核医学物理基础 ppt课件
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核医学PPT课件-核医学绪论及物理基础
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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
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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”。
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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。
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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）
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加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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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
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
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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
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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”。
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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。
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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）
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加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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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。
核医学课件：第一章 核物理知识
1Bq=2.7×1011 Ci
放射性浓度定义为单位体积溶液中所含的放射
性活度，单位是Bq/ml、mCi/ml等。
第三节、射线与物质相互作用
Section 3 mutual interaction of rad and substance
射线的运动空间充满介质，射线就会与 物质发生相互作用，射线的能量不断被物质 吸收。这种相互作用亦称射线的物理效应， 是了解辐射生物效应、屏蔽防护以及放射性 检测、核素显像和治疗的基础。
Mutual interaction of γrad and Substance
光电效应：光子把能量完全转移给一个轨道电子，使之发射 出来，而光子本身消失。
康普顿效应：发生在γ射线能量较大时，光 子只将部分能量转给轨道电子，使之脱离原子 核发射出来成为康普顿电子，而光子本身改变 运动方向继续运行。
1960
照相机
扫描机
1950
21世纪
PET/CT
PET
1970 SPECT 1990 1990
电子对生成：光子穿过物质时，当光子能 量大于1.022MeV，在光子与介质原子核电场 的相互作用下，产生一对正、负电子。这种作 用被称之为电子对生成。
γ射线与物质相互作用产生光电子、康普顿 电子、生成电子对等次级电子，这些次级电子 也如带电粒子一样引起物质分子的电离和激发。
甲亢的碘-131治疗
治疗前
放射性核素32P敷贴器
治疗后
治疗前
治疗后
3、正电子衰变
正电子衰变：衰变时放出正电子的衰变。也叫β +衰变。
公式：ZAX
Z-1AY + e++ Q+ υ
粒子是带正电荷的电子，正电子射程仅1~2mm即发生湮 没辐射，即失去电子质量，转变为两个质量为511Kev，方 向相反的γ光子。可用PET探测方向相反的γ光子，进行显像。 如18F衰变。
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》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
卫生职业学院核医学第一章 核物理知识基础 ppt课件
• 生物半排期Tb是指生物体内的放射性核 素经由各种途径从体内排出一半所需要 的时间。
• 有效半衰期Teff是指生物体内的放射性 核素由于从体内排出和物理衰变两个因 素作用，减少至原有放射性活度一半所 需的时间。
Te T1/2 Tb T1/2 Tb
第四节 放射性活度
l放射性活度（radioactivity）是表示单 位时间内发生衰变的原子核数。 l放射性活度的旧制单位是居里（curie）， 1居里表示每秒3.7×1010次核衰变。 l新的国际制单位是贝可（Bq）。1Bq定 义为每秒一次衰变。
• 电子俘获也发生在缺中子核素，但核内转 变能量小于1.02MeVc。从核外内层的电子 轨道上俘获一个电子，使一个质子转化为 中子。
• 一个质子俘获一个核外轨道电子转变成一 个中子和放出一个中微子，子核的原子序 数比母核减少一个单位，在元素周期表向 左移一个位置，质量数不变。
• 电子俘获发生后可发生次级辐射：
第二节 放射性衰变
• 放射性衰变：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。
一、α衰变（αdecay）
α衰变是放出α粒子的放射性衰变。 α粒子是由两个质子和两个中子组成， 实际是氦核42He；α衰变发生于重元素， 其原子序数＞82。
• 因而α衰变时，母核放出α粒子后，质量数 减少4，原子序数减少2。
1、当内层电子被俘入核内，外层轨道电 子则补缺，两电子轨道之间的能量差转换 成特征X线释放出来；
2、该能量差或传给更外层电子使之脱离 轨道而释放，这种电子被称为俄歇电子。
电子俘获衰变图 原子核俘获一个内层电子（1）外层电子向内层补充 （2）两层轨道之间能量差转换成特征X射线（3）或 俄歇电子释放（4）。
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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
（二）放射性活度
单位时间内衰变的原子数量称放射性活 度（A）
放射性活度等于衰变常数与处于某一特 定能态的该核素的原子核数目之乘积
A=λN，也可写成A=Aoe-λt
放射性活度
放射性活度是表示单位时间内发生衰变的 原子核数.
（一）α衰变（α decay）
不稳定原子核自发地放射出α粒子 而变成另一个核素的过程称，为α 衰变
α粒子是由两个质子和两个中子组 成，实际上是氦原子核
质量较重的放射性核素大多数能放 出α射线
α粒子的特点
质量大，带2个单位正电荷 穿透力弱、射程短，很容易被物质吸
收，一张纸就能阻挡α粒子的通过 能量单一，对局部组织的电离作用强，
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 ）
→ 99Tc(T1/2=2.12×105a)→99Ru
衰变能量主要分配给β-粒子和反中 微子
Β-粒子穿透力弱，不能用于核素显 像
核素治疗常用β-衰变核素
（三）正电子衰变●
核内中子缺乏或质子数相对较多，致使 放射出正电子的衰变，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
正电子衰变的核素都是人工放射性核素
正电子的特点●
半衰期
衰变速率以物理半衰期（ T1/2）表示 T1/2系指放射性核素从No衰变到No的一
半所需的时间 λ与T 1/2之间的关系为λ= 0.693/ T1/2
半衰期
半衰期较长的核素衰变慢，半衰期 较短的核素衰变快
衰变常数大的放射性核素衰变快， 衰变常数小的衰变慢
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
有的情况下原子核把能量转给一个核外 电子，使之发射出去，称内转换电子
特征X射线、γ射线可用于核 素显像
内转换电子或俄歇电子可用于核 素治疗（如125I等）
（五）γ衰变●
原子核从激发态回复到基态通过 发射γ光子释放过剩能量的过程称 γ衰变
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
有自发地发生衰变，释放出射线而转变 成另一种不稳定的核素或稳定核素的特 性的核素，称为放射性衰变（radiation decay）放射性 核素自发地发生衰变释放出射线而转变 成另一种不稳定的核素或稳定核素的过 程，称为-
一、核衰变方式
（一）α衰变 （二）β衰变 （三）正电子衰变 （四）电子俘获衰变 （五）γ衰变
正电子的射程仅1-2mm 与其邻近的电子（β- ）发生湮灭
辐射 在两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 511keV的γ光子
湮灭辐射产生的两个方向相反的 γ光子（511keV），能够被正电 子发射断层仪（PET）探测，进 行正电子断层显像
（四）电子俘获衰变
一个质子俘获一个核外轨道电 子转变成一个中子，并放出一 个中微子，核外内层轨道电子 被俘入核内
可以对核素附近的生物组织产生破坏 而不损害远处组织 在肿瘤的内照射治疗方面具有潜在的 优势
（二）β-衰变
放射性核素核内放射出β-粒子（电子） 的衰变
发生在质量较轻、中子过多的原子核 β-衰变时放出一个β-粒子（电子）和反
中微子，核内一个中子转变为质子
β-射线的特点
Β-射线的本质：高速运动的负电子 流
放射性活度的单位:贝可（becquerel Bq） 定义为每秒一次衰变.即1Bq=1s-1
1Ci表示每秒3.7×1010次核衰变
比活度及放射性浓度
比活度为单位质量或单位摩尔物质中含 有的放射性活度.单位是 Bq/g,MBq/g,MBq/mol
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
第二节 放射性核衰变●
原子核只有在中子和质子的数目之 间保持一定的比例，才能稳定结合
对于原子量较小的核素，Z/N=1时, 原子核是稳定的
当质子数较多时（>20），核内质 子数过多或过少，或者中子数过少 或过多，原子核便不稳定
稳定性核素（stable nuclide） 放射性核素（radionuclide）凡原子核具
（一）衰变规律与半衰期 （二）放射系列和放射平衡 （三）放射性活度
（一）衰变规律与半衰期
放射性核素的衰变与周围环境无关， 不是瞬间同时完成的，而是遵循一 定的指数规律衰减： N=Noe-λt
衰变常数，以λ表示
衰变规律
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
第一章 核医学物理基础
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（isotope）
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就称为同质异 能素（isomer）
99mTc是99Tc的激发态，99mTc与99Tc互为同质 异能素
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(nuclide）
三 辐射剂量与单位
发生在缺中子的原子核
电子俘获衰变的结果
外层电子向内层补充，两层轨道之 间的能量差转换成特征X射线
或者将能量传递给一个更外层轨道 的电子，使之脱离轨道而释出，成 为自由电子，这种电子称为俄歇电 子
电子俘获衰变的结果
电子俘获后，有时原子核还具有较高能 量处于激发态，放射出γ射线而回复到 基态
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
99mTc已广泛用来标记各种显影剂
二、核衰变规律●●
（二）放射性活度
单位时间内衰变的原子数量称放射性活 度（A）
放射性活度等于衰变常数与处于某一特 定能态的该核素的原子核数目之乘积
A=λN，也可写成A=Aoe-λt
放射性活度
放射性活度是表示单位时间内发生衰变的 原子核数.
（一）α衰变（α decay）
不稳定原子核自发地放射出α粒子 而变成另一个核素的过程称，为α 衰变
α粒子是由两个质子和两个中子组 成，实际上是氦原子核
质量较重的放射性核素大多数能放 出α射线
α粒子的特点
质量大，带2个单位正电荷 穿透力弱、射程短，很容易被物质吸
收，一张纸就能阻挡α粒子的通过 能量单一，对局部组织的电离作用强，
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 ）
→ 99Tc(T1/2=2.12×105a)→99Ru
衰变能量主要分配给β-粒子和反中 微子
Β-粒子穿透力弱，不能用于核素显 像
核素治疗常用β-衰变核素
（三）正电子衰变●
核内中子缺乏或质子数相对较多，致使 放射出正电子的衰变，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
正电子衰变的核素都是人工放射性核素
正电子的特点●
半衰期
衰变速率以物理半衰期（ T1/2）表示 T1/2系指放射性核素从No衰变到No的一
半所需的时间 λ与T 1/2之间的关系为λ= 0.693/ T1/2
半衰期
半衰期较长的核素衰变慢，半衰期 较短的核素衰变快
衰变常数大的放射性核素衰变快， 衰变常数小的衰变慢
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
有的情况下原子核把能量转给一个核外 电子，使之发射出去，称内转换电子
特征X射线、γ射线可用于核 素显像
内转换电子或俄歇电子可用于核 素治疗（如125I等）
（五）γ衰变●
原子核从激发态回复到基态通过 发射γ光子释放过剩能量的过程称 γ衰变
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
有自发地发生衰变，释放出射线而转变 成另一种不稳定的核素或稳定核素的特 性的核素，称为放射性衰变（radiation decay）放射性 核素自发地发生衰变释放出射线而转变 成另一种不稳定的核素或稳定核素的过 程，称为-
一、核衰变方式
（一）α衰变 （二）β衰变 （三）正电子衰变 （四）电子俘获衰变 （五）γ衰变
正电子的射程仅1-2mm 与其邻近的电子（β- ）发生湮灭
辐射 在两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 511keV的γ光子
湮灭辐射产生的两个方向相反的 γ光子（511keV），能够被正电 子发射断层仪（PET）探测，进 行正电子断层显像
（四）电子俘获衰变
一个质子俘获一个核外轨道电 子转变成一个中子，并放出一 个中微子，核外内层轨道电子 被俘入核内
可以对核素附近的生物组织产生破坏 而不损害远处组织 在肿瘤的内照射治疗方面具有潜在的 优势
（二）β-衰变
放射性核素核内放射出β-粒子（电子） 的衰变
发生在质量较轻、中子过多的原子核 β-衰变时放出一个β-粒子（电子）和反
中微子，核内一个中子转变为质子
β-射线的特点
Β-射线的本质：高速运动的负电子 流
放射性活度的单位:贝可（becquerel Bq） 定义为每秒一次衰变.即1Bq=1s-1
1Ci表示每秒3.7×1010次核衰变
比活度及放射性浓度
比活度为单位质量或单位摩尔物质中含 有的放射性活度.单位是 Bq/g,MBq/g,MBq/mol
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
第二节 放射性核衰变●
原子核只有在中子和质子的数目之 间保持一定的比例，才能稳定结合
对于原子量较小的核素，Z/N=1时, 原子核是稳定的
当质子数较多时（>20），核内质 子数过多或过少，或者中子数过少 或过多，原子核便不稳定
稳定性核素（stable nuclide） 放射性核素（radionuclide）凡原子核具
（一）衰变规律与半衰期 （二）放射系列和放射平衡 （三）放射性活度
（一）衰变规律与半衰期
放射性核素的衰变与周围环境无关， 不是瞬间同时完成的，而是遵循一 定的指数规律衰减： N=Noe-λt
衰变常数，以λ表示
衰变规律
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
第一章 核医学物理基础
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（isotope）
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就称为同质异 能素（isomer）
99mTc是99Tc的激发态，99mTc与99Tc互为同质 异能素
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(nuclide）
三 辐射剂量与单位
发生在缺中子的原子核
电子俘获衰变的结果
外层电子向内层补充，两层轨道之 间的能量差转换成特征X射线
或者将能量传递给一个更外层轨道 的电子，使之脱离轨道而释出，成 为自由电子，这种电子称为俄歇电 子
电子俘获衰变的结果
电子俘获后，有时原子核还具有较高能 量处于激发态，放射出γ射线而回复到 基态
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
99mTc已广泛用来标记各种显影剂
二、核衰变规律●●