医学影像学课件-放射性核素显像.ppt
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- 医学影像 课件 放射性 核素 显像
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1、1第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像(RNI)法国物理学家居里夫妇法国物理学家亨利.贝克勒尔2第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像约里奥-居里法国核物理学家约里奥-居里法国核物理学家和化学家第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像(RNI)(RNI)3第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像照相单光子发射型计算机断层(singlephotonemissioncomputedtomography)(SPECT)正电子发射型计算机断层(positronemissioncomputedtomography)(PET)第六章第六章 放射性核素
2、显像放射性核素显像(RNI)(RNI)4第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第一节概述第二节原子核的放射性第三节原子核反应第四节射线探测第五节准直器第六节照相机和SPECT第七节正电子发射型计算机断层第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像(RNI)(RNI)5第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第一节概述一、放射性核素显像的技术特点二、核素示踪三、放射性制剂6第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像一、放射性核素显像的技术特点放射核素引入人体 参与人体 新陈代谢 特定脏器 组织中聚集 放射性活度分布的外部测量 以图像形式显示(功能性显像)半衰期短核素数量少灵敏度高7第六章第六
3、章 放射性核素显像放射性核素显像二、核素示踪基本根据放射性核素衰变时发射射线,利用高灵敏度放射性测量仪器可对其标记物质进行精确定性、定量及定位测量。同一元素的同位素有相同化学性质,在生物体内生物化学变化过程完全相同,生物体不能区别同一元素的各个同位素,可用放射性核素来代替其同位素中的稳定性核素。8第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像核素示踪技术的优越性灵敏度高测量方法简便医学科学中应用广泛射线直接体外测量放射性示踪物质示踪量极少不干扰机体正常生理生化过程准确性高放射性测量10-14-10-18g二、核素示踪9第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像三、放射性制剂放射性制剂(放射性药物)
4、核医学诊断治疗显影剂(imagingagent)RNI影像诊断NaI中的131I氟l8F脱氧葡萄糖仅有示踪和辐射粒子作用性质由其标记物决定10第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第二节原子核的放射性一、放射性衰变规律二、放射性活度(radioactivity)三、递次衰变四、放射平衡五、放射性核素发生器基本原理六、放射性计数统计规律11第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像一、放射性衰变规律指数衰减规律衰变常数半衰期(halflife)描述放射性核素衰变快慢物理量单位s-1T特定能态放射核的数量自发核衰变减少到原来核数一半所需的时间693.02lnT时,tNNddteNN00NN 0
5、ttNNd/d12第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像有效半衰期平均寿命人体内放射性核素总减少量放射性核素平均存在时间单位seTbpe11TTTT44.11则一、放射性衰变规律人体排泄作用使核素数量按指数规律减少对应一个衰变常数称生物衰变常数bbpe13第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像二、放射性活度(radioactivity)ttANNtNAeedd00单位时间内衰变的原子核数A放射性活度单位贝可(勒尔)Bq1Bq=1s-1居里(1Ci=3.71010Bq)毫居里(mCi)微居里(Ci)14第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像1A1N核素一定,一定,AN在体外测得活度值
6、正比于体内对应位置放射性核素数目核素显像基本原理之一两种核素N相同不同短寿命核素的活度大A一定满足体外测量一定活度放射性核素寿命越短,所需数量越少临床应用短寿命核素的原因二、放射性活度(radioactivity)15第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像三、递次衰变111()(0)etN tN第一代子核B衰变速率22112d)(dNNttN)(e)0()(2111212tteNtN递次衰变A(母核)B(第一代子核)C(第二代子核)D1230t0)0()0(,)0(3201NNNN16第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第二代子核C稳定)(d)(d223tNttN)e1(1)e1(1
7、)0()(2121112213ttNtN第二代子核C不稳定)()(d)(d33223tNtNttN)eee)(0()(32132113tttAAANtN第i代子核衰变规律).)(0()(21211tittiiekekekNtN0303三、递次衰变17第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像四、放射平衡1.暂时平衡1e)(12t211()1212111112121()()1 e()(0)ettN tN tN tN子核数量按母核衰变规律变化两者数目保持与t无关的暂时固定的比例。各代核的数量比与时间无关放射平衡21且18第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像子核B数目达到最大值2121mln1
8、t0dd2tN12112)()(tNtN12212AA最大值最大值时刻时刻122)(0(211m2 NN四、放射平衡19第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像2.长期平衡且时间足够长t7T2)e1)()(21212ttNtN1108.7ee3693.07722T)()(1212tNtN1N1=2N2A1=A22127Tt 四、放射平衡20第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像对于多代的情况,只要母核半衰期远大于子核,则会出现这种长期平衡。整个系列达到长期平衡时,各代活度均相等。母核半衰期比子核长得多,观察时间足够长,子核数目及活度达到饱和,其活度与母核相等。27Tt 21TT ANNN
9、nn2211.四、放射平衡21第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像3.不成平衡母核半衰期远小于各代子核,经一定时间后,母核几乎全部转变为子核。其后,子核按自己的方式衰变。四、放射平衡22第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像五、放射性核素发生器基本原理1.核素发生器中的放射平衡母子体核素达到暂时平衡21112212TTTAA足够长时间分离子核获得子核最大放射性活度12mtt m22m22NAA23第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像ttNtAtAd)(d)()(212当t不是很大时)1()(2102teAtAttNtN)(1121212e1)()(母子体系会达到长期平衡1227
10、Tt 五、放射性核素发生器基本原理1.核素发生器中的放射平衡24第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像2.子核提取子体核素放射性最大时,对子核进行提取暂时平衡时长期平衡是时子核提取后,母子核体系处于不平衡状态下一个或又可对子核提取“母牛”“挤奶”27Tt mtmt27T五、放射性核素发生器基本原理25第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像六、放射性计数统计规律计数测量对象、环境不变,多次计数测量数值大小在一个数值上下起伏的现象1.放射性计数的统计涨落2.放射性计数的统计规律放射性计数是大量随机事件统计平均的一种结果计数较大趋向高斯分布计数频数呈泊松分布偶然误差的对称分布第六节照相机和S
11、PECT26第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像Ns NNNCV1变异系数CV1(1)(1)NsNNNNCVN一次测量计数N标准差ss和CV反映测量值离散程度重复测量结果68出现在N-s到N+s之间一次性计数表示六、放射性计数统计规律27第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像tNn 计数率标准误差相对标准误差计数率可表示为nxSnSxtNtnSxNntnS11x)11()1(xxNnnSnSn六、放射性计数统计规律28第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像可信度68%根据误差传递法则根据误差传递法则实际测量存在本底计数实际测量存在本底计数净计数率净计数率BTSnnn总计数率总计数
12、率 本底计数率本底计数率TnBntntnsssBT22xSxBxTBTBTSxSnntntnns计数率计数率n出现在出现在 到到 之间的概率之间的概率xSnxSn六、放射性计数统计规律29第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第三节原子核反应一、核反应的一般概念二、中子及分类三、中子核反应四、医学放射性核素的来源30第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像bYaXAZAZ1.核反应具有一定能量的粒子如氦核3He或4He()氘核2H(d)、质子(p)、中子(n)、光子()等轰击原子核(靶核),使之转变为另一原子核Qn2SrXenU109538139541023592重核裂变重原子核经中子轰
13、击分裂为质量大致相等两部分和到个中子,同时放出大量热量中子轰击235U反应一、核反应的一般概念31第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像一、核反应的一般概念按入射粒子种类分中子核反应、质子核反应、光反应轻离子核反应、重离子核反应按入射粒子能量分按靶核的质量分轻核反应(A30)、中核反应(3090)低能核反应(140MeV)、中能核反应(1GeV)2.核反应的类型32第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像3.电子对湮灭衰变中产生的大约在1.5mm之内的范围内与电子发生湮灭。据能量守恒和动量守恒,电子对湮灭过程中,必然产生一对飞行方向相反、能量为0.511MeV的光子即双光子。所有核反应过
14、程同核衰变一样严格遵守质量(能量)守恒、动量守恒、电荷数守恒等守恒定律一、核反应的一般概念33第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像二、中子及分类不带电穿透强易衰变(T=12min)热中子(E1eV)中能中子(1eVE0.1MeV)快中子可由易裂变核素如233U、235U、239Pu、241Pu等产生。快中子同含有一定量轻原子核(1H、2H、12C、9Be)的物质中的轻原子核碰撞,通过能量传递、速度减慢,直至与周围介质分子热运动达到平衡。中子性质分类34第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像三、中子核反应中子与原子核相互作用中子核反应首先获得中子源自然界不存在自由中子利用反应堆提供高通
15、量中子流照射靶材料生产放射性核素35第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像四、医学放射性核素的来源1.反应堆生产放射性核素化学处理后生产出医用放射性核素以235U和239Pu为核燃料的反应堆(n,f)裂变反应裂变过程中产生的中子(n)来轰击靶物(n,)、(n,p)、(n,)、(n,2n)等核反应丰中子核素第二节原子核的放射性36第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像2.回旋加速器生产医用放射性核素短和超短寿命贫中子核素回旋加速器加速带电粒子p、d、3He轰击靶物质产生核素化学分离高纯度的放射性核素衰变电子俘获照相机、SPECT和PET显像四、医学放射性核素的来源37第六章第六章 放射性
16、核素显像放射性核素显像3.放射性核素发生器生产医用放射性核素以长半衰期母体核素和短半衰期子体核素的“衰变生长”关系为基本原理“母牛”装置最常用99MO99mTc发生器四、医学放射性核素的来源38第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像第四节射线探测一、射线能谱二、闪烁计数器三、脉冲幅度分析器39第六章第六章 放射性核素显像放射性核素显像射线射在NaI(Tl)晶体上,产生光电子、康普顿散射电子等次级电子,这些电子在闪烁能谱仪中形成计数,得到脉冲高度分布曲线(脉冲高度谱)每一种放射性核素都有自己特有的辐射能谱测出射线能谱鉴定和分析放射性同位素射线能谱闪烁体碘化钠(NaI(Tl)晶体光电峰能量最大
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