2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核物理學(xué)在人體健康疾病中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.放射性同位素衰變過程中，半衰期（T?）是表示（）。A.衰變開始到結(jié)束所需的時間B.單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)C.活度降低到初始值一半所需的時間D.某個原子核發(fā)生衰變的確切時間2.在醫(yī)學(xué)診斷中廣泛使用的锝-99m（??mTc）屬于（）。A.α放射性核素B.β-放射性核素C.β+放射性核素D.γ放射性核素3.正電子發(fā)射斷層掃描（PET）利用的核物理過程是（）。A.β-衰變B.β+衰變伴隨正電子發(fā)射C.α衰變D.γ衰變4.單光子發(fā)射計算機(jī)斷層掃描（SPECT）與PET相比，其主要優(yōu)勢在于（）。A.圖像分辨率更高B.對運(yùn)動偽影不敏感C.可使用更廣泛的放射性示蹤劑D.可提供絕對定量信息5.放射性碘-131（131I）常用于治療甲狀腺疾病，其衰變方式主要是（）。A.α衰變B.β-衰變C.β+衰變D.電子俘獲6.在放射治療中，高能直線加速器產(chǎn)生的X射線或γ射線主要依賴（）機(jī)制產(chǎn)生。A.放射性核素衰變B.核反應(yīng)C.射線與靶物質(zhì)相互作用（軔致輻射）D.核磁共振7.核醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，為限制工作人員受照劑量，應(yīng)遵循的核心原則是（）。A.時間最短、距離最遠(yuǎn)、屏蔽最厚B.時間最長、距離最近、屏蔽最薄C.時間最短、距離最近、屏蔽最厚D.時間最長、距離最遠(yuǎn)、屏蔽最薄8.能夠反映器官或組織生理功能狀態(tài)的核醫(yī)學(xué)檢查通常是（）。A.X射線攝影B.核素顯像（如SPECT、PET）C.放射性核素治療D.腫瘤熱療9.放射性藥物是指（）。A.任何含有放射性核素的物質(zhì)B.用放射性核素標(biāo)記的具有生物活性的藥物C.用于放射治療的放射性源D.用于核醫(yī)學(xué)顯像的造影劑10.在醫(yī)學(xué)上利用放射性核素釋放的β粒子進(jìn)行治療，主要基于其（）特性。A.射線穿透力強(qiáng)B.易在近距離釋放能量C.能量守恒特性D.電離能力弱二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上。）1.放射性核素的活度（A）與其衰變常數(shù)（λ）和原子核數(shù)目（N）的關(guān)系式為________。2.射線在物質(zhì)中衰減遵循指數(shù)規(guī)律，當(dāng)射線穿過厚度為d的吸收層時，其強(qiáng)度I剩余與初始強(qiáng)度I?的關(guān)系（無衰減）為________，其中μ為線性衰減系數(shù)。3.PET顯像所利用的正電子與電子相遇發(fā)生________，產(chǎn)生兩個方向相反、能量接近511keV的γ光子，被探測器接收形成圖像。4.標(biāo)記放射性藥物常用的核醫(yī)學(xué)方法有________和________。5.外照射放射防護(hù)通常采用時間防護(hù)、距離防護(hù)和________三種主要手段。6.用于治療深部腫瘤的放射性核素源，通常需要具備半衰期適中、發(fā)射的射線類型和能量適合、在體內(nèi)________短等特點(diǎn)。7.γ射線在醫(yī)學(xué)成像中，其穿透力與其能量________，能量越高，穿透力越________。8.某放射性核素的半衰期為6小時，經(jīng)過18小時后，該核素剩余的活度是初始活度的________。9.放射性核素治療（RBT）與內(nèi)照射的概念密切相關(guān)，其本質(zhì)是利用放射性核素發(fā)出的________對病變組織進(jìn)行局部照射治療。10.在核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中，準(zhǔn)直器的作用是限制來自特定方向的射線到達(dá)探測器，從而提高圖像的________。三、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述放射性核素衰變的統(tǒng)計規(guī)律性。2.簡述X射線和γ射線在性質(zhì)上的主要區(qū)別。3.簡述核醫(yī)學(xué)顯像與普通醫(yī)學(xué)影像（如X射線、CT）在基本原理上的主要不同。4.簡述輻射防護(hù)中“時間防護(hù)”的含義及其原理。四、計算題（共20分。）1.（10分）某放射性藥物含有1.0×101?個??mTc原子核，已知??mTc的半衰期T?為6小時。請計算：a.該放射性藥物的初始活度（A?）是多少居里（Ci）？（需先換算單位：1Ci=3.7×101?Bq）b.12小時后，該放射性藥物的活度剩下多少？2.（10分）假設(shè)一束單能γ射線垂直穿過厚度為5mm的某種組織，其強(qiáng)度從1000kVp降至400kVp。請估算該組織對該能量γ射線的線性衰減系數(shù)（μ）。（提示：使用公式I=I?*e^(-μd)）五、論述題（共20分。）結(jié)合具體實(shí)例，論述放射性核素顯像（如PET或SPECT）在疾病診斷中的優(yōu)勢和應(yīng)用價值。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.C5.B6.B7.A8.B9.B10.B二、填空題1.A=λN2.I=I?*e^(-μd)3.電子對湮滅4.標(biāo)記法；閃爍法（或直接標(biāo)記法；間接標(biāo)記法）5.屏蔽防護(hù)6.半衰期7.成正比；強(qiáng)8.1/169.射線10.對比度三、簡答題1.解析思路：放射性衰變是微觀粒子行為，具有隨機(jī)性，但大量原子核的衰變遵循統(tǒng)計規(guī)律。衰變概率（或衰變常數(shù)）與原子核數(shù)目及時間無關(guān)，遵循指數(shù)衰減規(guī)律。即N(t)=N?*e^(-λt)，A(t)=A?*e^(-λt)。半衰期是大量原子核衰變到初始數(shù)量一半所需時間，T?=ln(2)/λ，為常數(shù)。2.解析思路：X射線是原子核外層電子躍遷或被高速電子轟擊原子核時產(chǎn)生的軔致輻射，是連續(xù)譜；γ射線是原子核從高能級躍遷到低能級時發(fā)射的電磁波，是單一能量（或窄譜）的光子。穿透力上，通常γ射線比X射線強(qiáng)。電離能力上，能量相同時，兩者相近，但高能γ射線電離能力可能稍弱。來源上，X射線源于電子層，γ射線源于原子核。3.解析思路：普通醫(yī)學(xué)影像（X射線、CT）主要基于原子核外層電子與射線的相互作用（吸收或散射），反映組織對X射線的吸收差異（密度和部分原子序數(shù)差異），屬于形態(tài)學(xué)成像。核醫(yī)學(xué)顯像基于放射性核素在體內(nèi)的分布（示蹤原理），利用探測器測量放射性示蹤劑發(fā)出的射線（β,γ等），反映器官、組織的功能、代謝或血供狀態(tài)，屬于功能/代謝成像。4.解析思路：“時間防護(hù)”是指減少接受輻射照射的時間。原理是輻射劑量與受照時間成正比（D=Q/t），在接收劑量率（Q）和受照場所輻射水平（H）不變的情況下，縮短暴露時間即可顯著減少接收的總劑量（D）。例如，操作放射源時動作迅速，減少在輻射源附近停留的時間。四、計算題1.解析思路：a.首先計算衰變常數(shù)λ=ln(2)/T?=ln(2)/(6*3600s)≈3.05×10??s?1。然后計算初始活度A?=λN=(3.05×10??s?1)*(1.0×101?)≈3.05×101?Bq。換算為Ci：A?=(3.05×101?Bq)/(3.7×101?Bq/Ci)≈825Ci。b.12小時后經(jīng)歷的半衰期次數(shù)n=12h/6h=2?；疃仁Ｓ酁槌跏蓟疃鹊?1/2)?=(1/2)2=1/4?；蛴霉紸=A?*e^(-λt)計算：A=(3.05×101?Bq)*e^(-(3.05×10??s?1)*(12*3600s))≈(3.05×101?Bq)*e^(-1.322)≈(3.05×101?Bq)*0.268≈8.16×1013Bq。換算為Ci：A≈(8.16×1013Bq)/(3.7×101?Bq/Ci)≈220Ci。或直接用比例：(1/2)2=1/4，初始約825Ci，剩余825/4=206Ci。取近似值220Ci。2.解析思路：根據(jù)公式I=I?*e^(-μd)，取對數(shù)ln(I/I?)=-μd。將已知數(shù)值代入：ln(400/1000)=ln(0.4)≈-0.9163。所以-0.9163=-μ*(5mm)。解得μ=0.9163/5mm≈0.183/mm。注意單位通常為cm?1，需換算：μ≈18.3cm?1。五、論述題解析思路：1.原理：放射性核素顯像利用放射性示蹤劑（將放射性核素標(biāo)記在能反映生理功能的分子上），隨血流到達(dá)靶器官，其發(fā)出的射線被體外探測器接收，經(jīng)計算機(jī)處理形成器官或組織的功能、代謝、血流等信息的圖像。2.優(yōu)勢：*定性、定量功能評估：直接反映器官組織的生理功能狀態(tài)（如心肌血流、腦葡萄糖代謝、腫瘤細(xì)胞活性），而不僅僅是形態(tài)結(jié)構(gòu)。*高靈敏度：能探測到微量的放射性示蹤劑，對早期病變（如腫瘤轉(zhuǎn)移、心肌缺血）敏感。*特異性強(qiáng)：通過選擇合適的放射性示蹤劑，可特異性地反映特定生理或病理過程。*無創(chuàng)性：大多數(shù)顯像方法無需手術(shù)，對患者損傷小。*全身成像：PET/SPECT可進(jìn)行全身掃描，有助于發(fā)現(xiàn)隱匿病灶或評估全身情況。*動態(tài)研究：可進(jìn)行連續(xù)掃描，觀察生理過程或藥物在體內(nèi)的動態(tài)變化。3.應(yīng)用價值（實(shí)例）：*腫瘤學(xué)：PET-CT（利用FDG）廣泛用于腫瘤的分期、診斷、療效評估和復(fù)發(fā)監(jiān)測。SPECT（利用Tc-99mMIBG）用于神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（如嗜鉻細(xì)胞瘤）的診斷。111In-PSMAPET用于前列腺癌的精準(zhǔn)診斷和分期。*心血管疾?。篜ET（利用FDG或??mTc-sestamibi）進(jìn)行心肌葡萄糖代謝顯像，評估心肌存活，指導(dǎo)缺血性心臟病治療。SPECT（利用Tc-99mMIBI）進(jìn)行心肌灌注顯像，診斷冠心病。*神經(jīng)科疾病：PET（利用FDG）用于阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾