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最新核医学核物理基础

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核医学考试大纲--基础知识

核医学考试大纲--基础知识

071 核医学考试大纲基础知识单 元细 目要 点要求 （1）核医学定义 （2）核医学内容 熟练掌握 1.核医学的概述（3）核医学发展简史了解 （1）定义 （2）原理 熟练掌握（3）优缺点 （4）基本方法 2.放射性核素示踪技术（5）主要类型及应用掌握 （1）原理 了解 （2）种类 3.放射自显影（3）应用熟悉 （1）基本概念 （2）基本方法 熟悉 4.放射性核素示踪动力学分析与功能测定（3）临床应用 掌握 （1）显像原理（2）脏器或组织摄取显像剂的机制 熟练掌握 （3）显像条件及其选择 掌握 （4）显像类型（5）图像分析方法及要点 （6）图像质量的评价熟练掌握 一、核医学总论 5.放射性核素显像技术（7）核医学影像及其他影像的比较掌握 （1）组成和表示方法 1.原子核（2）核素及其分类 熟悉 （1）α衰变 （2）β衰变 （3）电子俘获 2.核的衰变及其方式（4）γ衰变熟悉 （1）放射性活度 熟练掌握 （2）衰变常数 掌握 （3）指数规律 （4）半衰期 熟练掌握 3.放射性核素的衰变（5）递次衰变熟悉 （1）带电粒子与物质的相互作用 4.射线与物质的相互作用（2）光子与物质的相互作用 熟悉 （1）照射量与照射量率 掌握 （2）吸收剂量 二、核物理基础 5.电离辐射量及其单位（3）剂量当量熟悉 三、核医学仪器 1.核医学射线测量仪器（1）基本构成和工作原理熟练掌握（2）固体闪烁探测器 掌握 （3）其他射线探测器 （4）脉冲幅度分析器 熟悉 （5）工作条件的选择 了解 （6）体内测量仪器 （7）体外测量仪器 熟悉 （8）辐射防护仪器 了解 （9）质量控制掌握 （1）基本结构和工作原理 熟练掌握 （2）准直器掌握 （3）位置和能量电路 了解 （4）图像重建2.γ照相机和单光子发射计算机断层（SPECT）（5）γ照相机和SPECT 的性能指标与质量控制掌握 3.正电子发射计算机断层仪（PET） 符合探测原理熟练掌握 （1）放射性衰变的统计分布和放射性计数的统计误差熟练掌握 （2）存在本底时误差的计算和应用 4.放射性计数的统计规律（3）减少统计涨落影响的方法熟悉 （1）硬件 1.核医学计算机的组成（2）软件 熟悉 （1）模拟数字转换2.图像的数字化和计算机显示 （2）图像的存储、传输、显示 熟悉 （1）图像采集方式 熟练掌握 四、电子计算机在核医学中应用3.图像的采集和处理（2）常用图像处理 熟悉 （1）作用机制熟悉 1.放射性药物的作用机制与药物设计 （2）Hansch 构效关系学说 了解 （1）QA、QC、GMP 与GRP （2）质量检测的内容 （3）放射性核纯度的测定 熟悉 2.质量控制与质量保证（4）放射化学纯度的测定掌握（1）正确使用总原则 （2）小儿应用原则 （3）育龄妇女应用原则（4）放射性药物与普通药物的相互作用 3.正确使用、不良反应及其防治（5）不良反应及其防治掌握（1）Tc 的主要化学性质 了解 （2）99mTc 的标记 熟悉 （3）99m Tc 发生器 掌握五、核化学与放射性药物4.99mTc 化学与99mTc 的放射性药物（4）临床核医学常用的99mTc 的放射性药物 熟练掌握（1）123I、131I、67Ga、111In、与201Tl 的来源（2）放射性碘标记（3）放射性铟标记熟悉5.放射性碘、镓、 铟、铊的放射性药物（4）临床核医学常用的放射性碘、镓、 铟、铊的放射性药物掌握 （1）核素的选择6.放射性治疗药物 （2）临床核医学常用的放射性治疗药物 熟练掌握 （1）受体显像剂 了解 （2）代谢显像剂 熟悉（3）乏氧显像剂（4）肿瘤导向诊断与导向治疗的放射性药物（5）基因显像与基因治疗的放射性药物 7.放射性药物新进展（6）反义显像和反义治疗的放射性药物了解 （1）放射生物效应及基本概念 熟悉 （2）放射防护的目的和基本原则 （3）工作人员的剂量限值 （4）内、外照射防护原则 熟练掌握 1.放射生物效应与防护原则（5）不同射线的防护原则了解 （1）实验室的三区布局 了解 （2）放射源的运输、保管 （3）放射性废物的处置 （4）放射性事故的应急处理 掌握 2.核医学实验室（5）工作场所的防护监测了解 （1）工作人员健康管理 了解 （2）个人防护及防护用品 3.工作人员的防护（3）个人剂量监测熟悉 （1）申请核医学检查与治疗的原则 熟练掌握 （2）申请医师的职责 熟悉 4.工作人员的职责（3）核医学医师的职责熟练掌握 （1）核医学诊断中患者的防护原则 熟练掌握 （2）核医学诊断中特殊人群的防护原则 了解 5.患者的防护（3）核医学治疗中患者的防护原则掌握 （1）放射性药品管理办法熟练掌握 （2）放射性同位素与射线装置放射防护条例六、放射卫生防护6.放射卫生防护法规（3）临床核医学放射卫生防护标准了解（4）临床核医学中患者的放射卫生防护标准熟悉 （1）方法 1.决策矩阵 （2）指标 掌握 2.Bayes 理论 Bayes 理论 熟悉 七、医学诊断方法的效能评价3.界值特性曲线（ROC 分析）界值特性曲线 熟悉医学伦理学单元 细目要点要求1.医患关系2.医疗行为中的伦理道德医学伦理道德 3.医学伦理道德的评价和监督了解。

1.核物理基础

1.核物理基础

衰变规律
放射性核素衰变：放射性核素因核内成分或能级 改变而自发的转变为另一种核素，同时释放出核 射线。 （一） α衰变：放射性核素从原子核自发的释放 出α粒子的衰变，大多发生在Z大于82的放射性 核素， α粒子本质是He的原子核，由两个质子与 两个中子组成。 （二） β衰变：原子核自发的放射出电子或俘获 一个轨道电子而发生的转变。
N0 /16
N0 /32
N0 /64
N0 /2n
经过n个半衰期后， 经过n个半衰期后，未发生衰变的放 射性原子核数目是原有的
1/2n
二、半衰期：反映核素衰变速率的指标。 物理半衰期 生物半衰期 有效半衰期 1、半衰期：放射性核素由于自身的自然衰变，活度减 少到原来一半需要的时间。 2、生物半衰期：生物体内的放射性核素因从体内代谢 排出而衰减到原来一半的量所需时间。 3、有效半衰期：存在于生物体内的放射性核素由于生 物代谢和放射性衰变的共同作用，使放射性活度减为 原来一半所需时间。
核外电子不是静止分布的，是不停地绕核运动。 由于各电子的能量不同，且是跳跃不连续的，所 以他们在各自不同的轨道和层次上运动，距核越 远位能越高。 电子在轨道上运行时，若不辐射也不吸收能量称 为定态(stationary state)。 能量最低的定态为基态(ground State)。 能量较高的定态为激发态(excited state)。 当电子由一种定态跃迁到另一种定态时，如由低 到高，吸收能量，而由高到低时则释放能量。
现代原子结构
原子核 中子
+ ++
质子 电子 (电子云)
原子核中核子的能量称为原子核的能级，能级是 分立的。在外界干扰下，可发生核能级的跃迁。
一般情况，原子核都处于最低能量状态，即基态。 在一定的条件下，如放射性核素衰变或某一核素受到 高能粒子的轰击，原子核能级可暂时到达较高能量状 态，此过程成为激发，此时的状态称为激发态。原子 核处于激发态的时间很短(10-12s)，它通过释放射线， 产生核衰变使自己迅速回复到基态，就有了核辐射现 象。 另外，原子核还可处于所谓的亚稳态，它较基态的 能量高出许多，但其回复基态的时间可较长，从10-12s 到数月数年。

核物理基础 核医学

核物理基础 核医学

核素：具有特定的质子数、中子数和核 能态的一类原子称核素（nuclide)。 特点：同一种核素的化学性质和核性质 均相同，是原子的固有特性。
•同质异能素：质子数和中子数相同但核能态不同 的原子称为同质异能素。
例：99mTc和99Tc互为同质异能素，前者处于较高能 态，后者处于基态。
•原子核和核外电子一样也可处于不同的能量状态。 能量较高的状态称为激发态，较低的能量状态称为 基态，又称为稳定态。
核医学仪器
核医学显像仪器是从体外探测体内放射 性核素分布及其动态变化过程，从而观察体 内组织器官的功能和病理生理变化情况的一 种特殊探测装置。
发展史
❖ 1951年Cassen实现核医学静态扫描。 ❖ 1958年Anger发明了γ照相机实现动态扫描。 ❖ 20世纪80年代SPECT的产生实现断层扫描。 ❖ 20世纪90年代PET开始应用于临床。 ❖ 1999年SPECT/CT、PET/CT诞生，是核医
❖ 准直器：筛选入射角度合适的射线。限制 散射光子，允许特定方向的光子通过并 与晶体发生作用，主要是保证相机的分辨 率和定位准确。
❖ 准直器的分类
按外形分为：针孔准直器、平行孔准直器、 扩散孔准直器、斜孔准直器、扇形准直器 等。
按照准直器能够接受的最佳能量又将其 分为低能准直器（150keV 以下）、中能 准直器（150-300keV）、高能准直器 （350keV以上）和超高能准直器 （511keV） 。
a、两轨道之间的能量差转换成特征X射线释放出来；
b、或者将能量传给更外层电子，使之脱离原子，成自由 电子，这种电子称为俄歇电子。
❖ 电子俘获后，有时原子核还具有较高的能量， 处于激发态，能够放射出γ射线而回到基态； 有时原子核将能量传给核外电子，使之发射 出去，称为内转换电子。

核医学考试重点

核医学考试重点

第一章核物理基础知识元素：凡是质子数相同，核外电子数相同，化学性质相同的同一类原子称为一组元素。

同位素（isotope）：凡是质子数相同，中子数不同的元素互为同位素如:1H、2H、3H。

同质异能素：凡是原子核中质子数和中子数相同，而处于不同能量状态的元素叫同质异能素。

核素：原子核的质子数、中子数、能量状态均相同原子属于同一种核素。

例如：1H、2H、3H、12C、14C198Au、99m Tc、99Tc1．稳定性核素（stablenuclide）稳定性核素是指：原子核不会自发地发生核变化的核素，它们的质子和中子处于平衡状态，目前稳定性核素仅有274种，2．放射性核素（radioactivenuclide）放射性核素是一类不稳定的核素，原子核能自发地不受外界影响（如温度、压力、电磁场），也不受元素所处状态的影响，只和时间有关。

而转变为其它原子核的核素。

核衰变的类型1．α衰变（αdecay）：2．-衰变（-decay）：3．+衰变：4．γ衰变：核衰变规律1．物理半衰期（physicalhalflife，T1/2）：放射性核素衰变速率常以物理半衰期T1/2表示，指放射性核素数从No衰变到No的一半所需的时间。

物理半衰期是每一种放射性核素所特有的。

数学公式T1/2=0.693/λ2．生物半衰期(Tb)：由于生物代谢从体内排出原来一半所需的时间，称为之。

3．有效半衰期(Te)：由于物理衰变与生物的代谢共同作用而使体内放射性核素减少一半所需要的时间，称之。

Te、Tb、T1/2三者的关系为：Te=T1/2·Tb/(T1/2+Tb)。

4．放射性活度（radioactivity,A）：是表示单位时间内发生衰变的原子核数。

放射性活度的单位是每秒衰变次数。

其国际制单位的专用名称为贝可勒尔（Becquerel)，简称贝可，符号为Bq。

数十年来，活度沿用单位为居里（Ci）1Ci=3.7×1010/每秒。

核医学第1章 核医学物理基础

核医学第1章 核医学物理基础

核医学第1章：核医学物理基础1.1 核能的基本概念核能是指核物质中原子核所具有的能量。

根据爱因斯坦的质量能等价原理，原子核的质量与能量可以相互转化。

因此，核能也可以理解为原子核质量的变化所产生的能量。

1.2 放射性与放射线放射性是指原子核发生变化而自发地释放出射线（如α、β、γ等）的现象。

放射性物质可以通过衰变到达稳定状态，其半衰期长短不同。

放射线是指放射性核子发生衰变后放出的电磁波和次级粒子。

1.3 α、β、γ射线的特性α射线的质量比较大，能量相对较低，电离能力强，但穿透力较弱，只能被轻质材料遮蔽。

β射线的穿透力较强，电离能力比α弱，可以被金属遮蔽。

γ射线的能量远高于α、β射线，穿透力强，电离能力弱，需要厚密的屏蔽材料。

1.4 核衰变的本质核衰变是指放射性物质中原子核发生自发的转化，通过放出α、β、γ射线等辐射释放能量，从而达到稳定状态的过程。

核衰变与放射性同义，是放射性物质的特征之一。

1.5 核反应的基本概念核反应是指核子相互作用，经过核转化而形成新的原子核的过程。

通常用粒子表示法或核反应方程式来描述核反应。

在核反应中，可能伴随着放出射线或吸收射线，释放出能量。

1.6 核反应堆的基本原理核反应堆是利用核裂变或核聚变反应产生的热能转化成电能的装置。

核反应堆的核心是燃料区，通过控制反应堆中的裂变或聚变过程，可以控制反应堆的输出功率和运行状态。

1.7 核医学应用的主要方法核医学应用是指利用放射性核素的特殊性质，通过各种技术手段进行检测、治疗或研究生命过程的方法。

常用的核医学方法有放射性同位素扫描、放射性同位素治疗、放射性同位素标记技术等。

1.8 核医学的危害与防护核医学应用中，放射性物质有一定的辐射危害，如果安全操作不当可能会对人体造成伤害。

因此，核医学应用过程中需要加强防护措施，包括使用防护材料、佩戴防护设备、掌握操作技能等，以最大程度保障操作人员和患者的安全。

1.9以上为核医学第1章：核医学物理基础的相关内容，通过本章的学习可以初步了解核能、放射性、核衰变、核反应堆、核医学应用等方面的知识。

核医学物理基础

核医学物理基础

β-射线的特点
Β-射线的本质：高速运动的负电子 流 衰变能量主要分配给β-粒子和反中 微子 Β-粒子穿透力弱，不能用于核素显 像 核素治疗常用β-衰变核素

（三）正电子衰变●
核内中子缺乏或质子数相对较多，致使 放射出正电子的衰变，叫β+衰变 衰变时发射一个正电子和一个中微子， 原子核中一个质子转变为中子 正电子衰变的核素都是人工放射性核素

快速电子通过物质时，在原子核电 场作用下，急剧减低速度，电子的 一部分或全部动能转化为连续能量 的X射线发射出来，这种现象称为 韧致辐射。它发生概率与电子能量 和介质原子序数大小成正比。如X 射线球管中的X射线产生过程。
5.吸收作用

射线的能量全部耗尽，传递给通 过的物质，射线不再存在，称作 物质的吸收作用

当射线通过介质时会与物质发生相 互作用, 称射线的物理效应. 是了解辐射生物效应、屏蔽防护与 放射性检测、核素显像和治疗的基 础

一、带电粒子（α，β，电子， 质子）与物质的作用
1.电离作用 2.激发作用 3.散射作用 4.韧致辐射 5.吸收作用

1.电离作用
带电粒子作用于物质,使该物质原 子失去轨道电子而形成自由电子和 正离子 入射粒子的电荷量越大，电离作用 越强
一个质子俘获一个核外轨道电
子转变成一个中子，并放出一 个中微子，核外内层轨道电子 被俘入核内 发生在缺中子的原子核
电子俘获衰变的结果
外层电子向内层补充，两层轨道之 间的能量差转换成特征X射线 或者将能量传递给一个更外层轨道 的电子，使之脱离轨道而释出，成 为自由电子，这种电子称为俄歇电 子
第二节 放射性核衰变●
原子核只有在中子和质子的数目之 间保持一定的比例，才能稳定结合 对于原子量较小的核素，Z/N=1时, 原子核是稳定的 当质子数较多时（>20），核内质 子数过多或过少，或者中子数过少 或过多，原子核便不稳定

第一章-核物理基础

四、放射性比活度及单位
单位质量（摩尔、容积）物质所含放射性的多少, 后 者常称为放射性浓度。
§4 核射线与物质的相互作用
一、带电粒子与物质的相互作用 (一)电离与激发(ionization and excitation)
电离：指带电粒子与物质相互作用,使物质中的中性原子变 成离子对的过程。 激发：如果核外电子所获动能不足以使之成为自由电子， 只是从内层跃迁到外层，从低能级跃迁到高能级,这一过程 称之激发。 电离密度：单位路径上形成的离子对的数目。它表示的是 射线电离作用强弱的量。与带电粒子所带电荷数、行进速 率及被作用物质的密度有关，α>β>γ。
（二）核反应：快中子与物质的原子核作用放出带电粒子而形
成新核的过程称为核反应。形成的新核如果是放射性核素则继续 衰变放射出β、γ射线，使物质原子产生电离或激发，称为感生放 射性。中子与物质相互作用产生核反应是中子反应堆工作的基础 ，也是中子弹的杀伤因素。
比如： 23Na+10n→24Na+γ可写成23Na(n、γ)24Na。
§1 核射线及其与物质的相互作用
一.基本概念
1.定态：电子在轨道上运行既不吸收也不放出 能量的状态。
2.基态：能量最低的定态。 3.激发态：能量较高的定态。 4. 元素：凡核内质子数相同的一类原子，称之
为元素。 5.核素(nuclide) ：凡原子核内质子数、中子数
和核能态均相同的一类原子，称为一种核素。
衰变公式：N=Noe-λt
N = N0e-t
二、半衰期
1、物理半衰期(T1/2)：放射性核素由于衰变,其原子 核数目或活度减少到原来一半所需的时间,用T1/2 表示
2、生物半衰期(Tb)： 3、有效半衰期(Te)： 引入半衰期概念以后，核衰变的公式可改写成：

核物理基础知识

核物理基础知识
1.原子核结构：
-原子核位于原子的核心位置，由质子和中子组成，质子带有正电荷，中子不带电。

-质子数（Z）决定了元素的种类，而原子核中的质子数加上中子数即为原子的质量数（A）。

2.核力与稳定性：
-质子和中子在原子核内部由于强相互作用力（核力）紧密地结合在一起，对抗质子之间的电磁斥力，使得原子核保持稳定。

-当质子与中子的比例失衡或者总数量过大时，原子核可能会变得不稳定，发生放射性衰变。

3.放射性衰变：
-放射性衰变包括阿尔法衰变（α衰变）、贝塔衰变（β衰变，分为β⁻衰变和β⁺衰变）和伽马衰变（γ衰变）。

-阿尔法衰变是指原子核发射出一个氦-4核（α粒子，即两个质子和两个中子）。

-贝塔衰变涉及到中子转变为质子或质子转变为中子，同时释放电子（β⁻衰变）或正电子（β⁺衰变）及相应的反中微子。

-伽马衰变则是原子核从高能级向低能级跃迁时发射出高能光子（γ射线）。

4.质量亏损与结合能：
-当原子核形成时，其总质量通常小于构成它的单独质子和中子的质量之和，这个差值体现为质量亏损，对应的能量遵循爱因斯坦的质能方程E=mc²释放出来，成为结合能。

5.核反应：
-核反应包括核聚变（轻元素在高温高压下合并成更重元素的过程，如太阳内部发生的氢聚变）和核裂变（重元素被中子击中后分裂成两个较小原子核的过程，如铀-235的链式反应应用于核能发电和核武器制造）。

6.射线与物质相互作用：
-放射性射线包括α、β、γ射线以及中子等，在与物质相互作用时表现出不同的穿透性和生物效应，这方面的研究对于辐射防护至关重要。

核医学-第一篇 基础篇 第一章 核医学物理基础

（三）电子对生成
康普顿效应示意图
本章小结
1. 放射性核素是核医学的基本工具。 2. 核素、同位素、同质异能素等描述放射性核素的不同种类。 3. 核衰变、半衰期等描述放射性核素的物理变化方式、规律和生成核射线的种类。 4. 放射性活度是放射性核素放射性强度的度量单位。 5. 电离和激发、光电效应等射线与物质的相互作用方式是核射线探测、核医学显
两种同位素的比较
核医学（第9版）
三、稳定核素和放射性核素
1. 稳定核素：原子核稳定，不产生射线。 2. 放射性核素：原子核不稳定，自发产生射线。
第二节
核衰变
核医学（第9版）
一、核衰变方式
（一）α衰变
1.
α衰变反应式：
A Z
X→A-4 Z-2
Y + 42
He + Q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. α射线，即α粒子流（氦原子核）
核医学（第9版）
一、核衰变方式
（四）γ衰变
1.
γ衰变反应式：
Am Z
X→AZ
Y + γ
2. γ射线，即γ光子流
3. γ射线特点：
（1）不带电荷。 （2）运动速度快。 （3）穿透能力强。 （4）电离能力很小。
γ衰变及内转换模式图
核医学（第9版）
二、核衰变规律
（一）衰变常数
1. 衰变常数：单位时间内发生衰变的原子核数目占总数的比率，
核医学（第9版）
二、核衰变规律
（三）放射性活度
1. 定义：放射性核素在单位时间内的衰变数，表示放射性核素的放射性强度。
2. 单位：
（1）贝克（Bq）：1秒钟内发生一次核衰变 （2）居里（Ci）：每秒3.7×1010次核衰变，1Ci=3.7×1010Bq

核医学总论

一、核物理基础
1、核医学：应用开放型放射性核素发射的核射线对疾病进行临床诊断、临床治疗、实验研究。
2、核素：质量数和原子序数（质子数）及能态均相同的一类原子。
3、同位素：原子序数相同而质量数不同，在周期表上同位。
4、同质异能素：质量数和原子序数相同，能态不同。
5、稳定性核素
放射性核素：原子核会自发地发生结构或能级的变化（核衰变）并放出射线（放射性）而转变为另一种核素。
XCT：放射源为X线从体外穿透人体，成像基础为根据组织密度不同构成反映人体密度差异的解剖图像。
（3）PET：正电子发射型计算机断层显像：探测体内正电子发射体（11C、15O、18F、13N）湮灭辐射时产生的方向相反能量各为0.511 Mev的两个γ光子。用于心、脑、肿瘤等代谢显像。
（4）显像仪器：扫描机、Y照相机、ECT
（4）放射性核素发生器：是一种以长半衰期母体核素和短半衰期子体核素的“衰变—生长”关系为基本原理的，生产放射性核素的特殊装置。如：钼（99Mo）—锝（ 99mTc ）发生器
三、核医学诊疗原理
1、核医学诊断原理（示踪法原理）
利用放射性药物具备的两个特性：
①化学及生物学特性——一定的化学、生物学行为
四、核医学诊疗技术
1、放射性核素显像：是以脏器内、外或脏器与病变之间放射性浓度差别为基础的脏器或病变显像方法。
原理：利用放射性核素的示踪作用。
2、显像剂积聚机理：
①细胞选择性摄取
a、合成代谢特需物质（碘，131I—胆固醇）
b、组织细胞能源物质（11C-脂肪酸，18F-脱氧葡萄糖 18F-FDG）
治疗用药（β发射体）：
a、以发射β粒子为主的核素
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