核医学物理
核医学复习重点总结
第一章总论核医学定义：是一门研究核素和核射线在医学中的应用及其理论的学科。
主要任务是用核技术进行诊断、治疗和疾病研究。
核医学三要素：研究对象放射性药物核医学设备一、核物理基础（一）基本概念：元素---凡质子数相同的一类原子称为一种元素核素---质子数、中子数、质量数及核能态均相同的原子称为一种核素。
放射性核素----能自发地发生核内结构或能级变化，同时从核内放出某种射线而转变为另一种核素，这种核素称为放射性核素。
（具有放射性和放出射线）稳定性核素----能够稳定地存在，不会自发地发生核内结构或能级的变化。
不具有放射性的核素称为稳定性核素。
（无放射性）同位素----具有相同的原子序数（质子数相同），但质量数（中子数）不同的核素互为同位素。
同质异能素----- 核内质子数、中子数相同，但处在不同核能态的一类核素互为同质异能素。
（质量数相同，能量不同，如99mTc和99Tc）（二）核衰变类型四种类型五种形式α衰变释放出α粒子的衰变过程，并伴有能量释放。
β衰变放射出β粒子或俘获轨道电子的衰变。
β衰变后，原子序数可增加或减少1，质量数不变。
•β－衰变•β＋衰变•电子俘获（EC）γ衰变核素由激发态或高能态向基态或低能态跃迁时，放射出γ射线的衰变过程γ衰变后子核的质量数和原子序数均不变，只是核素的能态发生改变。
放射性核素的原子核不稳定，随时间发生衰变，衰变是按指数规律发生的。
随时间延长，放射性核素的原子核数呈指数规律递减。
N=N0e-λtN0：t＝0时原子核数N：t时间后原子核数e：自然对数的底(e≈2.718）λ：衰变常数（λ=0.693/T1/2）物理半衰期（T1/2）生物半衰期（Tb）有效半衰期（Te）1/Te=1/T1/2+1/ Tb放射性活度描述放射性核素衰变强度的物理量。
用单位时间内核衰变数表示，国际制单位：贝可（Becquerel，Bq）定义为每秒1次衰变(s-1），旧制单位：居里（Ci）、毫居里（mCi）、微居里（μCi）换算关系：1Ci=3.7×1010Bq比活度单位质量物质内所含的放射性活度。
核医学PPT课件 核医学绪论及物理基础
Becquerel
History look back
1896年法国物理学家 Becquerel发现了铀的放射 性，第一次认识到放射现象。 他在研究铀盐时，发现铀能 使附近黑纸包裹的感光胶片 感光，由此断定铀能不断地 发射某种看不见的，穿透力 强的射线。
1903年与Curie夫人共获 Nobel物理学奖。
radiopharmaceutical β粒子或α粒子 抑制或破坏病变组织
8
核素治疗
131I 甲亢、甲癌转移灶
核素标记单克隆抗体 131I-抗AFP抗体
90Y-抗CD20抗体（Zevalin）
89锶治疗骨转移Ca
原发性肝癌 淋巴瘤
9
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
42
略
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”。
41
Marie S.Curie
History look back
1898年在巴黎的波兰化学家 Curie (1867-1934)与他的 丈夫 Pierre共同发现了镭 （即88号元素），他们从30 吨沥青铀矿中提取了2mg镭。 此后，又发现了Pu和Th天然 放射性元素。
1903年Curie与 Bequerel共 获Nobel物理学奖，1911年 又获得Nobel化学奖。
Nuclear Medicine
1.核物理基础
《医学影像实用技术教程》
• 1951年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出第一台扫 描机，通过逐点打印获得器官的放射性分布图像，促进了 显像的发展。 • 1957年，安格（Hal O. Anger）研制出第一台γ照相机，称 安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶 段，并于60年代初应用于临床。 • 1959年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描，并首 先提出了发射式断层的技术，从而为日后发射式计算机断 层扫描机—ECT的研制奠定了基础。 • 1972年，库赫博士应用三维显示法和18F-脱氧葡萄糖 （18F-FDG）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了18FFDG检查的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层 显像（PET）和单光子发射计算机断层显像（SPECT）的 基础，人们称库赫博士为“发射断层之父”。 China Medical University Computer Center 2007.8
（内转换电子）
同质异能跃迁
（激发态→基态）
γ衰变： 有些放射性核素的原子核在发生β- 、β+ 、α、β 或EC等衰变过程中，所产生的子核处于不稳定状 态（激发态）立即向基态或低能态跃迁，多余的 能量以γ光子射出，核内的成分不变，子核的Z、 A不变，只是核素的能态发生变化。 伴随γ光子释出的核能级跃迁称为γ衰变，也是γ跃 迁或γ辐射。核医学诊断利用γ相机或SPECT机进 行脏器或病变的核素显像，检测γ射线 在脏器中 放射性分布情况。
3、电子俘获（EC）：放射性核素的原子核从核 外的轨道俘获一个轨道电子，使核内的一个质子 转化为中子，同时放射出中微子的过程。故子核Z －1，A不变，这种衰变只放出一个中微子，故能 量是单色的，K层电子被俘获称为K电子俘获。
核医学考试重点
核医学考试重点第⼀章核物理基础知识元素:凡就是质⼦数相同,核外电⼦数相同,化学性质相同得同⼀类原⼦称为⼀组元素、同位素(isotｏｐe):凡就是质⼦数相同,中⼦数不同得元素互为同位素如: 1H、2Ｈ、３H。
同质异能素:凡就是原⼦核中质⼦数与中⼦数相同,⽽处于不同能量状态得元素叫同质异能素、核素:原⼦核得质⼦数、中⼦数、能量状态均相同原⼦属于同⼀种核素。
例如:1H、2H、3H、12C、14C 198Aｕ、9９mＴc、９９Tc1.稳定性核素 (stable nuclidｅ)稳定性核素就是指:原⼦核不会⾃发地发⽣核变化得核素,它们得质⼦与中⼦处于平衡状态,⽬前稳定性核素仅有２７4种,2.放射性核素(radioａctivｅnｕｃlｉｄe)放射性核素就是⼀类不稳定得核素,原⼦核能⾃发地不受外界影响(如温度、压⼒、电磁场),也不受元素所处状态得影响,只与时间有关。
⽽转变为其它原⼦核得核素。
核衰变得类型１.α衰变(αｄecay):2。
β—衰变(β－ｄｅcay):３.β+衰变:4、γ衰变:核衰变规律1.物理半衰期(ｐhysｉcal hａlf life,T１/2):放射性核素衰变速率常以物理半衰期Ｔ１/2表⽰,指放射性核素数从Ｎo衰变到No得⼀半所需得时间、物理半衰期就是每⼀种放射性核素所特有得。
数学公式Ｔ1/２=０。
6９3/λ2、⽣物半衰期(Tb):由于⽣物代谢从体内排出原来⼀半所需得时间,称为之、3.有效半衰期(Tｅ):由于物理衰变与⽣物得代谢共同作⽤⽽使体内放射性核素减少⼀半所需要得时间,称之。
Te、Tｂ、T１/2三者得关系为:Ｔｅ= Ｔ１/2·Tb / (T1／2+ Tb)。
4.放射性活度(ｒadiｏactiviｔy, A) :就是表⽰单位时间内发⽣衰变得原⼦核数。
放射性活度得单位就是每秒衰变次数。
其国际制单位得专⽤名称为贝可勒尔(Beｃquerｅl),简称贝可,符号为Bq。
数⼗年来,活度沿⽤单位为居⾥(Cｉ) 1Ci=3.7×1010/每秒。
核医学物理师报考条件(一)
核医学物理师报考条件(一)核医学物理师报考条件1. 介绍核医学物理学是医学物理学中的一个重要分支，致力于研究核素的使用及其在医学影像和治疗中的应用。
成为一名核医学物理师需要具备一定的学术基础和专业知识。
本文将介绍核医学物理师的报考条件。
2. 学历要求•本科学历：报考核医学物理师需要具备本科学历，学习相关的医学、物理或相关学科。
•相关专业：最好拥有医学、物理学、生物医学工程等相关专业学位，以便更好地理解和应用核医学物理的知识。
3. 专业知识•医学物理学知识：具备扎实的医学物理学基础知识，包括医学成像技术、放射治疗技术等方面的理论和实践经验。
•核医学知识：了解核素的性质、应用以及医学影像和治疗中的相关原理和技术。
•辐射安全与保护：熟悉辐射安全与保护措施，明白在核医学实验室和临床中的辐射防护要求。
4. 实践经验•实习经验：报考者最好具备一定的实习经验，特别是在核医学物理相关领域工作的经验，有帮助。
•手术室经验：一些医院要求核医学物理师参与手术过程的辐射防护工作，对手术室经验的要求较高。
5. 职业道德•责任心：对患者负责，遵守医疗伦理规范和专业道德。
•团队合作：能够与医疗团队合作，包括放射科医师、临床医生等。
6. 考试要求•通过国家或地方相关考试：不同国家和地区对核医学物理师的认证要求不同，需要通过相应的考试获得资格证书。
7. 持续学习•继续教育：核医学物理学领域的知识更新较快，需要持续学习和更新自己的专业知识。
•学术交流：参与学术会议、研讨会等活动，与同行交流、学习。
8. 结语核医学物理师是医学影像和治疗团队中不可或缺的重要成员。
成为一名核医学物理师需要具备一定的学术背景、专业知识和实践经验。
同时，保持职业道德，不断学习和交流，才能更好地从事核医学物理工作。
物理基础知识在核医学中的应用
物理基础知识在核医学中的应用Introduction核医学是一门研究用放射性同位素诊断和治疗疾病的学科，它与物理学有着密切的关系。
物理学是核医学的基础，它为核医学的发展提供了坚实的理论基础和重要的技术手段。
本文将介绍物理基础知识在核医学中的应用。
核医学中的放射性同位素在核医学中，常用的放射性同位素有碘-131、铊-201、骨扫描中的锶-85、钴-57、钴-60、铷-82、铀-233、铝-26、砷-75、铊-204等。
这些放射性同位素被应用于多种诊断和治疗工具，如放射性药物、放射性示踪、放射性核素扫描等。
核医学中的物理量和计量单位在核医学中，有很多物理量和计量单位被广泛应用。
其中最常涉及的物理量包括放射性强度、活度、吸收剂量、等同吸收剂量、有效剂量等。
为了保障人员安全和保护环境，核医学中的放射性同位素强度和放射性剂量需要进行实时测量和计算，这就需要用到各种物理仪器和测量方法。
核医学中的放射性示踪技术放射性示踪技术是核医学中最经典的应用之一，它是通过给患者注射放射性示踪剂，来跟踪并观察器官、组织或细胞的生理功能和代谢过程，进而诊断疾病。
放射性示踪技术是一种非侵入性的检查方法，可以在不影响患者健康的前提下获取大量的生理信息。
物理学在放射性示踪技术中起到了重要的作用，它提供了放射性示踪为何能被探测、如何被探测以及如何进行图像处理的理论和技术手段。
同时，物理学也可帮助优化放射性示踪剂的设计，提高其探测灵敏度和选择性。
核医学中的正电子发射断层扫描技术正电子发射断层扫描技术（PET扫描）是现代核医学中广泛应用的一种断层扫描技术，它可以通过注射放射性示踪剂并在受检者全身进行扫描，了解人体内部生理过程和疾病进程的情况，进而进行临床分析和诊断。
PET扫描技术主要是用于癌症和神经系统疾病等领域，并且具有高度灵敏度和精度。
在PET扫描中，物理学家帮助解决了自然衰变率、数据采集与处理、图像重建等难题，为临床应用奠定了重要的物理学基础。
核物理基础与核医学仪器课件：04-核医学射线测量仪器
输入的脉冲幅度大于预定的电压（阈值）
作用：
鉴别粒子能量是否大于阈值
5、 脉冲幅度分析器 构成：
两个电压幅度比较器
输入：
各种幅度的脉冲信号
输出：
恒定幅度的脉冲信号
条件：
输入脉冲幅度在下阈值和上阈值之间
作用：
分析粒子能量是否在能量窗内
上阈
电压
下阈
A
B
C
输入信号
输出信号 下阈 计 数 率
上阈
电压或能量
探测器
铅
铅
活度相对比较
准直器+固体闪烁探测 半影区 器+脉冲幅度分析器...衰减的影响
射线散射的影响
计数率特性
• 体内测量例1：甲状腺摄131I功能试验
• 患者空腹口服131I溶液2~10μCi，服后继续禁食1小时；于口服131I溶 液后4、6、24小时用γ射线探测仪测定甲状腺部位放射性计数。同 时需取与病人等量的131I配制标准源，并测定室内放射性本底计数。 按以下公式计算摄131I率，描绘吸碘功能曲线
液体闪烁计数器 医用核素活度计 比较
样品
晶体 光电倍增管 井型闪烁探测器
• 体外样品测量（2）
• 活度相对比较，如RIA • 井型闪烁探测器+脉冲幅
度分析器+...（ +自动换 样机构）
• 探测效率高
• 晶体、核素
• 注意事项
• 样品体积和位置 • 样品活度（？）
3、体内测量（in vivo）
• 基本要求 – 探测效率高 – 稳定性好 – 易于操作
• 可变因素 – 光电倍增管的供电高压 – 放大器的放大倍数 – 脉冲幅度鉴别器的阈值 – 脉冲幅度分析器的阈值和道宽
核医学第1章 核医学物理基础
核医学第1章：核医学物理基础1.1 核能的基本概念核能是指核物质中原子核所具有的能量。
根据爱因斯坦的质量能等价原理，原子核的质量与能量可以相互转化。
因此，核能也可以理解为原子核质量的变化所产生的能量。
1.2 放射性与放射线放射性是指原子核发生变化而自发地释放出射线（如α、β、γ等）的现象。
放射性物质可以通过衰变到达稳定状态，其半衰期长短不同。
放射线是指放射性核子发生衰变后放出的电磁波和次级粒子。
1.3 α、β、γ射线的特性α射线的质量比较大，能量相对较低，电离能力强，但穿透力较弱，只能被轻质材料遮蔽。
β射线的穿透力较强，电离能力比α弱，可以被金属遮蔽。
γ射线的能量远高于α、β射线，穿透力强，电离能力弱，需要厚密的屏蔽材料。
1.4 核衰变的本质核衰变是指放射性物质中原子核发生自发的转化，通过放出α、β、γ射线等辐射释放能量，从而达到稳定状态的过程。
核衰变与放射性同义，是放射性物质的特征之一。
1.5 核反应的基本概念核反应是指核子相互作用，经过核转化而形成新的原子核的过程。
通常用粒子表示法或核反应方程式来描述核反应。
在核反应中，可能伴随着放出射线或吸收射线，释放出能量。
1.6 核反应堆的基本原理核反应堆是利用核裂变或核聚变反应产生的热能转化成电能的装置。
核反应堆的核心是燃料区，通过控制反应堆中的裂变或聚变过程，可以控制反应堆的输出功率和运行状态。
1.7 核医学应用的主要方法核医学应用是指利用放射性核素的特殊性质，通过各种技术手段进行检测、治疗或研究生命过程的方法。
常用的核医学方法有放射性同位素扫描、放射性同位素治疗、放射性同位素标记技术等。
1.8 核医学的危害与防护核医学应用中，放射性物质有一定的辐射危害，如果安全操作不当可能会对人体造成伤害。
因此，核医学应用过程中需要加强防护措施，包括使用防护材料、佩戴防护设备、掌握操作技能等，以最大程度保障操作人员和患者的安全。
1.9以上为核医学第1章：核医学物理基础的相关内容，通过本章的学习可以初步了解核能、放射性、核衰变、核反应堆、核医学应用等方面的知识。
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第五章 核医学物理
13
一、α衰变
核衰变过程可以用衰变能级图，镭 226 放出α粒子变 88 Ra
成氡222 86 Rn ，其过程为
226 88
Ra(1600a)
2 (5.4%)
4.598MeV
1(94.6%)
4.784MeV
0.32109 s
0.188MeV
A Z
0 X ZA Y 1 e ν e Q -1
式中 ν e 是中微子，它不带电，其静止质量基本为零。 子核和母核也是相邻的同量异位素。
第五章 核医学物理
18
二、β衰变
2．β+衰变 β+粒子是不稳定的，只能存在短暂时间，当它被物 质阻碍失去动能后，可与物质中的电子相结合而转化成 一对沿相反方向飞行的γ光子，每个γ光子的能量为 0.511MeV，正好与电子的静止质量相对应。 核医学诊断所用的正电子ECT(简称PET)影像设备
第五章 核医学物理
20
二、β衰变
3.电子俘获EC 发生β衰变的原子核俘获一个核外电子，同时放出 一个中微子，使核内一个质子转变为中子的衰变过程
称为电子俘获(electron capture, EC)。
β衰变时母核俘获一个K层电子称K俘获。有L俘获和 M俘获。K层最靠近原子核，K俘获的发生概率最大。
40 18
H
3 1
H
16 8
O
17 8
O
18 8
O
99.756%, 0.039%,0.205%
Ar
40 20
Ca
99 m 43
（3）同质异能素(isomer)
Tc
99 43
Tc
第五章 核医学物理
7
二、原子核的稳定性
放射性核素(radionuclide):会自发的衰变，放出一些射线.
影响原子核稳定的因素
第五章 核医学物理
6
一、核素及分类
1. 核素 将具有确定数目的中子和质子状态的原子核称为核素
(nuclide)
A Z
X
B Be 7 Be 9 Be
10
10
是两种不同的核素，它们的A相同，但Z不同
是两种独立的核素，它们的Z相同，但N不同
2 1
（1）同位素(isotope) 1 H 1 （2）同量异位素(isobar)
第五章 核医学物理
21
二、β衰变
3.电子俘获 其过程为
0 1 A e Z X ZA -1 Y ν e Q
=
核医学物理
第五章 核医学物理
3
第五章
核医学物理
第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核衰变的类型 第三节 原子核衰变的宏观规律
第四节 原子核反应
第五节 医用放射性核素的来源
第五章 核医学物理
4
第一节 原子核的基本性质
第五章 核医学物理
5
第一节 原子核的基本性质
一、核素及分类
二．原子核的稳定性
就是利用该原理而成像。
第五章 核医学物理
19
二、β衰变
22 11
13 7
N (9.96min)
Na(2.60a)
β+( β+( 100%)
1.24 MeV
90%)
0.545 MeV
1.275 MeV
13 6
C
13 7
22 10
Ne
(a) N
22 (b)11 Na
13 7
+ N 和 22 11 Na 的β 衰变图
（1）中子数与质子数之间的比例关系
一般排在周期表最前面的“轻核”的质子数和中子数相等
4 2
He
28 14
Si
197 79
“重核”一般中子数多于质子数
Au
238 92
U
第五章 核医学物理
8
二、原子核的稳定性
A Z 1.98 0.0155A 2/3
第五章 核医学物理
9
二、原子核的稳定性
（2）核子数的奇偶性
60
第五章 核医学物理
17
二、β衰变
2．β+衰变 β+粒子是带1个单位正电荷且静止质量与电子相等的粒子。 这种衰变只有在人工放射性核素才能发生。 β+衰变实际上是核内质子数偏多而中子数偏少，母核中 1 的一个质子（ 1 p ）同时发出一个正电子和中微子转变为一个 1 n ）的过程。 中子（0
其一般过程为
32 15
p(14.26d )
60 27
Co(5.26a)
1 (99.8%)
0.31MeV
(0.2%)
2
(100%)
1.71MeV
1.48MeV
1
1.17MeV
2
1.33MeV
32 16
S
60 28
Ni
32 (a)15 p
60 (b) 27 Co
32 15
P和 27 Co 的β﹣衰变
第五章 核医学物理
1
核医学物理简介
姚红英
第五章 核医学物理
2
第五章
核医学物理
核医学影像 (nuclear medicine imaging)是核医学诊断
中的重要技术手段。原子核物理学是它的物理学理论基
础。 研究内容 一是研究核力、核结构和核反应等基本问题； 二是研究放射性和射线。
原子核物理学
+
医学
15
二、β衰变
1．β-衰变 其一般过程为
A Z
X Z A1Y 01 e ν e Q
式中，ν e 是反中微子，它不带电，其静止质量基本 为零。子核与母核是相邻的同量异位素。 反中微子与其他粒子的相互作用极其微弱，它沿地
球直径穿过能量几乎没有损失。
第五章 核医学物理
16
二、β衰变
1．β﹣衰变
第五章 核医学物理
12
一、α衰变
A 用Z
X
A－4 代表母核，Z－2
Y 代表子核，则α衰变反应式为
A Z
4 4 X A Y Z 2 2 He Q
式中Q是衰变时所放出的能量，称为衰变能。 实验表明，发生α衰变的核素中，少数几种核素能 够放射出单能的α粒子，大多数核素将放射出几种不同
能量的α粒子，使子核处于激发态或基态。α射线的能
近300种稳定核素，大多数是偶偶核； 质子数和中子数各自成对时，原子核稳定 （3）重核的不稳定性 超过83号元素铋的原子核都不稳定 超过92号元素铀的原子核十分不稳定
第五章 核医学物理
10
第二节 原子核衰变的类型
第五章 核医学物理
11Байду номын сангаас
第二节 原子核衰变的类型
放射性核素自发放出射线变为另一种核素的过 程称为原子核衰变，简称核衰变。 α衰变 放射性核素衰变类型 β衰变 γ衰变 核衰变过程将遵守质量、能量、动量、电荷和 核子数守恒定律。
222 86
226 88
Ra 2 82 62 Rn 4 2 He Q
Rn(3.82d)
镭的α衰变
第五章 核医学物理
14
二、β衰变
原子核内释放出电子或正电子的衰变过程统称
为β衰变过程。
子核与母核是相邻的同量异位素。 β衰变的三种形式 β﹣衰变 β衰变
β+衰变
电子俘获EC
第五章 核医学物理