放射性核素成像(上下)

第五章放射性核素显像

（radionuclearimaging,RNI）

邹凯

川北医学院医学影像学系生物医学工程教研室

RNI主要仪器

1.r照相机

2.发射型计算机断层（emissioncomputedtomography,ECT）

（1）单光子发射型计算机断层

(singlephoton，SPECT)

（2）正电子发射型计算机断层

(positron，PET)第一节概述一、放射性核素显像的技术特点

1.技术特点：（1）功能性显像（2）可获取定性、定量、定位的生物体内物质动态变化规律（3）方便安全2.采用技术：放射性核素示踪的间接检测技术3.图像特点：能提示生物体细胞内发生的细微、复杂的生理、生化过程。§1概述

二、核素示踪技术

1.示踪剂：能指示被研究物质踪迹的物质。如:发光物质、特异性酶、放射性核素等。

2.技术原理

用放射性核素或放射性核素标记的某种化合物引入(口服或静脉注射)人体,利用人体的某些器官或组织具有选择性吸收或浓聚放射性化合物的功能,以形成体内待研究部位中按某种规律分布的放射源,然后使用探测器对其放出的射线进行跟踪探测,通过闪烁照相或断层扫描等,即可获得反映放射性核素在脏器和组织中的浓度分布及随时间变化的图像.1.放射性制剂：制剂分子中含有放射性核素的制剂或放射性药物的总称。

2.放射性制剂分类

a.放射性核素及其简单的化合物（如：NaI中的I，是具有放射性的）

b.用放射性核素标记的化合物（如：—胰岛素、—甲状腺）

C.用放射性核素标记生物活性物质（如标记DNA、RNA）三、放射性制剂第二节原子核基本性质

一、核素分类核素（nuclide）：质子数、中子数相同，且具有相同能量状态的一类原子核.如：同位素（isotope）:

质子数相同、中子数不同的核素.

同核异能素（isomer）：

质子数、中子数均同，彼此能量状态不同的核素.(如：“m”表示激发态)

同位素丰度（abundance）：

同位素占该元素总量的百分数.核素的分类：（2600多种）

稳定核素（280多种）核素不稳定核素—放射性核素

a.天然(50余种)

b.人工生产（反应堆、加速器）二、核力（nuclearforces）

原子核的半径原子核的密度约为水密度的一百万亿倍核力：核子之间的相互作用力

核力的基本性质：1）短程力、具有饱和性2）核力与电荷无关3）核力与核子间距离有关：核子间距离<0.8fm，表现为斥力；>10fm，核力消失。在0.8--2.0fm之间时,表现为引力；

(1fm=10-15m)三、原子核的稳定性原子核的稳定性取决于三个因素

比结合能最后一个核子的结合能稳定原子核中质子数中子数之比1．比结合能

1）质量亏损（massdeficit）

原子核的质量小于它所含各核子独自存在时的总质量，该两项质量的差额称之。原子核的质量

质量亏损

2)结合能（bindingenergy）

指各核子结合而形成原子核时，亏损的质量转化为的能量.

3)比结合能

核子结合为原子核时，平均一个核子所释放的能量.

A：质量数的大小是原子核稳定程度的标志，A较小的轻核和

A大的重核，较小。

2．最后一个核子的结合能

最后一个核子进入原子核时释放的能量

以为例，

假如最后一个进入原子核的是中子假如最后一个进入原子核的是质子

而的

所以说相对要稳定

3．稳定原子核中质子数中子数之比

对质量数A

A<40的稳定核质子数=中子数

A>40的稳定核中子数>质子数

A>209的核皆不稳定原子核的放射性

放射性：不稳定原子核自发放出α、β、γ射线的现象。衰变后新核有的是稳定的核素，有的仍然是放射性核素并继续进行衰变；

设t时刻原子核数目为N，经过dt时间后，有一dN个核衰变则放射性原子核t时刻的衰变率为

一、放射性衰变规律（统计规律）

实验证明

式中，λ称为衰变常数（decayconstant）

若

t=0时

求解微分方程，得放射性衰变规律为二、描述放射性核素衰变快慢的参数（）1．衰变常数λ

根据

得

λ的物理意义：表示单位时间内每个放射性原子核的衰变几率

λ数值的大小只与放射性核素的种类有关单位是

2．半衰期T

指处于某一特定能态的放射性原子核的数目，因自发衰变而减少到原来一半所需的时间。

单位：y、d、h、min、S

由衰变规律得所以3.有效半衰期部分核素由于人体的排泄作用使得数量减少，这样它也对应一个衰变常数，称为生物衰变常数λb有效衰减系数：λe=λp+λb

4．平均寿命τ

指放射性原子核在衰变前平均生存的时间

设t时刻母核数为N

时刻母核数为说明dN个母核的寿命是t，

它们的寿命总和为λ、Τ、τ三者关系：

平均寿命τ指处于某一特定能态的放射性核在单位时间内的衰变数

即

单位：SI制Bq（贝可）1Bq=1次衰变/秒

专用单位(居里)

二、放射性活度AμCi公式分析：1）当核素一定时，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

体内的放射性核数量少.放射性核素由稳定核

下面限于三代讨论母核第一代子核 第二代子核(稳定）

AB C设T1T2∞

λ1λ20

t=0N1(0)00t时刻 N1 N2 N3

三、递次衰度规律而第一代子核B

的数目是变化的，其数目改变速率为

整理解此非齐次线性方程，得 对第二代子核C C为稳定核

有 解方程 ()

讨论：当如果c

不稳定则

继续解方程

放射平衡：递次衰变中，当满足一定条件时，各代放射性核素的数量比，出现与时间无关的现象。

四、放射平衡

1．暂时平衡 条件：或

时间t

足够长

由当,t足够长时,

讨论：母子核放射性活度的关系

平衡时推导则 母子核共存时总放射性活度

子核放射性活度从0增长到最大值所需时间

可获得子核的最大含量

2．长期平衡

条件：,时间t足够长

根据因为

所以当t足够长时

于是有或母子核总活度

对多代子核的递次衰度，在长期平衡中，

有

或意义：衰变快的放射性核素含量少衰变慢的放射性核素含量多

3．不成平衡条件：或

t

足够长

母核将几乎全部衰变为子核，不会出现平衡。本节要点：1.放射性活度单位2.放射平衡各类平衡的条件暂时平衡、长期平衡时母子