醫(yī)學(xué)原子核與放射性課件

1、1醫(yī)學(xué)原子核與放射性JI I Sn34100545857. 12h ) 1 ( 2醫(yī)學(xué)原子核與放射性原子核物理學(xué)（原子核物理學(xué)（nuclearphysics):原子核物理學(xué)內(nèi)容：原子核物理學(xué)內(nèi)容：（）研究核力、核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)等有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本問(wèn)題（）研究核力、核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)等有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本問(wèn)題（）研究放射性和射線是原子核應(yīng)用的基礎(chǔ)（）研究放射性和射線是原子核應(yīng)用的基礎(chǔ)研究原子核的結(jié)構(gòu)、特性和相互轉(zhuǎn)變等問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科研究原子核的結(jié)構(gòu)、特性和相互轉(zhuǎn)變等問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科原子核技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合，已成為一門(mén)新興的學(xué)科：核醫(yī)學(xué)原子核技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合，已成為一門(mén)新興的學(xué)科：核醫(yī)學(xué)今后的能源問(wèn)題已成為各國(guó)

2、所關(guān)心的問(wèn)題。今后的能源問(wèn)題已成為各國(guó)所關(guān)心的問(wèn)題。 在煤和石油逐漸用竭后，除繼續(xù)利用水力外，原子能和太在煤和石油逐漸用竭后，除繼續(xù)利用水力外，原子能和太陽(yáng)能將會(huì)更廣泛地利用起來(lái)。而原子能目前已經(jīng)在國(guó)防上有重陽(yáng)能將會(huì)更廣泛地利用起來(lái)。而原子能目前已經(jīng)在國(guó)防上有重要應(yīng)用。人類(lèi)長(zhǎng)期利用自然能量，絕大部分間接來(lái)自太陽(yáng)，今要應(yīng)用。人類(lèi)長(zhǎng)期利用自然能量，絕大部分間接來(lái)自太陽(yáng)，今后將更多地直接取自太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)怎能長(zhǎng)期不斷地輸出強(qiáng)大后將更多地直接取自太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)怎能長(zhǎng)期不斷地輸出強(qiáng)大的能量呢？從原子核的理論知識(shí)知道這是來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部不斷的的能量呢？從原子核的理論知識(shí)知道這是來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部不斷的原子核反應(yīng)。所

3、以原子核的研究在理論上和應(yīng)用都有重要性。原子核反應(yīng)。所以原子核的研究在理論上和應(yīng)用都有重要性。3醫(yī)學(xué)原子核與放射性1.原子核的組成原子核的組成核子：質(zhì)子中子核子：質(zhì)子中子X(jué)XAAZ或A核子數(shù)、質(zhì)量數(shù)核子數(shù)、質(zhì)量數(shù)Z電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、原子序數(shù)電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、原子序數(shù)X 相應(yīng)原子的元素符號(hào)相應(yīng)原子的元素符號(hào)N中子數(shù)中子數(shù)A-ZH11U23892第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)4醫(yī)學(xué)原子核與放射性原子核的質(zhì)量通常是通過(guò)測(cè)量原子的質(zhì)量來(lái)推得原子核的質(zhì)量。原子核的質(zhì)量通常是通過(guò)測(cè)量原子的質(zhì)量來(lái)推得原子核的質(zhì)量。 原子的質(zhì)量等于原子核的質(zhì)量加上核外電子的質(zhì)量減原子的質(zhì)量等于原子核的質(zhì)量加上核外電

4、子的質(zhì)量減去相當(dāng)電子全部結(jié)合能的數(shù)值。但是一般電子組成原子的去相當(dāng)電子全部結(jié)合能的數(shù)值。但是一般電子組成原子的結(jié)合能很小，可以忽略不計(jì)。結(jié)合能很小，可以忽略不計(jì)。在原子核物理中，常把在原子核物理中，常把12原子質(zhì)量的原子質(zhì)量的1/12作為質(zhì)量單位即原子作為質(zhì)量單位即原子質(zhì)量單位（質(zhì)量單位（atmoic mass unit) 記作記作amu或或u1u=1.6605510-27kg5醫(yī)學(xué)原子核與放射性核素核素（1）同位素（）同位素（isotope)（3）同量異位素）同量異位素（2）同中子異位素）同中子異位素核素（核素（nuclide):核子組分不同（不同，也不同）的核子組分不同（不同，也不同）的各

5、種原子核的統(tǒng)稱(chēng)各種原子核的統(tǒng)稱(chēng) 目前已知的元素（包括人工合成的）共目前已知的元素（包括人工合成的）共107種，而核素種，而核素卻有卻有2300多種多種質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的一類(lèi)核素，在元素周期表中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的一類(lèi)核素，在元素周期表中處于相同的位置。處于相同的位置。中子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的一類(lèi)核素中子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的一類(lèi)核素OOO181716 TdtetdteNtNtt44. 1110000質(zhì)量數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同的一類(lèi)核素質(zhì)量數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同的一類(lèi)核素6醫(yī)學(xué)原子核與放射性 通過(guò)通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明原子核的形狀近似球形，其半粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明原子核的形狀近似球形，其半徑小于徑

6、小于1015m,通過(guò)精確測(cè)定，原子核的半徑同質(zhì)量數(shù)的關(guān)系為：通過(guò)精確測(cè)定，原子核的半徑同質(zhì)量數(shù)的關(guān)系為：QeNO01157158其中其中R0是一個(gè)常數(shù)，為是一個(gè)常數(shù)，為1.210-15m原子核的體積為：原子核的體積為：JE12107302. 2原子核的密度為：原子核的密度為：因此，原子核的體積與核子數(shù)成正比，而各種原子核密度相因此，原子核的體積與核子數(shù)成正比，而各種原子核密度相同，與核子數(shù)無(wú)關(guān)同，與核子數(shù)無(wú)關(guān)7醫(yī)學(xué)原子核與放射性 正如原子中的電子處于運(yùn)動(dòng)中一樣，原子核中的粒子也處于運(yùn)動(dòng)之中，正如原子中的電子處于運(yùn)動(dòng)中一樣，原子核中的粒子也處于運(yùn)動(dòng)之中，原子和也像陀螺儀一樣在旋轉(zhuǎn)著，因而存在著轉(zhuǎn)

7、動(dòng)角動(dòng)量，通常稱(chēng)之為原子原子和也像陀螺儀一樣在旋轉(zhuǎn)著，因而存在著轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量，通常稱(chēng)之為原子核的自旋，其自旋角動(dòng)量為核的自旋，其自旋角動(dòng)量為SnNIIIIIIg)1( 2e)1(其中其中I為表征原子核自旋角動(dòng)量的量子數(shù)，其取值為整數(shù)或半整數(shù)，為表征原子核自旋角動(dòng)量的量子數(shù)，其取值為整數(shù)或半整數(shù)，當(dāng)原子核的質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)時(shí)取整數(shù)，當(dāng)為奇數(shù)時(shí)取半整數(shù)。當(dāng)原子核的質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)時(shí)取整數(shù)，當(dāng)為奇數(shù)時(shí)取半整數(shù)。原子核具有電荷，所以在旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁矩，這磁矩稱(chēng)為核磁矩：原子核具有電荷，所以在旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁矩，這磁矩稱(chēng)為核磁矩：其中其中g(shù)I稱(chēng)為原子核的稱(chēng)為原子核的g因子，因子，uN是常數(shù)，通常稱(chēng)為核磁矩的單位

8、，即磁子是常數(shù)，通常稱(chēng)為核磁矩的單位，即磁子AE /).(1005. 5127TJN原子核的自旋和磁矩可以從原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)，核磁共振等許多實(shí)驗(yàn)中測(cè)定。原子核的自旋和磁矩可以從原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)，核磁共振等許多實(shí)驗(yàn)中測(cè)定。8醫(yī)學(xué)原子核與放射性 實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明：原子核的質(zhì)量總小于組成它的核子質(zhì)量之實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明：原子核的質(zhì)量總小于組成它的核子質(zhì)量之和，其質(zhì)量差，即損失了一部分質(zhì)量和，其質(zhì)量差，即損失了一部分質(zhì)量: 通常把這部分損失的質(zhì)量，稱(chēng)為質(zhì)量虧損通常把這部分損失的質(zhì)量，稱(chēng)為質(zhì)量虧損(mass defect)質(zhì)能方程：質(zhì)能方程：nnpMNmZmm)(nnHMNmZmm )(28272)109

9、979. 2 (1066055. 1030377. 0mcEQe YXAZAZ011 為為1原子的質(zhì)量。原子的質(zhì)量。2mcE這個(gè)能量稱(chēng)為原子核的結(jié)合能（這個(gè)能量稱(chēng)為原子核的結(jié)合能（binding energy)9醫(yī)學(xué)原子核與放射性Qenp0110112mol個(gè)質(zhì)子個(gè)質(zhì)子(2g)和和2mol中子中子(2g)結(jié)合成一個(gè)結(jié)合成一個(gè)1mol4e核時(shí)釋放的能量為：核時(shí)釋放的能量為：317030300/1029.24334/mkgNRARNAVMn相當(dāng)于相當(dāng)于100100噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)所釋放的化學(xué)能。因此，噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)所釋放的化學(xué)能。因此，原子核的結(jié)合能是非常巨大的。原子核的結(jié)合能是非常巨大的。兩個(gè)質(zhì)子

10、和中子結(jié)合成一個(gè)兩個(gè)質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)4e核時(shí)釋放的能量為：核時(shí)釋放的能量為：Hm 科學(xué)上把含有6.021023個(gè)微粒的集體作為一個(gè)單位，叫摩。摩爾是表示物質(zhì)的量（符號(hào)是n）的單位，簡(jiǎn)稱(chēng)為摩，單位符號(hào)是mol。 1mol的碳含6.021023個(gè)碳原子，質(zhì)量為12g。 1mol的硫含6.021023個(gè)硫原子，質(zhì)量為32g，1摩任何原子的質(zhì)量都是以克為單位，數(shù)值上等于該種原子的相對(duì)原子質(zhì)量 10醫(yī)學(xué)原子核與放射性 核子在結(jié)合成原子核時(shí)要放出大量的結(jié)合能，反之，如果想要使原子核內(nèi)的核子核子在結(jié)合成原子核時(shí)要放出大量的結(jié)合能，反之，如果想要使原子核內(nèi)的核子重新分裂出來(lái)，需要供給同樣多的能量。因此，核

11、子結(jié)合過(guò)程釋放的能量越大，其核重新分裂出來(lái)，需要供給同樣多的能量。因此，核子結(jié)合過(guò)程釋放的能量越大，其核就越穩(wěn)定，（能量越低越穩(wěn)定），對(duì)于不同的原子核其穩(wěn)定性不相同。就越穩(wěn)定，（能量越低越穩(wěn)定），對(duì)于不同的原子核其穩(wěn)定性不相同。通常用每個(gè)原子的平均結(jié)合能來(lái)反映原子核的穩(wěn)定程度，即通常用每個(gè)原子的平均結(jié)合能來(lái)反映原子核的穩(wěn)定程度，即Q從圖上可得出下列規(guī)律：從圖上可得出下列規(guī)律：（）30 時(shí)，曲線呈上升趨勢(shì)，但在為時(shí)，曲線呈上升趨勢(shì)，但在為4的整數(shù)倍的地方出現(xiàn)了峰值，說(shuō)明的整數(shù)倍的地方出現(xiàn)了峰值，說(shuō)明4個(gè)核子個(gè)核子（個(gè)質(zhì)子和個(gè)中子）可構(gòu)成穩(wěn)定的原子核。（個(gè)質(zhì)子和個(gè)中子）可構(gòu)成穩(wěn)定的原子核。（）（）

12、30 時(shí)，時(shí)，約為，近似為常數(shù)，約為，近似為常數(shù)，即原子核的結(jié)合能差不多與成正比，說(shuō)明原即原子核的結(jié)合能差不多與成正比，說(shuō)明原子核之間的作用力具有飽和性。子核之間的作用力具有飽和性。（）曲線中間高，兩邊低，說(shuō)明在（）曲線中間高，兩邊低，說(shuō)明在40120之間的原子核較穩(wěn)定，其它穩(wěn)之間的原子核較穩(wěn)定，其它穩(wěn)定性較差。定性較差。11醫(yī)學(xué)原子核與放射性 由核子構(gòu)成的原子核，雖然質(zhì)子間存在靜電排斥力，卻結(jié)合由核子構(gòu)成的原子核，雖然質(zhì)子間存在靜電排斥力，卻結(jié)合得非常緊密，因此核子間必然存在強(qiáng)大的吸引力，這種使核子得非常緊密，因此核子間必然存在強(qiáng)大的吸引力，這種使核子緊密結(jié)合在一起的力稱(chēng)為緊密結(jié)合在一起的力

13、稱(chēng)為核力核力。現(xiàn)在某些方面至今還未認(rèn)識(shí)清楚，從目前的理論和實(shí)事，現(xiàn)在某些方面至今還未認(rèn)識(shí)清楚，從目前的理論和實(shí)事，可以說(shuō)明核力具有以下性質(zhì)：可以說(shuō)明核力具有以下性質(zhì)：（4）核力與電荷無(wú)關(guān)）核力與電荷無(wú)關(guān)（1）核力是短程力）核力是短程力 因?yàn)楹肆饶馨褞щ姷馁|(zhì)子束縛在原子核中，也能把不帶因?yàn)楹肆饶馨褞щ姷馁|(zhì)子束縛在原子核中，也能把不帶電的中子束縛在原子核中，促成質(zhì)子和中子成雙成對(duì)地結(jié)合。電的中子束縛在原子核中，促成質(zhì)子和中子成雙成對(duì)地結(jié)合。 核力的作用范圍只有核力的作用范圍只有10-15m的數(shù)量級(jí)。的數(shù)量級(jí)。一個(gè)核子所能相互作用的其他核子的最大數(shù)目是有限制的。一個(gè)核子所能相互作用的其他核子的最

14、大數(shù)目是有限制的。（2）核力是強(qiáng)相互作用）核力是強(qiáng)相互作用（3）核力具有飽和性）核力具有飽和性（5）核力極短程內(nèi)存在斥心力）核力極短程內(nèi)存在斥心力核子不能無(wú)限靠近。核子不能無(wú)限靠近。12醫(yī)學(xué)原子核與放射性引力引力靜電排斥力靜電排斥力核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子）之間質(zhì)子之間核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子）之間質(zhì)子之間引力引力靜電排斥力靜電排斥力核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子）之間質(zhì)子之間核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)為核子）之間質(zhì)子之間第二節(jié)原子核的衰變類(lèi)型第二節(jié)原子核的衰變類(lèi)型13醫(yī)學(xué)原子核與放射性 核素中，原子序數(shù)很高的重元素，如鈾（）、鐳核素中，原子序數(shù)很高的重元素，如鈾（）、鐳（a）等，不穩(wěn)定的原子核自發(fā)

15、地過(guò)渡到穩(wěn)定的原子核）等，不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地過(guò)渡到穩(wěn)定的原子核的變化過(guò)程稱(chēng)為的變化過(guò)程稱(chēng)為原子核的衰變。原子核的衰變。 質(zhì)能守恒定律動(dòng)量守恒定律質(zhì)能守恒定律動(dòng)量守恒定律電荷守恒定律核子數(shù)守恒定律電荷守恒定律核子數(shù)守恒定律u衰變過(guò)程遵守的定律衰變過(guò)程遵守的定律u定義定義1. 衰變衰變2. 衰變衰變3. 衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換u衰變的類(lèi)型衰變的類(lèi)型14醫(yī)學(xué)原子核與放射性QHePbPo4220682210841 1. .定義定義. .衰變方程衰變方程 某些原子核，由于某些原子核，由于核子數(shù)核子數(shù)過(guò)多，在衰變過(guò)程中，放過(guò)多，在衰變過(guò)程中，放出一個(gè)出一個(gè) 粒子而變成另一種原子核的過(guò)程稱(chēng)為粒子而變成另

16、一種原子核的過(guò)程稱(chēng)為 衰變衰變。YXMM 衰變能衰變能用用代表衰變前的母體原子核，代表衰變前的母體原子核，代表衰變后形成的子體原子核代表衰變后形成的子體原子核 42He 15醫(yī)學(xué)原子核與放射性由于由于 衰變過(guò)程是不穩(wěn)定的原子核變成穩(wěn)定衰變過(guò)程是不穩(wěn)定的原子核變成穩(wěn)定的原子核的自發(fā)過(guò)程，因此的原子核的自發(fā)過(guò)程，因此Q0即：即： Qepn011110QeSP0132163215tNeNeN0t016醫(yī)學(xué)原子核與放射性17醫(yī)學(xué)原子核與放射性三種形式：三種形式： 衰變衰變 衰變衰變軌道電子俘獲軌道電子俘獲1 1. . 衰變衰變（1 1）定義）定義某些原子核，由于某些原子核，由于中子數(shù)中子數(shù)過(guò)多，放出一

17、個(gè)過(guò)多，放出一個(gè) 粒子和粒子和一個(gè)反中微子而變成另一種原子核的過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)反中微子而變成另一種原子核的過(guò)程稱(chēng)為 衰變衰變。（2 2）條件條件( (a)a)中子數(shù)過(guò)多中子數(shù)過(guò)多 (b) (b) 粒子粒子 1 1e e（負(fù)電子負(fù)電子) )np+e-反中微子：中微子的反粒子。反中微子是中微子對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)粒子，其性質(zhì)反中微子：中微子的反粒子。反中微子是中微子對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)粒子，其性質(zhì) 跟中微子正好相反。它是一種非常輕的中性帶電粒子。跟中微子正好相反。它是一種非常輕的中性帶電粒子。18醫(yī)學(xué)原子核與放射性（3 3）衰變方程衰變方程ARRV3033434由于是自發(fā)過(guò)程，因此由于是自發(fā)過(guò)程，因此Q0即：即： Q

18、HeYXAZAZ4242HeYXMMMQeYXAZAZ01119醫(yī)學(xué)原子核與放射性20醫(yī)學(xué)原子核與放射性2. 2. 衰變衰變（1 1）定義定義某些原子核，由于某些原子核，由于質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)過(guò)多，放出一個(gè)過(guò)多，放出一個(gè) 粒子和一個(gè)粒子和一個(gè)中微子而變成另一種原子核的過(guò)程稱(chēng)為中微子而變成另一種原子核的過(guò)程稱(chēng)為 衰變衰變。（2 2）條件條件( (a)a)質(zhì)子數(shù)過(guò)多質(zhì)子數(shù)過(guò)多 (b) (b) 粒子粒子 1 1e e（正電子正電子) )p n+e+21醫(yī)學(xué)原子核與放射性（3 3）衰變方程衰變方程310ARR由于是自發(fā)過(guò)程，因此由于是自發(fā)過(guò)程，因此Q0即：即： Qnep100111QYeXAZAZ101醫(yī)學(xué)

19、中常用醫(yī)學(xué)中常用1111C C、1313N N、1515O O、1515F F、5252FeFe等等dxdESi22醫(yī)學(xué)原子核與放射性23醫(yī)學(xué)原子核與放射性（1 1）定義）定義某些原子核可以俘獲一個(gè)軌道電子使核內(nèi)的一個(gè)某些原子核可以俘獲一個(gè)軌道電子使核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子質(zhì)子轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成中子中子和和一個(gè)中微子的過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)中微子的過(guò)程稱(chēng)為軌道電子俘獲軌道電子俘獲。（2 2）條件條件 質(zhì)子數(shù)過(guò)多質(zhì)子數(shù)過(guò)多 標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射射線線Auger 電子電子p+e- n24醫(yī)學(xué)原子核與放射性（3 3）衰變方程衰變方程TNN96320)21(41軌道電子俘獲使原子處于激發(fā)態(tài)。軌道電子俘獲使原子處于激發(fā)態(tài)。 402036

20、16CaS如：在如：在電子俘獲中，電子俘獲中，殼層殼層少了一個(gè)電子出現(xiàn)空位，少了一個(gè)電子出現(xiàn)空位，當(dāng)當(dāng)殼層的電子躍遷到殼層的電子躍遷到殼層填補(bǔ)該空位時(shí)就會(huì)發(fā)殼層填補(bǔ)該空位時(shí)就會(huì)發(fā)射標(biāo)識(shí)射標(biāo)識(shí)射線射線.標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X射射線線Auger 電子電子 殼層就出現(xiàn)兩個(gè)空位：殼層就出現(xiàn)兩個(gè)空位：一個(gè)電子躍遷到一個(gè)電子躍遷到殼層，一殼層，一個(gè)發(fā)射出原子（俄歇電子）。個(gè)發(fā)射出原子（俄歇電子）。25醫(yī)學(xué)原子核與放射性1 1. . 衰變衰變（1）定義）定義（2）條件條件:(a)同質(zhì)異能同質(zhì)異能躍遷躍遷 (b) 粒子粒子 （光電子光電子)處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)，同時(shí)處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)，同時(shí)放

21、出放出 粒子的過(guò)程粒子的過(guò)程. .0T0N5 . 0eNN（3）衰變方程衰變方程注：注： 衰變通常伴隨著衰變通常伴隨著 衰變和衰變和衰變衰變26醫(yī)學(xué)原子核與放射性2.2. 內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)時(shí)，將其衰減處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)時(shí)，將其衰減能直接傳遞給核外殼層電子，使該殼層的電子脫離原子成能直接傳遞給核外殼層電子，使該殼層的電子脫離原子成為自由電子為自由電子，這種衰變方式稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換，這種衰變方式稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換,由此發(fā)射的電子叫由此發(fā)射的電子叫內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。內(nèi)轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。內(nèi)轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在殼層殼層電子。電子。注：內(nèi)轉(zhuǎn)換使原子處于激發(fā)態(tài)，伴有注：內(nèi)轉(zhuǎn)換使原

22、子處于激發(fā)態(tài)，伴有射線或俄歇電子。射線或俄歇電子。發(fā)射發(fā)射 射線射線和發(fā)射和發(fā)射內(nèi)轉(zhuǎn)換電子內(nèi)轉(zhuǎn)換電子是原子核從激發(fā)態(tài)回到是原子核從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的兩種方式?；鶓B(tài)的兩種方式。內(nèi)轉(zhuǎn)換電子27醫(yī)學(xué)原子核與放射性28醫(yī)學(xué)原子核與放射性注注: :1. 1. N0 為為t=0 0時(shí)的核子數(shù)時(shí)的核子數(shù); ; 2. 2.由由積分形式可知積分形式可知, ,核子數(shù)核子數(shù)N以指數(shù)形式隨時(shí)間減少以指數(shù)形式隨時(shí)間減少. .通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)證明：若在通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)證明：若在時(shí)刻原子核的數(shù)目為時(shí)刻原子核的數(shù)目為，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò)dtdt（dtdt0)0)時(shí)間后，其中有時(shí)間后，其中有dN個(gè)發(fā)生了衰變，即個(gè)發(fā)生了衰變，即-dN = N

23、dt其中其中: : 為核為核衰變的衰變常數(shù)衰變的衰變常數(shù)N = N0e- t微分形式微分形式積分形式積分形式第三節(jié)原子第三節(jié)原子核的衰變規(guī)律核的衰變規(guī)律29醫(yī)學(xué)原子核與放射性 693.02lnTtT2ln0t0eNeNNTt0TtT-0t-0)21(NeNeNN1.1.半衰期半衰期放射性原子核數(shù)目中有一半發(fā)生衰變所需要的時(shí)間放射性原子核數(shù)目中有一半發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫叫做核素的半衰期，做核素的半衰期， 常用常用表示表示30醫(yī)學(xué)原子核與放射性天482)21()21(4969612832TTTTTtNeNeN0t0例：例：32P(磷磷)的半衰期為的半衰期為14.3天，問(wèn)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后，它天，問(wèn)經(jīng)

24、過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后，它變?yōu)樵瓉?lái)的變?yōu)樵瓉?lái)的1/64？解：解：TtNN)21(64100例：例：131I（碘）的半衰期為（碘）的半衰期為T(mén)天，經(jīng)過(guò)天，經(jīng)過(guò)32天后變?yōu)樘旌笞優(yōu)镹，又，又經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)96天，還剩余（天，還剩余（1/4）N，求，求T。解：據(jù)題意有解：據(jù)題意有tNeNeN0t0eYXmMM2tNeNeN0t0 40204019CaK31醫(yī)學(xué)原子核與放射性T、 和和 都是表示原子核都是表示原子核衰變快慢的物理量。衰變快慢的物理量。2.2.平均壽命平均壽命放射性原子核的平均生存時(shí)間叫做核素的平均壽命，常用放射性原子核的平均生存時(shí)間叫做核素的平均壽命，常用表示。表示。 1T2lntNeNeN0t0(-

25、dN)個(gè)核的壽命都是個(gè)核的壽命都是t,總壽命為總壽命為: (-dN)t = Ntdt則則t=0時(shí)的原子數(shù)時(shí)的原子數(shù)N0的總壽命為：的總壽命為：Tt0)21(NN所以平均壽命為：所以平均壽命為：32醫(yī)學(xué)原子核與放射性2.公式公式 （1）微分形式）微分形式 AdN/dt（2）積分形式）積分形式 A= N= N0e- t= A0e- tTt0Tt0TtT-0t-0)21()21(NeNeNANA（dN/dt）表示）表示時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)目，稱(chēng)為目，稱(chēng)為時(shí)刻放射性物質(zhì)的衰變率，時(shí)刻放射性物質(zhì)的衰變率，通常稱(chēng)為放通常稱(chēng)為放射性活度射性活度,簡(jiǎn)稱(chēng)活度簡(jiǎn)稱(chēng)活度常用常用A

26、表示表示3.單位單位: (1)SI制單位制單位: 1Bq(貝克勒爾貝克勒爾)=1核核衰變衰變/秒秒 (2)專(zhuān)用單位專(zhuān)用單位: 1Ci(居里居里)=3.7 1010 Bq33醫(yī)學(xué)原子核與放射性34醫(yī)學(xué)原子核與放射性35醫(yī)學(xué)原子核與放射性第四節(jié)第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用36醫(yī)學(xué)原子核與放射性37醫(yī)學(xué)原子核與放射性帶電粒子帶電粒子e-正負(fù)離子對(duì)正負(fù)離子對(duì)次級(jí)電離次級(jí)電離 如果是內(nèi)層電子被電離時(shí)，外層電子就會(huì)向內(nèi)層躍遷，從如果是內(nèi)層電子被電離時(shí)，外層電子就會(huì)向內(nèi)層躍遷，從而會(huì)產(chǎn)生標(biāo)識(shí)而會(huì)產(chǎn)生標(biāo)識(shí)射線和俄歇電子射線和俄歇電子38醫(yī)學(xué)原子核與放射性帶電粒子帶電粒子粒子(退激)39醫(yī)學(xué)原

27、子核與放射性m40醫(yī)學(xué)原子核與放射性 由于帶電粒子的電離作用，在它經(jīng)過(guò)的路徑上留下許多由于帶電粒子的電離作用，在它經(jīng)過(guò)的路徑上留下許多離子對(duì)，通常把單位長(zhǎng)度上產(chǎn)生的離子對(duì)的數(shù)目，稱(chēng)為離子對(duì)，通常把單位長(zhǎng)度上產(chǎn)生的離子對(duì)的數(shù)目，稱(chēng)為電離電離密度或比電離密度或比電離，記作，記作Ip帶電粒子速度小帶電粒子速度小比電離大比電離大帶電粒子的電荷數(shù)多帶電粒子的電荷數(shù)多與原子殼層電子的作用力大與原子殼層電子的作用力大比電離大比電離大物質(zhì)的密度大物質(zhì)的密度大單位體積的電子數(shù)多單位體積的電子數(shù)多與帶電粒子作用的機(jī)會(huì)多與帶電粒子作用的機(jī)會(huì)多比電離大比電離大比電離比電離41醫(yī)學(xué)原子核與放射性2.2.散射和韌致輻射散

28、射和韌致輻射 帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，因受到原子核靜電場(chǎng)的作用而帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，因受到原子核靜電場(chǎng)的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱(chēng)為改變運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱(chēng)為散射。散射。 散射分為：彈性散射、非彈性散射散射分為：彈性散射、非彈性散射產(chǎn)生機(jī)率隨帶電粒子的能量和物質(zhì)原子序數(shù)增大而增大。產(chǎn)生機(jī)率隨帶電粒子的能量和物質(zhì)原子序數(shù)增大而增大。帶帶電電粒子粒子X(jué)射線射線 韌致輻射是帶電粒子與韌致輻射是帶電粒子與原子核發(fā)生非彈性碰撞原子核發(fā)生非彈性碰撞的結(jié)果。的結(jié)果。當(dāng)帶電粒子接近原子核，受到原子核電場(chǎng)的作用，產(chǎn)生加當(dāng)帶電粒子接近原子核，受到原子核電場(chǎng)的作用，產(chǎn)生加速度，速度大小和方向均會(huì)發(fā)生改變，能量減低，

29、多余的速度，速度大小和方向均會(huì)發(fā)生改變，能量減低，多余的能量以能量以X射線的形式輻射出來(lái)，稱(chēng)為射線的形式輻射出來(lái)，稱(chēng)為韌致輻射。韌致輻射。42醫(yī)學(xué)原子核與放射性. . 射程和吸收射程和吸收 帶電粒子在物質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷損失能量，能帶電粒子在物質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷損失能量，能量耗盡后停留在物質(zhì)中，此時(shí)，粒子被物質(zhì)吸收了，量耗盡后停留在物質(zhì)中，此時(shí)，粒子被物質(zhì)吸收了，被作用的物質(zhì)被作用的物質(zhì)叫做吸收物質(zhì)或吸收體叫做吸收物質(zhì)或吸收體. 當(dāng)帶電粒子束從進(jìn)入物質(zhì)到完全被吸收沿入當(dāng)帶電粒子束從進(jìn)入物質(zhì)到完全被吸收沿入射方向穿過(guò)的最大距離稱(chēng)為射線在物質(zhì)中的射方向穿過(guò)的最大距離稱(chēng)為射線在物質(zhì)中的射程射程. . 帶

30、電粒子的能量損失率與粒子能量和吸收體帶電粒子的能量損失率與粒子能量和吸收體的性質(zhì)有關(guān)，故射程也與粒子的能量有關(guān)，的性質(zhì)有關(guān)，故射程也與粒子的能量有關(guān)， 由此，粒子的能量越高，射程越大；密度大由此，粒子的能量越高，射程越大；密度大和高和高Z Z的物質(zhì)，射線在其中射程就會(huì)越小，或者說(shuō)，的物質(zhì)，射線在其中射程就會(huì)越小，或者說(shuō)，這樣的物質(zhì)對(duì)射線的阻止本領(lǐng)大。這樣的物質(zhì)對(duì)射線的阻止本領(lǐng)大。43醫(yī)學(xué)原子核與放射性射程是比較直觀地描述射線射程是比較直觀地描述射線貫穿能力的物理量貫穿能力的物理量對(duì)于重帶電粒子和輕帶電粒子有很對(duì)于重帶電粒子和輕帶電粒子有很大的差別減弱規(guī)律和射程大的差別減弱規(guī)律和射程tNe Ne

31、 N0t0在人體組織中有在人體組織中有Rm=1.22*10-3R如圖如圖為為粒子在空氣中的平均射程。粒子在空氣中的平均射程。如圖為電子的強(qiáng)度近似成指數(shù)關(guān)系衰減。如圖為電子的強(qiáng)度近似成指數(shù)關(guān)系衰減。(mm)(MeV)(鋁鋁）44醫(yī)學(xué)原子核與放射性4.4. 正電子與物質(zhì)的相互作用正電子與物質(zhì)的相互作用 高能正電子進(jìn)入物質(zhì)后，將很快速度減小，遇高能正電子進(jìn)入物質(zhì)后，將很快速度減小，遇到負(fù)電子發(fā)生湮沒(méi)，同時(shí)發(fā)出兩個(gè)發(fā)射方向相差到負(fù)電子發(fā)生湮沒(méi)，同時(shí)發(fā)出兩個(gè)發(fā)射方向相差180的光子。的光子。45醫(yī)學(xué)原子核與放射性二、光子與物質(zhì)的相互作用二、光子與物質(zhì)的相互作用 光子既不帶電，又無(wú)靜止質(zhì)量，因此光子與物質(zhì)

32、的作用光子既不帶電，又無(wú)靜止質(zhì)量，因此光子與物質(zhì)的作用和帶電粒子與物質(zhì)的作用有很大的差別。和帶電粒子與物質(zhì)的作用有很大的差別。 光子趨于在一次碰撞中失去大部分或全部能量，不是直接光子趨于在一次碰撞中失去大部分或全部能量，不是直接使物質(zhì)電離或激發(fā)，而是通過(guò)產(chǎn)生次級(jí)電子使物質(zhì)電離或激發(fā)。使物質(zhì)電離或激發(fā)，而是通過(guò)產(chǎn)生次級(jí)電子使物質(zhì)電離或激發(fā)。對(duì)于單色光子束通過(guò)物質(zhì)時(shí)，它的強(qiáng)度精確地對(duì)于單色光子束通過(guò)物質(zhì)時(shí)，它的強(qiáng)度精確地按指數(shù)衰減按指數(shù)衰減。光子與物質(zhì)的作用方式主要有三種：光子與物質(zhì)的作用方式主要有三種：光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)效應(yīng)光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)效應(yīng)此外，還可能發(fā)生相干散射此外，

33、還可能發(fā)生相干散射(E30MeV)46醫(yī)學(xué)原子核與放射性X,俄歇俄歇e光電子光電子KL1 1、光電效應(yīng)、光電效應(yīng)47醫(yī)學(xué)原子核與放射性入射康普頓e散射48醫(yī)學(xué)原子核與放射性入射入射511keV511keVe+e-自由自由e49醫(yī)學(xué)原子核與放射性tNe Ne N0t0 光電效應(yīng)、光電效應(yīng)、康普頓散射和康普頓散射和電子對(duì)效應(yīng)在電子對(duì)效應(yīng)在物質(zhì)吸收中的物質(zhì)吸收中的相對(duì)重要性相對(duì)重要性為物質(zhì)的為物質(zhì)的原子序數(shù)原子序數(shù)50醫(yī)學(xué)原子核與放射性三、中子與物質(zhì)的相互作用三、中子與物質(zhì)的相互作用 中子本身不帶電，因此通過(guò)物質(zhì)時(shí)與電子發(fā)生碰撞的幾率中子本身不帶電，因此通過(guò)物質(zhì)時(shí)與電子發(fā)生碰撞的幾率很小，主要與原子

34、核相互作用，不是直接使物質(zhì)電離或激發(fā)，而很小，主要與原子核相互作用，不是直接使物質(zhì)電離或激發(fā)，而是通過(guò)產(chǎn)生次級(jí)電子使物質(zhì)電離或激發(fā)是通過(guò)產(chǎn)生次級(jí)電子使物質(zhì)電離或激發(fā)。中子與物質(zhì)的作用方式只有兩種：中子與物質(zhì)的作用方式只有兩種：. .中子與原子核的彈性碰撞（能量較低）中子與原子核的彈性碰撞（能量較低）相互作用的本質(zhì)是核子與核子直接的相互作用。相互作用的本質(zhì)是核子與核子直接的相互作用。. .中子與原子核非彈性碰撞（能量較高中子與原子核非彈性碰撞（能量較高) )中子對(duì)機(jī)體組織的危害相當(dāng)大中子對(duì)機(jī)體組織的危害相當(dāng)大 造成造血器官衰竭，消化系統(tǒng)損傷，中樞神經(jīng)損傷。還可以造成造成造血器官衰竭，消化系統(tǒng)損傷

35、，中樞神經(jīng)損傷。還可以造成惡性腫瘤、白血病、白內(nèi)障等。中子輻射還會(huì)產(chǎn)生遺傳效應(yīng)，影響受惡性腫瘤、白血病、白內(nèi)障等。中子輻射還會(huì)產(chǎn)生遺傳效應(yīng)，影響受輻射者后代發(fā)育。輻射者后代發(fā)育。 51醫(yī)學(xué)原子核與放射性輻射效應(yīng)輻射效應(yīng): :生物效應(yīng)生物效應(yīng): : 研究清楚輻射效應(yīng)的作用機(jī)制的意義：研究清楚輻射效應(yīng)的作用機(jī)制的意義：2.2.為放射治療和人體輻射損傷提供醫(yī)學(xué)診斷和治為放射治療和人體輻射損傷提供醫(yī)學(xué)診斷和治療提供可靠的科學(xué)依據(jù)。療提供可靠的科學(xué)依據(jù)。1.1.對(duì)射線進(jìn)行有效防護(hù)。對(duì)射線進(jìn)行有效防護(hù)。第五節(jié)第五節(jié)輻射劑量輻射劑量與防護(hù)及測(cè)量原理與防護(hù)及測(cè)量原理52醫(yī)學(xué)原子核與放射性53醫(yī)學(xué)原子核與放射性

36、54醫(yī)學(xué)原子核與放射性放射防護(hù)的基本原則放射防護(hù)的基本原則 為保護(hù)工作人員免受射線的傷害，國(guó)家制定的放射防護(hù)條例規(guī)定最為保護(hù)工作人員免受射線的傷害，國(guó)家制定的放射防護(hù)條例規(guī)定最大允許量為大允許量為5Rem（測(cè)量放射人員受量單位）。放射防護(hù)的基本原則是：（測(cè)量放射人員受量單位）。放射防護(hù)的基本原則是：1、減少受照劑量、減少受照劑量照射量與源的放射性強(qiáng)度成正比。在不影響工作的情況下，應(yīng)盡量減照射量與源的放射性強(qiáng)度成正比。在不影響工作的情況下，應(yīng)盡量減少操作人員的受量，使其在國(guó)家制定的允許標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。少操作人員的受量，使其在國(guó)家制定的允許標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。2、縮短受照時(shí)間、縮短受照時(shí)間照射量隨接觸時(shí)間而增加。

37、在保證醫(yī)療質(zhì)量條件下，工作宜迅速，減照射量隨接觸時(shí)間而增加。在保證醫(yī)療質(zhì)量條件下，工作宜迅速，減少在其周?chē)耐Ａ魰r(shí)間。少在其周?chē)耐Ａ魰r(shí)間。3、增加輻射距離、增加輻射距離照射量與距離的平方成反比?？衫瞄L(zhǎng)柄工具或機(jī)械手遠(yuǎn)距離操作，照射量與距離的平方成反比?？衫瞄L(zhǎng)柄工具或機(jī)械手遠(yuǎn)距離操作，減少放射量，從而起到保護(hù)工作人員的作用。減少放射量，從而起到保護(hù)工作人員的作用。4、增加防護(hù)屏蔽、增加防護(hù)屏蔽利用防護(hù)屏障可有效地減低照射量。利用防護(hù)屏障可有效地減低照射量。 此外，放射工作人員應(yīng)接受劑量監(jiān)督，定期做保健檢查。此外，放射工作人員應(yīng)接受劑量監(jiān)督，定期做保健檢查。55醫(yī)學(xué)原子核與放射性56醫(yī)學(xué)原子

38、核與放射性 多數(shù)探測(cè)器是根據(jù)射線使物質(zhì)的原子或分子電離或激發(fā)的原多數(shù)探測(cè)器是根據(jù)射線使物質(zhì)的原子或分子電離或激發(fā)的原理制成，把射線的能量轉(zhuǎn)換為電流或電壓等信號(hào)以供電子儀理制成，把射線的能量轉(zhuǎn)換為電流或電壓等信號(hào)以供電子儀器獲取。因此，射線探測(cè)器也是一種器獲取。因此，射線探測(cè)器也是一種能量轉(zhuǎn)換器件能量轉(zhuǎn)換器件。據(jù)射線在探測(cè)器內(nèi)產(chǎn)生的效應(yīng)和探測(cè)器的工作的介質(zhì)，據(jù)射線在探測(cè)器內(nèi)產(chǎn)生的效應(yīng)和探測(cè)器的工作的介質(zhì)，主要可分為四種：主要可分為四種：三、三、射線射線的測(cè)量原理的測(cè)量原理57醫(yī)學(xué)原子核與放射性原理：原理：通常在密閉的容器中充入一定量的氣體，通常在密閉的容器中充入一定量的氣體，同時(shí)在容器中置入兩個(gè)

39、電極，并在電極上加同時(shí)在容器中置入兩個(gè)電極，并在電極上加上電壓，使其在兩級(jí)間形成電場(chǎng)，在正常情上電壓，使其在兩級(jí)間形成電場(chǎng)，在正常情況下，氣體是絕緣體，在兩極之間無(wú)電荷移況下，氣體是絕緣體，在兩極之間無(wú)電荷移動(dòng)即無(wú)電流或電壓。動(dòng)即無(wú)電流或電壓。氣體電離探測(cè)器包括三個(gè)部分：氣體電離探測(cè)器包括三個(gè)部分：當(dāng)有射線時(shí)，氣體被電離而產(chǎn)生電子和正當(dāng)有射線時(shí)，氣體被電離而產(chǎn)生電子和正離子，在電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生定向移動(dòng)，離子，在電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生定向移動(dòng)，從而形成電流或電壓。從而形成電流或電壓。58醫(yī)學(xué)原子核與放射性單個(gè)粒子在閃爍體中產(chǎn)生的閃光極弱，必須和光電倍增管配合才能將射線的單個(gè)粒子在閃爍體中產(chǎn)生的閃光

40、極弱，必須和光電倍增管配合才能將射線的能量轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。因此，閃爍體探測(cè)器由閃爍體和光電倍增管組成。能量轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。因此，閃爍體探測(cè)器由閃爍體和光電倍增管組成。59醫(yī)學(xué)原子核與放射性與氣體中的情況類(lèi)似，一定能量的入射粒子，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生與氣體中的情況類(lèi)似，一定能量的入射粒子，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的電子空穴對(duì)總數(shù)有漲落。但是，由于產(chǎn)生電子空穴對(duì)的的電子空穴對(duì)總數(shù)有漲落。但是，由于產(chǎn)生電子空穴對(duì)的平均電離能（平均電離能（3eV)遠(yuǎn)小于在氣體中產(chǎn)生離子對(duì)的平均電離能遠(yuǎn)小于在氣體中產(chǎn)生離子對(duì)的平均電離能（30eV)，因此同樣能量的帶電粒子，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的電子，因此同樣能量的帶電粒子，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的

41、電子空穴對(duì)比在空氣中產(chǎn)生的離子對(duì)多得多?？昭▽?duì)比在空氣中產(chǎn)生的離子對(duì)多得多。60醫(yī)學(xué)原子核與放射性具有晶格結(jié)構(gòu)的固體，常因含有雜質(zhì)或晶格缺陷形成一些亞具有晶格結(jié)構(gòu)的固體，常因含有雜質(zhì)或晶格缺陷形成一些亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。當(dāng)晶體受到射線照射時(shí)，電子獲得足夠的能量，就穩(wěn)態(tài)能級(jí)。當(dāng)晶體受到射線照射時(shí)，電子獲得足夠的能量，就可能躍遷到這些亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上被束縛起來(lái)，有大約的射線可能躍遷到這些亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上被束縛起來(lái)，有大約的射線能量可以存儲(chǔ)在晶體內(nèi)部。當(dāng)晶體被加熱時(shí)，這些束縛在亞穩(wěn)能量可以存儲(chǔ)在晶體內(nèi)部。當(dāng)晶體被加熱時(shí)，這些束縛在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上的電子通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)獲得能量到達(dá)不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)能級(jí)態(tài)能級(jí)上的電子通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)獲得

42、能量到達(dá)不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)能級(jí)上，立即躍遷回基能級(jí)而發(fā)射藍(lán)綠色的可見(jiàn)光，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為上，立即躍遷回基能級(jí)而發(fā)射藍(lán)綠色的可見(jiàn)光，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為熱釋光現(xiàn)象。熱釋光現(xiàn)象。61醫(yī)學(xué)原子核與放射性第六節(jié)放射性核素第六節(jié)放射性核素在醫(yī)學(xué)在醫(yī)學(xué)上上的應(yīng)用的應(yīng)用62醫(yī)學(xué)原子核與放射性一、示蹤的原理一、示蹤的原理示蹤原子法：示蹤原子法： 臨床診斷：主要是臟器的顯像與功能檢查方面，其基臨床診斷：主要是臟器的顯像與功能檢查方面，其基本原理為放射性核素的示蹤作用。本原理為放射性核素的示蹤作用。 當(dāng)用某種特定的放射性核素標(biāo)記的放射性藥物進(jìn)入人當(dāng)用某種特定的放射性核素標(biāo)記的放射性藥物進(jìn)入人體某種臟器后，其所發(fā)射的體某種臟器后，

43、其所發(fā)射的射線能穿出體外，通過(guò)顯像射線能穿出體外，通過(guò)顯像儀器可觀察放射性核素在人體臟器中的分布情況，以診斷儀器可觀察放射性核素在人體臟器中的分布情況，以診斷臟器的病變情況。還可以測(cè)量在臟器中或血管中藥物濃度臟器的病變情況。還可以測(cè)量在臟器中或血管中藥物濃度隨時(shí)間的變化，以檢查病人的臟器功能。隨時(shí)間的變化，以檢查病人的臟器功能。tN e Ne N0t063醫(yī)學(xué)原子核與放射性2 2、診斷的依據(jù)、診斷的依據(jù) （1）核素成像：正常臟器有選擇性地濃集某種放射性藥）核素成像：正常臟器有選擇性地濃集某種放射性藥物的能力，而病變組織的濃集能力很差，于是在顯像儀器圖物的能力，而病變組織的濃集能力很差，于是在顯

44、像儀器圖上所觀察到的放射性缺損區(qū)即為病變區(qū)。上所觀察到的放射性缺損區(qū)即為病變區(qū)。 （2 2）體外標(biāo)本測(cè)量：臟器發(fā)生病變后，對(duì)放射性藥物）體外標(biāo)本測(cè)量：臟器發(fā)生病變后，對(duì)放射性藥物的濃集和清除速度也將發(fā)生變化，即代謝能力的變化，從的濃集和清除速度也將發(fā)生變化，即代謝能力的變化，從而影響到標(biāo)記物在血、尿或糞便中的動(dòng)態(tài)過(guò)程。而影響到標(biāo)記物在血、尿或糞便中的動(dòng)態(tài)過(guò)程。補(bǔ)充：放射性藥物用于診斷補(bǔ)充：放射性藥物用于診斷 1 1、對(duì)放射性藥物的要求、對(duì)放射性藥物的要求 對(duì)核素的要求除了壽命短，還要對(duì)核素的要求除了壽命短，還要射線的能量較低，一般以射線的能量較低，一般以100100300300千電子伏為宜。千

45、電子伏為宜。64醫(yī)學(xué)原子核與放射性（1 1）外照射：）外照射：（2 2）內(nèi)照射：）內(nèi)照射：4、放射性藥物用于治療的兩種方法、放射性藥物用于治療的兩種方法3、放射性藥物用于治療、放射性藥物用于治療 放射性藥物在治療方面，主要是利用射線對(duì)肌體組織的生放射性藥物在治療方面，主要是利用射線對(duì)肌體組織的生物效應(yīng)、抑制和破壞病變組織，如抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和擴(kuò)散物效應(yīng)、抑制和破壞病變組織，如抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和擴(kuò)散來(lái)達(dá)到治療的目的來(lái)達(dá)到治療的目的65醫(yī)學(xué)原子核與放射性.準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器.閃爍體（閃爍體（NaI晶體片晶體片).光電倍增管陣列光電倍增管陣列4.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng).顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)二、放射診斷二

46、、放射診斷成像原理：成像原理：通過(guò)向人體適當(dāng)部位注射放射性示蹤劑，使帶有放通過(guò)向人體適當(dāng)部位注射放射性示蹤劑，使帶有放射性的示蹤原子進(jìn)入要成像的組織，然后測(cè)量人體內(nèi)部放射射性的示蹤原子進(jìn)入要成像的組織，然后測(cè)量人體內(nèi)部放射性核素的三維分布，并在成像平面上投影而獲得圖像。性核素的三維分布，并在成像平面上投影而獲得圖像。 圖像中，每個(gè)像素的亮度表示在該像素位置垂直于成像圖像中，每個(gè)像素的亮度表示在該像素位置垂直于成像平面方向上含有的放射性核的總和。平面方向上含有的放射性核的總和。66醫(yī)學(xué)原子核與放射性 Emission Computed Tomography，計(jì)算機(jī)斷層掃描儀，計(jì)算機(jī)斷層掃描儀.是

47、一是一種利用放射性核素的檢查方法。種利用放射性核素的檢查方法。 ECT成像的基本原理：成像的基本原理： 放射性藥物引入人體，經(jīng)代謝后在放射性藥物引入人體，經(jīng)代謝后在臟器內(nèi)臟器內(nèi)ECT外或病變部位和正常組織之間形成放射性濃度差異，外或病變部位和正常組織之間形成放射性濃度差異，將探測(cè)到這些差異，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理再成像。將探測(cè)到這些差異，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理再成像。 ECT的顯像方式十分靈活，能進(jìn)行平面顯像和斷層顯像、的顯像方式十分靈活，能進(jìn)行平面顯像和斷層顯像、靜態(tài)顯像和動(dòng)態(tài)顯像、局部顯像和全身顯像。除此之外，它還靜態(tài)顯像和動(dòng)態(tài)顯像、局部顯像和全身顯像。除此之外，它還能提供臟器的多種功能參數(shù)，如時(shí)間能提供

48、臟器的多種功能參數(shù)，如時(shí)間-放射性曲線等，為腫瘤的放射性曲線等，為腫瘤的診治提供多方位信息。主要用于甲狀腺癌、骨骼等部位腫瘤的診治提供多方位信息。主要用于甲狀腺癌、骨骼等部位腫瘤的檢查，尤其常用于骨轉(zhuǎn)移性腫瘤的檢測(cè)，比普通檢查，尤其常用于骨轉(zhuǎn)移性腫瘤的檢測(cè)，比普通X線拍片可提前線拍片可提前3-6個(gè)月發(fā)現(xiàn)病變。因此，對(duì)一些較易發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的癌癥。如乳個(gè)月發(fā)現(xiàn)病變。因此，對(duì)一些較易發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的癌癥。如乳腺癌、肺癌、前列腺癌、食管癌等，即使沒(méi)有骨痛，也可作術(shù)腺癌、肺癌、前列腺癌、食管癌等，即使沒(méi)有骨痛，也可作術(shù)前或術(shù)后檢查，以期早期發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶。前或術(shù)后檢查，以期早期發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶。67醫(yī)學(xué)原子核與放射性

49、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描利用發(fā)射單光子的核素藥物如單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描利用發(fā)射單光子的核素藥物如99mTc、133I、67Ca、153Sm等進(jìn)行檢查。等進(jìn)行檢查。SPECT的基本結(jié)構(gòu)分的基本結(jié)構(gòu)分3部分，即旋轉(zhuǎn)探頭裝置、電子線路、數(shù)據(jù)處理和圖像重建的部分，即旋轉(zhuǎn)探頭裝置、電子線路、數(shù)據(jù)處理和圖像重建的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。SPECT除顯示腫瘤病灶外，尚可顯示局部臟器除顯示腫瘤病灶外，尚可顯示局部臟器功能的變化，如：化療后左心功能、腎功能的改變等。功能的變化，如：化療后左心功能、腎功能的改變等。68醫(yī)學(xué)原子核與放射性SPECT是單光子發(fā)射型斷層掃描儀是單光子發(fā)射型斷層掃描儀 通過(guò)靜脈注射放

50、射性藥物標(biāo)記的化合物，觀察此化合物通過(guò)靜脈注射放射性藥物標(biāo)記的化合物，觀察此化合物在體內(nèi)的分布情況，來(lái)判斷臟器的功能情況及疾病的特征。在體內(nèi)的分布情況，來(lái)判斷臟器的功能情況及疾病的特征。其特點(diǎn)是能較高特異性地顯示臟器或病變的血流、功能和代其特點(diǎn)是能較高特異性地顯示臟器或病變的血流、功能和代謝的改變，有利于疾病的早期診斷及特異性診斷。謝的改變，有利于疾病的早期診斷及特異性診斷。 例如，骨顯像能早于射線半年以上診斷腫瘤骨轉(zhuǎn)移；前例如，骨顯像能早于射線半年以上診斷腫瘤骨轉(zhuǎn)移；前哨淋巴結(jié)顯像能確定腫瘤轉(zhuǎn)移的第一站淋巴結(jié)；腎臟動(dòng)態(tài)顯哨淋巴結(jié)顯像能確定腫瘤轉(zhuǎn)移的第一站淋巴結(jié)；腎臟動(dòng)態(tài)顯像對(duì)腎功能診斷的靈敏

51、度明顯高于射線腎盂靜脈造影；甲像對(duì)腎功能診斷的靈敏度明顯高于射線腎盂靜脈造影；甲狀腺形態(tài)和功能的診斷及對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性質(zhì)的鑒別具狀腺形態(tài)和功能的診斷及對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性質(zhì)的鑒別具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)；肝臟膠體、血流及血池顯像診斷肝海綿狀血有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)；肝臟膠體、血流及血池顯像診斷肝海綿狀血管瘤的特異性達(dá)管瘤的特異性達(dá)100%等。（等。（特異性指某生物存在其他生物所不具特異性指某生物存在其他生物所不具備的某些特征的現(xiàn)象。備的某些特征的現(xiàn)象。 ）69醫(yī)學(xué)原子核與放射性70醫(yī)學(xué)原子核與放射性西門(mén)子西門(mén)子SPETCT 2臺(tái)臺(tái)0Ntdt71醫(yī)學(xué)原子核與放射性NoImage原理：原理：利用一些放射性核素利用

52、一些放射性核素,如如14,13N,15O, 18F等能發(fā)射出正電等能發(fā)射出正電子，當(dāng)正電子與負(fù)電子相遇時(shí)會(huì)發(fā)生電子對(duì)湮滅，產(chǎn)生一對(duì)子，當(dāng)正電子與負(fù)電子相遇時(shí)會(huì)發(fā)生電子對(duì)湮滅，產(chǎn)生一對(duì)能量為能量為511KeV的光子，其方向相反。在患者身體兩邊相對(duì)放的光子，其方向相反。在患者身體兩邊相對(duì)放置兩個(gè)探測(cè)器，并連接重合電路，只有當(dāng)兩個(gè)探測(cè)器都探測(cè)置兩個(gè)探測(cè)器，并連接重合電路，只有當(dāng)兩個(gè)探測(cè)器都探測(cè)到光子時(shí)重合電路才有輸出，這就能準(zhǔn)確地探測(cè)到正電子湮到光子時(shí)重合電路才有輸出，這就能準(zhǔn)確地探測(cè)到正電子湮滅的位置。利用掃描來(lái)建立圖像。滅的位置。利用掃描來(lái)建立圖像。72醫(yī)學(xué)原子核與放射性 正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層

53、掃描正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描(PET)主要用于病灶組織的主要用于病灶組織的葡萄糖代謝、蛋白質(zhì)代主向和氧代謝的研究，在腫瘤學(xué)領(lǐng)域應(yīng)葡萄糖代謝、蛋白質(zhì)代主向和氧代謝的研究，在腫瘤學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。目前應(yīng)用最多的是腫瘤的早期診斷和治療后殘留用最為廣泛。目前應(yīng)用最多的是腫瘤的早期診斷和治療后殘留腫塊的鑒別。腦腫瘤和鼻咽癌放療或淋巴瘤化療后殘存腫塊及腫塊的鑒別。腦腫瘤和鼻咽癌放療或淋巴瘤化療后殘存腫塊及肺部和縱隔腫塊的鑒別等常常十分困難，但利用肺部和縱隔腫塊的鑒別等常常十分困難，但利用18F-flurodeoxyglucose（目前最常用的目前最常用的PET顯像劑為顯像劑為18F標(biāo)記的標(biāo)記的FDG

54、，F(xiàn)DG是是fluorodeoxyglucose脫氧葡萄糖的縮寫(xiě)脫氧葡萄糖的縮寫(xiě) ，18F-FDG 氟化脫氧葡氟化脫氧葡萄糖萄糖 ）進(jìn)行）進(jìn)行PET顯像，區(qū)分其性質(zhì)則十分容易。如病灶攝取顯像，區(qū)分其性質(zhì)則十分容易。如病灶攝取18F-FDG，表明病灶殘留存活的癌細(xì)胞，提示為復(fù)發(fā)；如，表明病灶殘留存活的癌細(xì)胞，提示為復(fù)發(fā)；如18F-FDG檢查為陰性則為纖維化。檢查為陰性則為纖維化。73醫(yī)學(xué)原子核與放射性74醫(yī)學(xué)原子核與放射性放射治療的相關(guān)知識(shí)腫瘤與癌癥放射治療的相關(guān)知識(shí)腫瘤與癌癥 腫瘤分兩種，有良性和惡性之分，良性的叫腫瘤，惡性的就叫做癌。腫瘤分兩種，有良性和惡性之分，良性的叫腫瘤，惡性的就叫做癌

55、。 簡(jiǎn)單的說(shuō)良性的稱(chēng)為腫瘤，一旦發(fā)展到惡性的就稱(chēng)為癌。簡(jiǎn)單的說(shuō)良性的稱(chēng)為腫瘤，一旦發(fā)展到惡性的就稱(chēng)為癌。 腫瘤細(xì)胞腫瘤一詞在醫(yī)學(xué)專(zhuān)著中的定義為：腫瘤細(xì)胞腫瘤一詞在醫(yī)學(xué)專(zhuān)著中的定義為：“腫瘤是人體器官組織腫瘤是人體器官組織的細(xì)胞，在外來(lái)和內(nèi)在有害因素的長(zhǎng)期作用下所產(chǎn)生的一種以細(xì)胞過(guò)度的細(xì)胞，在外來(lái)和內(nèi)在有害因素的長(zhǎng)期作用下所產(chǎn)生的一種以細(xì)胞過(guò)度增殖為主要特點(diǎn)的新生物。這種新生物與受累器官的生理需要無(wú)關(guān)，不增殖為主要特點(diǎn)的新生物。這種新生物與受累器官的生理需要無(wú)關(guān)，不按正常器官的規(guī)律生長(zhǎng)，喪失正常細(xì)胞的功能，破壞了原來(lái)器官結(jié)構(gòu)，按正常器官的規(guī)律生長(zhǎng)，喪失正常細(xì)胞的功能，破壞了原來(lái)器官結(jié)構(gòu)，有的可以

56、轉(zhuǎn)移到其它部位，危及生命。有的可以轉(zhuǎn)移到其它部位，危及生命?！蹦[瘤可以分為良性腫瘤和惡性腫瘤可以分為良性腫瘤和惡性腫瘤兩大類(lèi)，而癌癥則是一類(lèi)惡性腫瘤。腫瘤兩大類(lèi)，而癌癥則是一類(lèi)惡性腫瘤。 XXAZAmZ肺癌細(xì)胞肺癌細(xì)胞 腫瘤細(xì)胞腫瘤細(xì)胞三、腫瘤放射治療三、腫瘤放射治療75醫(yī)學(xué)原子核與放射性 惡性腫瘤從組織學(xué)上可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)由上皮細(xì)胞發(fā)生惡變的惡性腫瘤從組織學(xué)上可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)由上皮細(xì)胞發(fā)生惡變的稱(chēng)為癌，如肺上皮細(xì)胞發(fā)生惡變就形成肺癌，胃上皮細(xì)胞發(fā)生惡變就形稱(chēng)為癌，如肺上皮細(xì)胞發(fā)生惡變就形成肺癌，胃上皮細(xì)胞發(fā)生惡變就形成胃癌等等；另一類(lèi)由間葉組織發(fā)生惡變的稱(chēng)為肉瘤，如平滑肌肉瘤，成胃癌等等

57、；另一類(lèi)由間葉組織發(fā)生惡變的稱(chēng)為肉瘤，如平滑肌肉瘤，纖維肉瘤等。人們對(duì)癌聽(tīng)得較多，而對(duì)肉瘤聽(tīng)得較少，這與癌病人遠(yuǎn)比纖維肉瘤等。人們對(duì)癌聽(tīng)得較多，而對(duì)肉瘤聽(tīng)得較少，這與癌病人遠(yuǎn)比肉瘤病人為多有關(guān)。臨床上，癌與肉瘤之比大約為肉瘤病人為多有關(guān)。臨床上，癌與肉瘤之比大約為9：1。 癌作為一類(lèi)惡性腫瘤，是由人體內(nèi)正常細(xì)胞演變而來(lái)的。正常細(xì)胞癌作為一類(lèi)惡性腫瘤，是由人體內(nèi)正常細(xì)胞演變而來(lái)的。正常細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì)胞后，就像一匹脫韁的野馬，人體無(wú)法約束它，產(chǎn)生所謂的變?yōu)榘┘?xì)胞后，就像一匹脫韁的野馬，人體無(wú)法約束它，產(chǎn)生所謂的“異常增生異常增生”。異常增生是相對(duì)于細(xì)胞的正常增生而言的。人體細(xì)胞有。異常增生是相對(duì)于細(xì)

58、胞的正常增生而言的。人體細(xì)胞有一個(gè)生長(zhǎng)、繁殖衰老、死亡的過(guò)程。老化的細(xì)胞死亡后就會(huì)有新生的細(xì)一個(gè)生長(zhǎng)、繁殖衰老、死亡的過(guò)程。老化的細(xì)胞死亡后就會(huì)有新生的細(xì)胞取代它，以維持機(jī)體組織和器官的正常功能?？梢?jiàn)，人體絕大部分細(xì)胞取代它，以維持機(jī)體組織和器官的正常功能?？梢?jiàn)，人體絕大部分細(xì)胞都可以生。但是這種正常細(xì)胞的增生是有限度的，而癌細(xì)胞的增生則胞都可以生。但是這種正常細(xì)胞的增生是有限度的，而癌細(xì)胞的增生則是無(wú)止境的。正是由于這種惡性增生，使人體大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗。同是無(wú)止境的。正是由于這種惡性增生，使人體大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗。同時(shí)，癌細(xì)胞還能釋放出多種毒素，使人體產(chǎn)生一系列癥狀。如果發(fā)現(xiàn)和時(shí)，癌細(xì)胞還

59、能釋放出多種毒素，使人體產(chǎn)生一系列癥狀。如果發(fā)現(xiàn)和治療不及時(shí)，癌細(xì)胞還可轉(zhuǎn)移到全身各處生長(zhǎng)繁殖，最后導(dǎo)致人體消瘦、治療不及時(shí)，癌細(xì)胞還可轉(zhuǎn)移到全身各處生長(zhǎng)繁殖，最后導(dǎo)致人體消瘦、無(wú)力、貧血、食欲不振、發(fā)熱及臟器功能受損等，其后果極為嚴(yán)重。無(wú)力、貧血、食欲不振、發(fā)熱及臟器功能受損等，其后果極為嚴(yán)重。76醫(yī)學(xué)原子核與放射性放射治療的概述放射治療的概述 腫瘤放射治療是利用放射線如放射性同位素產(chǎn)生的腫瘤放射治療是利用放射線如放射性同位素產(chǎn)生的、射線和射線和各類(lèi)各類(lèi)x射線治療機(jī)或加速器產(chǎn)生的射線治療機(jī)或加速器產(chǎn)生的x射線、電子線、質(zhì)子束及其它粒子束射線、電子線、質(zhì)子束及其它粒子束等治療惡性腫瘤的一種方法

60、。等治療惡性腫瘤的一種方法。 腫瘤放射治療腫瘤放射治療(簡(jiǎn)稱(chēng)放療簡(jiǎn)稱(chēng)放療)就是用放射就是用放射線治療癌癥。放射治療已經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史在倫琴發(fā)現(xiàn)線治療癌癥。放射治療已經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史在倫琴發(fā)現(xiàn)X線、居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳之后，很快就分別用于臨床治療惡性腫瘤，直到目線、居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳之后，很快就分別用于臨床治療惡性腫瘤，直到目前放射治療仍是惡性腫瘤重要的局部治療方法。大約前放射治療仍是惡性腫瘤重要的局部治療方法。大約70%的癌癥病人在的癌癥病人在治療癌癥的過(guò)程中需要用放射治療，約有治療癌癥的過(guò)程中需要用放射治療，約有40%的癌癥可以用放療根治。的癌癥可以用放療根治。放射治療在腫瘤治療中