核科学百年讲座第六讲核科学技术在医学中的应用
核医学讲义
核医学讲义绪论原子弹地爆时的景象苏联第一艘核动力潜艇美国第一艘核动力航空母舰我们看到的这些与核技术有关的武器是一个国家综合国力的体现，改变着世界的格局。
随着核技术的发展和学科的交叉渗透，核技术已经应用到科学技术的各个学科。
核技术是人类科学发展史上的一个里程碑，是科学现代化的标志之一。
再比如：核科学技术与农业的结合--核农学我国科学家利用核射线选育出的“鲁棉一号”以及花卉、水稻等新品种，带来了非常大的经济效益和社会效益，改变着我们的生活！核技术在工业上的应用--核电站目前我国在建和正在运行的核电站达到二十余座，为我国国民经济建设作出了重大贡献！核技术在医学上的应用--核医学（Nuclear medicine）这是一台先进核医学仪器—PET/CT，医生正在给病人作核医学检查。
核医学是医学专业的必修课。
一、概述（一）定义：核医学是核技术与医学相结合的综合性的边缘科学，是用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的医学学科。
着重研究放射性核素和核射线在医学上的应用及其理论的基础。
核医学在现代医学上的应用非常广泛，涉及到医学各个学科。
（二）内容：1、实验核医学（Experimental nuclear medicine）：主要以实验核技术研究生命现象本质和物质代谢变化，并侧重实验核技术的方法学探讨以及在基础医学、生物医学等一些学科中的应用。
2、临床核医学（Clinical nuclear medicine）：研究核素、核射线在临床诊断和治疗中的应用技术及其理论，可分为：（1）诊断核医学：包括脏器功能测定、脏器显像、微量物质测定等。
（2）治疗核医学：如：131I 的甲亢治疗，32P 的敷贴治疗等。
核医学显像原理X 光 / CT代谢和功能显像 SPECT 或 PET正电子断层扫描（PET ）的原理是利用癌细胞会吸收大量葡萄糖，将18F-FDG 注入体内，癌细胞会大量吸收FDG ，接着会侦测出FDG 聚集部位，也就是肿瘤所在位置。
核技术应用
3、后装治疗仪 后装治疗仪是一种远距离控制小射线 源（钴60，铯137等）的治疗装置。
4、快中子治疗仪 中子源14MeV D-T中子发生器
5、负π介子治疗仪
放射治疗是癌症治疗的主要手段。最早用于治 疗癌症的是X射线，50年代出现了远距离钴60 治疗机，进入60年代后，医用加速器技术应运 而生。由于医用加速器能产生电子、X、γ等射 线，射线定向性好，能量高，穿透性强，并且
1. X射线透视：利用X射线的穿透性和荧 光作用进行透视检查，X线穿过受检组 织或脏器将它们投影到荧光屏上，供 医生观察和诊断。
2. X线摄影：利用X线的穿透性和感光 性，将受检组织或脏器显象在胶片上， 称为X线照相。
1、X线造影技术：用造影剂注入到 受检脏器，以增加它们与周围组 织的对比度，提高影像分辨率。
王德忠教授 机械与动力工程学院
核医学 核农学 核分析技术
1．什么是核医学 核医学是一门利用开放型放射性核素诊断
和治疗疾病的学科。
放射诊断学（agnostic radiology）是利用X 射线诊断疾病的学科；
放射治疗学（therapeutic radiology）是利用 核射线（X、γ、β一和中子流等）对疾病进行 辐射治疗的学科；
为加强国际合作与交流，1984年NCT国际协作组织成立。
此后，日本、美国、荷兰、英国、芬兰、澳大利亚和德国 等国制定了BNCT中长期发展计划，主要集中在脑胶质细胞 瘤的治疗上；
20世纪90年代后，日本的皮肤病专家Mishima开始了BNCT 在恶性黑色素瘤治疗方面的研究；
意大利、我国台湾省正在研究BNCT治疗肝癌的技术，特别 是意大利，已有成功试治的的先例。
目前能够最大程度接近这些要求的中子源只有反 应堆中子源，但世界上正全力开拓小型加速器中 子源及辅助设备，从90年代初开始，已吸引了几 十个研究组在开展研究工作。
核科学与技术二级学科
核科学与技术二级学科核科学与技术是一门研究核物理、核化学及相关应用技术的学科。
它的研究范围包括核能的利用、核技术的应用、核材料的制备、核反应器的设计与运行等多个方面。
本文将对核科学与技术的相关知识进行介绍。
一、核能的利用核能是指从原子核中释放出的能量。
核能的利用主要有两种方式：核裂变和核聚变。
核裂变是指将重核分裂成轻核释放出能量的过程，而核聚变是指将轻核聚变成重核释放出能量的过程。
核能的利用可以产生大量的电能，广泛应用于发电、医疗、工业等领域。
二、核技术的应用核技术的应用十分广泛，包括核医学、核辐射技术、核测量技术、核安全技术等多个方面。
其中，核医学是指利用核技术来进行医疗诊断和治疗的一种方法。
核辐射技术是指利用辐射源来进行工业无损检测、材料改性和辐照灭菌等方面的应用。
核测量技术是指利用核物理原理来进行测量和检测的一种方法。
核安全技术则是指保障核能安全运用的技术。
三、核材料的制备核材料是指用于核反应堆和核武器等方面的材料。
核材料的主要制备方法是核燃料循环。
核燃料循环包括从天然铀矿中提取铀、对铀进行浓缩和加工、将铀转化为核燃料棒、核燃料棒组装、核反应堆运行等多个步骤。
四、核反应器的设计与运行核反应器是指利用核能产生热能并转化为电能的装置。
核反应器的设计和运行十分复杂，需要考虑到核燃料的选择、反应堆的结构、热力学系统的设计等多个方面。
此外，核反应器的运行也需要遵守严格的安全规定，以保障反应堆的安全稳定运行。
核科学与技术是一门应用广泛的学科，它与人们的生活密切相关。
在核科学与技术的研究和应用中，我们需要注重安全、严谨、科学的态度，不断探索和创新，以更好地服务于人类社会的发展。
核技术应用
核技术与人类科技的进步核技术是建立在核科学基础之上的一门现代技术,因而泛称核科学技术。
核科学技术作为现代化科学技术的组成部分,其渊源可以追溯到1896年天然放射性的发现,至今已有100多年的历史。
带电粒子加速器的发现与核反应堆的建造为核科学技术的发展,奠定了雄厚的物质基础。
第二次世界大战期间核科学技术在军事领域的突破,体现了核科学技术发展的时代特征,即技术的科学化与科学的技术化。
世界第一颗原子弹的爆炸显示了核能释放的巨大威力,开创了本世纪现代科学技术定向发展的新格局,即动用国家一级的权威,动员全社会的力量,精心规划布署,全力推进科学、技术、工程、产业、经济的一体化。
核技术应用主要包括核能的利用及同位素和辐照技术的利用。
核能的利用主要是指：（1）利用放射性同位素衰变时放出的能量做成电池，广泛用于宇宙飞船、人造卫星、无人管理的灯塔、心脏起搏器等。
（2）利用重核裂变会放出巨大能量。
核电站、空间堆电源、核供热堆、用于船舶或潜艇的核动力装置，是实际应用这种裂变能的主要代表。
（3）利用轻核裂变时放出的比重核裂变时放出的更加巨大的能量。
聚变堆的研究和开发就是为了利用这一能量。
以原子核科学理论为基础，利用原子核反应或衰变释放的射线和能量为国民经济、国防服务的一门新兴科学技术既原子核科学技术的简称。
核能是一种安全、经济、清洁的能源，人类生存、发展所面临的能源问题，最终也需要依靠核能来解决。
核电站的设计、建造和运行管理是一个综合、复杂的系统工程，涉及物理、热工、结构、材料、机电、控制、安全等大量工程问题。
与核能利用密切相关的核燃料循环也同样涉及大量的工程技术问题。
核技术现已广泛应用于各个领域，具有相对独立和完整的体系，是20世纪人类文明史上一个重要里程碑。
核技术通常包括核能技术、核动力技术、同位素技术、辐射技术、核燃料技术、核辐射防护技术等领域。
核技术是一项先进技术。
在解决人类面临的能源和环境等重要问题中的作用日益明显。
核技术应用
核技术应用引言核技术是一种高科技，具有广泛的应用前景。
它可以用于医疗、农业、工业以及环保等领域。
本文将介绍核技术的应用领域，探讨其在现代化建设中的作用和影响。
一、核技术在医学领域的应用核技术在医学领域有着重要的应用。
医学上常用的核技术有核磁共振成像技术和放射性同位素技术。
核磁共振成像技术（MRI）是一种非侵入性的影像技术。
它通过磁场和无线电波的作用，利用人体内某些核自旋的磁性特性来制成图像。
这种技术在医学上被广泛应用，可以用于检测和诊断各种疾病，如脑部疾病、肌肉骨骼疾病等。
放射性同位素技术是一种利用放射性同位素的放射性来进行诊断和治疗的技术。
该技术可以用于放射性核素药物制剂的制备、放射性示踪、如正电子发射断层扫描等。
这些技术不仅可以用于治疗癌症和其他疾病，还可以用于进行医学研究。
二、核技术在农业领域的应用核技术在农业领域也有非常广泛的应用。
农业上常用的核技术有辐照技术和同位素示踪技术。
辐照技术是一种利用放射性同位素或高能电子线的辐照来处理农产品的技术。
这种技术可以用于降低农产品中的细菌和病毒、延长保鲜期等。
另外，辐照技术还可以用于改善农产品的品质和增加农产品的营养成分。
同位素示踪技术是一种利用放射性同位素的示踪来进行农业研究的技术。
该技术可以用于研究植物的生长和代谢、土壤的成份以及肥料的动态过程等。
这些研究结果可以为农业生产提供科学依据，推动农业的现代化进程。
三、核技术在工业领域的应用核技术在工业领域也具有广泛的应用。
工业上常用的核技术有同位素示踪技术、放射性测量技术以及核反应技术。
同位素示踪技术在工业上主要用于质量控制和过程控制。
该技术可以用于分析物质的成份和结构，并可以监控物质的流动和转移过程。
放射性测量技术可以用于测量物质的浓度、温度、密度等。
该技术可以用于石油、天然气、核电站等行业的生产过程中的监测和控制。
核反应技术是一种利用核反应产生的能量来进行工业生产的技术。
该技术可以用于电力生产、核燃料制造等行业。
核技术的应用
核技术的应用自1896年贝克勒尔发现铀的天然放射性,从此诞生了一门新的科学:原子核科学技术。
经过一百多年的不懈努力与研究之后，这门学科在我们的日常生活中大放异彩，在不同的领域与学科之中，人们都能看到他的身影。
下面，将对核技术在几个重要领域的应用进行简单介绍。
1. 在工业中的应用核技术的工业应用始于20世纪50年代兴起的辐射加工.辐射加工利用60Co 源产生的γ射线或电子加速器产生的电子束照射物料,可引起高分子材料的聚合,交联和降解,并可引起生物体的辐射损伤和遗传变异.辐射加工已被广泛用于制备优质电线电缆,热收缩材料,发泡材料,超细粉末,人造皮肤,高效电池隔膜,隐形眼镜等,以及木材与磁带磁盘的涂层固化,橡胶硫化,纺织品改性等领域.近年来食品辐射保鲜灭菌和医疗器具辐射灭菌也得到迅速发展.此外,随着同步辐射技术的发展,又出现了同步辐射光刻机和同步辐射精密加工技术,可以制造微型齿轮等微型零件.离子束加工技术在工业中也有重要应用.离子注入半导体自70年代起已成为集成电路制造的关键技术之一.离子注入金属材料可提高其耐磨,抗腐蚀,抗氧化性能并增加硬度.离子注入陶瓷材料可提高其耐磨,导电等性能并克服其脆性.离子注入光学晶体可改变其折射率,制造光波导,变频器等集成光学器件.离子注入聚合物可用于制造微电子器件掩膜,其分辨率好于光束和电子束.还可以用于人工关节等生物医学工程材料的改性,提高其耐磨性和生物相容性.近些年又发展了离子束沉积技术,离子束混合技术,离子束成膜技术,高能离子注入和极低能离子注入技术,强流离子注入和强脉冲离子注入技术等,其应用范围更为广泛.离子束技术在辐照损伤模拟,微电子器件抗辐射加固等研究中也有重要应用.在无损检测技术中核技术占了很大比例并有显著优势.早期的射线探伤是用加速器产生的电子束打靶产生的X射线照射工件形成平面图像.70年代医用X-CT 诞生后,80年代即出现了工业CT,并很快应用到热轧无缝钢管的在线测试,发动机检测,以至大型火箭的整体测试中.无损检测的一个成功例子是集装箱检查.我国已成功地研制出了基于加速器的和基于60Co源的集装箱检测系统,为海关缉私提供了强有力的工具.另一种重要的无损检测是中子照相,用其检测火药,继电器,发动机叶片等有很高的灵敏度和分辨率,在航天与航空工业和国防上有重要应用.此外,工业核仪表如厚度计,密度计,料位计,核子称,火灾报警器等可在高温,高压,酸碱腐蚀等环境中工作,可以不接触,不破坏被测对象,这是其它仪表所不及的.世界上石油勘探中有三分之一是核测井完成的.2. 在医学中的应用射线和粒子束技术在医学中主要有两个方面的应用:一个是核医学成像,另一个是肿瘤的放射治疗.核医学成像技术包括单光子发射断层成像ECT)和正电子断层成像(PET).根据统计学方法的研究结果,SPECT可以比X-CT提前三个月诊断出癌症,PET一般比SPECT还要早三个月诊断出癌症.核医学成像技术不同于X射线断层成像(CT),磁共振成像(MRI)和超声波成像,在显像之前必须注射相应的放射性药物作为显像剂,其影像反映的是显像剂及其代谢产物的时间和空间分布.核医学成像技术是目前唯一能在体外获得活体中发生的生物化学反应,器官的生理学和病理学变化以及细胞活动信息的方法,可为疾病诊断提供分子水平的信息.在分子水平实现人体成像已成为当前发展的新热点.从医学成像的角度看,如何更好地在三维空间内实时地显示人体内部发生的病变在今天仍然具有挑战性.当前的任务是要进一步提高图像数据的采集速度,图像的空间分辨率和对比度.例如,消除影像和剂量计算中的噪声以及由这些噪声引起的伪影,提高图像质量和治疗时的定位误差.SPECT和PET成像的优点是特异性好,能够用于早期诊断;其缺点是空间分辨率差,病理和周围组织的相互关系很难准确定位.把核医学成像叠加在诸如X-CT成像,MRI高分辨率结构图像上进行定位是目前比较流行的方法.故图像的配准,分割和融合在医学成像中的应用是这个领域内一个重要的方面.肿瘤的放射治疗是目前肿瘤临床治疗的三大技术之一.目前的放疗技术从使用的射线束看,可分为低LET(传能线密度)放疗和高LET放疗.前者包括X-射线,γ-射线以及质子放疗,后者则包括中子和重离子放疗.放疗的主要装置是粒子加速器和60Co源.放疗的一个重要问题是如何在准确地杀死癌细胞的同时,保护正常组织不受或者少受伤害.对于形状不规则的肿瘤,如神经胶质瘤,硼中子俘获治疗(BNCT)可达到较好的效果.放疗物理在世界当前的发展方向是发展用于放疗的各种新的装置,使得这些装置能够在临床上实现对肿瘤病人的实形调强放疗(IMRT),其中最为突出的是电子直线加速器和螺旋CT结合形成的断层放疗(Tomotherapy)技术.为了保证放疗的治疗质量,保护病人的安全,加强对放疗设备的质量控制是一个重要发展趋势.同时,发展放疗计划软件,利用医学影像对治疗情况进行监督,在放疗后对病人接受的剂量场分布进行重建并和治疗计划进行比较等工作都是十分重要的.3. 在农业和环境保护中的应用辐射诱变育种技术是核技术农业应用的主要领域,业已取得了巨大的经济效益.据2000年统计,全世界育成新品种已超过2000个.自20世纪80年代以来,传统的γ射线辐照育种已逐渐被中子和离子束辐射育种所取代.辐射加工技术可用于农产品的保存,如谷物杀虫和抑制发芽等.昆虫辐射不育防治技术是现代生物防治害虫方法中唯一有可能灭绝害虫的有效手段,在防治农作物病虫害方面已开始发挥作用.在环境保护方面,辐照技术是三废处理的有力手段.发电厂和供热锅炉排入大气的SO2和NOx是环境污染的主要原因之一.在待排放的烟道气中喷入氨水并进行电子束辐照,脱SO2率可达95%,脱NOx率可达80%,且其副产品可做化肥.进一步的研究表明,电子束辐照烟气还可以达到减排CO2的效果.对污水进行辐照处理不但可以消毒,还可以同时清除聚合物杂质,降低有机氯含量.辐射技术还可用于处理活性污泥和医院废物.此外,核分析技术在环境检测评价中也有重要应用.只有了解清楚核技术的概念与应用，我们才能正确认识到它对我们的生活有多大的帮助，才能摆脱“谈核色变”的错误认知，才能在核科学的康庄大道上走得更远。
核技术及其应用的发展
核技术及其应用的发展0 引言1896 年贝克勒尔发现铀的天然放射性，从此诞生了一门新的科学：原子核科学技术。
191 9 年卢瑟福利用天然α 射线轰击各种原子，确立了原子的核结构，随后又首次用人工方法实现了核反应。
但是用天然射线源能够研究的核反应很有限，人们开始寻找一种可以产生具有不同能量的各种粒子束的装置，于是粒子加速器应运而生。
同时，为了探测各种射线和核反应的产物，还需要有辨别粒子种类和能量的探测器及相应的电子学设备。
在研究核物理的过程中人们发现，放射性一方面可能造成人体的伤害，另一方面它也可以在医学、工农业和其它方面有许多应用。
于是相应地，辐射防护技术与射线应用技术也发展起来。
此外，核物理的研究还导致了许多放射性核素的发现。
它们的半衰期长至数千万年，短至不足1 秒。
在不同场合下选择适当的放射性核素，可以做示踪剂、测年工具或药物使用。
这就是放射性核素技术（或称为同位素技术）。
上述粒子加速器技术、核探测技术与核电子学、射线和粒子束技术、放射性核素技术等，通常统称为核技术[1]。
概括而言，核技术就是利用放射性现象、物质（包括荷能粒子）和规律探索自然、造福人类的一门学科，其主要内容是研究射线、荷能粒子束和放射性核素的产生、与物质相互作用、探测和各种应用的技术。
在我国现行的研究生培养体系中“核技术及应用”属于一级学科“核科学与技术”之下的一个二级学科。
核技术还包括核武器技术与核动力技术（或称为核能技术）。
核动力技术的核心是反应堆技术，反应堆可用来发电、供热、驱动运载工具等。
反应堆还可以产生大量中子，故在有些核技术应用中亦可利用反应堆作为中子源，或利用反应堆中子做活化分析、生产放射性核素等。
“核能工程与技术”和“辐射防护与环境保护”也是“核科学与技术”之下的二级学科。
实际上核技术与核物理是密不可分的，这两个学科在发展过程中始终是互相依托、互相渗透的。
同时，作为核探测技术和射线应用技术的基础，研究各种射线和荷能粒子束与物质的相互作用是十分重要的。
核技术的应用
核技术的应用二、核技术在医学中的应用在美国的医学中，同位素和辐射技术已得到广泛应用。
美国政府规定，设有200张病床以上的医院必须设有核医疗设施。
现已有7000多家用放射性药物的医院，每年接收放射性药物诊断或治疗的病人2000万人次。
另外，根据美国核管会的估计，美国每年在约700万～1300万诊断程序和55万～65万治疗程序中使用放射性同位素。
此外，美国每年进行约1亿次采用放射性同位素的实验室试验，国立卫生研究所进行的试验中80%以上都使用了放射性同位素。
美国有10多个核医学中心和基地，拥有40家工厂生产放射性药物，其中有10家使用加速器生产。
世界上有100多种放射性药物，美国年消耗量约占世界年产量的1/3。
美国有26台回旋加速器生产医用同位素，设有专用的中子治癌回旋加速器，并有许多回旋加速器兼用作放疗。
1．核技术用于诊断1970年断层显像技术应用于临床，美国拥有上千台单光子发射断层显像设备。
1980年，美国接受γ照相机检查的就达900万人次。
到1988年底，美国拥有约1430台核磁共振断层显像设备，共有γ相机和SPECT等11000多台。
这些设备足以进行肿瘤早期诊断。
核技术在心血管疾病诊断、骨无机质损失诊断、肿瘤诊断方面有广泛应用。
另外，在临床诊断方面，稳定同位素的应用在美国也得到很大发展。
2．核技术用于治疗美国有60%的癌症病人接受辐射治疗。
近年来，在远距离放射治疗中，加速器的使用日益增多。
目前仅用于治疗的电子直线加速器就有3000多台。
有26台回旋加速器生产医用同位素，设有专用的中子治癌回旋加速器，并有许多回旋加速器兼用作放射治疗。
在短程放射治疗中，美国常用的辐射源有：钴-60、镭-226、铱-192、碘-125等。
中子治疗、质子治疗、重离子治疗和内照射治疗是美国常用的短程放射治疗方法。
三、工业应用1．示踪技术同位素示踪技术在冶金、石油、煤炭、化工、制药、玻璃、造纸、塑料、橡胶、食品、烟草、纺织、电子和航空航天等部门中都有广泛应用。
核科学的心得体会
核科学的心得体会核科学是研究原子核以及与原子核有关的现象和性质的学科。
通过研究核反应、核能释放、核分裂等现象，人们可以探索原子核的构造与特性，了解核能的应用和危险，为人类社会的发展和生活带来许多重要的启示和警示。
在学习核科学的过程中，我深刻感受到了核科学的深奥、广泛和重要性，并有了一些深刻的体会和思考。
首先，核科学的深奥性给我留下了深刻的印象。
原子核是构成原子的基本组成部分，具有非常微观和复杂的结构。
在核科学的学习中，我们会了解到原子核的组成元素和能级结构，核力的作用机理以及不同核反应的特性。
这些知识需要具备扎实的物理学和数学基础，并且需要运用到实际问题中进行分析和计算。
通过学习核科学，我深切体会到科学的内涵之深和理论的内聚性，也更加珍视知识的积累和科学方法的应用。
其次，核科学的广泛性让我感受到了核科学在人类社会发展中的重要性。
核科学不仅涉及到基础科学领域，也涉及到能源、环境、医学、农业、工业等多个领域。
核能是一种清洁高效的能源形式，核医学是一项重要的诊断和治疗手段，核技术在工业生产和农业生产中也有广泛的应用。
通过研究核科学，我们可以更好地理解和利用核能，为人类提供更多的能源选择和生活保障。
同时，核科学也提醒我们要注意核能的安全性与环保性，防止核能的不当利用带来的危害和风险。
核科学的广泛性给我带来了对于科学发展的全面认识，并且激发了我对于科技应用的兴趣和思考。
最后，学习核科学让我对科学研究和探索的精神有了更深的理解。
核科学的发展离不开科学家们的艰辛努力和科研精神。
科学研究需要扎实的学科基础和严谨的实验方法，更需要勇于探索和打破常规的创新精神。
在学习核科学过程中，我看到了核物理学家们不畏艰难、追求真理的精神，也深感到科学研究的漫长性和艰辛性。
对于我而言，学习核科学不仅仅是积累知识，更是培养了我对于科学精神的认同和追求。
通过学习核科学，我对于科学的认识和理解得到了深化，也对于科技发展和人类社会的未来有了更多的思考和期待。
核技术在医疗领域的应用
核技术在医疗领域的应用核技术在医疗领域的应用，真是个神奇的话题啊！你知道吗，很多人一听到“核技术”，脑海中浮现的可能是大爆炸、核武器之类的，哎，真是有点误解。
不过，咱们今天聊的可不是那些可怕的东西，而是核技术如何在医院里帮助咱们的健康。
这就像给健康加了一个“超级发动机”，不仅速度快，还特别精准。
咱们得说说放射治疗。
这可是一种厉害的武器，专门用来对付肿瘤。
医生会用射线直接攻击肿瘤细胞，就像打游戏时的精确射击一样，虽然过程听起来有点吓人，但其实很多病人都能耐得住。
想想看，咱们的身体就像一座堡垒，癌细胞则是那不速之客，核技术就像是勇敢的骑士，冲进去把敌人赶走。
咱们再聊聊核医学中的PET扫描。
这玩意儿可不是普通的拍照，简直是让你身体里的秘密统统大曝光！患者需要注射一些微量的放射性物质，然后机器就会像探险家一样，仔细观察你的身体，看看哪些地方有问题。
就像侦探查案一样，把所有的蛛丝马迹都找出来。
PET扫描不仅能找到肿瘤，还能检测心脏病和脑部疾病，这可真是个“全能选手”。
想象一下，你坐在那机器里，看着它转来转去，就像在做一个特别的体检，结果出来后，医生的脸上露出的笑容，简直比吃了蜜还甜。
说到核技术，还不得不提放射性核素的应用。
它们在诊断和治疗方面都发挥了巨大的作用，简直是医疗界的“万能钥匙”。
比如说，碘131用于甲状腺疾病的治疗。
医生会给患者服用含有这个放射性物质的药物，碘131就会在体内找到甲状腺，专门处理那里的问题。
这就像是把宝藏藏在了甲状腺里，等着勇敢的探险者去发现。
听起来是不是有点像科幻电影？不过，这可是真实发生在我们身边的事情。
核技术的应用不光是治疗，还涉及到精准的医学影像。
这时候咱们要提到CT扫描了。
通过核技术，CT扫描能给医生提供三维的身体图像，让他们能更好地了解你的身体结构。
想象一下，医生就像在拼一幅复杂的拼图，把每个器官的位置、形状都一一搞清楚。
这种技术可比咱们在家里拼的拼图简单多了！因为有了这些精准的影像，医生的诊断就能变得更有效率，治疗方案也能更具针对性。
核技术的应用与发展
核技术的应用与发展摘要:核技术是建立在核科学基础之上的一门现代技术,因而泛称核科学技术。
核科学技术为现代化科学技术的组成部分,其渊源可以追溯到1896年天然放射性的发现，至今已有100多年的历史。
带电粒子加速器的发现与核反应堆的建造为核科学技术的发展,奠定了雄厚的物质基础。
第二次世界大战期间核科学技术在军事领域的突破体现了核科学技术发展的时代特征,即技术的科学化与科学的技术化。
世界第一颗原子弹的爆炸显示了核能释放的巨大威力,开创了本世纪现代科学技术定向发展的新格局,即动用国家一级的权威,动员全社会的力量，精心规划部署，全面推进核技术的发展和实践。
关键词：核技术领域应用发展趋势一、核技术的前世今生自1895年伦琴发现了X射线，1896年贝克勒尔发现铀的天然放射性，随后居里夫妇发现“钋”和“镭”两种天然放射性核素，以及1899年至1900年α、β和γ射线的发现以来，人类对辐射进行了大量的研究并建立了核科学。
核技术在医学、生物、农业、材料科学等各个领域得到广泛的应用，核技术成为当今世界重要的高科技领域之一。
目前，我国已形成了基本配套的军民两用核动力与核燃料循环科研开发工业体系，具备了自主设计建造中小型核电站的能力和核电站燃料组件的生产能力，核技术(包括核供热、同位素和辐射技术等)在工业、农业、医学军事等多个领域得到广泛应用。
经过几十年的发展，我国在科研、设计、建设和运行等方面积累了许多宝贵经验，培养和造就了一支专业齐全、具有相当实力的科研、开发、设计和工程建设队伍。
我国的核能和平利用产业已经形成了一定的规模，在某些技术领域达到了世界先进水平。
二、核技术的应用（一）核技术在农业中的应用核技术在农业中的应用主要有同位素示踪技术与核辐射技术两个方面。
同位素示踪技术的应用，是直接将作为示踪剂的示踪原子的核素，利用其易于探测的核物理性质和同位素的物理、化学性质相同的原理，建立同位素示踪法和同位素分析法，将该方法作为研究T.具或实验手段，应用于农业科学中.的作物营养生理、土壤肥料、环境保护、植物保护和畜牧兽医等各个方面。
核医学ppt【130页】
放射卫生防护
防护目的Objective of radioactivity protection
防止一切有害的非随机效应。是基于任何照射 都将产生一定的危害，应避免一切不必要的 照射的观点。
将随机效应的发生机率降低到被认为可以接受 的水平。
防护基本原则 放射实践正当化 放射防护最优化 个人剂量限制化
核医学的主要任务
应用核科学技术探索生命现象的本质和 客观规律；
揭示在正常及异常条件下疾病发生发展 和转归的机理；
在临床医学上为疾病的诊断治疗及预防 提供评价依据及手段；
核物理基础
原子的基本结构 与基本概念
X代表元素符号 N代表中子数 Z代表质子数 A代表原子的质量数
AZXN
核素：具有特定质量数、原子序数与能量 nuclide 状态的一类原子 AZXN
AZX——
A-4 Z-2
Y
+
42He+Q
衰变
核衰变时放射出粒子的衰变
-衰变（beta decay） AZX——ZA+1Y+ -++Q
+衰变 AZX——ZA-1Y+ + + +Q
电子俘获 AZX +-01e——ZA-1Y+
衰变（gamma decay）
核衰变时放射出粒子的衰变
AM Z
X——
屏蔽和准直作用 保证影像的分辨率和定位的准确
信号分析和 数据处理系统
SPECT
单光子发射型计算机断层(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT) SPECT相当于大视野照相机，其探头系统为一 旋转型照相机，它围绕病人作1800或3600旋转， 每隔一定角度采集图象，通常是以每隔30或60采 集一帧图象或3600采集64张图象。然后通过计 算机处理、重建成断层显像。目前探头已发展到
核科学在医学上的应用
核科学在医学上的应用
核科学在医学上的应用是一项重要的技术，它涵盖了许多领域，如诊断、治疗和研究。
其中最常见的应用是核医学，它是利用放射性同位素来诊断和治疗疾病的一种方法。
在核医学中，医生会注入放射性同位素到患者体内，然后使用放射性探测器来探测辐射信号，从而获得关于患者器官和组织功能的信息。
这些技术在心脏病、肝脏病、肺病、癌症等多种疾病的诊断和治疗中广泛应用。
此外，核科学还可以用于放射性治疗，这是一种治疗癌症的方法。
在此过程中，医生会注射放射性药物到患者体内，然后利用放射性同位素杀死癌细胞。
最后，核科学还可以用于医学研究，包括基因工程、药物开发和生物学研究。
总之，核科学在医学上的应用是非常重要的，它为诊断、治疗和研究提供了有力的工具和方法。
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核医学科设置
核医学科设置摘要：一、核医学科的定义与作用二、核医学科的设置要求与规划三、核医学科的设备与技术四、核医学科的临床应用与研究五、核医学科的发展趋势与挑战正文：核医学科是一门利用核科学技术和手段对疾病进行诊断和治疗的医学专业。
在我国，随着医学科技的发展，核医学科在临床应用中的地位越来越重要。
为了提高核医学科的诊疗水平和服务质量，合理规划和设置核医学科显得尤为重要。
一、核医学科的定义与作用核医学科主要利用核技术进行医学诊断和治疗，包括放射性核素显像、功能测定和放射治疗等。
核医学科在疾病诊断、治疗和科研中发挥着重要作用，如对甲状腺疾病、肿瘤、冠心病、肾脏疾病等的显像诊断以及甲亢、骨转移癌的治疗等。
二、核医学科的设置要求与规划核医学科的设置应满足一定的场地、设备、人员等要求。
首先，场地选择要考虑周围环境的安全性、交通便利性等因素；其次，设备购置要充分考虑科室的诊疗需求，合理配置设备，提高设备利用率；最后，人员配置要求有专业的核医学医生、放射性技术人员、护士等，形成一个完整的核医学科团队。
三、核医学科的设备与技术核医学科的设备主要包括spect、甲状腺功能测定仪、pet-ct 等。
技术方面，核医学科主要涉及放射性核素显像技术、放射性核素功能测定技术、放射治疗技术等。
设备和技术是核医学科为患者提供优质服务的基础。
四、核医学科的临床应用与研究核医学科的临床应用广泛，涉及内分泌、肿瘤、心脏、肾脏等疾病的诊断和治疗。
同时，核医学科还承担着科研任务，如开展新核医学技术的临床应用研究、参与多中心临床试验等，推动核医学领域的发展。
五、核医学科的发展趋势与挑战随着医学科技的发展，核医学科在未来将面临更多的发展机遇和挑战。
一方面，核医学科需要不断提高诊疗水平，拓展新的临床应用领域；另一方面，核医学科还需关注辐射安全、设备更新、人才培养等问题，以适应医学科技的发展和社会需求的变化。
总之，核医学科的设置与发展对于提高我国医疗服务水平具有重要意义。
实验技术在原子核物理学研究中的应用
实验技术在原子核物理学研究中的应用原子核物理学是研究原子核的性质、结构和相互作用的科学领域，是现代物理学中的重要分支之一。
在原子核物理学的研究中，实验技术起着至关重要的作用。
实验技术的发展不仅能够提供丰富的实验数据，还可以帮助物理学家更好地理解和揭示原子核的奥秘。
一种重要的实验技术是粒子加速器技术。
粒子加速器可以加速电子、质子等粒子，使其获得更高的能量和更快的速度。
通过加速以及调节粒子的能量和速度，物理学家可以将粒子引导到原子核中，并与原子核进行相互作用。
这种技术不仅让人们能够观察到高能量下原子核的行为，还可以研究原子核的结构、核素的稳定性以及核反应等重要问题。
除了粒子加速器技术，实验室中还常用到核探测器技术。
核探测器能够探测并测量与原子核相互作用的粒子。
通过核探测器，物理学家可以确定原子核的性质，如质子数、中子数以及核自旋等。
此外，核探测器还可以帮助物理学家研究原子核衰变、核裂变等重要现象，为核能的应用提供重要的实验数据。
实验技术在原子核物理学研究中的应用还包括核磁共振技术。
核磁共振是一种基于原子核自旋的现象而产生的技术。
通过核磁共振技术，物理学家可以研究原子核的旋磁共振行为，获得关于原子核结构和相互作用的重要信息。
核磁共振技术在医学领域的应用已经取得了巨大的成功，如核磁共振成像技术被广泛应用于医学影像学中。
在原子核物理学研究中，核磁共振技术可以用于研究原子核的固有性质、核自旋的变化以及核之间的相互作用等重要问题。
除了以上提及的实验技术，还有许多其他实验技术在原子核物理学研究中发挥着重要作用。
例如，同位素质谱技术可以用于确定原子核的同位素组成和同位素的丰度；探测器阵列技术可以用于测量核反应中所释放的能量以及核片的朝向等信息；高分辨率电子显微技术可以用于观察和研究原子核的微观结构等。
这些实验技术的不断发展为原子核物理学的研究提供了强有力的实验手段，推动了原子核物理学的进步。
总之，实验技术在原子核物理学研究中具有不可替代的作用。
原子能技术在教育与科研领域的应用
原子能技术在教育与科研领域的应用随着科学技术的不断进步，原子能技术在教育与科研领域扮演着越来越重要的角色。
原子能技术的应用不仅能够促进教育和科研的发展，还能够为社会提供更多的科学知识和技术支持。
本文将探讨原子能技术在教育与科研领域的应用，并阐述其对教育和科研的积极影响。
一、原子能技术在教育中的应用1. 核物理实验教学原子能技术在教育中的一个主要应用领域是核物理实验教学。
通过利用核反应、放射性核素等实验手段，学生可以直观地观察和体验物质的微观结构和性质变化，加深对核物理学原理的理解。
例如，通过实验证明质子与中子构成原子核的事实，学生能够更加深入地理解原子结构的基本概念。
而且，通过实验的操作，学生能够培养实验技能和团队合作精神，提高实际问题解决的能力。
2. 核科学专业培养原子能技术的发展为核科学专业的培养提供了良好的条件。
核科学专业培养旨在培养具备核科学基础知识和实践技能的人才，他们可以从事原子能技术的研究和应用。
通过系统的教育培养，学生可以掌握相关的原子能技术理论知识和实验技能，为未来的工作和研究奠定基础。
3. 核能工程课程原子能技术在教育中另一个重要应用领域是核能工程课程。
核能工程课程旨在培养核能工程技术人才，他们可以从事核能装备的设计、制造和运维工作。
通过这门课程的学习，学生可以了解核能技术的基本原理和应用，熟悉相关设备和工艺流程，为将来的工作做好准备。
二、原子能技术在科研中的应用1. 原子能技术在物质表征中的应用原子能技术在科研中的一个重要应用是物质表征。
通过利用原子能技术的方法，科研人员可以对物质的微观结构和性质进行详细的研究和分析。
例如，通过核磁共振技术，研究人员可以观察和分析物质中原子的运动状态和分子结构，进而推断出物质的性质和功能。
2. 原子能技术在核医学研究中的应用核医学是原子能技术在医学领域的一个重要分支，其主要研究诊断和治疗疾病的核素及相关技术。
通过利用放射性同位素等原子能技术，核医学可以提供准确的生物体内显像和分析，为医学研究和临床诊断提供重要支持。
核科学与技术 一级学科博士点
核科学与技术一级学科博士点以核科学与技术为一级学科博士点的文章核科学与技术是一门研究原子核结构、核能释放和应用的学科，它涉及核物理、核化学、核工程等多个领域。
在当今世界，核科学与技术已经成为国家发展的重要战略领域。
本文将从以下几个方面介绍核科学与技术的重要性和应用前景。
核科学与技术在能源领域具有重要地位。
核能是一种高效、清洁的能源形式，通过核裂变或核聚变反应可以释放巨大的能量。
核能技术已经被广泛应用于核电站的建设和运营，为各国提供了大量的电力。
与传统的化石燃料相比，核能不会产生大量的二氧化碳等温室气体，具有较小的环境负担。
因此，发展核能技术对于缓解能源危机和减少环境污染具有重要意义。
核科学与技术在医学领域有着广泛的应用。
核医学是核科学与技术的一个重要分支，通过利用放射性同位素进行诊断和治疗。
例如，核医学可以通过注射放射性示踪剂，通过观察其在人体内的分布情况来检测疾病的发生和发展。
此外，放射性同位素还可以用于治疗癌症，通过放射性粒子的辐射来破坏癌细胞。
核医学的应用为医学诊断和治疗提供了重要的手段，对于改善人类健康水平具有重要意义。
核科学与技术在材料科学和工程领域也有着广泛的应用。
核技术可以用于材料的辐射改性和辐照损伤研究。
通过辐射改性技术，可以改变材料的物理、化学和力学性质，提高其性能和耐久性。
辐照损伤研究可以帮助我们理解材料在极端环境下的行为，为材料设计和工程提供重要参考。
此外，核技术还可以用于材料的无损检测和质量控制，提高产品的可靠性和安全性。
核科学与技术在环境保护和食品安全方面也具有重要作用。
核技术可以用于环境样品和食品样品中放射性同位素的测量和分析，帮助我们监测环境污染和食品安全问题。
此外，核技术还可以用于环境修复和废物处理，通过辐照技术可以有效地降解有机污染物和处理放射性废物，保护环境和人类健康。
核科学与技术作为一门重要的学科，具有广泛的应用前景和重要意义。
它在能源领域、医学领域、材料科学和工程领域、环境保护和食品安全等方面都有着重要的作用。
核科学与技术
核科学与技术核科学与技术是一门研究原子核结构、核变换和核能利用的科学学科。
它凭借对原子核的研究和应用技术的发展，为人类社会的进步做出了巨大贡献。
本文将从核科学的起源、发展历程、核能利用以及未来展望四个方面来探讨核科学与技术的重要性。
核科学的起源可以追溯到二十世纪初，当时的研究者发现原子核是构成原子的基本单位，对其进行了一系列的实验和研究。
通过对放射现象的观察以及对核反应的研究，科学家们逐渐揭示了原子核的组成和性质。
这些研究成果奠定了核物理学的基础，为后来核科学与技术的发展打下了坚实的基础。
核科学的发展经历了几个重要的里程碑。
首先是核裂变的发现，即在1938年德国科学家奥托·哈恩发现了铀核的裂变现象。
这一发现引起了科学界的广泛关注，随后在1942年的芝加哥大学，由费米、塞克、斯特瑞图维纳等人组成的科学家团队成功实现了首次的自持裂变链式反应，标志着核科学与技术迈向了一个全新的阶段。
核能利用是核科学与技术的重要应用领域之一。
核能的利用包括核电、核医学和核工业等多个领域。
核能作为一种高效、清洁的能源形态，为人类社会的工业生产和生活提供了重要支持。
例如，核电作为一种低排放、高效利用的电力生成方式，已经成为当今各国能源结构的重要组成部分。
核医学则利用核技术进行诊断和治疗，对各类疾病的诊断和治疗起到了至关重要的作用。
同时，核工业对国家的经济和国防建设起到了重要支持作用。
随着科技的进步和人类对能源需求的不断增加，核科学与技术的研究也在不断深化。
人们对核科学的研究已经不再局限于对原子核的基本研究，还包括对核反应、核聚变等新技术的探索。
核聚变是一种高能量释放的过程，目前正在进行的聚变反应研究将为人类解决能源危机提供新的途径。
此外，核科学与技术还涉及到核辐射防护、核安全等重要领域的研究。
核辐射的防护技术是确保核科学应用安全可靠的基础，它对保护人类健康和环境安全具有重要意义。
核安全则是保护核材料、核设施和核活动免受非法获取、非法使用和恶意破坏的一系列措施，保障核科学与技术的和平利用。
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核科学百年讲座第六讲 核科学技术在医学中的应用3刘 军 许甫荣 郑春开(北京大学物理学院 北京 100871)摘 要 文章介绍了核医学的发展历史及其在医学中的重大应用,介绍了核医学诊断、治疗的原理、特点以及核医学的几个重要分支学科.通过介绍,展示了核科学技术在人类医疗事业中的重大作用.关键词 核技术,核医学,发展,应用Nuclear science in the 20th century ———application of nuclear technology in medical scienceLIU Jun X U Fu 2R ong ZHE NG Chun 2K ai(School o f Physics ,P eking Univer sity ,Beijing 100871,China )Abstract Nuclear technology has been success fully applied to the medical and biological sciences ,giving birth to a new subject ,nuclear medicine.This field in cludes radiodiagnosis and radiotherapy which play very im portant roles in m odern medicine.W e present a short overview of the development and application of nuclear medicine ,including its development in China.K ey w ords nuclear technology ,nuclear medicine ,development ,application3 国家自然科学基金(批准号:10075070)资助项目2002-11-19收到初稿,2003-01-14修回 通讯联系人.E 2mail :frxu @ 人类自发现X 射线和放射性,建立核科学以来,已经走过了一百多年的历史.核技术与医学和生物学结合,产生了放射诊断学、放射治疗学等新型学科.放射诊断学是一门利用X 射线诊断疾病的学科.放射治疗学则是利用核射线(如X 射线、γ射线、中子、质子和重离子束流)在体外对疾病进行辐射治疗的学科.核医学是一门利用开放型的放射性核素诊断和治疗疾病的学科,它的主要内容是核技术在临床诊断、治疗及医学研究中的应用.核医学的发展不仅提供了灵敏、特异和快捷的诊断分析手段,而且对于认识生命现象的本质,弄清楚疾病的病因和药物的作用原理都有重要作用.自20世纪30年代开创临床核医学以来,核医学已经得到了很大的发展.现在的核医学不但是一门独立的学科,而且产生了许多分支学科,其中肿瘤核医学、核心脏病学、神经核医学取得了很大的发展.核医学被认为是和平利用核事业中最活跃、应用最广泛和最重要内容之一.1 核医学的发展1895年,伦琴(R ϕntgen W C )发现了X 射线,由于X 射线具有良好的穿透性,人们立即领悟到它将在医学的潜在应用.X 射线用于诊断疾病产生了放射诊断学,同时它还被应用于治疗疾病,成为放射性治疗的重要方法.1896年,法国物理学家贝克勒尔(Becquerel H )发现了天然铀同位素的放射性,随后,居里夫妇发现“钋”和“镭”两种天然放射性核素.紧接着,贝克勒尔、居里夫妇(Curie M 和Curie P )、卢瑟福(Rutherford E )等一些科学家互相合作、交流,于1899年发现了α,β射线,1900年发现了γ射线,并且逐步获得了三种射线的不同特性[1].1911年,人们就产生了应用放射性同位素示踪,即利用放射性同位素的射线来跟踪这些原子踪迹的想法.1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核,研制人工同位素,为放射性同位素的利用打下了基础.1923年赫维赛出色地完成了在生物领域中的第一次同位素示踪,当时他主要是利用β射线来示踪.1925年,放射性示踪剂第一次用于人体,测定了正常人和心脏病人的血流速度.1934年,约里奥・居里夫妇(Curie I 和Joliot F)第一次用人工方法获得了放射性核素30P,从而拓宽了人们的眼界,开辟了获得各种放射性核素的前景,也揭开了核医学的序幕[2].1939年,科学家Hamilton J G,S oley M和Evans R 发表了首篇应用131I诊断病人的报告.1942年,费米在芝加哥建成了第一个核反应堆,这为放射性同位素的生产开辟了新途径.1946年,随着核反应堆的投产,使一些放射性核素得以较大规模地生产,标记技术相伴发展,成功地制备了较为复杂的标记化合物.1949年γ闪烁功能仪和1951第一台自动γ闪烁扫描仪的制成,为利用各种放射性核素及其标记化合物进行脏器显像和功能测定提供了条件,为临床核医学的建立奠定了基础.1953年,Newell R首先提出了核医学(nuclear medicine)的概念,核医学获得了初步的发展.20世纪60年代前后是核医学迅速发展的一个时期.人们利用加速器和发生器生产出更多、更加符合临床要求的放射性核素,并用它们制备出更多的标记化合物.1957年,Anger H制成了第一台γ照相机.γ照相机取代了扫描机,成为近30年来最基本和最主要的核医学显像仪器.1960年,Y alow R S和Bers on创立了放射免疫分析技术,开辟了医学检测史上的新纪元.经过十余年的努力,放射免疫分析技术就发展到能够测定300多种体内微量物质的水平,对核医学的进步产生了巨大的影响,为此,Y alow 荣获了1977年的诺贝尔医学奖[2].20世纪70年代中后期出现了放射性核素断层显像装置.1975年,第一台利用发射正电子的放射性核素进行脏器断层显像的仪器———正电子发射计算机断层照相机(PET)研制成功.这一研究成果的应用,开创了分子水平的无创伤活体研究人脑功能和心肌存活情况的工作.核医学进入到了现代核医学的阶段.1979年,利用发射γ射线(即单光子)的常用放射性核素进行脏器断层显像的仪器———单光子发射计算机断层照相机(SPECT)研制成功,随后得到广泛的应用.放射性核素显像成为现代四大医学影像之一.核医学也就成为当今解决心、脑血管和肿瘤三大疾病的重要方法.80年代,心脑代谢、功能显像剂的研制成功以及单克隆技术的应用,使临床核医学进入到一个新的阶段.2 核医学诊断核医学的诊断方法按放射性核素是否进入受检者体内而分为体外检查法和体内检查法.体内检查法按最后是否成像又可以分为显像和非显像两种. 2.1 体内诊断体内诊断用的放射性药物,用于显像的称为显像剂,用于非显像的称为示踪剂.核射线中只有γ射线适合于体内检查.γ射线穿透力强,引入体内后能在体外探测到,它在体内引起的电离辐射损伤小.γ光子的能量以100—300keV为宜,能量太低,组织吸收过多,影响体表或体外的探测;能量过高,在探测器中的能量密度太低,影响测量的效率.大多数的临床检查项目皆在数小时内完成,所以放射性核素的半衰期以几小时为适宜.近2000种放射性核素中能大致符合要求的有十几种.放射性核素显像也就是等到显像剂在组织器官聚集后,用扫描仪器在体外追踪探测,将探测到的射线的强弱程度描绘成扫描图.放射性核素显像是一种以脏器内外或脏器与病变之间的放射性浓度差异为基础的脏器或病变显像方法.其基本条件是:具有能够选择性聚集或流经特定脏器或病变的放射性核素或标记物,使得该脏器或病变在邻近组织之间的放射性浓度差异达到一定程度,此外还要能够利用核医学显像装置探测到这种放射性浓度差异并根据需要以一定的方式将它们显示成像.经过大量的实验,用统计的方法求出射线的量以及位置的正常规律、正常值、变异的范围和某些疾病的异常特点,便可以根据这些规律和特点对某些疾病进行诊断,对某些脏器的功能状态作出判断.非显像检查法是利用较为简单的放射性探测器在体表探测和记录示踪剂在脏器或组织中被摄取、集聚或排除的情况,以时间与放射性关系曲线等方式显示[2].但是,由于探测器在体表根据脏器或者是组织的正常解剖位置定位,这与受检者的脏器和组织的实际位置不一定吻合,有时差异还会很大,这就会影响测量结果的准确性.因此,有条件应该更多采取显像检查(见图1).按照核医学显像显示方式的不同可以对显像进行分类.当显像剂在脏器内或病变处浓度达到稳定图1 核医学显像图状态时进行显像,就是静态显像.它允许采集足够的放射性计数用以成像,所以影像清晰,多用于观察脏器和病变的位置、形态、大小和放射性分布.显像剂随血流流经或灌注脏器,或被脏器不断的摄取和排泄,或在脏器内反复地充盈和射出等过程,造成脏器内的放射性在数量上或在位置上随时间而变化,用放射性显像装置以一定的速度连续地采集该脏器的变化影像,就可以得到动态显像.局部显像只显示身体的某一部位或某一脏器的影像;全身显像利用移动的探测仪器从头到脚采集身体各个部位的射线,显示成像.如果放射性显像装置采集的是脏器的某一个体位的放射性成像,得到的就是平面显像;如果放射性核素显像装置在体表能够自动连续或间断采集众多体位的平面影像数据,再用计算机重建,就可以得到断层显像.假如静态显像以放射性增高代表脏器的异常,那么这就是阳性显像;相反,就是阴性显像.2.2 核医学显像仪器核医学影像技术和仪器的发展经历了三个阶段:第一阶段为简单的线性扫描成像,以Cassen B等人于1950年发明的第一台用于核医学的扫描设备为标志;第二阶段是1957年Anger发明的γ相机,它实现了用一次成像代替费时的逐点扫描,同时可以观察动态;第三阶段则是70年代末期发展起来的ECT———发射型断层显像.ECT的发展非常迅速,越来越为人们重视.ECT在探测原理上与γ相机相当,在断层原理上与X线CT完全相同.γ相机,全称为闪烁γ照相机.当受检者注射放射性同位素标记物后,放射性核素有选择地浓聚在被检脏器内,使该器官成为一个立体的放射源,放射源发出的γ射线经过准直器射在NaI(T l)晶体上,立即产生闪烁光点.闪烁光点发出的微弱荧光被光电耦合到光电倍增管,输出脉冲信号,这些信号经过电子线路处理形成了闪烁图样,用照相机拍摄下来,完成检测.γ照相机探头采用的是大型晶体,不仅可以实现一次成像,还可以进行动态显像,为进行脏器动态功能研究提供了必不可少的工具.CT(com puted tom ography)即计算机断层影像.早期的X射线透视照射技术,只是将X射线直接地穿过人体,然后投影到荧光板或使照相底片感光,需要较大剂量的X射线照射,对人体有一定的影响.另外,它只能得到二维平面图像,脏器深度方面的信息叠加在一起,在某些情况下不易诊断.1971年,英国工程师豪斯菲尔德把计算机技术和X射线相结合,研制成功X射线断层扫描成像装置(简称XCT).它是用X射线对被检测脏器的某一薄层进行扫描,得到二维的断层图像,再将脏器的许多二维断层图像经过计算机处理加工,得到对比度很高的三维图像. 1973年,E MI公司第一台CT扫描机问世,开始了CT 临床应用,CT技术引起了医学诊断技术的一次革命.ECT探测到的射线是由引入体内的放射性核素发射出的γ射线,而X射线CT所探测的X射线是来自体外,所以ECT叫做发射型CT,而XCT叫做穿透型CT.ECT又有单光子发射计算机断层扫描———SPECT(singal photon emission com puted tom ography)和正电子发射计算机断层扫描———PET(positron emission tom ography)两种.SPECT有多探头环型和γ照相机型两种.γ照相机型是利用通用的γ照相机通过一些技术处理实现断层显像.现在,γ照相机型SPECT多采用探头围绕身体旋转360°或者是180°进行完全角度或者是有限角度取样,兼有平面、断层和全身显像的功能,得到广泛应用.PET使用的是发射正电子的放射性核素.正电子在物质中射程短,只能瞬间存在,不足以穿透较厚的脏器或组织,故测定正电子的基本方法是测量湮灭辐射产生的γ光子.湮灭辐射产生的γ光子成对,方向相反,能量都是511keV,因而PET的探头结构与SPECT不一样.PET采用符合线路探测技术,利用湮没辐射和两个相对探头来确定闪烁点位置. SPECT是在探头前加铅制的机械准直(铅栅准值)器,来限制射线的方向和范围.SPECT的准直器挡去了90%应该进入探测视野的射线.PET也有机械准直,它们置于探头环之间,是用来选择断层面厚度,所以PET与SPECT相比具有更高的探测效率和灵敏度,能用于较精确的定量分析.另外,PET所使用的放射性核素主要是11C, 13N,15O,18F等多种人体组织天然元素的同位素,所以能进行真正的示踪研究,不干扰人体的组织代谢和体内环境平衡.为了提高STECT的空间分辨率、灵敏度以及采集速度,人们采取了增加SPECT的探头以及使用符合电路测量的办法.PET所使用的正电子核素要由回旋加速器生产,由于正电子发射体的半衰期短,所以必须就近配置生产正电子的加速器,与SPECT相比使用成本较高.核医学显像是以脏器内、外放射性差异和脏器内局部放射性差异为基础的显像方法.脏器和病变部位放射性的高低直接与显像剂的聚集量有关,聚集量的多少又取决于血流量,细胞功能、数量、代谢率和排泄引流等因素.因此,核医学显像不仅显示脏器和病变的位置、形态和大小,更重要的是能提供有关脏器和病变的血流、功能代谢和受体等方面的信息,其中有不少是分子水平的.现在,ECT成为了分子水平进行医学定量分析的主要工具之一.血流、功能和代谢异常是疾病的早期变化,可以出现在形态、结构发生变化之前,因此核医学显像有助于疾病的早期诊断.有些核医学显像因脏器或疾病特异性聚集某一显像剂而显像,因此影像具有较高的特异性,可以特异地显示诸如各种神经受体,不同组织类型的肿瘤及其转移灶、炎症、异位地组织(如甲状腺、胃粘膜等)和移植器官等的影像.核医学显像还具有多种动态显像方式,使脏器和病变的血流和功能情况得以动态而定量地显示.综合来看,核医学显像是一种有较高特异性的功能显像和分子显像.核医学显像系统一直在不断地改进与完善之中.目前研究重点集中在开发新的探测材料,设计高速度数字化的电子线路,开发图像的重建软件和更新计算机系统上.核医学显像由于受到了放射性活度的限制,成像的信息量受到限制,显像仪器的空间分辨率较低,影像的清晰度较差,影响对微观结构的显示和病变的精确定位.为了更好地诊断和治疗疾病,人们积极发展图像融合技术(FIT),把CT,MRI 解剖影像与核医学ECT功能影像融合在一起,精确确定病灶的大小范围及其与周围组织的关系.目前,国外已有螺旋CT,MRI和PET或带符合测量的SPECT的融合技术产品开发.分子显像探针是核医学显像在新世纪发展的方向之一.核医学具有示踪技术与分子生物学相结合的优势,发展分子核医学显像探针有着广阔的前景,它将深入影响医学科学的进程.2.3 体外检查法体外检查法主要是体外放射配体结合分析方法.体外放射配体结合分析是一种利用放射性核素标记的配体为示踪剂,以竞争结合反应为基础,在试管内完成的微量生物活性物质检测技术[2].因为探测在体外完成,所以这种技术不必使用放射γ射线的核素,而常使用放射β射线的核素,如125I,3H,14C 来检验.最有代表性并且应用最广泛的是放射免疫分析方法.Y alow和Bers on于1960年创立了放射免疫分析(RI A)技术[2].该技术是利用放射性标记的被测物和血液、尿液或其他体内的被测物共同与限量的被测物抗体竞争结合,利用放射性探测器测得标记被测物被结合的量,根据结合量与已知被测物的函数关系,可计算出样品内被测物的量.这种方法具有很高的灵敏性和特异性.一般生化分析技术最小检出量为mg或μg,而放射免疫分析法可测至ng,pg,故又称“超微量分析法”.甲种胎儿球蛋白是胎儿早期血清中出现的一种蛋白质,出生一周后即消失,但在原发性肝癌病人的血清中,又可再度出现甲胎球蛋白.过去临床上常用琼脂扩散法检测,其阳性检出率偏低,而用放射免疫分析法灵敏度高,为早期诊断肝癌提供了可靠的依据.洋地黄、苯妥英钠、甲状腺素等药物的治疗量与中毒量很接近,用量少达不到治疗效果,稍一超过,即会中毒,颇难掌握,采用此法可及时测出血液中药物的浓度,为医生调整用药剂量,或立即停药提供了依据,对确保安全合理用药起到了监督指导作用.3 治疗核医学治疗核医学属于内照射治疗方法.它通过高度选择性地聚集在病变部位的放射性药物所发射出来的射线,对病变部位进行集中照射,产生足够的电离辐射生物效应,达到抑制或破坏病变组织的目的.β射线在组织中的电离密度大,在局部组织中产生的生物学效应一般比X射线和γ射线大得多.同时,β射线在组织中具有合适的射程,能保证有一定的作用范围,又对稍远的正常组织不会造成明显的损伤,而α射线的有效作用范围较小,并且难于控制,可能造成局部过渡损伤.所以,治疗用的放射性药物多用半衰期较长的β衰变药物.目前常用的治疗放射性核素有32P和131I.32P是纯β衰变核素,β射线能量为1710keV,在组织中的平均射程为3mm,半衰期为14.28天.131I发射两种能量的β射线,分别为336keV和607keV,半衰期为8.04天.放射性核素治疗已经有60多年的历史了.1936年,Lawrance K等就开始用32P治疗白血病和真性红细胞增多症.1942年,Hertz和Hamilton用131I治疗甲状腺功能亢进症.1945年,Sedilin等用131I治疗分化良好的甲状腺癌转移灶.1955年,Blumgart等用131I治疗甲状腺功能正常的心绞痛和顽固性心力衰竭.1947年,Muller用放射性胶体治疗腔内恶性渗液获得成功.据Beierwalts统计,1946年到1981年,全世界用131I治疗甲亢的约100万例,治疗甲状腺癌转移灶约5000例,治疗真性红细胞增多症25000例[3].核医学治疗已经积累了几十年的经验,成为一些疾病的主要治疗方法.例如,用131I治疗甲亢、功能自主性甲状腺腺瘤和功能性甲状腺癌转移灶;用32P 治疗真性红细胞增多症和原发性血小板增多症;用32P的胶体进行腔内治疗;用90Y的玻璃微球经选择性肝动脉播管单次高剂量注入肝癌病灶区治疗肝癌;利用特异性的抗体作载体将放射性的核素引向肿瘤的抗原部分实现对瘤体的内照射治疗的放射性免疫治疗方法.1999年,人们又用放射性治疗的方法来治疗冠状动脉粥样硬化.现在,核医学技术和基因治疗相结合的基因放射治疗也正在积极地实验研究之中.核医学治疗有它显著的优点,例如放射性核素能被有病组织选择性摄取,或有目的地放置于局部辐射,较体外照射治疗对靶器官的辐射量要大几倍,同时对周围正常组织的照射量比外照射低;治疗方法属病人无创伤、无痛苦;治疗后白血病和其他癌症的发病率低.4 重要的核医学分支学科4.1 肿瘤核医学肿瘤是危害人类健康极为严重的疾病,寻求早期诊断是多年来的重要研究方向.90年代以来,加速器和正电子药物以及符合电路SPECT,PET等仪器进入临床使用,使肿瘤核医学有了引人瞩目的发展.众多核素的临床应用和研究为肿瘤的诊断和治疗开辟了新途径.新肿瘤显像剂,例如加速器药物67G a,201T l,18F-FDG提高了肿瘤诊断的灵敏度和特异性[4],67G a可以鉴别肺单个结节的良恶性.99mT c-MI BI,99m T c-tetrofosmine可以在早期发现肺癌的纵隔淋巴结转移.18F-FDG已经广泛应用于良性及恶性肿瘤的鉴定诊断,特别是对肺癌、黑色素癌、乳腺癌、头颈部癌症、食道癌、转移性肿瘤及原发灶的探察有重要意义.18F-FDG-PET肿瘤显像也已经从基础研究进入到临床应用,取得了肯定的效果.131I治疗分化型甲状腺癌已经积累了许多经验,可以减少甲状腺癌的复发和延长生存.放射免疫显像与分子核医学是肿瘤诊断与治疗的新动向.国外已经有几个免疫显像剂批准上市,例如检查直肠癌的111In-B72.3,99m T c-I M MU-4;用于肺癌的99m T c-NR-LU-10等.用放射性核素标记的反义寡核苷酸进行肿瘤mRNA癌基因显像、诊断以及核素标记的转基因治疗,有着广阔的前景. 4.2神经核医学神经核医学在神经精神疾病的临床诊治中有着极其重要的价值.80年代,PET,SPECT脑显像药物的出现,使脑化学在活体中的显像成为可能.PET的应用提高了脑显像的精度.由于核医学显像的“功能显像”优点,使用99m T c-hm pa和99m T c-EC D等脑显像剂显像可以反映脑的功能和病变状态,例如早期发现缺血性病变,显示脑梗死区的缺血范围和相邻脑组织的组织功能,定位癫痫病,鉴别不同病因的老年痴呆症等[5].对于癫痫,用SPECT来观察药物诱发发作期和发作期间局部脑血流变化,能客观地反应治疗前后的变化和疗效,提供直观图像和定量数据,优于其他的显像方法.用放射性核素标记物进行人脑受体显像,是分子生物学和核医学的结合,用于神经核医学研究的一个新领域,其中应用最广的是多巴胺受体(D opa-R)显像.受体微量存在,CT,MRI 无法解释,所以核医学进行受体显像有独特的优势.目前国内患帕金森(PD)的病人已经超过了150万人.临床上,用多巴胺受体显像可以显示其病变部位的异常,但用CT,MRI显像却无特异性变化.多巴胺受体显像还可以鉴别脑垂体腺瘤的病理类型.4.3 核心脏病学20年来,核心脏病学取得了较大进展,主要表现在:ECT显像代替了平面显像,大大提高了图像的分辨率;PET的进一步完善与发展,可以量化心肌存活测定与心肌灌注显像;由单纯的心肌灌注显像发展到心肌代谢显像,进入到神经心脏病学;心肌灌注显像剂由201T l发展到99m T c标记的多种化合物;由单一的运动实验发展到药物符合试验.现在,核素心肌灌注显像已经成为评价冠心病广泛应用的非创伤性技术.随着临床心脏病学的发展,核心脏病学也由宏观的诊断转向了内部结构的微观观察.1991年,But2 ler等用111In标记物进行下肢静脉栓塞显像成功,现已临床应用.冠心病介入治疗已经成为冠状动脉血运重建的主导方法之一,美国每年治疗人数超过了50万例.新世纪的焦点集中在分子核心脏病学方面.Dewanjee等报道,用放射性标记反义寡核苷酸测定细胞内核糖核酸信息以探测心血管疾病,有广阔的临床应用前景.5 我国核医学的发展核医学的发展与放射性药物的发展紧密相联.我国临床核医学起步于20世纪50年代.当时,上海、北京等地开展了临床急需的放射性药物的研究,例如王世真教授制成131I,又在自身进行实验;刘玉英教授联合北京大学袁思训教授研制131I,提供少数医院同位素科进行临床研究.1958年,中国原子能科学研究院实验性重水堆运行,为我国研制和生产放射性药品创造了基本条件.1961年,我国国家科委和卫生部下达《医学同位素试制任务书》.1965年,在卫生部药典委员会参与指导下制定了131I碘化钠和32P磷酸钠溶液的卫生标准,经卫生部批准,两种放射性药品在我国同时诞生,开创了我国放射性药品发展的新阶段[6].70年代,我国核医学进入迅速发展阶段.1970年10月,中国原子能科学研究院推出了99M o-99m T c 和113Sn-113m In两个发生器,次年6月22号又召开了两个核素发生器的生产检定汇报会,标志着我国核素发生器研制成功.随后,核素发生器和配套药盒的应用得到了广泛推广,我国核医学诊断特别是脏器显像诊断得到了很快发展.人体的多种器官可以进行显像,从而推动了临床核医学和核仪器的发展. 1972年,我国从国外购买了成套的试剂盒用于体外放射分析临床应用.80年代中期以来,我国也进入到现代核医学发展阶段.1983年,我国开始引进和应用SPECT.99m T c -EC D,99m T c-MI BI和放射免疫显像相继应用,PET 也开始试制.到1989年,我国的核医学仪器特别是核显像设备就达到了73台γ相机、44台SPECT、1台单环PET实验装置的规模.1989年,国务院颁布了《放射性药品管理办法》,放射性药品的发展进入到法制管理阶段[7].我国核医学事业的水平和规模都有了显著提高,其中某些领域已经达到或是接近国际先进水平.到2000年,我国有800多家医院开设了核医学科, 2000多家不同等级的医院开展了放射免疫分析及体外检测技术.全国拥有的现代核医学显像设备,包括350多台SPECT、12台PET仪、PET中心8个[8].现在,多种放射性核素和放射性药物、药盒除供应国内还有部分出口国外,年显像约100万人次,年体外放射分析约5000万人次.核医学的影响越来越大,正在造福于人类.致 谢 感谢中国科学院上海原子核研究所沈文庆院士和中国原子能科学研究院张焕乔院士的热忱指导.参考文献[1]刘洪涛等.人类生存发展和核科学.北京:北京大学出版社,2001[Liu H T et al.Nuclear Science and its im pact on the w orld.Beijing:Peking University Press,2001(in Chinese)][2]潘允中主编.临床核医学.北京:原子能出版社,1999[Pan YZ et al.C linical Nuclear M edicine.Beijing:Nuclear Energy Press,1999(in Chinese)][3]马寄晓.中华核医学杂志,1984,4(1):1[M a J X.Chin.J.Nu2cl.M ed.,1984,4(1):1(in Chinese)][4]朱承谟.中华核医学杂志,1999,19(1):1[Zhu C M.Chin.J.Nucl.M ed.,1999,19(1):1(in Chinese)][5]周前.中华核医学杂志,1999,19(2):65[Zhou Q.Chin.J.Nu2cl.M ed.,1999,19(2):65(in Chinese)][6]刘秀杰.中华核医学杂志,1999,19(3):129[Liu X J.Chin.J.Nucl.M ed.,1999,19(3):129(in Chinese)][7]夏振民.中华核医学杂志,1993,3(1):55[X ia Z M.Chin.J.Nucl.M ed.,1993,3(1):55(in Chinese)][8]屈婉莹.中华核医学杂志,2000,20(6):241[Qu W Y.Chin.J.Nucl.M ed.,2000,20(6):241(in Chinese)]・信息服务・亚太物理学会联合会网站开通 亚太物理学会联合会(AAPPS)的网站已经开通,网址为http://w w ,欢迎访问.中国物理学会 2003年6月27日 。