讲稿课程名称：放射性核素诊断学课程编号：y121108授课学期：2012-2013学年春季学期授课班级：09级影像专业于鹏任课教师：河北联合大学临床学院
讲 稿 课程名称： 放射性核素诊断学 课程编号： y121108 授课学期：2012-2013 学年春季学期 授课班级： 09 级 影 像 专 业 任课教师： 于鹏 河北联合大学临床学院
第1、2 周,第1、2、3讲次课程名称：放射性核素诊断学摘要第一章：第一节：核医学总论、放射性衰变授课题目（章、节）第二节：、核医学药物、核医学仪器【目的要求】通过本讲课程的学习，了解核医学的发展史，掌握放射性衰变的类型及临床应用、核医学药物的概念、核医学仪器的类型及临床应用。【重】点】核医学概念；核医学药物的使用及核医学仪器的类型。【难点】核医学仪器的使用原理。2
2 课程名称：放射性核素诊断学 第 1、2 周，第 1、2、3 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 第一章：第一节：核医学总论、放射性衰变 第二节：、核医学药物、核医学仪器 【目的要求】通过本讲课程的学习, 了解核医学的发展史，掌握放射性衰变的类型及临床应用、 核医学药物的概念、核医学仪器的类型及临床应用。 【重 点】核医学概念；核医学药物的使用及核医学仪器的类型。 【难 点】核医学仪器的使用原理
内容【本讲课程的引入】核医学主要包括诊断核医学及治疗核医学。而诊断核医学的发展主要取决于核医学药物及核医学仪器的发展。因此，只有掌握了核医学药物、核医学仪器的概念及使用方法，才能学好核医学。【本讲课程的内容】第一章第一节核医学总论、放射性衰变定义：核医学是指利用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的一门学科。临床核医学分为诊断、治疗两种。诊断又分为体内诊断法和体外诊断法（放射免疫测定）。体内诊断法又分为放射性核素显像诊断（影像核医学）及非显像诊断。发展史：1、1895年-1934年1895年伦琴发现X射线。1896年HenriBequrel发现盐的放射线，1898年居里夫妇成功提取错和镭。1932年居里夫妇第一次用人工方法获得32P开创了获得人工放射性同位素的前景2、1935-1945核素仅限于131I、32P、和198Au等极为有限的几种。放射性探测仪器也较少。因此投入临床使用的仅有甲状腺疾病和血液病的治疗。3、1945-1960核反应堆投入生产，大量放射性核素生产出来。标记技术大大进步，成功制备了较为复杂的标记化合物。同时，1949年Y闪烁功能仪和1951年第一台自动Y闪烁扫描仪制成，为利用各种核素及其标记化合物进行脏器显像和功能检测提供了条件。4、1961-1975这一阶段最主要的进展是利用加速器和发生器生产出了更多和更符合临床要求的放射性核素，加上闪烁照相机问世并配以计算机广泛应用，使得人体各重要脏器几乎都能利用放射性核素进行显像，包括形态和功能显像5、现代核医学阶段：1975年成功研制第一台利用发射正电子的放射性核素进行脏器显像的仪器一正电子发射计算机断层仪（PET），于80年代相继实现了11C、13N、150、18F及其许多化合物进行葡萄糖、蛋白质、脂肪代谢显像，进入到分子核医学时代。但由于正电子发射体的半衰期短，赖以生产的加速器和PET本身价格昂贵，应用技术复杂，至今难以推广。1979年，研制成功SPECT广泛应用临床，相对便宜，药物半衰期相对较长，且可以完成一些只有PET才能完成的研究，但SPECT不可能完成真正的分子核医学工作。随着SPECT的迅猛发展，放射性核素显像已成为现代四大医学影象之一（CT、MR、超声、核医学），是解决当今三大疾病（心、脑、肿瘤）的重要方法。6、我国核医学现状：起步于50年代，至70年代进入迅速发展阶段，全国650多家医院建立了核医学科。数百台SPECT仪投入使用。PET（国产）也开始研制。但发展严重不均衡，人才培养是当务之急。放射性核素及其衰变一、基本概念：1、核素：凡具有特定的质子数、中子数及核能态的一类原子。2、同位素：凡具有相同的质子数，但中子数不同的元素互称为同位素。：3、回质异能素：核素的原子序数及中子数相同，但核能态不同的一类核素称为同质异能素食管的粘膜皱表现为数条纤细纵行而平行条纹状影。（四）蠕动
3 内 容 【本讲课程的引入】核医学主要包括诊断核医学及治疗核医学。而诊断核医学的发展主要取决 于核医学药物及核医学仪器的发展。因此，只有掌握了核医学药物、核医学仪器的概念及使用 方法，才能学好核医学。 【本讲课程的内容】 第一章 第一节 核医学总论、放射性衰变 定义：核医学是指利用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的一门学科。临床核医学分 为诊断、治疗两种。诊断又分为体内诊断法和体外诊断法（放射免疫测定）。体内诊断法又分 为放射性核素显像诊断(影像核医学）及非显像诊断。 发展史：1、1895 年-1934 年 1895 年伦琴发现 X 射线。1896 年 Henri Bequrel 发现铀盐的放 射线 ，1898 年居里夫妇成功提取 镨和镭。1932 年居里夫妇第一次用人工方法获得 32P ， 开创了获得人工放射性同位素的前景 2、1935-1945 核素仅限于 131I、 32P、和 198Au 等极为有限的几种。放射性探测仪器也较 少。因此投入临床使用的仅有甲状腺疾病和血液病的治疗。 3、1945-1960 核反应堆投入生产，大量放射性核素生产出来。标记技术大大进步，成功制 备了较为复杂的标记化合物。同时，1949 年γ闪烁功能仪和 1951 年第一台自动γ闪烁扫描仪 制成，为利用各种核素及其标记化合物进行脏器显像和功能检测提供了条件。 4、1961-1975 这一阶段最主要的进展是利用加速器和发生器生产出了更多和更符合临床要 求的放射性核素，加上γ闪烁照相机问世并配以计算机广泛应用，使得人体各重要脏器几乎都 能利用放射性核素进行显像，包括形态和功能显像 5、现代核医学阶段：1975 年成功研制第一台利用发射正电子的放射性核素进行脏器显像的仪 器—正电子发射计算机断层仪（PET），于 80 年代相继实现了 11C、13N、15O、18F 及其许多化 合物进行葡萄糖、蛋白质、脂肪代谢显像，进入到分子核医学时代。但由于正电子发射体的半 衰期短，赖以生产的加速器和 PET 本身价格昂贵，应用技术复杂，至今难以推广。1979 年， 研制成功 SPECT 广泛应用临床，相对便宜，药物半衰期相对较长，且可以完成一些只有 PET 才能完成的研究，但 SPECT 不可能完成真正的分子核医学工作。随着 SPECT 的迅猛发展，放射 性核素显像已成为现代四大医学影象之一（CT、MR、超声、核医学），是解决当今三大疾病（心、 脑、肿瘤）的重要方法。 6、我国核医学现状：起步于 50 年代，至 70 年代进入迅速发展阶段，全国 650 多家医院建立 了核医学科。数百台 SPECT 仪投入使用。PET（国产）也开始研制。但发展严重不均衡，人才 培养是当务之急。 放射性核素及其衰变 一、基本概念： 1、核素：凡具有特定的质子数、中子数及核能态的一类原子。 2、同位素：凡具有相同的质子数，但中子数不同的元素互称为同位素。 • 3、同质异能素：核素的原子序数及中子数相同，但核能态不同的一类核素称为同质异 能素 食管的粘膜皱襞表现为数条纤细纵行而平行条纹状影。 （四）蠕动
3、同质异能素：核素的原子序数及中子数相同，但核能态不同的一类核素称为同质异能素。二、核素的稳定性及放射性衰变：核素又分为稳定性核素和不稳定性核素。稳定性核素是指能够稳定存在，不会自发地发生核内结构和能级的变化。不稳定性核素则不能稳定存在，自发地发生核内结构和能级的变化，同时自发地发射一种或者几种射线而变成另一种核素，这一过程又称为核衰变。核衰变的速率、方式及释放的射线种类取决于原子核内部的特征，不受外周环境的影响。核衰变的方式有α衰变、β衰变、衰变、和电子俘获。1、α衰变：放出α粒子的衰变。α粒子由两个质子和两个中子组成（氨核）。母体核素质量数少4，质子数少2。这种衰变方式发生于原子序数大于82的核素。α粒子速度慢、穿透力弱、，用一张纸可以挡住，但粒子电离能力强，对周围组织损伤重，故不适合用于显像。可以用于治疗。2、β衰变：原子核放射出电子的衰变。分为β正衰变和β负衰变。β正衰变是指衰变时放出正电子的衰变，也叫正电子衰变。发生在中子相对缺乏的元素。衰变时发射出一个正电子和一个中微子3、衰变：核衰变时放出射线，这是核素由激发态向基态跃迁时，多余的能量以光子的形式射出，故子核的质子数和质量数均不变，仅是核素的能量状态发生改变。Y射线是一种电离辐射，不带电，具有穿透力强，电离能力弱的特点，厂泛用于显像。4、电子俘获：与正电子衰变时核内结构的改变相似，发生在缺中子的原子核。一个质子俘获一个核外轨道电子转变成一个中子和放出一个中微子。衰变规律：1、放射性活度：单位时间内发生衰变的原子核数目。简称活度。国际制单位为贝可（Bq)，旧的单位制为居里（ci)。一贝可表示一秒内发生一次衰变，一居里等于3.7×1010贝可。2、比放射性活度：单位质量或容积的放射性制剂中的放射性活度。3、衰变规律：放射性核素原子核随时间而呈指数规律减少。N=NOe-入tN代表经过时间t衰变后的子核数，NO代表母核数。入代表衰变常数，对于一个放射源，即为发生衰变的原子核数占当时总核数的百分数。对于单个原子核,即为原子核发生衰变的可能性。因此，放射性活度A=N入代入衰变公式得A=AOe-入t。重要的几个概念：物理半衰期：表示原子核由于自身的衰变，从NO衰变到NO/2的时间，用T1/2表示。由衰变公式得：NO/2=NOe-入T1/2。得到T1/2=In2/入=0.693/入生物半衰期：放射性物质在体内单纯由于生物机体的代谢作用，放射性活度减少到原来一半所需的时间。Tb表示。有效半衰期：由生物代谢和核素本身衰变两者的共同作用而使放射性核素的活度减少到原来一半所需的时间。Te表示三者关系：Te=T1/2XTb/T1/2+Tb4、系列衰变及衰变平衡：有的放射性核素衰变后子体核素仍是放射性核素，再继续衰变，直到衰变到稳定原子为止。第二节：核医学仪器一、概况：核医学仪器起源于扫描机时代，1951年，美国加洲大学的Cassen用钙化钨晶体加准直器获得了人体第一张甲状腺扫描图，这是影象核医学的开始。扫描机现已被淘汰。195年，H.Anger研制了照相机，影象核医学技术发生了革命性的变化。SPECT和PET。二、Y闪烁探测器：4
4 3、同质异能素：核素的原子序数及中子数相同，但核能态不同的一类核素称为同质异能素。 二、核素的稳定性及放射性衰变： 核素又分为稳定性核素和不稳定性核素。稳定性核素是指能够稳定存在，不会自发地发生核 内结构和能级的变化。不稳定性核素则不能稳定存在，自发地发生核内结构和能级的变化， 同时自发地发射一种或者几种射线而变成另一种核素，这一过程又称为核衰变。核衰变的速 率、方式及释放的射线种类取决于原子核内部的特征，不受外周环境的影响。核衰变的方式 有α衰变、β衰变、γ衰变、和电子俘获。 1、 α衰变：放出α粒子的衰变。 α粒子由两个质子和两个中子组成（氦核）。母体核素质 量数少 4，质子数少 2。这种衰变方式发生于原子序数大于 82 的核素。α粒子速度慢、穿透 力弱、，用一张纸可以挡住，但α粒子电离能力强，对周围组织损伤重，故不适合用于显像。 可以用于治疗。 2、 β衰变：原子核放射出电子的衰变。分为β正衰变和β负衰变。 β正衰变是指衰变时 放出正电子的衰变，也叫正电子衰变。发生在中子相对缺乏的元素。衰变时发射出一个正电 子和一个中微子. 3、 γ衰变：核衰变时放出γ射线，这是核素由激发态向基态跃迁时，多余的能量以γ光子 的形式射出，故子核的质子数和质量数均不变，仅是核素的能量状态发生改变。 γ射线是 一种电离辐射，不带电，具有穿透力强，电离能力弱的特点，广泛用于显像。 4、电子俘获：与正电子衰变时核内结构的改变相似，发生在缺中子的原子核。一个质子俘 获一个核外轨道电子转变成一个中子和放出一个中微子。 衰变规律： 1、放射性活度：单位时间内发生衰变的原子核数目。简称活度。国际制单位为贝可（Bq）， 旧的单位制为居里（ci）。一贝可表示一秒内发生一次衰变，一居里等于 3.7×1010 贝可。 2、比放射性活度：单位质量或容积的放射性制剂中的放射性活度。 3、衰变规律：放射性核素原子核随时间而呈指数规律减少。N=N0e-λt N 代表经过时间 t 衰变后的子核数， N0 代表母核数。λ代表衰变常数，对于一个放射源，即为发生衰变的 原子核数占当时总核数的百分数。对于单个原子核,即为原子核发生衰变的可能性。因此， 放射性活度 A=N λ 代入衰变公式得 A=A0 e-λt 。 重要的几个概念： 物理半衰期：表示原子核由于自身的衰变，从 N0 衰变到 N0/2 的时间，用 T1/2 表示。由衰 变公式得： N0/2= N0 e-λ T1/2 。得到 T1/2=In2/ λ=0.693/ λ 生物半衰期：放射性物质在体内单纯由于生物机体的代谢作用，放射性活度减少到原来一半 所需的时间。 Tb 表示。 有效半衰期：由生物代谢和核素本身衰变两者的共同作用而使放射性核素的活度减少到原来 一半所需的时间。Te 表示 三者关系：Te= T1/2×Tb/ T1/2+Tb 4、系列衰变及衰变平衡：有的放射性核素衰变后子体核素仍是放射性核素，再继续衰变， 直到衰变到稳定原子为止。 第二节：核医学仪器 一、概况：核医学仪器起源于扫描机时代，1951 年，美国加洲大学的 Cassen 用钙化钨晶体 加准直器获得了人体第一张甲状腺扫描图，这是影象核医学的开始。扫描机现已被淘汰。1957 年，H.Anger 研制了γ照相机，影象核医学技术发生了革命性的变化。SPECT 和 PET。 二、γ闪烁探测器：
三、照相机：由探头、电子学线路及显示记录装置组成。核心部分是探头，它的性能决定了显像质量的好坏。探头由准直器、晶体、光电倍增管组成。四、发射型计算机断层仪（ECT)：分为单光子发射型计算机断层仪（SPECT）和正电子发射型计算机断层仪（PET）两种。SPECT与X线CT的异同：相同：都是利用CT计算机技术构成图象，X线与射线都属于电磁辐射。不同：X线CT从外部进入人体，探头在射线源的对侧，探测到的是射线透过人体后的衰减值；SPECT则是利用注入人体内的放射线核素发射出的射线构成图象，属于发射型。另外，X线CT反映的是组织间密度的差异；SPECT反映的是人体代谢功能摄取功能的差异，而且SPECT图象相对粗糙，空间分辨率差。核医学药物定义：放射性药物是指含有一个或者多个放射性原子用于诊断和治疗的药物。包括放射性核素本身及其标记的化合物。分类：按物理半衰期长短：长半衰期、短半衰期、超短半衰期。按核素发射射线种类：单光子、正电子、β粒子。按生产方式：裂变、堆照、加速器生产。按剂型：口服、胶囊、注射液、注射用悬浮液、气溶胶、气体。按用途：诊断、治疗。诊断用放射性药物：是用于得到体内器官和病变组织的影象或测定其功能，故也叫显像剂或者示踪剂。选择时应考虑的事项：1、放射性核素选择：合适的半衰期（不能太短、太长）；衰变方式：单纯发射Y射线：光子能量在100-200KeV范围。。2、生物学特性：在靶器官中积聚快，在血液中清除快，足够高的靶、非靶比值（T/NT）大于3.0。治疗用放射性药物：多为发射β射线，对周围组织损伤小。选择要求与诊断用药略有不同。医用放射性核素的来源：1、核反应堆：主要方式。2、加速器生产：3、放射性核素发生器：钼锝发生器放射性药物的质量控制：1、物理化学检验：包括澄明度及颜色；放射性颗粒大小；PH和离子强度：放射性核素纯度：所指定的放射性核素的放射活度占药物中总放射性活度的百分数。应大于99%；放射化学纯度：特定结构的放射性药物的放射性占总放射性的百分数，应大于95%；化学纯度：特定化学结构的化合物的含量，与放射性无关。2、生物学检验：无菌、无热源、无毒性。放射性药物的正确使用：1正确使用的总原则：实践的正当化原则（当使用放射性药物所能带来的利益超过付出的代价时，才可使用）；最优化分析（力求用最小的代价获取最大的利益）：个人剂量限值（个人所接受的剂量不能超过国家规定的相应限值）2、儿童、孕妇及哺乳期妇女使用放射性药物的考虑：儿童对辐射较为敏感，能不用尽量不用，若必须用，用量应较成人少（一岁以内成人量的20-30%，1-3岁30-60%，3-6岁40-70%，6-15岁60-90%）；孕妇：因为孕妇使用放射性药物后，对胎儿造成外照射，而且，放射性药物能穿过胎盘屏障进入胎儿体内造成内照射，因此，妊娠期禁止使用放射性药物危害的防护：工作人员的防护：外照射防护（屏蔽、距离、时间内照射防护措施（个人防护，包括带手套、口罩、禁止在高活性区饮食和吸烟，操作时注意事项）工作人员的健康管理：就业前的体检、就业后的定期体检和个人剂量监护、建立健康档案）环境和公众的防护：环境保护：工作场所的选址（远离人口稠密区和水源）放射性气体排放5
5 三、 γ照相机：由探头、电子学线路及显示记录装置组成。核心部分是探头，它的性能决 定了显像质量的好坏。探头由准直器、晶体、光电倍增管组成。 四、发射型计算机断层仪（ECT）：分为单光子发射型计算机断层仪（SPECT）和正电子发 射型计算机断层仪（PET）两种。 SPECT 与 X 线 CT 的异同： 相同：都是利用 CT 计算机技术构成图象，X 线与γ射线都属于电磁辐射。 不同：X 线 CT 从外部进入人体，探头在射线源的对侧，探测到的是射线透过人体后的衰减 值；SPECT 则是利用注入人体内的放射线核素发射出的γ射线构成图象，属于发射型。另 外，X 线 CT 反映的是组织间密度的差异；SPECT 反映的是人体代谢功能摄取功能的差异， 而且 SPECT 图象相对粗糙，空间分辨率差。 核医学药物 定义：放射性药物是指含有一个或者多个放射性原子用于诊断和治疗的药物。包括放射性核 素本身及其标记的化合物。 分类：按物理半衰期长短：长半衰期、短半衰期、超短半衰期。按核素发射射线种类：单光 子、正电子、 β粒子。按生产方式：裂变、堆照、加速器生产。按剂型：口服、胶囊、注 射液、注射用悬浮液、气溶胶、气体。按用途：诊断、治疗。 诊断用放射性药物：是用于得到体内器官和病变组织的影象或测定其功能，故也叫显像剂或 者示踪剂。选择时应考虑的事项：1、放射性核素选择：合适的半衰期（不能太短、太长）； 衰变方式：单纯发射γ射线；光子能量在 100-200KeV 范围。2、生物学特性：在靶器官中 积聚快，在血液中清除快，足够高的靶、非靶比值（T/NT）大于 3.0。 治疗用放射性药物：多为发射β射线，对周围组织损伤小。选择要求与诊断用药略有不同。 医用放射性核素的来源： 1、核反应堆：主要方式。2、加速器生产：3、放射性核素发生器：钼锝发生器 放射性药物的质量控制： 1、物理化学检验：包括澄明度及颜色；放射性颗粒大小；PH 和离子强度；放射性核素纯度： 所指定的放射性核素的放射活度占药物中总放射性活度的百分数。应大于 99%；放射化学 纯度：特定结构的放射性药物的放射性占总放射性的百分数，应大于 95%；化学纯度：特 定化学结构的化合物的含量，与放射性无关。 2、生物学检验：无菌、无热源、无毒性。 放射性药物的正确使用：1 正确使用的总原则：实践的正当化原则（当使用放射性药物所能 带来的利益超过付出的代价时，才可使用）；最优化分析（力求用最小的代价获取最大的利 益）；个人剂量限值（个人所接受的剂量不能超过国家规定的相应限值）2、儿童、孕妇及哺 乳期妇女使用放射性药物的考虑：儿童对辐射较为敏感，能不用尽量不用，若必须用，用量 应较成人少（一岁以内成人量的 20-30%，1-3 岁 30-60%，3-6 岁 40-70%，6-15 岁 60-90%）； 孕妇：因为孕妇使用放射性药物后，对胎儿造成外照射，而且，放射性药物能穿过胎盘屏障 进入胎儿体内造成内照射，因此，妊娠期禁止使用. 放射性药物危害的防护： 工作人员的防护：外照射防护（屏蔽、距离、时间 内照射防护措施（个人防护，包括带手套、口罩、禁止在高活性区饮食和吸烟，操作时注意 事项）工作人员的健康管理：就业前的体检、就业后的定期体检和个人剂量监护、建立健康 档案） 环境和公众的防护：环境保护：工作场所的选址（远离人口稠密区和水源）放射性气体排放