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1、核医学总论,授课教员：李贵平 南方医科大学南方医院核医学科 副教授、副主任医师，中科院博士后，医学博士,2007年8月31日星期五,大亚湾核电站,核医学？,现场调查： 了解和认识？ 与核医学有关的检查项目？ 与核医学有关的治疗项目？,检验专业为何要学习核医学,医学检验专业的必修课程之一。 核医学是现代医学的重要内容，也是医学现代化的重要标志之一，而检验核医学技术的发展已经成为医学检验技术现代化的重要标志之一。 核医学涉及的领域多，应用范围广，技术手段非常丰富。,1959年Berson和Yalow将放射性的高灵敏性、免疫学抗原抗体结合反应的高特异性和竞争抑制原理相结合建立了放射免疫分析（RIA）
2、，开辟了医学检验史上的新纪元，使得原本难以测定的含量极微的重要生命物质得以精确测定。 目前RIA可以测量几乎一切生物活性物质，有力地推动了医学科学的发展。为此，在1977年，Yalow获得诺贝尔医学奖。,在RIA基础上，又进一步发展了免疫放射分析。 在方法学上，相继建立了和发展了各种标记免疫分析技术，诸如酶免疫分析、化学发光分析、荧光分析等，极大地丰富了检验医学的内容。 RIA技术的建立，促进了放射免疫显像和放射免疫治疗技术的形成。 受体的放射配体结合分析，促进了受体显像、基因显像技术的形成。 核医学示踪技术在分子生物学中的应用，促进了分子核医学的发展。,核医学 (Nuclear Medici
3、ne),核医学是一门研究放射性核素及其核射线在医学中的应用及其理论的学科 核医学的主要任务是用核技术进行诊断、治疗和疾病研究 核医学三要素：核素、核药物和核仪器,核医学与其他与放射性有关学科的区别,核医学检查：放射源是开放性的 X线/CT：放射源是封闭的，由X线球管发射 核医学治疗：放射源是开放性的 放射治疗：放射源是封闭的。,核医学内容,临床核医学 诊断核医学 影像核医学 放射免疫测定 治疗核医学 实验核医学,检验核医学 (Laboratory Nuclear medicine),将实验核医学的相关核技术应用于医学检验领域，与医学检验学相融合的一门边缘学科。,检验核医学的内容和任务,应用核素
4、示踪技术和体外放射分析技术进行机体的功能研究和对体内的微量物质实施超微量分析，以揭示机体在生理或病理状态下的代谢规律，为疾病的诊断、治疗方案的拟订、预后判断、以及病因研究等提供科学依据。,检验核医学,主要包括放射性药物、医用核探测技术及仪器、核医学剂量学、标记技术、示踪技术、体外放射分析技术、活化分析技术和放射自显影技术等方面的研究和应用。,核物理基础知识,原子的基本结构 核 外电子和原子核,质子数和中子数之和即为原子核的质量数，用A来表示。 原子序数用Z来表示，相当于原子核的电荷数即质子数。,原子核是物质，具有质量和能量两个基本属性，根据这两个属性可对原子核进行分类。,元素(element)
5、：指具有相同质子数的一类原子核。 核素(nuclide)：凡具有特定的质子数、中子数和核能态的一类原子核，称为某元素的某核素。同一种元素可包括若干种核素。 同位素(isotope)：指同种元素各核素间的关系称谓。凡具有相同的原子序数（质子数相同），但质量数不同的核素。在元素周期表中处于同一位置如：1H、2H、3H 。,同质异能素(isomer)：凡具有相同的原子序数和质量数，处在不同核能态的一类核素。如：99mTc和99Tc互称同质异能素。 稳定性核素(stable nuclide)：能够稳定存在，不会自发地发生核内结构或能级的变化。不具有放射性的核素称为稳定性核素。 放射性核素(radion
6、uclide)：不稳定，能自发地从核内放出某种射线而转变为另一种核素。具有放射性的核素称为放射性核素。,测试题,同位素 A.具有相同的原子序数和质量数 B.具有特定质量数、原子序数与核能态 C.具有相同原子序数，但质量数不同的一类核素 D.具有不同质子和中子的核素 正确答案：,C,核射线：放射性核素由于核衰变而自发地放出一种或一种以上的射线，有、等射线。 核衰变：放射性核素自发地放出一种或一种以上的射线并转换为另一种核素的过程。 原子核中质子数与中子数的比例在一定的范围内才是稳定的。比例过大或过小都会发生核衰变。,强调,核衰变的速率、方式及释放的射线种类、能量均取决于原子核内部的特征，不受周围
7、环境的影响。,核衰变的类型,核衰变的类型有三类：衰变、衰变、衰变。 其中衰变又可分为衰变、衰变和电子俘获三种。因此衰变的形式共有五种。,衰变：核衰变时发射出粒子的衰变。经衰变后的核素质量数减少4，原子序数减少2，放出的粒子实质是氦核4H,衰变：核衰变时放射出粒子或俘获轨道电子的衰变。衰变后的核素原子序数可增加或减少1，但其质量数不变。衰变可分为衰变、衰变和电子俘获三种。,衰变：核素由激发态或高能态向基态或低能态跃迁时，放射出射线的衰变过程。衰变子核的质量数和原子序数均不变，只是核素的能态发生改变。,核衰变规律,放射性核素的原子在单位时间内发生核衰变的比率，称为衰变常数，以表示。 经推算可获得衰
8、变公式如下： N=N0e-t 衰变公式表明：随时间延长，放射性核素的原子核数呈指数规律递减。 的物理意义是：指单位时间内核的衰变几率。每一种放射性核素都有其固有的衰变常数。,放射性活度: 单位时间内原子核衰变的数目，其单位是秒-1,专用名是贝可（Bq）。它与常用的放射性活度单位居里（Ci）和毫居里（mCi）的换算关系是： 1Ci=3.71010Bq 1mCi=3.7107Bq=37MBq 放射性比活度: 单位质量或容积的放射性制剂中的放射性活度。如Bq/mg、Bq/ml、Bq/mol等。,放射性活度与放射性比活度,半衰期 （halflife）,半衰期是实际工作中描述放射性核素衰变速率的指标。
9、常用的半衰期指标有：物理半衰期，生物半衰期，有效半衰期。,物理半衰期(T1/2) ：放射性核素由于自身的衰变，其原子核数目减小到原来的一半所需的时间。半衰期与衰变常数的关系如下： T1/20.693/ 生物半衰期(Tb) ：某生物体内的放射性核素由于生物代谢等作用，使该放射性核素在此系统中的量减小一半所需的时间,有效半衰期(Te) ：生物体内的放射性核素由于放射性衰变及生物代谢的共同作用，该放射性核素的活度减小到一半所需的时间。 物理半衰期、生物半衰期和有效半衰期三者的关系如下： 1/Te=1/T1/2+1/ Tb,测试题,某实验室有放射性Na131I，目前标定的放射性活度是370MBq，已知
10、131I的半衰期是8d，请问24d后放射性活度是多少？ 请思考如何计算？,24d后131I经历了几个半衰期？24d/8d3个半衰期 24d后还剩下的放射性活度为： 370MBq(1/2)(1/2)(1/2)46.25MBq,射线与物质的相互作用,一、带电粒子与物质的相互作用 指粒子、粒子等可直接引起电离，称为直接电离粒子。 二、光子与物质的相互作用 指射线、X射线等可间接引起电离，称为间接电离粒子。,一、带电粒子与物质的相互作用,激发(excitation)：带电粒子通过物质时，轨道电子获得的能量只能从低能态轨道跃迁到高能态轨道，这种现象称为激发。 电离(ionization)：带电粒子入射物
11、质后，使物质的原子变成离子对的作用称为电离。电子变成自由电子，原子变成正离子。 它是电离辐射的主要机制，也是某些放射性探测器测量射线的物理基础。,激发与电离,电离作用强弱的衡量指标：电离密度（带电粒子在物质内行进的每cm路径上产生的离子对数目）。电离密度与带电粒子本身的运动速度、电荷数量及被作用物质的密度相关。 带电粒子在物质内能量消耗速率的衡量指标：线性能量传递（LET）带电粒子在物质内运行的单位路程上损失的能量。,散射(scattering)：带电粒子受到物质原子核库仑电场的作用而发生方向偏折及能量的变化，称为散射。 散射对测量及防护都有一定程度的影响。 粒子的质量远大于粒子，故粒子的散射
12、不明显，而粒子散射比较明显。 被作用物质的核电场越强，散射作用越显著。,韧致辐射(bremsstrahlung)：高能粒子在介质中受到阻滞、急剧减速时，将部分能量转化为电磁辐射（即X射线）而辐射出去，称为韧致辐射。其发生几率与粒子的能量及介质的原子序数的平方成正比。 32P应采用低Z和高Z物质的依次双层防护，即先通过低Z物质，使其能量的多数消耗于对低Z物质的激发和电离作用（在物质内部发生），少部分能量发生韧致辐射释放出的光子再通过后面高Z物质被有效地阻挡。,契仑科夫辐射(Cerenkov radiation)：对于32P等中、高能电子通过折射率较大的透明媒质时，若其速度大于光在该媒质中的相速度
13、，则在粒子经过的径迹处，将沿一定方向发射出近紫外波长的微弱可见光，即契仑科夫辐射。 可利用液体闪烁计数器在无闪烁液，以1520ml水透明液体作介质，直接进行测量。,吸收(Absorption):在带电粒子使物质的原子发生电离和激发的过程中，本身的能量逐渐消耗，当其能量全部耗尽时，原来的带电粒子不复存在，这种现象称为吸收。 射程(Range)：带电粒子被物质吸收前，在物质中所经过的距离称为它在该物质中的射程。,二、射线与物质的相互作用,射线是一种电离辐射或称为光子流，具有一定的质量和能量，但不带电荷，具有穿透力强、电离能力弱的特点。,光电效应 射线入射物质后，被物质原子吸收、发射轨道电子的现象。
14、 与物质的原子核外壳层电子碰撞，将能量全部交给一个内层轨道电子，使之脱离原子而释放出来，此电子称为光电子。 这一现象在低能射线入射高密度或/和高Z物质时，光电效应是主要的。用高密度、高Z物质防护射线效果显著。,康普顿效应 光子仅将一部分能量传递给轨道电子，使其释出，而本身则发生散射。 该效应与物质的密度及原子序数成正比，但随射线的能量增大而减少。,电子对生成 光子能量大于1.022MeV时，在原子核或其它粒子的电场作用下，转化为一对正、负电子对，此过程称为电子对生成。 该效应与物质的密度及原子序数成正比，与射线的能量也成正比。,射线的吸收 射线能量因上述三种效应而减弱的过程。无论何种物质，对射
15、线能量的吸收规律相同，即与物质的厚度成指数函数关系。 无论会出现何种效应，对射线的有效防护应使用高密度、高原子序数的物质。,电离辐射量及其单位,电离辐射量及其单位就是用来描述辐射场（射线的不同空间部位）的性质、辐射与物质相互作用时能量的传递关系和反映与辐射效应相关的量和单位。 辐射量中常用的有：照射量（X）、吸收剂量（D）、剂量当量（DE）等。,照射量（exposure）：这是表示X、射线在空气中致电离能力的物理量，是度量辐射场强度的一种物理量，以X来表示。 其含义是：X、射线在质量为dm的空气中释放出全部正、负电子，完全被空气所阻止时形成的同种符号离子的总电荷绝对值dQ，除以dm所得的商，即
16、 X=dQ/dm 。 照射量的SI制单位是库仑千克-1（Ckg-1）。旧的专用单位是伦琴（R）。,吸收剂量：受照射物质吸收任何电离辐射能 量的物理量，用D来表示。 其含义是：单位质量的受照物质从电离辐射 所接收的平均能量。 吸收剂量的SI制单位是戈瑞（Gy）。 1Gy1J(焦耳)/kg。 旧的专用单位是拉德（rad）。 1Gy100rad,剂量当量：指在吸收剂量相同的条件下，衡量不同电离辐射对机体危害程度的物理量。剂量当量专用于核辐射防护中。 其含义是：吸收剂量与修正因素、电离辐射品质因素的连乘积。 剂量当量的SI单位与吸收剂量相同，即J(焦耳)/kg ，即希沃特，符号是Sv。 旧的专用单位是
17、雷姆（rem）。 1Sv=100rem,放射性核素显像,根据放射性核素的示踪原理，利用脏器、组织、细胞的生理、病理特性以及显像剂的选择性聚集特性，形成显像剂在靶位与邻近部位之间，正常组织与病理组织之间分布上的差异成像。,核素功能测定,用核素示踪的原理和核仪器在体外作脏器的功能检查。如：甲功仪作甲状腺摄131I功能测定；肾图仪测定肾功能等。 优点： 方法简便，使用剂量小，病人受照剂量低，短时间内可重复应用，无特殊禁忌。,核素治疗,利用放射性核素衰变过程中放射出的或射线，对病变组织形成集中照射，破坏和抑制迅速增长的病变组织，达到治疗疾病的目的。 临床常用的核素治疗方法有： 甲亢及甲状腺癌的131I
18、治疗 89Sr骨转移癌治疗 单克隆抗体的放射免疫治疗 放射性受体靶向治疗、放射性反义治疗及放射性基因治疗等。,放射免疫分析 (Radioimmunoassay,RIA),定义：放免分析是将核医学示踪技术的高灵敏度和免疫学免疫反应的高特异性相结合的体外微量物质的检测技术。最小检测值为10-910-12g。 原理： 基础：标记抗原、未标记抗原和特异抗体之间进行竞争免疫结合反应。 *Ag + Ab *AgAb + Ag AgAb,临床应用,激素的检测：HCG、T3、T4、TSH 非激素蛋白的检测：2-MG、SF 肿瘤标记物检测：AFP、CEA、CA-50 传染病病原检测：乙肝两对半 药物浓度监测：地
19、高辛 其它生物活性物质检测：心钠素 、IL-2,核医学的发展与现状,国外核医学： 初始阶段（1898-1945）：1896年Becqueral发现铀，1898年居里夫妇发现镭，此后回旋加速器的研制成功及第一个核反应堆的建立。 兴起阶段（1946-1960）：扫描机、相机研制成功，1959年放射免疫分析的建立，钼-锝发生器的研制成功。 发展阶段（1961-至今）：单光子发射型计算机断层照相机(SPECT) ，正电子发射断层照相机(PET),国内核医学： 开创阶段（1956-1957）：举办同位素在医学中的应用学习班，在全国几个大城市建立同位素室。 普及推广阶段（1958-1971）：131I甲状腺功能测定，肾图功能测定，131I甲状腺功能亢进症的治疗，脏器的核素扫描应用。 提高发展阶段（1972-迄今）：相机的临床应用，SPECT及PET的临床应用。,核医学三要素的发展情况： 核素发展情况：较长半衰期核素（131I） 短半衰期核素（99mTc） 超短半衰期核素（18F、15O、11C） 核药物发展情况：单纯核素（131I） 核素标记一般化合物（99mTc-DTPA） 核素标记生物分子制品（99mTc-CEA McAb） 核仪器发展情况：扫描机 照相机 SPECT/PET,谢 谢 !,