1、实验核医学的定义、内容和任务。（一）定义：利用核素和核射线的特性进行生命科学和基础医学的基础和理论研究，探索生命本质中的关键问题，加深对生命现象的认识和病理过程理解的一门边缘交叉学科。（二）任务：是医学研究，包括核医学自身理论与方法的研究，基础医学与临床医学研究。（三）内容：核物理基本知识；放射防护基本知识；核辐射的测量；核素标记技术；体外放射分析；生物芯片技术；受体的放射分析；活化分析技术；放射自显影术；稳定核素技术；核素示踪技术；分子核医学。第 1 章 绪论、核物理与辐射防护基本知识重点：核衰变的概念、电离辐射与物质相互作用的类型；本章节的难点：核衰变的类型及特点基本概念或关键词：核素；核
2、衰变；衰变常数；放射性活度；电离；激发；轫致辐射；契仑科夫辐射；湮没辐射；光电效应；康普顿吴有训效应；电子对生成效应。掌握原子核的结构及稳定性。原子 = 原子核（ = 质子+ 中子） + 电子A= 质量数，核子数；Z= 原子序数 ( 核电荷数、质子数 P)；N= 中子数，N=A-Z 。表述核素有关的概念。1、元素：指具有相同质子数的一类原子。2、核素：具有特定原子序数、质量数和核能态的原子称为核素。3、同位素：质子数相同，而中子数不同的核素间的相互称谓。4、同质异能素：质子数和中子数都相同，但具有不同能态的核素间的相互称谓。5、稳定核素：原子核不会自发衰变（跃迁）的核素。6、放射性核素：原子核
3、会自发衰变（跃迁）的核素。7、人工放射性核素：用反应堆或加速器生产的放射性核素。 8、天然放射性核素：自然界存在的放射性核素。 9、宇生放射性核素： 3 H 、 14 C 、 7Be 、 22Na、 6Li（n, ） 3H ; 14N（n, p） 14C。10、原生放射性核素：三个天然放射系铀系、钍系、锕系、40 K、87 Ru 等。核素稳定与否的规律性 ：稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线，称为 稳定曲线。 偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核素，易发生 衰变；下方的核素为缺中子核素，易发生 衰变。（一）1、原子序数 1-7 的元素 (H-N) ，轻核，n=p(n/p=1)，稳定；2、原子序数
4、8-82 的元素 (O-Pb)，重核，n/p=1 1.5 ，稳定。（2）原子序数82 的原子核均不稳定产生一系列 、- 、+ 、K-ec 、 跃迁。1. 核衰变：放射性核素的原子核自发的发生结构或能态的改变，而生成另一种核素并释放某种粒子和光量子的核转变过程，称为放射性衰变，常见核衰变分为 r 衰变三种类型2. 衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的概率。在时间间隔 t 到 t+t 内，衰变的原子核数目N 与 t 和在此时刻尚未衰变的总核数 N 的乘积成正比，及 N/t=-N，式中， 是比例常数，称为为衰变常数（衰变公示 N=N0 et ）3. 衰变：Z82 的放射性原子核自发地从核内释放
5、出一个 粒子而变成 A-4、Z-2 的另一个原子核的过程。 粒子的本质是氦的原子核。4. 电子俘获衰变(K-EC)：质子数过多的原子核自发地从核外绕行电子层中 （ 主要是 K 层 ） 俘获一个电子而变成 A=A 、Z-1 的另一个原子核的过程。5. 衰变：处于激发态的原子核能自发地将多余的核能以 射线的形式从核内释放出来而回到基态(A=A ，Z=Z) 的过程。6. -衰变：中子数过多的原子核自发地从核内释放出一个 - 粒子而变成 A=A 、Z+1 的另一个原子核的过程。这种粒子的本质是电子7. +衰变：质子数过多的原子核自发地从核内释放出一个 +粒子而变成 A=A 、Z- 1 的另一个原子核的
6、过程。这种粒子的本质是正电子（三）半衰期与放射性活度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 T 1/2 表示。T1/2=ln2/2. 生物半衰期（Tb）：生物半衰期（Tb）：由于代谢而使放射性物质减少一半所需的时间。对应的衰变常数称为生物衰变常数（b） 。 3. 有效半衰期（Te）：生物体内放射性核素实际数目减少一半所需的时间，对应的衰变常数称为有效衰变常数（e）4. 放射性活度(A）：单位时间内放射性核素原子核衰变的次数 A=A0 et- （ 为衰变常数）旧制：居里（Ci=3.7x10 10 次核衰变） 新制：贝克（ 1Bq=1 次核衰
7、变）5. 放射性比活度（S）：单位化学质量（摩尔、容积）的放射性物质所具有的放射性活度。反映放射性物质的纯度。S=A/m掌握电离辐射与物质相互作用的类型。（1）带电粒子（、e、p）与物质的相互作用：激发；电离；弹性散射；轫致辐射；契仑科夫辐射；湮灭辐射，吸收。1. 吸收：带电粒子在物质中运行所产生的激发、电离、散射等效应，使其能量逐渐消耗直至全部消失，粒子运行停止，并和周围的物质发生一些特殊作用，原来的带电粒子不复存在，称为吸收(射程：带电粒子被物质吸收前在物质中所前进的直线距离，称为射程)2. 电离：带电粒子入射物质后，使物质的原子变为离子对的作用称为电离3. 激发：带电粒子入射物质后，与物
8、质的原子核外壳层电子发生的静电作用，使壳层电子获得能量而加速运动，由内层轨道跃迁至外层轨道，即从低能态跃迁到高能态，导致该电子所属的原子由基态变为激发态，这种现象称为激发4. 散射：带电粒子入射物质后，它受到物质原子核库伦电场作用而改变运动方向的现象，称为散射.(带电粒子与原子核作用前后总动能保持不变的过程称为弹性散射)5. 韧致辐射：高能 -粒子入射物质通过原子核附近时，受到库伦电场作用而急剧减速，将部分或全部动能转化为电磁辐射，这种辐射称为韧致辐射6. 湮灭辐射：-粒子与物质相互作用而能量耗尽时，将与物质中的自由电子结合，正负电荷相抵消，转化为两个方向相反。能量各为 0.511MeV 的
9、光子，称为湮灭辐射或光化辐射7. 契仑科夫辐射：高能 粒子入射折射率较大的透明介质时，若其在该介质中的运动速度 VC/n（C为光在真空速度，n 为介质折射率） ，则在 粒子经过的径迹上，将沿一定方向发射出紫外波长的微弱可见光，这种辐射称为契仑科夫辐射。（高能 射线（V 大）入射高折光率（ n 大）的介质易实现契仑科夫辐射。 可利用这一性质，无需用闪烁液，只用水等高折光率溶液做介质，即可对高能 射线做液闪测量。 ）（2） 射线（ X 射线）与物质相互作用：光电效应（能量1.02MeV 的 光子）1. 光电效应：当 射线入射物质后与其原子核外电子（主要是离核较近的内层轨道电子）碰撞时，将全部能量传
10、递给该电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚变为自由运动的电子，称为光电子，而 射线因失去全部能量而消失，这种现象称为光电效应2. 康普顿效应：当能量较高的 射线入射物质时，与物质的原子核外电子（主要是离核较远的外层轨道电子）发生非弹性碰撞，一部分能量传递给该电子，使其摆脱原子核的束缚称为自由电子（称康普顿原子） ，而 射线仍具有剩余能量维持其在物质内做改变入射方向的运动（称为散射光子）这个过程称为康普顿效应3. 电子对生成：当能量1.022MeV 的 射线入射物质后，受到物质原子核的核力场作用转化为一对正负电子，而 射线消失，多余的能量作为电子对动能，这个过程称为电子对效应4. 射线的吸收：由
11、于 射线与物质的相互作用产生光电效应、康普顿效应、电子对生成而导致 射线能量减弱的现象，称为 射线的吸收（3）随 射线能量增大，总吸收系数变小，说明 射线在物质中的贯穿本领变大。从上述内容可知 ，无论何种效应占主导地位，对 射线的有效防护，应使用高密度、高原子序数的物质 。当 射线能量小于 0.lMeV 时，光电效应为主；能量为 0.12MeV 时，康普顿效应为主，能量超过10MeV 时，电子对生成效应为主。 （4）电离密度：带电粒子穿过物质时，单位路径上形成的离子对的数目。 （带电粒子：速度越小，所带电荷越多，电离密度越大。 ）因而 粒子电离密度比 粒子大。（5）传能线密度(LET) ： 带
12、电粒子穿过物质时，单位路径上能量转移小于某一特定值 的历次碰撞所损失的能量。（六） 、 、 三种射线的共同点 都是从核里发射出来的，都具有极快的速度，其中 最快， 次之， 最慢；都能使介质电离，其电离本领以 最强， 次之， 最弱；都具有一定的穿透能力，其中 最强， 次之， 最弱；它们都能引起生物学和化学变化，特别是都能使照相底片感光；在放射过程中都能不断释放辐射能量，使周围介质吸收后温度升高；三种射线都能产生荧光。第一章 2 辐射防护基本知识目的要求：掌握常用辐射量的概念、辐射生物效应的发生机理、效应分类、辐射防护的目的和原则。 本章节的重点：辐射生物效应发生机理、效应分类；辐射防护的目的和原
13、则、辐射剂量限值；内外照射防护的基本方法。本章节的难点：辐射生物效应发生机理；常用辐射量的含义与运用。基本概念或关键词：随机效应；确定性效应；吸收剂量；比释动能；当量剂量；有效剂量。电离辐射生物效应 ：是指电离辐射的能量传递给生物机体后所引起的变化和反应。（1）发生机理：1、原发作用：1）直接作用：作用于生物大分子引起损伤；2）间接作用：作用于水分子，产生活性物质再作用于生物大分子引起损伤。2、继发作用：生物大分子损伤 生化改变 细胞代谢改变 病理改变 损伤 死亡损伤和修复同时存在。（2）分类：1、按辐射效应后果：躯体效应 、遗传效应；2、按症状出现的时间：急性效应、慢性效应。3、按辐射防护观
14、点：随机效应、确定性效应。（3）随机效应：辐射效应发生的几率与辐射剂量大小成正比的效应称随机效应 。 其特点是，效应的发生不存在剂量的阈值，它原则上是以群体为对象进行评价。遗传效应和致癌效应视为随机效应（4）确定性效应：辐射效应发生的 严重程度 与辐射剂量的大小成正比的效应称确定性效应。其特点是，效应的发生有剂量阈值的概念，它原则上是个人受照射的水平问题，皮肤红斑、脱发和白内障视为确定性效应。（5）影响辐射素：与辐射有关因素：1. 射线种类（内照射 ；外照射 ） ；2. 吸收剂量；3. 辐射剂量率；在一般情况下单位时间内机体所接受的照射剂量（剂量率）越大，生物效应越显著。 4. 照射方式、部位
15、、范围和分次照射；同一剂量的辐射，在分次给予的情况下，其生物效应低于一次给予的效应。分次愈多，各次间隔时间愈久，则生物效应愈小。 当照射剂量和剂量率相同时，腹部照射的全身后果最严重，依次为盆腔、头颈、胸部及四肢。 与机体有关因素：1. 生物种系：种系演化越高，机体组织结构越复杂，其敏感性越高；2. 生物个体：随着个体发育过程，其敏感性是逐渐降低。老年人组织抗氧化能力下降，敏感性提高；3. 组织细胞：与分裂能力成正比，与分化程度成反比；高度敏感组织： 淋巴组织、胸腺、骨髓组织、胃肠上皮（小肠隐窝上皮细胞） 、性腺、胚胎组织；4. 组织和细胞内环境：局部组织含氧量增高可使放射敏感性增高，称为氧效应
16、。局部组织温度增高可使放射敏感性增高，称为温度效应。某些化学试剂和激素可改变机体辐射敏感性 （防护效应 、增敏效应）5. 细胞核的敏感性高于胞浆； DNAmRNArRNA 、 tRNAPr。（六）常用辐射量及其单位：1、照射量 X；2、吸收剂量 D ；3、当量剂量 HR。1. 照射量：在质量为 dm 的空气中，X 或 射线所释放到的全部次级电子被空气完全阻止时所形成的全部同种符号离子的总电荷绝对值为 dQ，dQ/dm 称为照射量（1R=2.58X10 -4 C/kg）2. 吸收剂量（D）：单位质量的被照射物质吸收任何电离辐射的平均能量称为吸收剂量（Gy ，1Gy 100cGy=10 3mGy）
17、3. 当量剂量（H TR）：按辐射的质加权后某一组织或器官所吸收的平均剂量成为当量剂量，它是衡量不同种类电离辐射对机体危害程度的物理量（1J/kg=1Sv）4. 相对生物效能（RBE)：在其它条件相同时，产生同样范围或性质并具有同等程度某种生物效应所需的参比射线的吸收剂量与被试辐射吸收剂量的比值。5. 辐射权重因数(W R )数值上：依据辐射在低剂量率时诱发某种生物效应的相对生物效应值选取的。性质上：表征射线种类、能量与生物效应关系。6. 组织权重因子：对组织或器官 T 的当量剂量加权的因子称为组织权重因子 T，它反映在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。WT 代表组织 T 接受的
18、照射所导致的随机效应的危害概率系数与全身受到均匀照射时的总危害概率系数的比值。 表征组织或器官的辐射敏感性。反映了在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。 7. 有效剂量 E：体内所有组织与器官的加权的当量剂量的总和。 （Sv）8. 比释放动能：不带电的电离辐射在 dm 体积的空气中，产生的所有带电粒子的初始动能之和的均值dE，dE/dm 即为比释放动能（七）放射防护体系：辐射防护基础 （研究工作基础、生物效应基础） 、辐射防护审管的范围、辐射防护原则（核心） ，是三个方面构成的整体，它是辐射防护效能的综合体（八）照射群类别：职业照射、公众照射、患者的医疗照射三大类。（九）放射防护的
19、基本原则：1、辐射实践正当化；2、辐射防护最优化；3、个人剂量的限值化。八、辐射剂量限值：目的：防止发生对健康有害的确定性效应( 接受放射治疗的患者除外) 。限制随机效应发生的几率，即将随机效应的发生率降低到被认为可以接受的水平。9. 剂量限值：1、基本限制：包括年有效剂量、器官或组织的年当量剂量限值和次级限值2、为了放射防护工作的的检测和管理需要，由基本限值推导出的限值称为导出限值3、管理限制；4、参考水平。9、外照射防护基本方法：1. 控制受照时间：尽量减少辐射源对人体的照射时间，以减少受照剂量；1）做好准备工作；2）加强培训和操作；3）剂量分担。2. 距离防护：尽量增加人体与辐射源之间的
20、距离，以减小人体受照的剂量。3. 屏蔽防护：在人与辐射源之间设置屏蔽物以减小人员处的剂量率，从而减少人体受照剂量。4. 源项控制法：在工作前采取控制辐射源从而减小现场放射性水平的方法。十、内照射防护的基本原则：在内照射实践正当化和防护最优化判定的基础上，对于所有内照射医疗实践积采取一切有效措施， 切断非医疗照射需要的放射性物质进入人体内的各种途径，尽量减少或避免该类物质进入人体的一切机会。减少或防止人体受到无用内照射的危害。基本措施：围封隔离；个人卫生；去污保洁；妥善处理放射性“三废” ；建立内照射监测系统。11、物体表面放射性物质污染的去除原则：1、及时除污效率高；2、不要扩大污染面，除污顺
21、序由低到高；3、选择合适的除污方法和除污剂；4、去污后要做安全监测，控制在规定值以下。十二、放射性废物的处理：1、放置衰变法：针对短半衰期放射性核素的有效措施； 2、稀释排放法：对低活度的放射性废物的处理方式； 3、浓缩贮存法：对长半衰期放射性废物或毒性大的废物的处置方式。第二章 放射性样品测量技术目的要求：掌握放射性测量的基本概念；掌握核探测仪器的选择及影响测量的因素；熟悉常见辐射探测器工作原理、测定数据的处理、测量误差的计算。 本章节的重点：核探测仪器的选择及影响测量的因素；测量误差的计算。 本章节的难点：测定数据的处理；测量误差的计算。基本概念或关键词：放射性测量；绝对测量；相对测量；测
22、量误差；相对误差；泊松分布。1、放射性测量仪器的组成：射线探测器( 又称探头) 、后续电子学线路（电子线路部分、各种附加部件：放大器、脉冲幅度分析器、计数定量记录、显示装置）射线探测仪器通常可供选择的条件：探测器的工作电压、放大器增益、甄别器的阈值。二、气体电离探测器的原理：利用射线对气体分子的电离效应。3、 闪烁探测器的组成及工作原理 ：闪烁探测器探头部分主要由闪烁体、光导、光电倍增管、前置放大器组成。1、闪烁体：吸收射线能量后，闪烁体内的原子或扥自被激发，并在退激是释放出荧光；2、光导：减少闪烁体和光电倍增管之间的空气对荧光光子的全反射；3、光电倍增管：将射线和闪烁体相互作用后产生的荧光转
23、换为电信号。四、 放射性测量的基本概念 。 放射性测量：对放射性核素发射的射线的 强度 和 能量 的测量。1. 绝对测量：指不借助中间手段而直接测得放射性活度的方法。2. 相对测量：指需借助中间手段才能测得放射性活度的方法。分类：1、按实验目的：定性测量、定位测量、定量测量；2、按射线类型：、-、射线测量。3. 核衰变率：指单位时间内放射性原子核衰变的数目。它是绝对测量常用的物理量，用衰变次数/秒（dps）或衰变次数/分(dpm) 来表示。4. 计数率：指单位时间内放射性测量仪器所记录到的电脉冲信号数（脉冲数） 。它是相对测量常用的物理量, , 用计数/秒（cps）或计数/ 分（cpm）来表示
24、。5. 探测效率：指单位时间内放射性测量仪器记录的脉冲数( 计数率 )与放射性原子核实际衰变数目( 核衰变率）的比率，即：探测效率 E（%）= 计数率 (cpm)/ 核衰变率（ dpm ） 100%。6. 相对测量的校正：衰变率（ dpm ）= 计数率 (cpm)/ 探测效率。7. 本底：指在没有放射性样品的情况下, 放射性测量仪器所记录到的脉冲数。它是评价放射性测量仪器质量的又一个重要指标。本底的来源主要有:宇宙射线 ,如来自外层空间的高能粒子流；环境中的天然放射性,包括宇生放射性核素和原生放射性核素所发射的射线;在高压条件下工作的电器原件发射的热电子和探测仪器元件中的天然放射性;探测仪器和
25、使用器具的放射性污染;测量场所附近的强放射源8. 能量分辨率：指放射性测量仪器能够分辨两种不同能量的同类射线的能力。 （对 射线来说,通常用 射线光电峰的相对半宽度(%)或用半峰值全宽度(keV)来表示。 ）9. 时间分辨率：指放射性测量仪器能够分辨出的前后两个相邻脉冲之间的最短时间。五、核探测仪器的选择及影响测量的因素：1、几何位置；2、测量系统：1）探测器的探测效率；2）吸收和自吸收；3）散射和反散射；4）仪器的工作条件3、放射性核素衰变方式的影响；物理衰变；衰变方式4、本底的影响5、样品的影响6、测量误差的计算1. 测量误差 测量误差是指在测量过程中，由于各种因素的影响带给测量结果与真值
26、的偏差。2. 相对误差（Relative error） 为了鉴别，比较不同计数水平的误差大小，通常还需计算相对误差，相对误差为放射性标谁误差与其测量值的百分比（5%）第 3 章 液体闪烁测量技术目的要求：掌握液体闪烁测量的原理、闪烁液的组成、仪器测量方法；熟悉液体闪烁测量的本底来源、淬灭校正和双标记和特殊样品的测量。 本章节的重点：液体闪烁测量的原理；闪烁液的组成；仪器测量方法。本章节的难点：仪器测量方法；淬灭校正；双标记样品的测量基本概念或关键词：液体闪烁测量；淬灭。1、 液体闪烁测量的原理 ：1. 液体闪烁测量：是借助闪烁液作为射线能量传递的媒介来进行一种放射性测量的技术，对分散在闪烁液中
27、的放射性样品进行直接计数2. 液体闪烁测量的原理：利用射线能量激发荧光物质，再退激发射荧光的原理而设计的射线探测器。2、 闪烁液的组成及工作原理 ：闪烁液是产生闪烁过程的基础和能量转换的场所，是由一种或多种溶剂、闪烁剂和添加剂等成分组合而成的混合液体（1）溶剂（99%）：是溶解闪烁剂和样品的介质，也是初始能量的吸收剂和转化剂，它能接受辐射能，初始激发发生在其分子中，并能有效的将将辐射能转移给闪烁剂。 1. 第一溶剂：（1）作用：溶解闪烁剂和放射性样品，吸收射线能量并传递给闪烁剂；（是初始能量的吸收剂和转化剂，在电离辐射作用下。其分子被激发成初始分子，退激发时将能量传递给第二溶剂或闪烁剂分子下吸
28、收射线能量并传递给闪烁剂；）（2）要求：传递能量的效率要高（5%） ；对样品的溶解度（均相：高；非均相：低）（3）种类：烷基苯类；醚类；腈类。 2. 第二溶剂：（1）作用：吸收第一溶剂的能量并有效地传递给闪烁剂；（2）种类：萘（也称抗淬灭剂， 是一种荧光物质，它可以抵消水的淬灭作用） 。 （2）闪烁剂：闪烁液中得分发光物质，是闪烁液的重要组成部分，也是光子的有效来源1. 第一闪烁剂：吸收退激溶剂分子发出的能量，使自身激发，并在退激时发射特征光谱的光子。多为苯、联苯衍生物。 2. 第二闪烁剂：能发射荧光的芳香族物质，通过该非辐射能量转移接受第一闪烁剂的激发态的能量，使自身电子激发，随后发出光子（
29、移液波） ，抗淬灭作用 （三）添加剂：提高闪烁也对含水样品的兼容性和淬灭耐受性。闪烁液的配方要求：无不溶性物质，以使放射性核素与闪烁剂紧密接触；形成均匀的、单相的和清洁透明的闪烁液；无化学猝灭、颜色猝灭和化学荧光物质。3、样品制备方法：1、化学提纯法；2、消化法；3、燃烧法。4、样品测量方法1. 均相测量：即以真溶液的形式进行测量。2. 非均相测量：测量样品放在非均相体系，如固液或不混溶的液液相中的任一相进行测量。 （1.固相法、2.乳浊液、3.悬浊液）5、液闪测量的本底来源：1、宇宙射线、环境辐射； 2、仪器本身、探测原件；3、闪烁杯；4、静电感应；5、串光、6、化学发光；7、磷光。1. 化
30、学发光：一些物质在闪烁液内发生化学反应导致化学发光，最常见的是碱性物质氧化产生过氧化物激发状态中间体，退激时发出光子。2. 磷光：闪烁液受到光照后产生的发光现象（光致发光） 。消除磷光的手段是，暗室操作或样品暗适应6 小时以上再测量。 6、淬灭：液体闪烁计数时，由于闪烁杯中放射性能量传递的损失，导致样品计数率下降的过程； 1、产生原因：（1）化学淬灭：发生在产生光子之前；（2）自吸收/相淬灭：发生在射线把能量传递给闪烁液之前； （3）颜色淬灭：发生在产生光子之后。2、引起的效应: 计数率下降，测量效率降低； 能谱左移。 3、淬灭校正：是采用适当的方法求得每一样品的测量效率，从而求出样品的放射性活度。4、淬灭校正的目的：求样品的放射性活度。 （即把仪器测量得到的样品的脉冲计数率 Cpm 转化成样品的放射性活度 Dpm 或 Bq。 5、淬灭校正的方法：外标准道比法原理： 射线产生的康普顿谱与 谱相似，康普顿电子遇到淬灭时，同样会使得测量效率下降。
