放射性核素

放射性核素，也叫不穩定核素，是相對於穩定核素來說的。它是指不穩定的原子核，能自發地放出射線（如α射線、β射線等），通過衰變形成穩定的核素。衰變時放出的能量稱為衰變能，衰變到原始數目一半所需要的時間成為衰變半衰期，其範圍很廣，分佈在10年到10秒之間。

核素的放射性是由法國物理學家貝克勒爾於1896年在研究物質的熒光時發現的。自然界存在許多种放射性衰變。衰變后中子或質子的數量不同，因此大多衰變后產生了新的元素。最常見的衰變是α衰變、β衰變、γ衰變。這三種衰變中，原子核分別放出α粒子（氦原子核，見圖1）、β粒子（電子，見圖2）和γ射線（高能光子）。此外，還有電子俘獲、自發裂變、質子發射、集團發射等衰變種類。

α粒子是帶電粒子，其穿透力最小，一張紙可擋住。β粒子次之，可由鋁屏蔽。伽瑪射線穿透力強，必須使用比較厚的材料阻擋，例如一層非常厚的鉛。

穩定的核素，核內的質子和中子數近似相同，分佈在核素圖（見圖3）的狹長範圍內，被稱為β穩定線。處於穩定線左側的放射性核素稱為豐質子核素，處於穩定線右側的放射性核素ch稱eng為豐中子核素。如果繼續遠離穩定線，原子核會因為無法束縛住更多的中子或質子而產生破裂，這個極限被稱為質子或中子滴線。靠近質子或中子滴線的核素，由於距離穩定線較遠，又被稱為遠離核素。距離穩定線越遠的核素，衰變半衰期越短。

相同質子數（又稱原子序數）Z，中子數N不同的核素，稱為同位素，相同質子數的同位素因其化學性質相同又統稱元素；相同中子數N，質子數Z不同的核素，稱為同中子素；相同質量數A（A=Z+N），質子數Z不同的核素，稱為同量異位素。

原子核的穩定性有其規律。由於核力的原因，原子核的質子和中子數在2、8、20、28、50和82等數值時最為穩定，稱為幻數。質子數處於幻數的穩定同位素的個數最多。處於幻數的穩定或放射性核素，相對來說，最不易通過核反應或衰變變成其他核素。

處於遠離穩定線的放射性核素，由於其質子和中子數目差異很大，呈現出與穩定核素不同的的新規律，因而成為當今核物理研究的前沿。這些新規律包括原子核存在彌散的邊緣、奇異的衰變現象（如雙質子或中子發射）和幻數的變化甚至消失等。這些新的規律和性質，也可以應用到核天體物理研究中。

另一個研究前沿是超重元素的合成。科學家通過兩個重原子核利用加速器相撞，從其中挑選出來最高質子數的穩定或放射性核素，從而突破了天然核素的疆界。自然界最重的核素的質子數為92個，而科學家已經人工合成到質子數為118的超重元素。可以預見，在將來如果可以合成穩定的超重元素，將使人類找到更多的合成新材料的途徑。

天然地，地球上有28種化學元素具有放射性，其中有34种放射性同位素是在太陽系形成前就存在的，長壽命的如鈾和釷，短壽命的像鐳及氡，稱為天然放射性。

地球上放射性的來源是原初核合成和其後的各種核燃燒過程的殘留物。長壽命的放射性核素存在在自然界岩石中，宇宙射線也會形成自然界中少量的放射性核素。在地殼中核素的衰變對地球內部的熱量產生有一定貢獻。

放射源是把放射性核素，依照使用量製成片狀或柱狀的封閉體，便於使用。根據放射性的不同，分為α、β、γ源。中子源可以通過重核素的自發裂變（如 Cf-252中子源）或α源與吸收α粒子釋放中子的材料（如 Am-Be 中子源）製成。,

穩定或極長壽命的核素只有不到300個。隨著科學的發展，放射性同位素更多通過加速器或反應堆通過核反應合成，已知的放射性核素大約2000多種，理論預言滴線內存在8000種以上放射性核素，稱為人工放射性。

目前，大約有200種以上的放射性核素在社會生活的各個方面具有廣泛的應用。其應用主要是通過放射源來實現的。

應用範圍包括：醫學：癌症放療、放射性藥物顯影；工業：產品測厚、材料輻照改性等；生活：火災報警；考古和環境：放射性定年、污染來源檢測等；航天和深海探測：同位素電池、同位素熱源等。

例如，同位素電池是利用放射性同位素的衰變，如 Pu-238的α衰變產生的熱量，經過熱電轉化，形成電能的裝置，在沒有太陽光照的環境，如月夜，是非常好的供能裝置

。

radionuclide examination

利用放射性核素及其標記化合物對疾病進行診斷和研究的一類方法。20世紀50年代以後迅速發展起來的現代醫學重要診斷技術之一。

分類 主要有三大類。

①臟器功能測定。將放射性藥物引入人體，用放射性探測儀器在體表測得放射性在臟器中隨時間的變化，通過計算機對此時間 - 放射性曲線進行分析，獲得定量參數用於評估臟器功能和診斷疾病。本法簡便價廉，最常用的有腎功能測定和心功能測定。

②競爭放射分析。利用競爭結合的原理，將特異的免疫反應或受體配基反應與靈敏的放射性測量技術結合起來形成的一種超微量分析方法。此法已可測定血、尿、各種體液和組織內的 300 多種激素，某些腫瘤和病毒的相關抗原、藥物、受體等的含量，最小檢出值一般可達納克（ng）至皮克(pg)水平（10-9～10-12克），有的已接近飛克（fg） (10 -15克)，較一般生物化學分析的靈敏度提高 4 倍至百萬倍。因此本法已成為內分泌疾病診斷和研究、藥物血濃度監測、某些腫瘤和傳染病的診斷分型和受體研究的重要手段，應用廣泛。

③放射性核素顯像。將放射性藥物引入體內后，以臟器內、外或正常組織與病變之間對放射性藥物攝取的差別為基礎，利用顯像儀器獲得臟器或病變的影像。常用的顯像儀器為γ照相機和發射型計算機斷層照相機（ ECT ），後者又分為正電子類型的 PECT 和單光子類型的SPECT。按顯像的方式分為靜態和動態顯像兩種。由於病變部位攝取放射性藥物的量和速度與它們的血流量、功能狀態、代謝率或受體密度等密切相關，因此所得影像不僅可以顯示它們的位置和形態，更重要的是可以反映它們的上述種種狀況（可以統稱為功能狀況），故實為一種功能性顯像。眾所周知，絕大多數疾病的早期，在形態結構發生變化之前，上述功能狀態已有改變，因此放射性核素顯像常常能比以顯示形態結構為主的 XCT 、MRI 、超聲檢查等較早地發現和診斷很多疾病。但它的空間解析度不如上述其他醫學影像方法，清晰度較差，應根據需要適當選擇或聯合應用各種顯像方法。

競爭放射分析無需將放射性物質引入體內。臟器功能測定和放射性核素顯像需將放射性藥物引入體內，但其量極微，加上現在所用放射性核素的半衰期都較短，一次檢查所致人體的輻射吸收劑量很低，一般皆低於常規的 X 線檢查，所以是安全的。

放射性核素檢查的主要內容有：①心血管系統。主要有心肌顯像和心功能測定。②神經系統。主要有局部腦血流

（ γCBF ）斷層顯像、局部腦葡萄糖代謝顯像和神經受體顯像。③腫瘤顯像。主要有放射免疫顯像（ RII ）、其他特異性親腫瘤顯像、 67Ga 顯像、骨轉移灶顯像和淋巴顯像。④消化系統。主要有肝血管瘤顯像、肝膽顯像、異位胃粘膜顯像和活動性消化道出血顯像。⑤呼吸系統。主要用於早期診斷髮病2～3日內的肺栓塞。⑥泌尿系統。主要有泌尿系動態顯像。利用 99mTc-DMSA 可以顯示腎實質影像，能靈敏地發現腎臟瘢痕。此外，放射性核素顯像還可用於內分泌系統、骨骼系統和血液系統疾病的診斷。

radionuclide examination

利用放射性核素及其標記化合物對疾病進行診斷和研究的一類方法。20世紀50年代以後迅速發展起來的現代醫學重要診斷技術之一。

分類：主要有三大類。

將放射性引入人體，用放射性探測儀器在體表測得放射性在臟器中隨時間的變化，通過計算機對此時間 - 放射性曲線進行分析，獲得定量參數用於評估臟器功能和診斷疾病。本法簡便價廉，最常用的有腎功能測定和心功能測定。

利用競爭結合的原理，將特異的免疫反應或受體配基反應與靈敏的放射性測量技術結合起來形成的一種超微量分析方法。此法已可測定血、尿、各種體液和組織內的 300 多種激素，某些腫瘤和病毒的相關抗原、藥物、受體等的含量，最小檢出值一般可達納克（ng）至皮克(pg)水平（10-9～10-12克），有的已接近飛克（fg） (10 -15克)，較一般生物化學分析的靈敏度提高 4 倍至百萬倍。因此本法已成為內分泌疾病診斷和研究、藥物血濃度監測、某些腫瘤和傳染病的診斷分型和受體研究的重要手段，應用廣泛。

將放射性藥物引入體內后，以臟器內、外或正常組織與病變之間對放射性藥物攝取的差別為基礎，利用顯像儀器獲得臟器或病變的影像。常用的顯像儀器為γ照相機和發射型計算機斷層照相機（ ECT ），後者又分為正電子類型的 PECT 和單光子類型的SPECT。按顯像的方式分為靜態和動態顯像兩種。由於病變部位攝取放射性的量和速度與它們的血流量、功能狀態、代謝率或受體密度等密切相關，因此所得影像不僅可以顯示它們的位置和形態，更重要的是可以反映它們的上述種種狀況（可以統稱為功能狀況），故實為一種功能性顯像。眾所周知，絕大多數疾病的早期，在形態結構發生變化之前，上述功能狀態已有改變，因此放射性核素顯像常常能比以顯示形態結構為主的 XCT 、MRI 、超聲檢

放射性核素

查等較早地發現和診斷很多疾病。但它的空間解析度不如上述其他醫學影像方法，清晰度較差，應根據需要適當選擇或聯合應用各種顯像方法。

競爭放射分析無需將放射性物質引入體內。臟器功能測定和放射性核素顯像需將放射性藥物引入體內，但其量極微，加上現在所用放射性核素的半衰期都較短，一次檢查所致人體的輻射吸收劑量很低，一般皆低於常規的 X 線檢查，所以是安全的。