放射性核素的医学应用-医用物理学

放射性核素成像仪器
γ照相机
可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形 成一帧器官的静态平面图像 可观察脏器的动态功能及其变化 既是显像仪又是功能仪
ECT(发射单光子计算机断层扫描仪）
SPECT（单光子放射型断层成像） PET（正电子发射型断层成像）
γ照相机
早期使用的同位素成像系统是同位素闪烁扫描机。它由 一套机械传动机构带动核子探测器移动进行逐行逐点的扫描， 并记录下体内各部位辐射γ射线的强度，由此形成闪烁图。 它的最大缺点是无法进行动态观察。 目前临床上取而代之的是γ照相机，它可以摄下所感兴 趣的区域中放射性药物浓度的分布图。形成一幅完整的图 像大约只需零点几秒。如果在一定的时间间隔中摄取一系 列的药物分布图，就可以对脏器的功能进行动态分析。 特点： 可同时记录脏器内各个部份的射线，以快速形成一帧器 官的静态平面图像 可观察脏器的动态功能及其变化 既是显像仪又是功能仪
亢进的甲状腺滤泡细胞血流丰富，在B 超显示下一片火海征，而对于正常的那部 分滤泡细胞没有任何的损害。
钴-60治疗
这是一种外照射治疗方式，主要用于治疗深 部肿瘤。医学研究表明，癌细胞生长快、代谢旺 盛，对射线的敏感性比正常细胞高，用射线照射 时，癌细胞受到的破坏要比正常细胞大。 钴-60治疗是利用钴-60放射的γ射线照射疾患 部位，其特点是放射性活度很大，γ光子能量大， 射线单纯，而且治疗设备简单。
核衰变主要由以下几种：α衰变、β衰变、γ衰变 α 衰变 A A X Z 4Y Q 2 反应式： Z α射线由α粒子构成,α粒子实际上是氦原子核 4 Y为子核,Q表示衰变时从核内放出的能量----衰变能2 He － 衰变 A A 反应式： X Z 1Y Q Z 粒子实际上是电子，这种衰变是由于放射性核 素中有一个中子变为质子的结果：
生物半衰期(Tb) 指生物体内的放射性核素由于生物代谢从体内 排出一半所需要的时间。 有效半衰期(Teff) 指放射性核素由于放射性衰变和生物代谢过程 共同作用，减少到原来的一半所需要的时间。 满足关系：λeff =λ＋λb
1 1 1 Teff T1/ 2 Tb
放射性核素的医学应用
正电子发射型断层成像 (PET)
PET-CT图示
1、碘-131治疗 一、放射治疗（放疗） 2、钴-60治疗
3、中子治疗
二Leabharlann Baiduγ刀
三、示踪诊断 1、γ照相机 四、放射性核素成像 2、单光子放射型断层成像 3、正电子发射型断层成像
碘-131治疗
用放射性碘破坏甲状腺组织而达到治 疗目的，利用甲状腺有浓集碘的能力和碘 131能放出β射线生物学效应，使亢进的甲 状腺滤泡上皮细胞破坏、萎缩，分泌减少， 达到治疗目的。
n P Q
核衰变

衰变
0 当原子核中有一个质子转变为中子时，放射出一个正电子 1 e 反应式：A X AY Q
Z
Z 1


γ 衰变 原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出γ光子的现象。 γ射线的波长和能量根据放射性元素的种类而定。 γ 射线的产生：原子核衰变产生γ 射线
示踪诊断
放射性核素成像
其基本原理：用不同的放射性核素制成标 记化合物注入体内，在体外对体内核素发射的γ 射线进行跟踪探测，可以获得反映放射性核素在 脏器和组织中的浓度分布及其随时间变化的图像。
由于放射性药物保持着对应稳定核素或被 标记药物的化学性质和生物学行为，能够正常参 与机体的物质代谢，因此放射性同位素图像不仅 反映了脏器和组织的形态，更重要的是提供了有 关脏器功能及相关的生理、生化信息。
中子治疗
把硼元素的肿瘤亲与药物注入人体内，该药 物能迅速浓聚与病灶部分，此时用用超热中子射 线照射，可以在靶区引起核反应，所释放的高能 射线只杀肿瘤细胞而不损伤周围组织。
“伽玛刀”名为“刀”，但实际上并不 是真正的手术刀，它是一个布满直准器 的半球形头盔，头盔内能射出201条钴60 高剂量的离子射线---伽玛射线。它经过 CT和磁共振等现代影像技术精确地定位 于某一部位，它的定位极准确，误差常 小于0.5毫米，每条伽玛射线剂量梯度极 大，对组织几乎没有损伤。但201条射线 从不同位置聚集在一起可致死摧毁靶点 组织。无创伤、不需要全麻、不开刀、 不出血和无感染等优点。 伽玛刀分为头部伽玛刀和体部伽玛刀。 头部伽玛刀主要用于颅内小肿瘤和功能性疾病的治 疗。 体部伽玛刀主要用于治疗全身各种肿瘤。
单光子发射型计算机断层摄影（SPECT）
SPECT成像的过程类似于X-CT技术。它用一 台γ照相机围绕着被探查者作旋转运动，在不同的角 度上检测人体放射出的γ射线光子并计数，取得投影 数据（放射性药物沿投影线的浓度分布的线积分） 后，沿用X-CT中使用的图像重建方法，得到人体某 一断面上放射性药物浓度的分布。 SPECT的突出优点是：它在比普通的γ照相 机没有增加许多成本的情况下获得了真正的人体 断面图像，实际上它还可以作多层面的三维成像， 这对肿瘤及其他一些疾病的诊断是很有用的。
放射性核素 的医学应用
制作人员
组长：林健聪
演讲：冯小勇 视频制作、PPT制作及控制：关邵翔
资料收集：林淑珠、林健聪、邵珠芳
目录
第一部分 什么是核医学 第二部分 放射性核素的物理基础
第三部分 放射性核素的医学应用
核医学
1、又称原子（核）医学，是研究同位素及核辐射的 医学应用及理论基础的科学，是核技术和医学相结合的 一门新兴学科，也是人类和平利用原子能的一个重要方 面。
2、核医学的任务是用核技术诊断、治疗和研究疾病。
放射性核素的物理基础
1:同位素：指具有相同质子数但具有 不同中子数的核数。一般分为两种， 一是同位素性质比较稳定（没有放射 性），一是具有放射性。
2:衰变：指核素自发的发生结构 和能量状态的改变，放射出α、β、 γ射线并转变成另一种核素的过 程。
核衰变
Siemens的SPECT系统
PET简介
PET是核医学发展的一项新技术，代表了当 代最先进的无创伤性高品质影像诊断的新技 术，是高水平核医学诊断的标志。主要被用 来确定癌症的发生与严重性、神经系统的状 况，及心血管方面的疾病。 使用PET造影，需在病人身上注射放射性药 物，放射性药物在病人体内释出信号，而被 体外的PET扫描仪所接收，继而形成影像， 可显现出器官或组织（如肿瘤）的化学变化， 指出某部位的新陈代谢异于常态的程度。
=
+
γ 射线
γ衰变、α衰变、β衰变、核裂变过程中伴随γ射线的产生
α 、β 、γ 三种射线各有什么特性？
电离能力 α （阿尔法） β （贝塔） γ （伽玛） 最强 中 最弱 穿透能力 最弱 中 最强
α射线的电离能力最强、穿透能力最 弱，一张纸就可以全部把它挡住。 γ射线的电离能力最弱、穿透力最强， 需要适当厚度的混凝土或铅板才能有 效地阻挡。 β射线的电离能力和穿透能力介于α 射线和γ射线之间，它能穿透普通的 纸张，但无法穿透铝板。
核衰变的规律
对于给定的处在一定状态的放射性核素，核衰变 进行的速度和核素存在的物理、化学状态无关， 而是自发的按照一定规律进行。
N N0 * e
t
其中：λ为衰变常数 物理半衰期 T1/ 2 放射性核素的原子核数目减少到原来的一半所需 要的时间。
T1/ 2

ln 2

核衰变的规律