实验核医学(第一章).ppt
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1、实验核医学与核药学马 骏上海中医药大学核医学实验室实验核医学与核药学绪 论核医学的概念核医学核医学原子核科学技术与医学相结合的边缘学科。实验核医学实验核医学:利用核素及核射 线进行生物医学的理论研究。临床核医学临床核医学:利用核素及核射 线进行诊断和治疗疾病。核药学核药学研究核素标记物(药物)的制备、性质、分析及应用。核医学与核药学的发展密不可分,伴随着核技术的发展而发展。核医学百年历史:18961896BecquerelBecquerel从从UraniumUranium(铀)发现神秘的铀)发现神秘的“射线射线”18971897MarieCurieMarieCurie将神秘的将神秘的“射线射线
2、”称之为称之为RadioactivityRadioactivity1898Marie&PierreCurie1898Marie&PierreCurie发现发现Radium(Radium(镭镭)和和PoloniumPolonium。1899Rutherford1899Rutherford发现铀会发射出和粒子。发现铀会发射出和粒子。19001900VillardVillard发现射线。发现射线。19011901HenriHenriAlexandreAlexandre DanlosDanlos&EugeneBloch&EugeneBloch利用镭来进利用镭来进行皮肤结核病的治疗。行皮肤结核病的治疗。
3、19111911RutherfordRutherford提出提出原子核理论原子核理论原子核理论原子核理论。19131913SoddySoddy提出提出“isotopeisotope”这个名称。这个名称。19231923GeorgdeHevesyGeorgdeHevesy提出提出“tracertracer”的概念。的概念。19241924GeorgdeGeorgdeHevesyHevesy,JAChristiansen&Sven,JAChristiansen&SvenLomboltLombolt 使用使用bismuth-214bismuth-214和和lead-201lead-201进行动物研究
4、。进行动物研究。19251925HerrmanHerrman BlumgartBlumgart&OttoYens&OttoYens使用使用bismuth-214bismuth-214研究研究人体人体arm-to-armarm-to-arm循环时间。循环时间。19281928Geiger&Muller(GM)Geiger&Muller(GM)提出提出测定电离辐射测定电离辐射的方法的方法19321932AndersonAnderson发现发现positronpositron。1932EOLawrence&MSLivingston1932EOLawrence&MSLivingston联台发表论文,开
5、启联台发表论文,开启了了人工制造放射性同位素人工制造放射性同位素人工制造放射性同位素人工制造放射性同位素的一个新的里程碑。的一个新的里程碑。19341934JFJoliot&JCJoliotJFJoliot&JCJoliot描述人造放射活性。描述人造放射活性。EOLawrenceEOLawrence建立第建立第台回旋加速器用来制造人造台回旋加速器用来制造人造放射性同位素。放射性同位素。居里夫妇首次证明可用人工方法制造轻元素的放射性核素。居里夫妇首次证明可用人工方法制造轻元素的放射性核素。EnricoEnricoFermiFermi利用中子产生放射性同位素。利用中子产生放射性同位素。193519
6、35O.O.ChieivitzChieivitz&Georgde&Georgdehevesyhevesy 将标志将标志 phosphatephosphate的的3232P P注入大白鼠中,证明骨骼中的矿物质成分会再补充。注入大白鼠中,证明骨骼中的矿物质成分会再补充。19371937J.G.HamiltonJ.G.Hamilton利用利用Na-24Na-24进行首例人体进行首例人体sodiumtransportsodiumtransport动态生理学动态生理学 19371937R.EvansR.Evans等利用等利用128128I I研究甲状腺生理学。研究甲状腺生理学。19381938J.J.L
7、ivingoodLivingood&G.&G.SeaborgSeaborg 发现发现I-131I-131和和Co-60Co-60。1939Martin1939MartinKamenKamen&SamRuben&SamRuben利用利用C-14C-14当成当成tracetrace来进来进行医学和药物研究。行医学和药物研究。19401940RockefellerRockefeller基金会赞助美国第一台专门用来制造生基金会赞助美国第一台专门用来制造生物医学所需放射性同位素的回旋加速器。物医学所需放射性同位素的回旋加速器。19421942EnricoEnricoFermiFermi在芝加哥大学展示第
8、一个核子反应堆。在芝加哥大学展示第一个核子反应堆。19461946首度将放射性同位素运送到医院(首度将放射性同位素运送到医院(TheBarnardTheBarnardFreeSkinandCancerHospitalinSt.LouisFreeSkinandCancerHospitalinSt.Louis)。)。1946AllenReid&Albert1946AllenReid&AlbertKestonKeston发现发现125125I I(开启后世开启后世RIARIA检查的重要利器之一)。检查的重要利器之一)。19481948HofstadterHofstadter开发用于开发用于Gamma
9、scintillationcounterGammascintillationcounter的的碘化钠晶体碘化钠晶体碘化钠晶体碘化钠晶体。19481948AbbottAbbott实验室开始进行放射性核医药物在人体分布实验室开始进行放射性核医药物在人体分布情形的研究。情形的研究。19491949 固体闪烁计数器出现固体闪烁计数器出现19501950 液体闪烁计数器出现液体闪烁计数器出现19501950AbbottAbbott实验室制造第一个商用放射性核医药物实验室制造第一个商用放射性核医药物131131I-I-humanserumalbumin(RISA)humanserumalbumin(RIS
10、A)。19511951FDAFDA同意将同意将131131I I列入甲状腺病人的使用药物当中。列入甲状腺病人的使用药物当中。这是第一个被这是第一个被FDAFDA核可的核医药核可的核医药19531953RobertNewellRobertNewell提出提出“Nuclear medicineNuclear medicine”这个名称。这个名称。19541954DavidDavidKuhlKuhl发明核医造影机发明核医造影机photorecordingphotorecordingsystem,system,此项此项发明在当时使核仪器超前传统放射线仪器。发明在当时使核仪器超前传统放射线仪器。1955
11、1955 RexHuffRexHuff利用利用131131I I标志人血清蛋白来计算心脏搏出量。标志人血清蛋白来计算心脏搏出量。19561956 GeorgeV.GeorgeV.TaplinTaplin 制造制造131131I-roseI-rosebengalbengal,进行胆道造影进行胆道造影检查。检查。制造制造131131I-I-hippuranhippuran,进行肾脏造影检查。进行肾脏造影检查。19571957 WDTuckerWDTucker等人(等人(BrookhavenNationalLaboratoryBrookhavenNationalLaboratory)制制造出造出13
12、2132I I和和9999mmTcTc发生器,这项伟大的贡献使得核医学的发生器,这项伟大的贡献使得核医学的检查可以在全世界各个角落进行。检查可以在全世界各个角落进行。19581958 H.H.KnippinKnippin利用利用Xe-133Xe-133进行肺部通气检查。进行肺部通气检查。19581958 HalAngerHalAnger发明闪烁摄影机,使核医扫描由静态步入动发明闪烁摄影机,使核医扫描由静态步入动态检查。态检查。19591959SolomonSolomonBersonBerson&RiosalynRiosalyn YallowYallow发明利用发明利用RIARIA的方法来的方法
13、来测定血清中胰岛素值。测定血清中胰岛素值。19591959PickerX-RayPickerX-Ray发展第一个发展第一个3 3英寸直线扫描机。英寸直线扫描机。DavidDavid1962Kuhl1962Kuhl首先提出首先提出emissionreconstructiontomographyemissionreconstructiontomography(该法日后充分的运用在该法日后充分的运用在SPECTSPECT、PETPET甚至甚至CTCT上)上)19631963GeorgeV.GeorgeV.TaplinTaplin发展放射性同位素标志白蛋白发展放射性同位素标志白蛋白albuminalb
14、uminaggregatesaggregates观察网状内皮系统所进行的吞噬作用。观察网状内皮系统所进行的吞噬作用。19631963 Henry.Henry.WagetWagetJr.Jr.发展放射性同位素标志白蛋进行肺灌发展放射性同位素标志白蛋进行肺灌注扫描,籍以诊断肺栓塞。注扫描,籍以诊断肺栓塞。B.B.AnseilAnseil&BMCook&BMCook利用放射性同位素标志利用放射性同位素标志colloidcolloid进行进行radiationradiationsynovectomysynovectomy。FDAFDA核医顾问公司贩售第一个商用核医顾问公司贩售第一个商用Tc-99mTc
15、-99m发生器。发生器。19641964 PaulHarper&KatherineLathrupPaulHarper&KatherineLathrup发展发展Tc-99cmTc-99cm标志特标志特定物质进行脑、甲状腺和肝扫描。定物质进行脑、甲状腺和肝扫描。19641964AmershamAmersham 发展发展第一个第一个第一个第一个RIA kitRIA kit(125125I-insulinkit)I-insulinkit)商品。商品。19701970FDAFDA宣布将逐年辅导核医药物进入宣布将逐年辅导核医药物进入FDAFDA的审查程序,的审查程序,其过程将与目前市面上的一般药物无异其过
16、程将与目前市面上的一般药物无异19711971成立成立 theAmericanBoardofnuclearMedicinetheAmericanBoardofnuclearMedicine。1971Americanmedical1971AmericanmedicalAssocciationAssocciation 正式将正式将核医学列入专科核医学列入专科核医学列入专科核医学列入专科之之一。一。19721972DavidDavidKuhlKuhl 第一个利用定量方法来计算人脑血流量。第一个利用定量方法来计算人脑血流量。19731973TheJournalofNuclearmedicineTech
17、nologyTheJournalofNuclearmedicineTechnology创刊。创刊。19761976JohnKeyesJohnKeyes发表第一台多用途单头发表第一台多用途单头SPECTSPECT显像机。显像机。19761976ronaldronald JaszezakJaszezak 发表第一台单头发表第一台单头SPECTSPECT专用显像机。专用显像机。19771977开始开始theNuclearMedicineTechnologyCertificationBoardtheNuclearMedicineTechnologyCertificationBoard。1977FDA1
18、977FDA宣布任何核子医学药物无论使用或是新药使用途宣布任何核子医学药物无论使用或是新药使用途径,与目前市面上的一般药物无异都要经过径,与目前市面上的一般药物无异都要经过FDAFDA的认证的认证通过才可以使用。通过才可以使用。19801980开始开始计算机技术广泛使用计算机技术广泛使用计算机技术广泛使用计算机技术广泛使用在核医学与核药学各个领域。在核医学与核药学各个领域。核医学主要技术标记技术标记技术示踪技术示踪技术测量技术测量技术核医学工作者的任务吸取核技术的精华,应用于医药学中,发展本学科。推广本学科的应用,最终推动医学现代化的进程。实验核医学与核药学第一章 核射线及其与物质的相互作用第
19、一节 放射性核素一、基本概念一、基本概念1.1.原子核由原子核由质子质子和和中子中子组成。组成。2.2.原子核能级:核子运动状态不同原子核能级:核子运动状态不同原子核不同原子核不同能量状态基态能量状态基态 、激发态、激发态3.3.核素核素核素核素凡原子核内凡原子核内质子数质子数质子数质子数、中子数中子数中子数中子数和和能量状态能量状态能量状态能量状态均均相同相同相同相同的一类原子,称为一种核素。的一类原子,称为一种核素。A A原子质量数(质子数、中子数)原子质量数(质子数、中子数)Z Z原子序数(质子数),可省略原子序数(质子数),可省略4.4.元素凡核内质子数相同的一类原子元素凡核内质子数相
20、同的一类原子。5.5.同位素同位素同位素同位素质子数相同,中子数不同的一类核素。质子数相同,中子数不同的一类核素。6.6.同中子异核素同中子异核素中子数相同而质子数不同的核素中子数相同而质子数不同的核素 。7.7.同量异位素质量数相同而质子数不同的核素同量异位素质量数相同而质子数不同的核素 。8.8.稳定性核素与放射性核素:半衰期稳定性核素与放射性核素:半衰期10109 9年为界;年为界;20002000多种核素,稳定性核素约多种核素,稳定性核素约280280多种;多种;放射性核素中放射性核素中只有只有6060多中寿命很长的天然放射性核素,其余均为多中寿命很长的天然放射性核素,其余均为人工放射
21、性核素。人工放射性核素。9.9.核衰变核衰变核衰变核衰变一种核素一种核素自发自发地发生地发生核内成分或能态的改核内成分或能态的改变变而转变为而转变为另一种核素另一种核素,同时,同时释放释放出一种或一种以出一种或一种以上的上的射线射线,这种变化,这种变化过程过程称为放射性核衰变。称为放射性核衰变。核衰变的发生与核衰变的发生与中质比中质比有关。有关。10.10.质量亏损原子核的质量总是小于组成它的核子的质质量亏损原子核的质量总是小于组成它的核子的质量之和,这一差值称为原子核的质量亏损。量之和,这一差值称为原子核的质量亏损。11.11.衰变能核衰变中的质量亏损按质能联系定律衰变能核衰变中的质量亏损按
22、质能联系定律(E=mcE=mc2 2)转变为能量,称为衰变能。衰变能是放射转变为能量,称为衰变能。衰变能是放射性核素所产生的核射线的能量来源。性核素所产生的核射线的能量来源。12.12.衰变能的去向:衰变能的去向:为为、-、+衰衰变时发变时发射的射的、-、+粒子提供粒子提供动动能;能;为为ECEC衰变时吸引核外电子进入核内提供能量,间接为衰变时吸引核外电子进入核内提供能量,间接为X X射线和俄歇电子提供动能;射线和俄歇电子提供动能;为为+衰衰变时变时一个一个电电子使子使质质子子转转化成中子提供能量;化成中子提供能量;提供能量使衰变的核处于激发态,是提供能量使衰变的核处于激发态,是 跃迁的前提。
23、跃迁的前提。第二节 核衰变方式至今,人们已发现的放射性核衰变模式有:至今,人们已发现的放射性核衰变模式有:衰变:放出带两个正电荷的氦核。衰变:放出带两个正电荷的氦核。衰变:包括衰变:包括-、+变和电子俘获(变和电子俘获(ECEC)。)。-衰变:放出电子,同时放出反中微子;衰变:放出电子,同时放出反中微子;+衰变:放出正电子,同时放出中微子;衰变:放出正电子,同时放出中微子;ECEC:原子俘获一个核外电子。原子俘获一个核外电子。衰变(即衰变(即 跃迁)与内转换(跃迁)与内转换(ICIC)属同一类型。属同一类型。跃迁:放出波长很短的(往往小于跃迁:放出波长很短的(往往小于0.10.1)电磁辐射;电
24、磁辐射;ICIC:原子核把激发能直接交给核外电子,使电子离原子核把激发能直接交给核外电子,使电子离开原子。开原子。自发裂变(自发裂变(SFSF):):原子核自发裂变为两个或几个原子核自发裂变为两个或几个质量相近的原子核。质量相近的原子核。几种罕见的衰变模式:几种罕见的衰变模式:P P放射性:放出质子;放射性:放出质子;重粒子放射性:放出重粒子放射性:放出1414C C,2424NeNe,24,2824,28MgMg核等;核等;延迟质子发射:延迟质子发射:衰变后放出质子;衰变后放出质子;延迟中子发射:延迟中子发射:衰变后放出中子;衰变后放出中子;双双-衰变:同时放出两个电子和两个反微中子衰变:同
25、时放出两个电子和两个反微中子 核医学中常见的核衰变是核医学中常见的核衰变是、-、+衰衰变变,及,及常伴随常伴随这这四种衰四种衰变变出出现现的的 跃迁跃迁跃迁跃迁。一、衰变原子核自发发射原子核自发发射 粒子而转变为另一种核素的过程。粒子而转变为另一种核素的过程。主要发生在一些重核核素(主要发生在一些重核核素(Z82Z82)。)。其衰变结果:原子序数减少其衰变结果:原子序数减少2 2,质量数减少,质量数减少4 4。如:如:二、-衰变放射性核素自发地从核内向外发射放射性核素自发地从核内向外发射-粒子的衰变。粒子的衰变。主要发生于中子数相对过多的放射性核素(富中子主要发生于中子数相对过多的放射性核素(
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- 实验 核医学 第一章
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