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同位素示踪技术 杨占山 教授 博导 室主任 放医与公卫学院放射毒理教研室 Tel(o) E-mail：fd@suda.edu.cn 第一章 医用同位素示踪的基本知识 一、 概念 放射性示踪（radioactive trace）： 利用放射性核素或其标记物作为示踪剂研究体内外各种生物物质或生命现象,应用辐射检测仪器进行物质动态变化规律的追踪、定位或定量分析。 放射性核素（radionuclide）： 可自发地发生核衰变并可发射一定类型和能谱的射线，由一种核衰变成另一种核的核素。例如： 61147Pm →β + 62 147Sm 。 核衰变以其特有的方式和速度进行，不受任何化学和生物作用的影响。 同位素（isotope）： 具有相同原子序数但质量数不同的核素。如11H，12H，13H。 分为： 稳定性同位素(stability isotope) 放射性同位素(radioactive isotope） 同质异能素（isomer）： 具有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的一类核素，处于亚稳态或激发态的原子与其相应的基态原子互称为同质异能素。如99mTc具有的能量高于99Tc 放射性示踪剂（radioactive tracer）： 是以放射性为其鉴别特性的示踪剂，它是化合物分子中，同一位置上的稳定同位素的原子被同一元素的放射性同位素的原子所取代，在分子的性质和结构上没有任何变化 二、核衰变类型（type of radioactive disintegration） α衰变： 原子核放出α粒子的放射性衰变。α粒子即氦原子核（24He）,由2个质子和2个中子组成，带2个正电荷，质量较大。如 88226 Ra → 86222 Rn + α + 4.785MeV（衰变能） β衰变： 原子核放射出β粒子或俘获轨道电子的放射性衰变。分为β-衰变和β+衰变 β粒子是从零到全部衰变能的连续能谱组成的粒子流，质量很小。 β-衰变： 是母体原子核一个中子放出一个负电子（e-）而转变为质子。故子体原子序数增加1，但质量数不变。如： 1532P → 1632S +β- + v（反中微子）+1.71MeV（衰变能） β+衰变： 是母体原子核一个质子放出一个正电子（e+）而转变为中子。故子体原子序数减1而质量数不变。如： 713N → 613C +β+ + v（正中微子）+1.19 MeV 电子俘获（EC）： 母体原子核俘获其轨道上的一个电子，使核中一个质子转变为一个中子，同时放出正中微子。如： 2655Fe + e- → 2555Mn + v + Q（衰变能）。 俘获电子后的空位由外层轨道电子跃迁来填补，多余能量①以标志X射线发出或②将能量传给另一电子，使其脱离轨道成为自由电子，该电子称俄歇电子。 γ衰变： 当不稳定的核分裂或衰变成稳定的核时，多余能量以γ线放出。γ是一种电磁辐射，不带电，具有一定的质量和能量。某些核素放出α，β射线后，子核处于激发态，当它回到基态或较低能级时，多余能量以γ射线释放出来，该过程称为跃迁。也可将能量交给核外壳层电子，使其获能脱轨为自由电子，该现象称内转换。该电子称内转换电子。在发生内转换后，由于轨道上留下了空位，外层电子在跃迁过程中还会发生标志X射线或俄歇电子：见电磁辐射谱。 三种辐射比较： 2MeV a粒子，空气射程0.01m，软组织中0.01m，体内电离密度6000/mm，行经末端形成Bragg peak。 2MeV β粒子：空气射程1.0m，软组织1.0m，体内电离密度6/mm。 2MeV γ射线：空气射程：100.0m，自由通过人体，体内电离密度0.1/mm。 三、衰变规律（disintegration rule） 放射性核素在单位时间内衰变的原子核数（即放射性活度）与在该时间内未衰变的原子核数呈正比，并以指数规律随时间而减少。可用公式表示： N=N0e-入t 入是衰变常数，即表示每一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。核衰变越快，则入越大 。 物理半衰期（Tp）： 指放射性核素原子核数目衰变到原有的一半的需要的时间。 Tp=0.693/入 入=0.693/Tp 生物半排期（Tb）： 指进入体内的核素通过生物体自然排除一半所需的时间 有效半减期（Te）： 由于放射性衰变和生物排除共同作用，使体内核素原始放射性活度减少一半所需的时间。 Te=Tb·Tp/（Tb+Tp） 例如： 131I的Tp=8.04天 ，Tb=13