E) 全身收到均匀或不均匀照射时，考虑各器官敏感性后的当量
剂量(HT,R)加权平均值。E WT • HT,R 国际专用单位是希沃特(Sv)。 T 第23页/共118页
♫ 待积当量剂量(committed equivalent dose)
待积剂量(committed dose)指放射性核素进入体内的 剂量积分估算，根据待积剂量的概念还可以推倒出待积 吸收剂量、待积当量剂量和待积有效剂量等。
核医学基础知识PPT课件
射线还可以与物质原子核发生 碰撞，使原子核获得能量并发 生跃迁。
射线的能量在物质中传播时会 逐渐减少，最终以热能的形式 散失。
放射性测量
放射性测量是利用专门设计的仪 器和设备来测量放射性核素的活 度、能量和分布等参数的过程。
常用的放射性测量仪器包括盖革 计数器、闪烁计数器和半导体探
测器等。Βιβλιοθήκη 测量放射性时需要遵循一定的安 全规范，以保护测量人员的安全
随着放射性药物的需求不断增 加，如何保证放射性药物的生 产质量和安全性成为了一个重 要问题。未来将会有更严格的 生产标准和质量控制措施出台 。
放射性药物的运输与储存
放射性药物的运输和储存需要 特别注意安全问题。未来将会 有更完善的运输和储存方案出 台，确保放射性药物的安全使 用。
核医学与其他医学影像技术的结合
核医学基础知识PPT课件
目录
• 核医学概述 • 核物理基础 • 核成像技术 • 核医学在临床的应用 • 核医学的未来发展
01
核医学概述
核医学的定义
核医学是利用放射性核素或其标记化合物进行疾病诊断、治疗和研究的医学分支。 它涉及了放射性核素、标记化合物、仪器设备和标记技术等多个领域。
核医学在临床医学中占有重要地位，为疾病的早期诊断和治疗提供了有效手段。
单光子发射断层成像是一种核医学影像技术，用于观察人体器官和组织的血流 灌注和代谢情况。
详细描述
SPECT成像通过检测放射性示踪剂发射的单光子，能够生成三维图像，用于诊 断心脏病、脑部疾病和肿瘤等疾病。
γ相机成像
总结词
γ相机成像是一种简便、快速的核医学影像技术，用于观察人体器官和组织的形 态和功能。
实时成像技术
实时核成像技术能够提供动态的、实时的图像，有助于医 生观察病变的发展和变化，为制定治疗方案提供有力支持 。
核医学总论PPT课件
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”
Blumgart - The father of clinical nuclear medicine
γ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γ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
2020年10月20日星期二
衰变规律
放射性核素原子随时间而呈指数规律减少。
N=N0e-λt λ: decay constant t: decay time e: base of natural logarithm
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： α、β、γ衰变、电子俘获等 α衰变：核衰变时释出出α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。
2020年10月20日星期二
β-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。
核医学发展历史
• 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
药物品种 仪器 开展项目
2020年10月20日星期二
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”
Blumgart - The father of clinical nuclear medicine
γ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γ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
2020年10月20日星期二
衰变规律
放射性核素原子随时间而呈指数规律减少。
N=N0e-λt λ: decay constant t: decay time e: base of natural logarithm
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： α、β、γ衰变、电子俘获等 α衰变：核衰变时释出出α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。
2020年10月20日星期二
β-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。
核医学发展历史
• 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
药物品种 仪器 开展项目
2020年10月20日星期二
《核医学》教学课件：核物理基础
五、内转换
内转换电子过程
（1）处于激发态的原子核 把能量转给一个核外内层 电子， （2）这个电子被逐出原子 成为内转换电子， （3）外层电子填补空穴， 原子核回复到基态， （4）能量由特征X射线 （5）或俄歇电子携走
放射性核衰变规律
放射性核素的衰变是一种自发的过程，不同放射性核 素每个原子核在单位时间内发生衰变的几率不同，即 有不同的衰变常数，以λ表示。 对整个放射源，λ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，λ表示原子核发生衰变的几率，即可 能性。
质量数较小的核素，Z/N=1 时原子核是稳定的。 当质子数较多时（一般为Z＞20），质子数多了，斥力增大， 必须有更多的中子使核力增强，才足以克服斥力，保持核稳 定。 原子核中质子数过多或过少，或者中子数过少或过多，原子 核便不稳定。
放射性核衰变
放射性核素：原子核不稳定，能自发地放出
各种射线变成另一种原子核的核素。
由于核内中子缺乏致使放射出正电子的衰变，称为 正电子衰变，也叫β+衰变。 衰变时发射一个正电子和一个中微子（），原子核 中一个质子转变为中子。 β+衰变时母核和子核的质量数无变化，但子核的核 电荷数减少一个单位，β+衰变可用下式表示：
A Z
X
ZA 1 Y
Q
三、正电子衰变
正电子衰变核素，都是人工放射性核素。 正电子射程仅1～2mm，在失去动能的同时与其邻近 的电子（β－）碰撞而发生湮灭辐射，在二者湮灭 的同时，失去电子质量，转变成两个方向相反、能 量皆为511 keV的γ光子。 正电子发射断层仪（PET）能探测方向相反的511 keV光子，进行机体内的定量、定性和代谢显像。
同质异能素
核内中能素。
核医学第一章课件
诊断原理和特点
物理化学特 性和生物学
行为
在体内脏器 代谢 通过或选择性积聚
物理学特点 发出核射线
可用放射性探测仪 器在体表进行探测
核医学显像检查法
以脏器内、外或脏器与病变间的放 射性浓度差别为基础的脏器或病变显像 方法。
现代医学影像学技术及成像原理
影像ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术
成像原理
CT
衰减系数（CT值）
B超
超声波反射（回声）
本次讲课内容
核医学定义、分类 核医学诊疗原理和特点 核医学发展简史 如何学习核医学
Let’s start!
定义
核医学又称核子医学或原子医学，旧称 “同位素”，在我国属于一门独立医学学 科。
核医学就是利用放射性核素发射的射线对 疾病进行诊断、治疗和研究的学科。
考我吧
名词解释
核医学
Nuclear Medicine
1943年至1946年用131I治疗甲状腺癌转移
初 具
1946年7月14日，美国宣布放射性同位素可以进行 临床应用，开创了核医学的新纪元
规 1951年Benedict Cassen 发明线性扫描机,
模 1958年Hal O.Anger发明Anger照相机
1959年Solomon A.Berson 和Rosalyn S. Yalow发
序幕（1895～1934年）
1895年 M.H. Roentgen发现X-射线, 1896年Henri Becquerl 发现放射性, 1898年居里(Curie)夫妇成功提 取钋(Po)和镭(Ra), 1934年人工方法获得放射性30P。
1934年 Enrico Fermi发明核反应堆，生产第一个
放射性核素治疗靶向性好，疗效高，方 法简便，副反应小，有较高的实用价值。 如 131I治疗甲亢、甲癌，32P治疗真性红 细胞增多症及32P玻璃微球行肝动脉灌注 治疗肝癌等。
核医学物理基础ppt课件
对于软组织而言，光子能量为50-90keV 时，光电效应与康普顿效应同等重要
康普顿效应的发生率还与材料的Z/A比 值和被照射面积成正比，与距离的平方 成反比
3.电子对形成
光子在穿过物质时，在与介质原子核电 场的相互作用过程中突然消失而产生一 对正、负电子，这种作用被称为电子对 生成。
电子对形成
放射性浓度为单位体积溶液中所含的放 射性活度
（三）放射系列和放射平衡
放射系列:放出射线而形成衰变的系列 连续衰变: 放射性核素→子核放射性
核素→稳定性核素 连续衰变、放射系列、天然系列衰变
是环境中天然本底辐射来源之一
系列衰变举例
临床核医学使用的99Mo-99mTc发生器 99Mo（T1/2=67h）→99mTc（T1/2=6.02h ）
核的原子序数和质量均不改，仅 能级改变，又称为同质异能跃进
γ射线的特点
γ射线的本质是中性的光子流 电离能力很小，穿透能力强
γ衰变与γ射线应用举例●
9942Mo→ β-射线→ 99m43Tc→ γ射 线→基态9943Tc
99mTc 发生γ衰变时，发射能量为 141keV的纯γ射线，已广泛用来显 像诊断疾病
2.康普顿效应
随着光子能量的增加，γ光子与原子中 的电子作用时，只将部分能量传递给核 外电子，使之脱离原子核束缚成为自由 电子发射出来，该电子称为Compton电子， 而γ光子本身能量减少，改变方向继续 运行
康普顿效应
当光子能量在0.5-1.0MeV之间时，对任 何物质来说康普顿效应的发生几率都占 主导地位
半衰期
生物半衰期：进入生物体内的放射性 核素或其化合物，由于生物代谢从体 内排出到原来的一半所需的时间
有效半衰期：物理衰变与生物代谢共 同作用。使体内放射性核素减少一半 所需要的时间
康普顿效应的发生率还与材料的Z/A比 值和被照射面积成正比，与距离的平方 成反比
3.电子对形成
光子在穿过物质时，在与介质原子核电 场的相互作用过程中突然消失而产生一 对正、负电子，这种作用被称为电子对 生成。
电子对形成
放射性浓度为单位体积溶液中所含的放 射性活度
（三）放射系列和放射平衡
放射系列:放出射线而形成衰变的系列 连续衰变: 放射性核素→子核放射性
核素→稳定性核素 连续衰变、放射系列、天然系列衰变
是环境中天然本底辐射来源之一
系列衰变举例
临床核医学使用的99Mo-99mTc发生器 99Mo（T1/2=67h）→99mTc（T1/2=6.02h ）
核的原子序数和质量均不改，仅 能级改变，又称为同质异能跃进
γ射线的特点
γ射线的本质是中性的光子流 电离能力很小，穿透能力强
γ衰变与γ射线应用举例●
9942Mo→ β-射线→ 99m43Tc→ γ射 线→基态9943Tc
99mTc 发生γ衰变时，发射能量为 141keV的纯γ射线，已广泛用来显 像诊断疾病
2.康普顿效应
随着光子能量的增加，γ光子与原子中 的电子作用时，只将部分能量传递给核 外电子，使之脱离原子核束缚成为自由 电子发射出来，该电子称为Compton电子， 而γ光子本身能量减少，改变方向继续 运行
康普顿效应
当光子能量在0.5-1.0MeV之间时，对任 何物质来说康普顿效应的发生几率都占 主导地位
半衰期
生物半衰期：进入生物体内的放射性 核素或其化合物，由于生物代谢从体 内排出到原来的一半所需的时间
有效半衰期：物理衰变与生物代谢共 同作用。使体内放射性核素减少一半 所需要的时间