放射性核素成像(上下)

第五章放射性核素顯像

（radionuclearimaging,RNI）

鄒凱

川北醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)系生物醫(yī)學(xué)工程教研室

RNI主要儀器

1.r照相機(jī)

2.發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層（emissioncomputedtomography,ECT）

（1）單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層

(singlephoton，SPECT)

（2）正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層

(positron，PET)第一節(jié)概述一、放射性核素顯像的技術(shù)特點(diǎn)

1.技術(shù)特點(diǎn)：（1）功能性顯像（2）可獲取定性、定量、定位的生物體內(nèi)物質(zhì)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律（3）方便安全2.采用技術(shù)：放射性核素示蹤的間接檢測(cè)技術(shù)3.圖像特點(diǎn)：能提示生物體細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的細(xì)微、復(fù)雜的生理、生化過(guò)程?！?概述

二、核素示蹤技術(shù)

1.示蹤劑：能指示被研究物質(zhì)蹤跡的物質(zhì)。如:發(fā)光物質(zhì)、特異性酶、放射性核素等。

2.技術(shù)原理

用放射性核素或放射性核素標(biāo)記的某種化合物引入(口服或靜脈注射)人體,利用人體的某些器官或組織具有選擇性吸收或濃聚放射性化合物的功能,以形成體內(nèi)待研究部位中按某種規(guī)律分布的放射源,然后使用探測(cè)器對(duì)其放出的射線進(jìn)行跟蹤探測(cè),通過(guò)閃爍照相或斷層掃描等,即可獲得反映放射性核素在臟器和組織中的濃度分布及隨時(shí)間變化的圖像.1.放射性制劑：制劑分子中含有放射性核素的制劑或放射性藥物的總稱。

2.放射性制劑分類

a.放射性核素及其簡(jiǎn)單的化合物（如：NaI中的I，是具有放射性的）

b.用放射性核素標(biāo)記的化合物（如：—胰島素、—甲狀腺）

C.用放射性核素標(biāo)記生物活性物質(zhì)（如標(biāo)記DNA、RNA）三、放射性制劑第二節(jié)原子核基本性質(zhì)

一、核素分類核素（nuclide）：質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)相同，且具有相同能量狀態(tài)的一類原子核.如：同位素（isotope）:

質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素.

同核異能素（isomer）：

質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均同，彼此能量狀態(tài)不同的核素.(如：“m”表示激發(fā)態(tài))

同位素豐度（abundance）：

同位素占該元素總量的百分?jǐn)?shù).核素的分類：（2600多種）

穩(wěn)定核素（280多種）核素不穩(wěn)定核素—放射性核素

a.天然(50余種)

b.人工生產(chǎn)（反應(yīng)堆、加速器）二、核力（nuclearforces）

原子核的半徑原子核的密度約為水密度的一百萬(wàn)億倍核力：核子之間的相互作用力

核力的基本性質(zhì)：1）短程力、具有飽和性2）核力與電荷無(wú)關(guān)3）核力與核子間距離有關(guān)：核子間距離<0.8fm，表現(xiàn)為斥力；>10fm，核力消失。在0.8--2.0fm之間時(shí),表現(xiàn)為引力；

(1fm=10-15m)三、原子核的穩(wěn)定性原子核的穩(wěn)定性取決于三個(gè)因素

比結(jié)合能最后一個(gè)核子的結(jié)合能穩(wěn)定原子核中質(zhì)子數(shù)中子數(shù)之比1．比結(jié)合能

1）質(zhì)量虧損（massdeficit）

原子核的質(zhì)量小于它所含各核子獨(dú)自存在時(shí)的總質(zhì)量，該兩項(xiàng)質(zhì)量的差額稱之。原子核的質(zhì)量

質(zhì)量虧損

2)結(jié)合能（bindingenergy）

指各核子結(jié)合而形成原子核時(shí)，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為的能量.

3)比結(jié)合能

核子結(jié)合為原子核時(shí)，平均一個(gè)核子所釋放的能量.

A：質(zhì)量數(shù)的大小是原子核穩(wěn)定程度的標(biāo)志，A較小的輕核和

A大的重核，較小。

2．最后一個(gè)核子的結(jié)合能

最后一個(gè)核子進(jìn)入原子核時(shí)釋放的能量

以為例，

假如最后一個(gè)進(jìn)入原子核的是中子假如最后一個(gè)進(jìn)入原子核的是質(zhì)子

而的

所以說(shuō)相對(duì)要穩(wěn)定

3．穩(wěn)定原子核中質(zhì)子數(shù)中子數(shù)之比

對(duì)質(zhì)量數(shù)A

A<40的穩(wěn)定核質(zhì)子數(shù)=中子數(shù)

A>40的穩(wěn)定核中子數(shù)>質(zhì)子數(shù)

A>209的核皆不穩(wěn)定原子核的放射性

放射性：不穩(wěn)定原子核自發(fā)放出α、β、γ射線的現(xiàn)象。衰變后新核有的是穩(wěn)定的核素，有的仍然是放射性核素并繼續(xù)進(jìn)行衰變；

設(shè)t時(shí)刻原子核數(shù)目為N，經(jīng)過(guò)dt時(shí)間后，有一dN個(gè)核衰變則放射性原子核t時(shí)刻的衰變率為

一、放射性衰變規(guī)律（統(tǒng)計(jì)規(guī)律）

實(shí)驗(yàn)證明

式中，λ稱為衰變常數(shù)（decayconstant）

若

t=0時(shí)

求解微分方程，得放射性衰變規(guī)律為二、描述放射性核素衰變快慢的參數(shù)（）1．衰變常數(shù)λ

根據(jù)

得

λ的物理意義：表示單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)放射性原子核的衰變幾率

λ數(shù)值的大小只與放射性核素的種類有關(guān)單位是

2．半衰期T

指處于某一特定能態(tài)的放射性原子核的數(shù)目，因自發(fā)衰變而減少到原來(lái)一半所需的時(shí)間。

單位：y、d、h、min、S

由衰變規(guī)律得所以3.有效半衰期部分核素由于人體的排泄作用使得數(shù)量減少，這樣它也對(duì)應(yīng)一個(gè)衰變常數(shù)，稱為生物衰變常數(shù)λb有效衰減系數(shù)：λe=λp+λb

4．平均壽命τ

指放射性原子核在衰變前平均生存的時(shí)間

設(shè)t時(shí)刻母核數(shù)為N

時(shí)刻母核數(shù)為說(shuō)明dN個(gè)母核的壽命是t，

它們的壽命總和為λ、Τ、τ三者關(guān)系：

平均壽命τ指處于某一特定能態(tài)的放射性核在單位時(shí)間內(nèi)的衰變數(shù)

即

單位：SI制Bq（貝可）1Bq=1次衰變/秒

專用單位(居里)

二、放射性活度AμCi公式分析：1）當(dāng)核素一定時(shí)，A∝N.2）半衰期短的核素（大），放射性活度大.

A∝∝

3）放射性活度一定，半衰期短的核素引入

體內(nèi)的放射性核數(shù)量少.放射性核素由穩(wěn)定核

下面限于三代討論母核第一代子核 第二代子核(穩(wěn)定）

AB C設(shè)T1T2∞

λ1λ20

t=0N1(0)00t時(shí)刻 N1 N2 N3

三、遞次衰度規(guī)律而第一代子核B

的數(shù)目是變化的，其數(shù)目改變速率為

整理解此非齊次線性方程，得 對(duì)第二代子核C C為穩(wěn)定核

有 解方程 ()

討論：當(dāng)如果c

不穩(wěn)定則

繼續(xù)解方程

放射平衡：遞次衰變中，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，各代放射性核素的數(shù)量比，出現(xiàn)與時(shí)間無(wú)關(guān)的現(xiàn)象。

四、放射平衡

1．暫時(shí)平衡 條件：或

時(shí)間t

足夠長(zhǎng)

由當(dāng),t足夠長(zhǎng)時(shí),

討論：母子核放射性活度的關(guān)系

平衡時(shí)推導(dǎo)則 母子核共存時(shí)總放射性活度

子核放射性活度從0增長(zhǎng)到最大值所需時(shí)間

可獲得子核的最大含量

2．長(zhǎng)期平衡

條件：,時(shí)間t足夠長(zhǎng)

根據(jù)因?yàn)?/p>

所以當(dāng)t足夠長(zhǎng)時(shí)

于是有或母子核總活度

對(duì)多代子核的遞次衰度，在長(zhǎng)期平衡中，

有

或意義：衰變快的放射性核素含量少衰變慢的放射性核素含量多

3．不成平衡條件：或

t

足夠長(zhǎng)

母核將幾乎全部衰變?yōu)樽雍?，不?huì)出現(xiàn)平衡。本節(jié)要點(diǎn)：1.放射性活度單位2.放射平衡各類平衡的條件暫時(shí)平衡、長(zhǎng)期平衡時(shí)母子