核医学课件_绪论
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• 核物理基础
元素 核素 1、放射性核素 释放的射线主要为αβγ 2、稳定性核素 同位素 同质异能素 99mTc
核衰变
放射性核素自发的发生核内结构或能变化，同 时释放出某种射线而转化为另一种核素的现象， 称为核衰变(nuclear decay)。
衰变类型
α衰变
Β+衰变
γ衰变
核衰变规律 N= N0e-t 指数规律衰变 （半衰期是每一种放射性核素所特有的，可测定半衰
期确定核素的种类，甚至可推断放射性核素混合物中核素 的种类）
• 物理半衰期(physical half life)
指放射性核素减少一半所需要的时间（T1/2）。
• 生物半排期（biological half life）
指生物体内的放射性核素经各种途径从体内排出 一半所需要的(Tb)
• 有效半减期（effective half life）
辐射剂量及其单位
• 照射量 • 照射量率 • 吸收剂量 • 剂量当量 • 当量剂量
射线与物质的相互作用
• 带电粒子与物质的相互作用
电离、激发、散射、轫致辐射、湮灭辐射
• 光子与物质的相互作用
光电效应、康普顿散射、电子对生成
常用核医学仪器
Γ计数器
液体闪烁计数器
用于体外诊断
脏器功能测定仪
Γ照相机
单光子发射型计算机断层仪SPECT
• 国际制单位：Bq（贝克），KBq（103 Bq），
MBq（106Bq），GBq（109 Bq）
• 旧的专用单位：Ci（居里），mCi（10－3
Ci），Ci（10－6Ci）
• 1Bq = 1次衰变/秒 • 1Ci=3.7 1010 Bq
辐射剂量及其单位
• 照射量 —— 辐射场强弱 • 照射量率 —— 单位时间内的照射量 • 吸收剂量 —— 被照射物质所吸收的能量 • 剂量当量 —— 不同类辐射所引起的生物效应 • 当量剂量 —— 生物效应
探头的构成
➢ 准直器 ➢ 晶体 ➢ 光电倍增管
定向准直 波长转换器 光电转换器
准直器（collimator）
准直器位于探头的最 前端它是由铅或铅钨合金 铸成的机械装置，它的作 用是把人体内四面八方分 散的γ射线定向准直到闪 烁晶体的一定部位上。这 种采用准直器的方法称作 机械准直，以区别于电子 准直。
单光子发射型计算机断层仪 （single photon emission computed tomography，SPECT）
是一台高性能的γ照相机的基础上增加了支架 旋转的机械部分、断层床和图像重建软件，使探 头能围绕躯体旋转360o或180o，从多角度、多方 位采集一系列平面投影像。通过图像重建和处理， 可获得横断面（transverse section）、冠状面 （coronal section）和矢状面（sagittal section） 的断层影像（tomogram）。
影像核医学
第一讲
• 绪论 • 核医学影像基础与设备 • 放射性药品及显像原理
绪论
• 定义
影像核医学：利用放射性核素作 为示踪剂进行医学成像诊断疾病， 探索其机制与相关技术理论，并利 用放射性核素治疗疾病的医学学科。
• 影像核医学的特点
现代医学影像学技术及成像原理
影像学技术
CT B超 MR γ照相机 SPECT PET
成像原理 衰减系数（CT值） 超声波反射（回声） 质子密度（T1 T2） 放射性浓度（平面） 放射性浓度（半定量） 放射性浓度（定量）
性质 形态 解剖 形态 解剖 解剖 功能 血流 功能 血流 代谢 功能 血流 代谢 功能
影像核医学的特点
双肾血流灌注图
存活心肌显像
影像核医学特点
• 功能显像 • 分子显像 • 动态显像 • 定量分析
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的一 半所需的时间（Teff ）。
• 有效半减期与物理半衰期及生物半排期的关系：
Teff = T1/2 ∙Tb/( T1/2+ Tb)
• 放射性活度
单位时间内原子核的衰变数量。是核 医学中常用的反映放射性强弱的物理量。
准直器的功能参数
几何参数：
• 孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度 • 决定了准直器的空间分辨率、灵
敏度和适用能量范围等性能参数
• 准直器的空间分辨率与灵敏度是
一个矛盾关系
准直器的空间分辨率
• 定义：描述区别两个邻近
点源的能力，通常以点源 或线源扩展函数的半高宽 （full width at half maximum, FWHM）表示， 半高宽度越小，表示空间 分辨率越好。
核医学的组成
核医学
临床核医学 实验核医学
诊断核医学
治疗核医学
体内
显 像 非显像 检查法 检查法
体外 分析
内照射
近距离
一级学科：临床医学 二级学科：影像医学
与核医学
我国影像核医学发展现状
设备相对落后，资源分配不均人员 素质参差不齐，临床医师认识不够。
核医学的优势和潜力没有，充分 发挥。
核医学影像基础与设备
• 平行孔准直器，FWHM由
下式估算：
（D为准直孔的直径，L为准直器厚度， z0 为准直器表面至源的距离） 准直孔越小，准直器越厚，探头距病人距离 越近分辨率越高，获得的图像质量越好。
正电子发射型计算机断层仪 PET
γ闪烁探测器 （γ scintillation detector ）
γ闪烁探测器实际上是一种能量转换器，其作用是 将探测到的射线能量转换成可以记录的电脉冲信号。
主要部件：晶体（crystal ） ［碘化钠（铊），NaI（Tl）］ 光电倍增管（photomultiplier tube，PMT） 前置放大器组成
的灵敏度仅损失15%。表1-2）
光电倍增管（PMT）
• 作用：光信号转换为电信号，并对信号
进行放大。
• 光电倍增管的多少与定位的准确性密切
相关，数量多探测效率和定位的准确性 就高，图像的空间分辨率和灵敏度也高， 但影响探头的均匀性。
• 前置放大器
光电倍增管输出的电脉冲信号很微弱，形状 不规整，放大器的作用就是对电脉冲信号进行放 大、整形、倒相的电子学线路。
Γ闪烁探测器示意图
闪烁体——晶体
最常见: 碘化钠晶体[NLeabharlann BaiduI(T1)] 作 用: 波长转换器的作用
（10-19nm － >400nm左右)
• 晶体的探测效率与灵敏度的矛盾
（探测灵敏度越高，分辨率越低。增加 晶体的厚度，可增加灵敏度，但会损 失分辨率。如果将晶体从12.5mm降到
6.5mm，空间分辨率可提高70%，而相应
元素 核素 1、放射性核素 释放的射线主要为αβγ 2、稳定性核素 同位素 同质异能素 99mTc
核衰变
放射性核素自发的发生核内结构或能变化，同 时释放出某种射线而转化为另一种核素的现象， 称为核衰变(nuclear decay)。
衰变类型
α衰变
Β+衰变
γ衰变
核衰变规律 N= N0e-t 指数规律衰变 （半衰期是每一种放射性核素所特有的，可测定半衰
期确定核素的种类，甚至可推断放射性核素混合物中核素 的种类）
• 物理半衰期(physical half life)
指放射性核素减少一半所需要的时间（T1/2）。
• 生物半排期（biological half life）
指生物体内的放射性核素经各种途径从体内排出 一半所需要的(Tb)
• 有效半减期（effective half life）
辐射剂量及其单位
• 照射量 • 照射量率 • 吸收剂量 • 剂量当量 • 当量剂量
射线与物质的相互作用
• 带电粒子与物质的相互作用
电离、激发、散射、轫致辐射、湮灭辐射
• 光子与物质的相互作用
光电效应、康普顿散射、电子对生成
常用核医学仪器
Γ计数器
液体闪烁计数器
用于体外诊断
脏器功能测定仪
Γ照相机
单光子发射型计算机断层仪SPECT
• 国际制单位：Bq（贝克），KBq（103 Bq），
MBq（106Bq），GBq（109 Bq）
• 旧的专用单位：Ci（居里），mCi（10－3
Ci），Ci（10－6Ci）
• 1Bq = 1次衰变/秒 • 1Ci=3.7 1010 Bq
辐射剂量及其单位
• 照射量 —— 辐射场强弱 • 照射量率 —— 单位时间内的照射量 • 吸收剂量 —— 被照射物质所吸收的能量 • 剂量当量 —— 不同类辐射所引起的生物效应 • 当量剂量 —— 生物效应
探头的构成
➢ 准直器 ➢ 晶体 ➢ 光电倍增管
定向准直 波长转换器 光电转换器
准直器（collimator）
准直器位于探头的最 前端它是由铅或铅钨合金 铸成的机械装置，它的作 用是把人体内四面八方分 散的γ射线定向准直到闪 烁晶体的一定部位上。这 种采用准直器的方法称作 机械准直，以区别于电子 准直。
单光子发射型计算机断层仪 （single photon emission computed tomography，SPECT）
是一台高性能的γ照相机的基础上增加了支架 旋转的机械部分、断层床和图像重建软件，使探 头能围绕躯体旋转360o或180o，从多角度、多方 位采集一系列平面投影像。通过图像重建和处理， 可获得横断面（transverse section）、冠状面 （coronal section）和矢状面（sagittal section） 的断层影像（tomogram）。
影像核医学
第一讲
• 绪论 • 核医学影像基础与设备 • 放射性药品及显像原理
绪论
• 定义
影像核医学：利用放射性核素作 为示踪剂进行医学成像诊断疾病， 探索其机制与相关技术理论，并利 用放射性核素治疗疾病的医学学科。
• 影像核医学的特点
现代医学影像学技术及成像原理
影像学技术
CT B超 MR γ照相机 SPECT PET
成像原理 衰减系数（CT值） 超声波反射（回声） 质子密度（T1 T2） 放射性浓度（平面） 放射性浓度（半定量） 放射性浓度（定量）
性质 形态 解剖 形态 解剖 解剖 功能 血流 功能 血流 代谢 功能 血流 代谢 功能
影像核医学的特点
双肾血流灌注图
存活心肌显像
影像核医学特点
• 功能显像 • 分子显像 • 动态显像 • 定量分析
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的一 半所需的时间（Teff ）。
• 有效半减期与物理半衰期及生物半排期的关系：
Teff = T1/2 ∙Tb/( T1/2+ Tb)
• 放射性活度
单位时间内原子核的衰变数量。是核 医学中常用的反映放射性强弱的物理量。
准直器的功能参数
几何参数：
• 孔数、孔径、孔长及孔间壁厚度 • 决定了准直器的空间分辨率、灵
敏度和适用能量范围等性能参数
• 准直器的空间分辨率与灵敏度是
一个矛盾关系
准直器的空间分辨率
• 定义：描述区别两个邻近
点源的能力，通常以点源 或线源扩展函数的半高宽 （full width at half maximum, FWHM）表示， 半高宽度越小，表示空间 分辨率越好。
核医学的组成
核医学
临床核医学 实验核医学
诊断核医学
治疗核医学
体内
显 像 非显像 检查法 检查法
体外 分析
内照射
近距离
一级学科：临床医学 二级学科：影像医学
与核医学
我国影像核医学发展现状
设备相对落后，资源分配不均人员 素质参差不齐，临床医师认识不够。
核医学的优势和潜力没有，充分 发挥。
核医学影像基础与设备
• 平行孔准直器，FWHM由
下式估算：
（D为准直孔的直径，L为准直器厚度， z0 为准直器表面至源的距离） 准直孔越小，准直器越厚，探头距病人距离 越近分辨率越高，获得的图像质量越好。
正电子发射型计算机断层仪 PET
γ闪烁探测器 （γ scintillation detector ）
γ闪烁探测器实际上是一种能量转换器，其作用是 将探测到的射线能量转换成可以记录的电脉冲信号。
主要部件：晶体（crystal ） ［碘化钠（铊），NaI（Tl）］ 光电倍增管（photomultiplier tube，PMT） 前置放大器组成
的灵敏度仅损失15%。表1-2）
光电倍增管（PMT）
• 作用：光信号转换为电信号，并对信号
进行放大。
• 光电倍增管的多少与定位的准确性密切
相关，数量多探测效率和定位的准确性 就高，图像的空间分辨率和灵敏度也高， 但影响探头的均匀性。
• 前置放大器
光电倍增管输出的电脉冲信号很微弱，形状 不规整，放大器的作用就是对电脉冲信号进行放 大、整形、倒相的电子学线路。
Γ闪烁探测器示意图
闪烁体——晶体
最常见: 碘化钠晶体[NLeabharlann BaiduI(T1)] 作 用: 波长转换器的作用
（10-19nm － >400nm左右)
• 晶体的探测效率与灵敏度的矛盾
（探测灵敏度越高，分辨率越低。增加 晶体的厚度，可增加灵敏度，但会损 失分辨率。如果将晶体从12.5mm降到
6.5mm，空间分辨率可提高70%，而相应