核医学重点分析.docx

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核医学重点分析

第一章核物理

第一节原子结构

一、同位素、核素、同质异能素

核素（nuclide）：

具有特定的质量数、原子序数与核能态，且其平均寿命长得足以被观测的一类原子称为核素。

[06级临八1][04级影像1][03级影像1]同位素（5）

同位素：

质子数相同，但中子数不同的核素，它们在元素周期表中占据相同的位置，互称为同位素（isotope）

[03级影像2]同质异能素（isomer）（5）

同质异能素：

具有相同的原子序数及核子数而核能态不同的核素为同质异能素。

基态的原子和激发态的原子互为同质异能素。

激发态（excitedstate）：

核素继发于某些核反应后原子核处于能量较高的状态。

二、稳定性与放射性核素

[08级临五单选A1][06级临七1][05级临七1][04级临七B3]放射性核素的概念/放射性核素radionuclide（5）

核素自身不稳定，能自发地放出射线而转变为另一种核素的核素为放射性核素。

放射性核素：

核素的核，处于不稳定状态。

核素自身不稳定，能自发地放出射线而转变为另一种核素的核素为放射性核素。

[08级临五单选A9][07级临七1][03级临六1][03级临七1]放射性衰变radiation（5）

[05级临六1]核衰变decay

核衰变：

放射性核素不稳定，能自发的释放出一种或一种以上的射线并转变为另一种核素的过程称为核衰变。

[08级临五单选A5]放射性

[04级影像填空2]放射衰变的过程遵守＿＿定律

核射线：

由原子核释放出的具有一定能量高速运行的粒子或光子。

包括α射线、β－射线、β＋射线、γ射线

核医学使用的射线为核射线，包括α、β-、β+、γ四种；而放射科使用的射线为X射线。

α射线：

两个中子两个质子（氦核粒子流），空气中射程几毫米

β－射线：

同核外电子，空气中一般射程3～6米，机体组织中一般射程几毫米

β＋射线：

带正电荷电子（正电子、）射程同β－，能量消耗殆尽时产生湮灭辐射

γ射线：

为电磁辐射，射速同光速，空气中最大射程不清

第二节放射性衰变

一、核衰变类型

[04级影像填空1]放射衰变的方式：

（5种）（5）

1、α衰变：

需要发生在原子序数大于82的重元素核素。

衰变时放射出α射线，衰变后原子序数减少2，质量数减少4的衰变为α衰变。

特点：

α粒子质量大，带电荷，射程短，穿透力弱。

应用：

不适合核医学显像,对体内恶性组织放射性治疗（电离作用）

[多选B1]β衰变分β＋衰变、β-衰变、电子俘获

2、[02级临七3]β-衰变（6）

β―衰变：

因核内中子数过多，中子、质子数不平衡，由中子转化为质子的同时由核内放射出β―射线的过程，核素质量数不变，原子序数增加1。

特点：

高速电子流、穿透力弱

应用：

不能用于核医学显像，在核素治疗方面作用很广（131I、32P）

3、[08级临五单选A10][06级临七3]β+衰变（6）

β＋衰变：

因核内质子数过多，质子、中子数目不平衡，由质子转化为中子同时由核内放射出β＋射线的过程，核素的质量数不变，原子序数减少1。

特点：

正电子流，湮灭反应（annihilationradiation）e++e-=2γ（能量相同，方向相反）发射空气或人体内

应用：

PET（positronemissiontomography）的成像原理

4、电子俘获（electroncapture）：

当核内中子数相对不足时，从核外内层轨道（K层）上俘获一个电子，使核内的一个质子转化为中子，同时放出一个中微子的过程。

衰变后核素的质量数不变，原子序数减少一。

轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生。

处于激发态的原子核仍可发出γ射线或内转换电子（internalconversionelectron）

应用：

可用于核素显像（X线、γ射线），亦可用于核素治疗（内转换电子）

5、[05级临七2]γ衰变（7）

γ衰变：

是一种能量跃迁。

放射性核素的核由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时，放出γ射线的衰变过程称γ衰变，也称γ跃迁。

当原子核发生α衰变和β衰变时，衰变后的子核往往处于激发态，衰变就是退激发跃迁过程所导致的能量释放。

γ衰变往往是原子核以放出γ-ray释放出过剩能量。

例如：

99Mo99mTc+e-99Tc+能量一定，单纯的γ射线是核素显像的最佳选择（SPECT成像）

二、核衰变规律

[07级临五3][06级临七2][05级临七4][04级临七B2][02级临七2]物理半衰期（7）

物理半衰期（physicalhalflife）：

在单一的放射性核素衰变过程中，放射性活度降至其原有值一半时所需要的时间称为物理半衰期，简称半衰期（T1/2）。

[08级临五单选A7]半衰期计算（7）

[07级临七填空3]200Bq131I  半衰期8天24天后还有------Bq

[04级临七A填空1]100Bq的131I，其物理半衰期8天，24天后还有12.5Bq。

[单选B1]99mTc半衰期计算T1/2为6.02h

物理半衰期、生物半衰期、有效半衰期

三个重要的半衰期概念

物理半衰期（T1/2）：

放射性核素数目因物理衰变减少到原来的一半所需的时间。

生物半衰期（Tb）：

进入生物体内的放射性核素或其化合物，由于生物代谢从体内排出到原来的一半所需的时间。

有效半衰期（Te）：

由于物理衰变于生物的代谢共同作用而使体内放射性核素减少至一半所需要的时间。

[04级影像3]有效半衰期（22）

有效半衰期（effectivehalflife）：

某生物系统中某单一放射性核素的活度，由物理衰变与生物代谢共同作用而使放射性活度减少至原有值的一半所需要的时间（Tc）。

[填空B4]有效半减期（effectivehalflife）指生物体内的放射性核素由于从体内排出和物理衰变两个因素作用，减少至原有放射性活度的一半所需的时间（Teff）

[06级临八2][03级影像6][03级临六2][02级临七5]放射性活度（7）

[05级临六填空1]放射性活度计算

放射性活度（radioactivity）/活度（activity）：

单位时间内发生衰变的原子核数，单位时间为“秒”。

其单位为贝可（Bq），1Bq表示放射性核素在一秒内发生一次核衰变，即1Bq＝1/s。

第三节射线与物质的相互作用

一、带电粒子与物质的相互作用

（一）[08级临五单选A2]电离（ionization）（8）

电离：

带电粒子通过物质时，同原子的核外电子发生静电作用，使电子脱离原子成为自由电子的过程称电离。

激发作用（excitation）：

带电粒子同原子的核外电子发生静电作用，使电子得到能量，从较低能轨道跳到较高能轨道，使整个原子处于较高能量的激发态，该现象成为激发。

（二）散射作用（scattering）所有使射线改变方向的行为过程均称作散射。

（三）韧致辐射（bremsstrahlung）：

高速带电粒子通过较强的核电场时受到突然阻滞，运动方向发生很大的偏离，其一部分或全部动能转变为连续能谱的x射线，这种现象称为韧致辐射。

（四）[07级临七3][07级临五2][05级临六2][04级临七A3][03级临七4]湮灭辐/湮灭辐射（annihilationradiation）（9）

湮灭辐射：

β＋入射粒子与物质作用，其动能丧失殆尽时与自由电子结合，转化为方向相反能量各为0.511MeV的两个光子，这种辐射为湮灭辐射。

（五）吸收作用（absorption）：

带电粒子与物质相互作用，能量耗尽，射线不再存在，称作吸收

粒子在物质中的运动轨迹称为路程

粒子在物质中运动轨迹的投影的直线距离称射程

β―射线被物质吸收后，成为自由电子

β＋射线被物质吸收时，发生湮灭辐射

二、光子与物质的相互作用

（一）[07级临五1][04级临七A1]光电效应（photoelectriceffect）（9）

光电效应：

当光子与物质原子相互作用时，将全部能量转移给原子K或L电子层的电子，光子消失，获得能量的电子，脱离原子而运动的现象称光电效应。

（二）康普顿效应（Comptoneffect）当光子与物质原子相互作用时，将部分能量转移给原子K或L电子层的电子而光子改变运行方向，核外电子获得能量后，脱离原子而运动的现象称康普顿效应。

（三）电子对生成（pairproduction）：

能量大于1.02MeV的光子在原子核或其他粒子的强电场作用下，光子消失转化为正、负两个电子发射出去的过程称为电子对生成。

负电子性质同β－射线，正电子如同β＋射线

发射出的正、负电子均将引起次级电离，正电子最终将呈现湮灭辐射。

三、中子与物质的相互作用：

（一）快中子主要引起核反应：

可用其产生放射性核素。

（二）慢中子主要为弹性散射：

被撞击的原子核越小，中子损失的能量越多。

可把全部能量转交给氢原子核。

被撞击的原子核大到一定程度时，中子近乎不损失能量，只改变运行方向。

因此中子易穿过重物质，易被含氢多的物质吸收。

第二章仪器

第一节核探测仪器的基本原理

一、核探测仪器的基本原理

[07级临七4]放射性探测（11）

放射性探测（radiationdetection）：

用探测仪器将射线能量转换成可纪录和定量的电能、光能等，测定放射性核素的活度、能量、分布的过程

核探测仪器的基本原理主要有以下三条：

即〔电离作用、荧光现象、感光作用〕

①电离作用：

射线通过物质时，引起物质原子的电离，形成离子对，离子对的量同射线辐射量呈正相关，通过对离子对的收集达到对射线的测量。

②荧光现象：

某些物质受射线激发作用后，当原子退激时即产生荧光；接收荧光并转变成电信号，电信号的高低与射线能量、电信号的数量与放射性活度分别呈正相关。

通过对电信号的分析纪录，达到对射线的探测、鉴别、计量或显像

③感光作用：

射线可使感光材料形成“潜影”，经显、定影处理后，根据感光材料中黑色沉淀形成的黑影的部位、相对灰度对射线进行定位、定量判断

[03级临六填空2]仪器探测的基本原理是---，---，----。

（11）核探测仪器原理：

①电离作用；②荧光现象；③感光作用。

[单选A1]素显像与其它医学影像相比，最大的特点是：

C

A.图像质量不同B.价格不同C.显示器官及病变组织的解剖结构和代谢，功能相结合的图象D.计算机不同

第二节γ照相机

[05级临六填空2]探头组成（13）

闪烁探测器：

简称闪烁探头，其主要结构有准置器、晶体（闪烁体）、光电倍增管和前置放大器四部分。

一、γ照相机基本结构

（一）准直器

[08级临五单选A6][07级临七填空1][07级临五4]准直器/填（准直器）（13）

准直器：

是由铅或钨合金从中央打孔或者是四周合拢形成的装置，放于患者与晶体之间。

从患者体内发射出的射线只有有用的才能进到晶体被探测到其他方向的射线则被准直器吸收或阻挡，其作用是保证γ照相机的分辨率和定位的准确。

（γ照相机）准直器（collimator）：

由铅或铝钨合金中央打孔或四周合拢形成，置于探头的最前方，仅允许对成像有用的射线通过，进行射线筛选的装置。

[04级临七A1]何为准直器？

并简述其功用。

是一种射线筛选装置，由屏蔽射线能力强的物质制成，根据仪器工作性质需要，其上设有准许特定方向射来的射线通过的小孔，安装在探头的最前方，只有特定方向的射线可以穿过准直器到达晶体，其他方向的射线均被屏蔽，达到射线筛选作用。

第四节PET、PET/CT及图像融合技术

一、PET基本结构及原理

[单选A2]属于分子水平的核医学显像设备是：

BA.SPECTB.PETC.γ照相机D.液体闪烁计数器

第三章放射性药物

第一节放射性药物的概念、分类及特点

[08级临五单选A3][07级临七5][06级临七4][05级临六3][04级临七B1][03级临六3][03级临七2][02级临七1]放射性药物

放射性核素及其标记化合物用于体内诊断或治疗的药物称为放射性药物。

放射性药物（radiopharmaceuticals）：

指含有放射性核素、用于医学诊断和治疗的一类特殊制剂。

包括放射性核素的简单化合物和放射性标记化合物。

[06级临八1]诊断性放射性核素的特性（21）

放射性制剂的特点：

1、具有放射性:

放射性药物是辐射源，应用得当可诊断、治疗疾病，否则可致不必要的放射性损伤或环境污染；

2、有特定的物理半衰期和有效半衰期：

放射性药物中的放射性核素有特定的物理半衰期。

放射性药物引入机体、脏器、组织、细胞内，经生物代谢、放射性衰变的共同作用而产生特定的有效半衰期；

3、计量单位和使用量：

放射性药物以放射性活度为计量单位。

一次诊断用化学量仅限于微克水平；

4、脱标和辐射自分解：

放射性标记药物中的放射性核素脱离被标记物的现象称为脱标。

某些对辐射敏感的被标记物，辐射造成自身化学结构变化或生物活性丧失，放射性药物的生物学行为改变为辐射自分解。

第二节诊断用放射性药物

[多选A5]正常的Tl-201显像图中会见到哪些脏器：

ABCA.心脏B.肝脏C.肾脏D.脑

[单选B3]正电子显像常用标记核素11C、13N、15O和18F，18F-FDG半衰期：

110分钟。

（24）

第五节放射性药物中的核素来源

[填空B2]医用核素的来源：

加速器生产、反应堆生产、从裂变产物中提取和放射性核素发生器淋洗获得生产器

医用放射性核素的来源：

1、从裂变产物中提取：

经核废料提取；

2、由反应堆制备：

利用反应堆中的快中子轰击稳定核素原子核；

3、由加速器制备：

加速带电粒子轰击稳定核素原子核；

4、经放射性核素发生器获得：

分离获得衰变后仍为放射性核素的子核。

[07级临七填空5][07级临五5][05级临六4][04级临七A4][03级临六4]填（放射性核素发生器）/放射性核素发生器（24）

放射性核素发生器：

一种对较长半衰期的母体放射性核素衰变产生的较短半衰期的子体放射性核素的分离装置。

第六节放射性药物的质量控制

放射性核素纯度：

简称“放核纯”,是指特定放射性核素的含量,由于制剂中除特定放射性核素外常混有微量的其它放射性核素

放射化学纯度：

简称“放化纯”。

是指放射性制剂的规定化学形式所占的比例。

由于制剂中除特定的化学结合形式外常混有微量的其它化合物

比活度：

在较高的放核纯、放化纯情况下，单位容积内的放射性比值

第四章辐射防护

第一节辐射剂量单位：

一、照射量：

单位库伦/千克（C/Kg）

γ、χ射线在空气中释出的全部次级电子被完全阻止时，所形成的同一种符号电量的比值

二、吸收剂量：

单位戈瑞（grayGy）

单位质量的受照射物质吸收辐射的平均能量1Gy=1j/Kg

三、当量剂量：

单位希沃特（Sv）

因射线种类的不同，同样的吸收剂量机体产生的生物学效应不同

第二节作用于人体的放射源：

一、天然本地辐射

1、宇宙射线：

①初级宇宙射线②感生放射性核素

2、地球辐射：

地球本身天然存在的放射性核素

二、医疗照射：

χ线、核医学诊断，放疗等

三、其他人工辐射：

核反应堆、核电站、核武器、火力发电等。

日常消费产品的电视机、夜光表、电子器件、静电消除器、烟雾探测器及含铀和钍的制品等

第三节放射线对人体的影响

辐射生物效应：

既核射线能量传递给生物体后机体引起的变化和反应。

一、确定性效应和随机效应

1、确定效应：

辐射损伤的严重程度

2、随机效应：

辐射损伤的发生几率

[单选B2]电离辐射生物学效应对机体变化:

按效应出现的对象，分为躯体效应（somaticeffect）及遗传效应（geneticeffect）。

按效应出现的时间，分为近期效应（short-termeffect）及远期效应（long-termeffect）。

按效应发生的规律，分为随机效应（stochasticeffect）及非随机效应（non-stochasticeffect）。

[名解]确定性效应、随机效应

答：

确定性效应是指辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正相关，有明显阈值，剂量未超过阈值不会发生有害效应；随机效应是辐射效应发生的几率与剂量相关的效应，不存在具体的阈值。

隐匿性伤害。

[多选A3]关于随机效应下列说法正确的是：

ABCD

A.随机效应研究对象是群体B.主要有致癌效应和遗传效应C.是辐射效应和遗传效应D.不存在具体阈值

[名解5]确定性效应：

指辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正比，有明显的阈值，剂量未超过阈值不会发生有害效应。

二、辐射损伤的化学基础

1、直接损伤：

电离、激发、次级电离致使化学键断裂分子结构的破坏

2、间接损伤：

产生的自由基引起分子结构的破坏，

①细胞多、结构复杂、演化高者敏感；②代谢越旺盛、细胞分裂越快越敏感。

第四节辐射防护的原则和措施

二、外照射防护措施

[07级临五填空1][03级临六填空1]外照射防护措施：

时间防护（距离防护）屏蔽防护/外照射防护的措施有--------,------,-------。

[05级临六填空3]放射性防护措施（32）

[多选B2]外照射防护措施⑴时间防护⑵距离防护⑶屏蔽防护

[填空B1]放射防护三原则：

①实践的正当化②防护的最优化③个人剂量的限制

外照射防护措：

（1）时间防护：

缩短接触放射性的时间。

（2）距离防护：

加大与放射源的距离。

（3）屏蔽防护：

用相应物体对放射源进行相应的屏蔽。

三、内照射防护

内照射防护和去污染技术：

（1）防皮肤、衣物沾染（理、化清洗）。

（2）防进入机体（呼吸道、消化道）。

（3）促进排出

第五章放射性核素示踪技术与显像

第一节放射性核素示踪技术的原理与特点

[07级临五2][05级临六1]放射性核素示踪技术的原理/放射性示踪技术原理（38）

一、放射性核素示踪技术的原理与特点：

（一）示踪原理：

放射性核素踪迹技术是根据研究需要，选用放射性核素标记到被研究物质的分子上，将其引入生物机体或生物体系中，标记物将参与机体代谢及转化过程。

由于放射性核素标记化合物与被研究的非标记化合物具有相同的化学性质和生物学行为，通过对标记物发出的射线的检测，间接了解被研究物质在生物机体或生物体系中的动态变化规律，获得定性、定量及定位结果。

（二）方法学特点：

1、灵敏度高：

可精确探测极微量物质，一般可达到10–14～10–18g水平

2、方法相对简便、准确：

核衰变不受其它干扰，操作程序简化，获得结果准确，重复性好

3、符合生理条件：

被标记物一般为机体代谢物且微量，不影响机体生理、病理代谢

4、定性、定量、定位研究相结合：

可动态观察组织、细胞代谢状态、代谢量，可达到亚细胞水平定位分析，功能、结构相结合的观察研究

5、缺点与局限性：

需要专用的实验室、测量仪器、严格的操作程序、必要的防护设施。

如有明显脱标、自分解将影响实验结果

二、放射性核素显像

方法学原理

1、合成代谢：

放射性核素引入体内参与脏器、组织物质的合成及代谢

2、细胞吞噬：

利用单核－巨噬细胞吞噬异物功能引入体内胶体颗粒；标记白细胞浓聚于炎性组织

3、循环通路：

某些显像剂进入消化道、血循环、淋巴循环、泌尿道等不吸收也不渗出，可获得相应通道及脏器影像

4、选择性浓聚：

正常组织及病变组织对某种显像剂有选择性摄取功能，显像达到定位、定性诊断

5、选择性排泄：

脏器、组织选择性摄取某显像剂后进行快速排泄，动态观察其排泄过程，判断排泄速度及排泄通道的通畅情况

6、通透弥散：

某些显像剂可借助简单的通透弥散作用进入某脏器组织，使其放射性浓聚显影

7、离子交换、化学吸附：

膦（磷）酸盐类放射性药物通过离子交换、化学吸附方式沉积于骨骼内使骨骼放射性生高而显影

8、特异性结合：

放射性核素标记受体的配体进行受体显像；放射性核素标记抗体进行放射免疫显像等

二、显像类型与特点

1、根据影像获取的状态不同

静态显像（staticimaging）：

显像剂在体内依据显像要求达到相对恒定时，进行的显像；

静态显像：

显像剂分布稳定后采集足够放射性计数用以显像。

观察脏器和病变位置、形态、大小和放射性分布。

动态显像（dynamicimaging）：

引入显像剂后，以固定的显像时间，连续显像，得到随时间变化的多帧连续图像的显像；

[05级临六5][03级临七3]动态显像（44）

动态显像：

显像剂引入后立即以特定程序采集多帧或系列图像。

利用感兴趣区（regionofinternet，ROI）生成时间-放射曲线，计算动态过程中各种定量参数。

2、根据影像获取的部分不同

局部显像（regionalimaging）：

仅限于身体某一部位或某一脏器的显像称为局部显像。

[05级临七5]局部显像（44）

局部显像：

只显示身体一部分或某一脏器。

图像信息量大，图像清晰，分辨率高。

肾功能、脑血流灌注、心肌血流灌注等。

全身显像（whole-bodyimaging）：

利用放射性探测器沿体表做匀速运动，从头至足依序采集全身各部位的放射性，将他们融合为一幅完整的影像称为全身显像。

[07级临七2]全身显像（44）

全身显像：

从头至足匀速扫描，得到全身图像。

常用于探寻病变位置，可利用不同部位或对称部位对比分析。

全身骨显像等。

3、根据影像获得的层面不同

平面显像（planarimaging）：

将探测装置置于体表一定位置采集某一脏器放射性信息，称为平面显像。

为脏器或组织在某一方向上的放射性叠加影像，可使用前位、后位、侧位、斜位等多种体位结合诊断。

断层显像（tomographicimaging）：

利用可旋转或环形的探测器，在体表连续或间断采集多体位平面影像，由计算机重建成为各种断层影像。

包括横断面、矢状面、冠状面。

在一定程度上避免平面显像的放射性重叠，可检出更小病变。

4、根据影像获取的时间不同

早期显像（earlyimaging）：

显像剂引入2小时以内开始显像。

主要反映脏器血流灌注、血管床和早期功能状况。

延迟显像（delayedimaging）：

显像剂引入2小时以后开始显像。

给予足够时间使显像剂从非靶组织中洗脱，达到理想的靶/非靶比值。

5、根据显像剂对病变组织亲和力不同

[04级临七B4]阳性显像（positiveimaging）（45）显像剂在病变组织内的摄取明显高于周围正常组织，称为阳性显像

阳性显像（positiveimaging）：

显像剂主要被病变组织摄取，正常组织很少或不摄取，图像上表现为病灶组织放射性比正常组织高而呈“热区”显像。

如：

心肌梗死灶显像、亲肿瘤显像等。

[04级临七A2]阴性显像（45）显像剂在病变组织内的摄取明显低于周围正常组织，称为阴性显像。

[03级临六填空5]病变部位放射性减低是-------显像。

6、根据显像时机体状态不同

静息显像（restimaging）：

显像剂引入人体或影像采集时，受检者处于安静状态下，没有受到生理性刺激或药物干扰。

反映机体静息状态下器官功能状态。

负荷显像（stressimaging）：

受检者在药物或生理性活动干预下所进行的显像，又称介入显像。

反映脏器或组织血流灌注储备功能，增加正常组织与病变组织间的放射性差异。

如心、脑负荷试验。

第六章体外分析

第一节放射免疫分析

[06级临八3]放射免疫分析法（49）

放射免疫分析是利用特异性的抗体与标记抗原和非标记抗原的竞争结合反应，通过测定放射性复合物来计算出非标记抗原量的一种超微量分析技术。

一、对放射性药物的要求：

1、理想的生物学性能。

体内诊断的放射性药物应具有良好的定位和排泄性能，有较高的靶/非靶器官比值，合适的滞留时间，具有良好的示踪性能，即不降低原生物学活性。

2、简单的制备过程。