核物理基础1

原子反应堆
回旋加速器 ( Cyclotron )
发生器 (母牛)
放射性核素显像的特点
➢ 放射性药物的聚集取决于所观察部位的血流、细胞功 能、细胞的数量、代谢和排泄引流的情况。不仅反应 形态变化，更重要的是提供了脏器或器官的血流、功 能、代谢和受体等方面的信息，所以有分子核医学之 称。有助于疾病的早期诊断。
放射性药物的特点
1．具有放射性
放射性药物具有放射性，因而它具有特定的核 物理如物理半衰期，核放射化学如放射化学纯 度等特征。
2．载体量少
被标记的载体如化学物质、药物、抗体等量少, 但决定了该放射性药物的生理、化学特性。
放射性核素的生产方式
医用放射性核素都是通过人工核反应来制 备的简单化合物，通常由 ①反应堆 (Reactor) ：131I ，99 Mo ②加速器 (Accelerator)： 201Tl ③从裂变产物中提取和放射性核素发生器 (Generator)淋洗: 99mTc ,188Re 三种途径生产。
诊断用放射性药物具备的条件
理想的生物学特性
➢定位性能 ➢生物半排期
γ光子（100-300kev），穿透力强，容易 被仪器在体外探测到；γ光子电力密度低， 对机体电离辐射小 99mTc：140kev，T1/26.02h
诊断用放射性药物具备的条件
理想的核物理性能
➢ 射线的种类：具有穿透力 γ射线 ➢ γ射线能量：100~300keV为宜 ➢ 物理半衰期：几个小时为宜 ➢ 易于标记和获得
衰变规律
➢ 放射性活度以单位时间内的核衰变数来表示 (A)。
➢ 单位：贝可勒尔( Becquerel, Bq )，1Bq表示 放射性核素在1秒内发生一次核衰变。 原有单位为居里(Ci)，1Ci=3.7×1010Bq KBq MBq mCi uCi
➢ A=λN, λ为衰变常数,表示单位时间内衰变核数 目占当时放射性数目的比率。λ＝0.02/s=2%/s, 表示1秒钟内有2%的核衰变。
核物理基础
元素（Element）：
具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 只要原子具有相同的原子序数，则这类 原子的化学性质基本相同。
核物理基础
核 素 ( Nuclide )
具有一定原子序数及质量数的原子称为 一种核素。如1H，2H，3H，12C，198Au表 示不同的核素。zAX ，其中X为化学符号， A代表核的质量数，Z原子序数。
❖ 轨道之间的能量差转化成特征X线释放出 来,或者传给更外层轨电子,使之脱离轨道 而释出,这种电子称俄歇电子
核物理基础
❖ γ衰变(γ decay)
78n 53p
77n 54p
β- γ
I 131
53
131 54
Xe
氙
➢ 原子核从激发态回复到基态，以发射γ光子 释放过剩的能量。
➢ γ光子不带电荷，运动速度快，穿透力强， 局部组织作用较弱，适合体外显像
❖ 什么是放射性药物 ❖ 放射性药物的特点 ❖ 放射性核素的生产方式 ❖ 常用的放射性药物的种类
放射性药物
Radiopharmaceutical
❖ 药物分子内含有放射性核素的化学制剂或生 物制剂称为放射性药物
放射性核素显像和治疗时利用射线可被探测及其辐 射作用；具有一般药物所具有的特性，生物学性能 决定其在体内分布而达到靶向作用，能选择性聚集 在病变组织。
核物理基础
核素的 分类
❖或自发的发生 核能态的变化并伴有射线 的发射。稳定性核素：原子核稳定,不会 发生衰变的核素 质子和中子数一直不变。
❖不稳定性核素（放射性核素）：原子核处 于不稳定状态,需要通过核内结构或能级 调整才趋于稳定的核素 ，能自发的转变 为其它原子核
核的不稳定性及衰变方式
❖ α衰变 ( Alpha decay)
半衰期 ( half life )
❖ 物理半衰期 ( physical half life, T1/2)：放射性活度减弱一半所需要 的时间。
半衰期 ( half life )
❖ 生物半衰期(bioloical half life, Tb)： 因生物代谢过程致使该元素在此系统中的 量减少一半所需要的时间。
1.电离与激发 2.散射 3.韧致辐射 4.湮没辐射：正电子衰变产生的正电子具有一定动能 能在介质中运行一定的距离，当其能量耗尽时与物质 中的自由电子结合，而转化成两个方向相反、能量为 0.511MeV的r光子而只身消失。
❖ X、γ射线与物质的相互作用
1.光电效应 2.康普顿效应 3.电子对生成
核药学基础
基于以上条件 临床上广泛使用的是99mTc
常用的放射性药物的种类
❖ 99mTc-ECD ❖ 99mTc-MDP ❖ 99mTc-MIBI ❖ 201Tl ❖ 99mTc-DTPA ❖ 99mTc-DMSA ❖ 99mTc(V)-DMSA ❖ 99mTc-RBC ❖ 99mTc-MAA
β-
14 7
N
❖ 中子转化为质子
❖ β-高速运动的电子流
❖ β-粒子穿透力不强，厘米水平，多用于 治疗
核物理基础
❖ 正电子(β+ )衰变
5n 6p
11 6
C
6n 5p
11 5
B
β+
❖ β+是释放正电子的衰变
❖ 射程仅为1-2mm，正电子发生湮没辐射, 用于PET显像
❖ 俘获核外轨道电子使核内质子转变成一个 中子和放出一个中微子的过程
138n
136n

88p
86p
2p
226 88
Ra镭
222 86
Rn
氡
zAX
Z-2A-4X+ 24He+Q
➢α粒子质量大、带电荷、射程短（几厘米）， 穿透力弱、容易屏蔽不合适作显像 ➢电离作用强对附近的生物组织损伤严重
核物理基础
❖ β- 衰变 ( Beta decay )
8n 6p
14 6
C
7n 7p
核物理基础
同位素 ( Isotope )
核内质子数相同而中子数不同的核素称为 同位素。如1H，2H，3H互称为同位素。
核物理基础
同质异能素 ( Isomer )
具有相同核内中子数和质子数，所处不 同核能态的核素互为同质异能素。如 99m43Tc和9943Tc，两者的能级不同， 前者处于激发态，后者处于基态。其 中上角所示m，表示核素处于激发态。
半衰期 ( half life )
❖ 有效半衰期(effective half life, Te)： 放射性核素活度由于放射性衰变和生化代 谢过程共同作用减少到原来的一半所需的 时间。
它们之间有如下关系：
❖ 物理半衰期 T1/2 ❖ 生物半衰期 Tb ❖ 有效半衰期 Te
射线与物质的相互作用
❖ 带电子与物质的相互作用