2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的跨學(xué)科合作考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共30分）1.在正電子發(fā)射斷層掃描（PET）中，最常用的放射性核素是（）。A.31PB.12?IC.1?FD.12?Xe2.下列哪種射線的穿透能力最強(qiáng)？（）A.α粒子B.β?粒子C.β?粒子D.γ射線3.標(biāo)記放射性藥物時，常用的β?發(fā)射核素是（）。A.3HB.32PC.12?ID.111In4.在放射治療中，用于治療深部腫瘤的外照射設(shè)備主要是（）。A.γ相機(jī)B.閃爍探測器C.高能直線加速器D.PET掃描儀5.放射防護(hù)中，“時間防護(hù)”的原理是（）。A.增加屏蔽材料厚度B.增大與輻射源的距離C.縮短接觸輻射的時間D.穿戴個人防護(hù)用品6.放射性核素發(fā)生β?衰變時，其質(zhì)量數(shù)A和原子序數(shù)Z的變化分別是（）。A.A不變，Z增加1B.A增加1，Z不變C.A不變，Z減少1D.A減少1，Z不變7.以下哪種核素常用于治療甲狀腺功能亢進(jìn)和分化型甲狀腺癌？（）A.12?IB.111InC.??TcD.1?F8.標(biāo)記放射性藥物時，常用的γ發(fā)射核素是（）。A.3HB.32PC.12?ID.111In9.標(biāo)量輻射劑量學(xué)中，用于評估隨機(jī)性電離效應(yīng)的劑量限值是（）。A.當(dāng)量劑量（H）B.吸收劑量（D）C.有效劑量（E）D.劑量率（HR）10.核醫(yī)學(xué)中，SPECT與PET的主要區(qū)別之一是SPECT通常使用（）。A.α發(fā)射核素B.β?發(fā)射核素C.β?發(fā)射核素D.γ發(fā)射核素二、填空題（每空2分，共20分）1.核醫(yī)學(xué)成像主要利用放射性核素在體內(nèi)分布的______以及其發(fā)出的射線。2.放射性藥物是指用放射性核素標(biāo)記的、具有特定______的化合物或分子。3.吸收劑量的國際單位制（SI）單位是______，常用單位是戈瑞（Gy）。4.輻射防護(hù)的基本原則是______、時間防護(hù)和防護(hù)屏蔽。5.正電子發(fā)射斷層掃描（PET）利用正電子與電子相遇發(fā)生的______產(chǎn)生圖像。6.在放射治療中，為了精確控制劑量，常使用______技術(shù)。7.標(biāo)記放射性藥物時，選擇放射性核素需要考慮其半衰期、衰變方式、在體內(nèi)的______和輻射防護(hù)等因素。8.放射性碘治療甲亢的原理是利用碘離子被甲狀腺______的特性。9.輻射的生物學(xué)效應(yīng)取決于受照劑量、______以及受照部位。10.核物理學(xué)家在核醫(yī)學(xué)發(fā)展中主要負(fù)責(zé)研究核素的______、探測器原理和成像設(shè)備。三、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述放射性藥物在核醫(yī)學(xué)診斷中的主要作用和原理。2.簡述γ射線在人體組織中的主要Interaction機(jī)制。3.簡述PET與SPECT在成像原理、空間分辨率、掃描時間等方面的主要區(qū)別。4.簡述內(nèi)照射防護(hù)的主要措施及其原理。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某放射性核素的質(zhì)量為1微克（μg），其半衰期為10小時。請計(jì)算該核素在24小時后的活度（以Bq為單位）。假設(shè)初始活度為A?。2.某患者接受了一次單次全身照射，吸收劑量為2Gy。如果該照射對紅骨髓的當(dāng)量劑量為5Gy，求該照射對紅骨髓的有效劑量（假設(shè)紅骨髓的權(quán)重因子為0.12）。五、論述題（12分）試論述核物理知識與工程技術(shù)在推動現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)發(fā)展中的關(guān)鍵作用，并舉例說明其在診斷和治療技術(shù)進(jìn)步中的應(yīng)用。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.C5.C6.A7.A8.D9.C10.D二、填空題1.特異性分布2.藥代動力學(xué)3.J/kg（或吸收劑量）4.盡可能減少（或ALARA原則）5.湮滅6.立體定向放射治療（或SBRT）7.藥代動力學(xué)8.吸收9.輻射類型（或品質(zhì)因子）10.生產(chǎn)與應(yīng)用（或獲取與制備）三、簡答題1.答案：放射性藥物作為示蹤劑，通過引入體內(nèi)特定器官或組織，利用其特定的生物分布和發(fā)射的射線被體外探測器探測，從而實(shí)現(xiàn)疾病的診斷。其原理是利用放射性核素標(biāo)記的藥物分子與體內(nèi)目標(biāo)分子或細(xì)胞發(fā)生特異性結(jié)合或濃集，通過探測放射性信號的位置、強(qiáng)度和時間變化，反推目標(biāo)物質(zhì)的生理、病理狀態(tài)或代謝過程。解析思路：考察對放射性藥物定義、作用方式（示蹤）和基本原理（特異性結(jié)合/濃集+射線探測）的理解。需要回答其用途（診斷）和實(shí)現(xiàn)方式（標(biāo)記+體內(nèi)分布+射線探測）。2.答案：γ射線在人體組織中的主要Interaction機(jī)制包括：光電效應(yīng)（射線能量全部被原子核吸收，產(chǎn)生一個光電子和俄歇電子）、康普頓效應(yīng)（射線能量部分被電子吸收，產(chǎn)生一個反沖電子和散射光子）、電子對生成效應(yīng)（在原子核附近強(qiáng)電場中，射線能量轉(zhuǎn)化為一個正電子和一個負(fù)電子）。解析思路：考察對γ射線與物質(zhì)相互作用三大基本過程的掌握。需要準(zhǔn)確列出三種效應(yīng)的名稱，并簡要說明其能量轉(zhuǎn)移情況或產(chǎn)物。3.答案：*成像原理：PET利用正電子與電子湮滅產(chǎn)生的γ射線（能量為511keV）沿幾乎相反的方向射出，被探測器接收形成圖像；SPECT利用放射性核素發(fā)射的γ射線（能量通常高于511keV），通過探頭圍繞患者旋轉(zhuǎn)探測，根據(jù)探測器接收到的射線方向和能量信息重建圖像。*空間分辨率：PET的空間分辨率通常高于SPECT，可達(dá)毫米級；SPECT的空間分辨率相對較低，通常在幾毫米到厘米級。*掃描時間：PET掃描通常更快，一次全身掃描可在幾分鐘到十幾分鐘完成；SPECT掃描通常需要更長時間，一次全身掃描可能需要半小時到一小時。*其他：PET能探測正電子湮滅，可使用正電子核素（如1?F-FDG）；SPECT使用γ核素（如??mTc、12?I），技術(shù)更成熟，成本相對較低。解析思路：考察對兩種成像技術(shù)原理、性能指標(biāo)（分辨率、時間）及主要區(qū)別的理解。需要分別闡述成像基礎(chǔ)、對比關(guān)鍵參數(shù)（分辨率、時間）及其他重要差異。4.答案：內(nèi)照射防護(hù)的主要措施包括：*控制放射性核素的攝入：這是內(nèi)照射防護(hù)的關(guān)鍵。通過制定和執(zhí)行安全操作規(guī)程、加強(qiáng)通風(fēng)、使用密閉設(shè)備、穿戴合適的個人防護(hù)用品（如手套、口罩、防護(hù)服）等措施，防止放射性物質(zhì)通過呼吸道、消化道或皮膚傷口進(jìn)入體內(nèi)。*處理放射性廢物：對產(chǎn)生放射性廢物的設(shè)備、工具和材料進(jìn)行及時、安全的處理和處置，防止其擴(kuò)散和意外攝入。*原理：內(nèi)照射防護(hù)的核心是阻斷放射性核素進(jìn)入人體的途徑?？刂茢z入是從源頭上減少體內(nèi)放射性負(fù)荷，妥善處理廢物是防止環(huán)境中的放射性物質(zhì)被攝入。四、計(jì)算題1.答案：*首先計(jì)算衰變常數(shù)λ=ln(2)/T?=ln(2)/10h≈0.0693h?1*活度隨時間變化公式：A(t)=A?*e^(-λt)*初始活度A?=m*N_A*λ≈1μg*(6.022x1023mol?1)*(0.0693h?1)/(3600s/h)≈1.09x101?Bq(近似值，未考慮核素具體半衰期對應(yīng)的原子量)*A(24h)=A?*e^(-0.0693*24)≈A?*e^(-1.6632)≈A?*0.189*A(24h)≈1.09x101?Bq*0.189≈2.07x101?Bq*（注：實(shí)際計(jì)算中核素原子量需精確，且活度單位轉(zhuǎn)換需準(zhǔn)確，此處為示意過程）2.答案：*E=wR*H*已知H=5Gy=5Sv(Gy與Sv在電離輻射劑量學(xué)中數(shù)值相等)*權(quán)重因子wR（紅骨髓）=0.12*E=0.12*5Sv=0.6Sv*（注意：題目給出D=2Gy是冗余信息，有效劑量僅由當(dāng)量劑量和權(quán)重因子決定）五、論述題答案：核物理知識與工程技術(shù)是現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)發(fā)展的基石和引擎。其關(guān)鍵作用體現(xiàn)在：1.放射性核素的生產(chǎn)與應(yīng)用：核物理學(xué)家發(fā)展了各種核反應(yīng)堆和加速器技術(shù)，能夠生產(chǎn)出醫(yī)學(xué)上需要的各種放射性核素（如用于PET的1?F,11C,13N,1?O；用于SPECT的??mTc,111In,12?I；用于治療的12?I,131I,??Tc,1?F等）。掌握核物理原理是合成和標(biāo)記放射性藥物的前提。2.探測技術(shù)與成像設(shè)備：核醫(yī)學(xué)成像依賴于高靈敏度、高分辨率的核探測器。閃爍探測器、半導(dǎo)體探測器（如PIN二極管）、符合探測系統(tǒng)等都是基于對γ射線、正電子湮滅射線等物理現(xiàn)象深刻理解的核物理技術(shù)開發(fā)出來的。PET和SPECT等大型醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和優(yōu)化都離不開核物理和工程技術(shù)的支持。3.治療技術(shù)：放射治療（放療）利用高能量射線（如X射線、γ射線、質(zhì)子、重離子）或放射性核素（內(nèi)照射）摧毀腫瘤細(xì)胞。直線加速器、回旋加速器等產(chǎn)生高能射線的設(shè)備，以及放射源（如??Co,12?I）的生產(chǎn)和應(yīng)用，都是核物理工程技術(shù)的直接產(chǎn)物。了解射線的物理特性（穿透深度、劑量分布、與組織相互作用）對于精確設(shè)計(jì)治療計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)腫瘤靶區(qū)覆蓋和周圍組織保護(hù)至關(guān)重要。4.劑量評估與防護(hù)：核物理原理是輻射劑量學(xué)的基礎(chǔ)。準(zhǔn)確計(jì)算和評估患者接受的輻射劑量（吸收劑量、當(dāng)量劑量、有效劑量）以及工作人員的受照劑量，對于確保治療效果和輻射安全至關(guān)重要。放射防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用（屏蔽材料選擇、距離防護(hù)、時間防護(hù)）也基于對輻射傳輸和相互作用規(guī)律的深刻理解。舉例說明：*診斷方面：正電子發(fā)射斷層掃描（PET）的誕生是核物理與醫(yī)學(xué)結(jié)合的典范。它利用正電子核素的湮滅輻射成像原理，結(jié)合高精度的符合探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對大腦等器官功能代謝的精準(zhǔn)可視化，廣泛應(yīng)用于腫瘤、神經(jīng)退行性疾病等的早期診斷和預(yù)后評估。放射性藥物如1?F-FDG的研發(fā)和臨床應(yīng)用，更是核物理（同位素生產(chǎn)、標(biāo)記化學(xué)）、藥代