Ｘ射线 俄歇电子 内转换电子
发生于原子序数>82
的核素
特 征
粒子质量大，带电 核
射程短、穿透力弱， 不适合显像
穿透 力弱
发生于贫中 子核素
射程仅 1~2mm
发生于贫 中子核素
射程短、能量单一，对 治疗，
局部的电离作用强，引 如32P-
入体内后，对其局部的 真性红
应用：显像、体外分析和核素治疗。
γ
P+e- n
特征X线 Auger 电子
3）γ衰变与内转换
γ衰变是伴随其它衰变而产生； 核素由激发态向基态或高能态向低能态
跃迁时放出γ射线的过程也称为γ跃迁 (γtransition) ； γ衰变后子核质量数 和原子序数均不变，9mTc
2.核素（nuclide） ：具有特定质量数、原子
序数与核能态的一类原子。
3. 同位素（isotope） ：具有相同原子序数，
而质量数不同的核素。
4.同质异能素(isomer) ：有相同质量数和
原子序数，处于不同核能态的一类核素。
5. 稳定核素（stable nuclide)
引力
二、基本概念
1.原子核（nucleus）结构 2.核素（nuclide） 3.同位素（isotope） 4.同质异能素(isomer) 5.稳定核素（stable nuclide) 6.放射性核素 (radionuclide) 7.放射性衰变（radiation decay） 8.半衰期,T1/2 (half-life) 9.放射性活度A （radioactivity） 10.母牛
核子（质子和中子统称为核子）之间
静电排斥力
质子之间
原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有 关。
当原子核内引力与排斥力平衡时，原子核稳定， 不会自发衰变的核素称为稳定核素。
6.放射性核素 (radionuclide)
引力
核子（质子和中子统称为核子）之间
静电排斥力
质子之间
原子核处于不稳定状态，需通过核内结构或能 级调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素。 如 99Tcm、131I、32P、90Sr、153Sm、188Re、125I、 60Co等。
核医学物理基础
山西医科大学第一医院核医学科 Zhifang-Wu
核医学
（Nuclear Medicine）
一．概述 二．基本概念 三．射线与物质的相互作用
一、定 义
是将核技术应用于医学领域的学科， 是用放射性核素诊断、治疗疾病和进行 医学研究的医学学科。
● 临床医学。
● 根据我国医学专业学位点的设置， 核医学属于“影像医学与核医学” 学位点。
1. 原子核（nucleus）结构
质子（proton） AZＸN
13153I78
原子（atom） 中子（neutron） AＸ
131I
电子（electron） A是质量数。 A=Z+N
基态
核反应、核裂变、放射性衰变
激发态
很快放出过剩能量
（ground state）
（excited state）
AＸ 99Tc
7.放射性衰变（radiation decay）
放射性核素的原子由于核内结构或能级调 整，自发地释放出一种或一种以上的射线并转 化为另一种原子的过程称为放射性衰变。
核衰变类型（nuclear decay)
① 衰变（alpha decay） ② -衰变（beta decay ） ③ 正电子衰变 ④ 电子俘获（ electron capture ） ⑤ 衰变（gamma decay ）
的优势。
2）β衰变
核衰变时放射出β粒子或俘获轨道电子的 衰变。
β衰变后核素的原子序数可增加或减少， 但质量数不变。
分β － 衰变、β ＋ 衰变和电子俘获三种类型 。
β粒子的速度为20万km/s。
β－衰变
衰变时放射出β － 粒子。核内中子过多造成 的不平衡。中子转化为质子的过程。
β－
np+e-
γ
β－粒子的特性
β－粒子实质是负电子； 衰变后质量数不变，原子序数加１； β－粒子的能量分布从0～最大具有连续能
谱，穿透力比a粒子大； 电离能量比a粒子弱，能被铝和机体吸收； 在软组织中的射程仅为几厘米，可用于治
疗，如碘治疗甲亢。
β＋衰变
衰变时放射出β ＋ 粒子。核内中子过少致不 平衡。质子转化为中子过程。
研究内容
实验核医学
利用放射性核素进行生物医学的理论研究。
临床核医学（clinical nuclear medicine）
1.诊断核医学 体内诊断 体外诊断
2.治疗核医学
核医学显像
仪器
SPECT、PET
成像
发射型成像
（r射线由体内射出成像）
成像原理 利用脏器内外或脏器与
病变之间的放射性浓度
差别为基础
γ射线为光子流，不带电，穿透力强，电 离能力弱；
γ射线在真空中速度为30万km/s。 应用：体外成像。
三种衰变的比较
α衰变质量、质子数都变； β衰变质子数变，质量数不变； γ衰变质子、质量数都不变，而能量改变。
射线
-射线 正电子 电子俘获
射线
组
氦核
成
（42He）
高速运动 的电子流
+粒子
β＋
p n+e+
γ
β＋粒子的特性
β＋粒子实质是正电子； 衰变后子核质量数不变，但质子数减１； β＋也为连续能谱； 天然核素不发生β＋衰变，只有人工核素才
发生； 应用：PET成像。
电子俘获(electron capture,EC)
核衰变时俘获一个轨道电子。它是核内中子数相 对不足所致。从内层轨道（K ） 俘获一个电子，使 核内一个质子转化为一个中子。
1）α衰变
核衰变时放射出α粒子的衰变。 AZX--A-4Z-2Y+42He+Q
γ
42He
α粒子特性
α粒子实质上是He原子核； α衰变发生在原子序数大于８２的重元素核素； 在空气中的射程约为３－８cm，在水中或机体内
为0.06-0.16mm； 因其射程短，一张纸即可阻挡； 但α粒子的电离能力很强。 对开展体内恶性组织的放射性核素治疗具有潜在
成像性质 生理、功能显像为主
优、缺点 早期诊断
分辨率低、图像清晰度差
X-CT显像
T-CT、螺旋CT 穿透型成像 （X射线穿透人体成像） 利用脏器内外或脏器与病 变之间的密度差别为基础
形态、结构显像为主 分辨率高、图像清晰 不能反映功能改变
CT
SPECT
融合图象
SPECT/CT同机图像融合技术示意图