放射性示踪46586
第六章示踪技术及放射性核素显像技术剖析
二、显像剂被脏器或组织聚集的机制：
1、合成代谢： 脏器和组织的正常合成功能需要某种元素或一定
化合物，若用该元素的放射性核素或放射性核素标记的 化合物引入体内，则可进行脏器和组织的体外显像。
甲状腺对碘有选择性吸收功能，利用放射性碘作示 踪剂，可显示甲状腺影像，判断其形态大小及结节的功 能状态。
11C标记的棕榈酸 (11C-PA)可被心肌摄取利用
第六章 放射性核素示踪技术与显像
引言
研究各种物质在生物体内的动态变化规律是医学研究的需要 用直接检测方法难以做到
原因：⑴物质浓度低，超出直接检测的灵敏度 ⑵动态变化，直接检测技术难以跟踪 ⑶无法采集信息
间接检测技术可以做到——包括示踪技术
第一节 放射性核素示踪技术
一、定义 是以放射性核素及其标记的化学分子作为示踪
患者口服131I
甲状腺吸碘功能测定仪
甲状腺吸碘功能测定结果
5．放射性核素显像技术
是根据放射性核素示踪原理，利用放射性核素 或其标记化合物在体内代谢分布的特殊规律，从 体外获得脏器和组织功能、结构影像的一种核技 术（见下图）。
放射性核素显像
向患者体内引入 特定示踪剂（或 显像剂）
核医学显像设备
体外示踪技术（in vitro)
有相同的化学及生物学性质。 如：用放射性131I来研究127I的生物学行为
2、可测性： 放射性核素发出各种不同射线，可被放射性探测仪所
测定或被感光材料所记录。 如：研究物质代谢3H、14C、32P
体外放射分析125I 脏器功能测定与显像131I、99mTc、111In、18F等
三、示踪技术的主要特点
剂，通过探测放射性核素在发生核衰变过程中发射 出来的射线，达到显示被标记的化学分子踪迹的目 的，用以研究被标记的化学分子在生物体系中的客 观存在及其变化规律的一类核医学技术。
放射性示踪
放射免疫分析（RIA）
应用: 糖尿病人血浆中胰岛素浓度； 125I- T ,血清中甲状腺素浓度； 4 内分泌学, 肿瘤学, 免疫学, 病毒学等; 测定300多种人体 活性物质和药物, 灵敏度达10-910-12g
体外诊断
诊断 体内诊断
照相，SPECT, PET
竞争放射分析 eg. 125I,乙肝两对半 活化分析 功能测定 eg. Na131I, 测定甲状腺功能 热区 eg. 111In-McAb, 直肠癌
放射性示踪
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示踪
示踪剂(TRACER): 一种带有特殊标记的物质，当它加入到 被研究对象中后，人们可根据其运动和 变化来洞悉原来不易或不能辨认的被研 究对象的运动和变化规律 显象剂（IMAGING AGENT）
放射性示踪
定义：将可探测的放射性核素添入化学、 生物或物理系统中，标记研究材料，以 便追踪发生的过程、运行状况或研究物 质结构等的科学手段。
显象：平面显象、三维断层显象、动态显象
四 放射示踪法在医学上的应用
治疗核药物：
利用放射性核素衰变时产生射线的辐照效应达 到治疗的目的。 多为α、β衰变 剂量定位在体内某特定部位 如：131I-NaI：治疗甲抗、甲状腺癌
放射性核素的来源
反应堆生产：131I、133Xe、24Na、99Mo
中子流 → 靶材料 产额决定于中子能量、通量密度、靶核数、 核反应截面、照射时间等
加速器生产：11C、13N、15O
带电粒子（p、He、α等） → 靶材料 小型化、投资少、结构紧凑
放射性核素的来源
放射性核素发生器- Mo-Tc母牛
放射性核素在化学中的应用示踪原子方法原理利用
第十三章 放射性核素在化学中的应用第一节 示踪原子方法原理利用放射性核素容易探测这一优点，人们常用放射性同位素作为示踪来揭示体系中所研究物质变化的规律。
在一些简单的示踪方法中，放射性核素仅仅附着于所研究的对象上。
例如将含放射性钴的线系在昆虫身上，就可以利用γ射线来考察昆虫的活动习性和规律。
用放射性浮标可以测定密闭容器中的液面高度，此时，只要在液面上加有含少许放射性物质的浮标，便可根据探测到的射线来判断液面的高度。
在另一类应用中，由于放射性示踪与研究对象混合均匀，所以可以根据示踪的浓度判断研究对象的行为。
例如当油管中相继流过几中不同的油时，将可溶性的124Sb —三苯基锑加入油中，可以判断各种油流动时的交界面。
将24Na 标记的盐水溶液注入病人体内，待盐水在体内均匀分布后，取样分析24Na 的浓度可求得病人体液的总量。
在化学研究中，广泛用放射性核素作为示踪原子。
示踪原子方法常用于分子结构的研究；化学反应以及吸附、色层、电解、电泳等过程的动力学研究；还用于反应的平衡常数、活化能、分离系数、扩散速度、物质的比表面、溶解度、蒸气压等物理化学数据的测定；在分析化学中用于元素含量的定量测定等。
在化学中，除了将放射性同位素作为示踪原子应用以外，还可以作为辐射源应用。
后一类属于辐射化学领域。
本世纪初有人曾试图将RaD(210Pb)从大量珠铅中分离出来，然而实验表明，这种分离是徒劳的。
但是分离工作的失败却启示了人们，既然RaD 不能从铅中分离出来，RaD 和普通铅又发生完全相同的化学变化，那么就可以用RaD 来“标记”非放射性铅。
在可以忽略同位素效应的前提下，同一元素的各种同位素的物理化学性质完全相同。
因此若合成一种与所研究的化合物相同并含有放射性同位素标记化合物，则在将标记化合物均匀地加入所研究的化合物后，便可依靠对射线测量而方便地根据放射性同位素的行为来判断原来不易或不能辨认的大量稳定同位素的行为。
该放射性同位素的原子常称为示踪原子。
第三章 放射性示踪技术
第三章放射性同位素示踪技术应用核技术是对同位素以及电离辐射与物质相互作用所产生的物理、化学和生物效应进行应用研究与开发，因此其基础与基本手段就是同位素和电离辐射。
放射性同位素在工业、农业、医学、生物学以及其他血多科学领域中都有相当广泛的应用。
最早的应用可追溯到1898年居里夫人发现镭放射性同位素以后不久。
那时，镭就已在灭菌消毒、治疗某些疾病方面初露锋芒。
随着人工放射性同位素品种的不断出现，放射性同位素在诊断和治疗疾病，人体器官扫描造影和科学研究方面起到越来越重要的作用，目前已成为医学中不可缺少的现代方法。
除了医学之外，放射性同位素在工业、农业、国防、建筑、交通、宇航甚至日常生活中也非常有用。
根据其应用方式可分为三种。
第一，它可作为示踪原子应用于各个学科；第二，它可作为辐射源去透视各种X射线不能透视的材料内部的特征和缺陷，并制成自动检查和测量仪器；第三，它可作为核能源和核监测仪器。
如核能电池、火灾报警器等。
目前放射性同位素已深入到各个科学技术领域，可以毫不夸张地说，放射性同位素与人类的生产、生活息息相关。
早在60年代，前苏联和美国等国家的放射性同位素应用产生的经济效益即已构成国民经济总收入的0.1-0.3%。
到了80年代已达到0.5%。
目前，西方发达国家每两个人就医，就有一个人要求助于核医学，放射性同位素在医学中已誉为“活体原子显微镜”。
在工业生产中放射性同位素的应用也已占相当的比重。
例如，世界上90%以上的电线电缆是经辐照加工处理过的；全世界石油总产量的三分之一是利用放射性测井勘探的。
我国放射性同位素应用的发展历史也是如此。
60年代末，全国几乎所有的省市级医院都开展了放射性同位素的应用研究，个别省市发展到区县级医院。
在农业方面，经辐射育成的良种已有数百种，推广面积达数千万亩，产生的经济效益十分可观。
在工业方面，放射性同位素的参与，减轻了工人的劳动强度，节省了原材料，提高了产品质量和工作效率，具有巨大的经济效益和社会效益。
化学反应中的同位素放射性示踪
化学反应中的同位素放射性示踪同位素放射性示踪技术是一种在化学反应中追踪和研究反应物转化过程的重要方法。
利用同位素放射性示踪技术，可以准确测定反应的速率、机理以及物质的转化路径，为化学反应动力学及机理研究提供了强有力的工具。
本文将探讨同位素放射性示踪技术在化学反应中的应用及其重要性。
一、同位素放射性示踪技术的基本原理同位素放射性示踪技术基于同位素放射性衰变的特性，以同位素标记反应物，通过测定放射性同位素的衰变速率来了解反应物的转化过程。
示踪剂经过与反应物发生化学反应后，可以利用精密的仪器测定同位素放射性示踪物的变化情况，从而推断出反应物的转化情况。
二、同位素放射性示踪技术的应用领域1. 反应速率的研究：通过在反应物中引入放射性同位素进行示踪，可以测定反应速率的变化情况，并推断出反应物的转化路径。
这对于工业生产过程的优化以及新药物的研发都具有重要意义。
2. 反应机理的研究：同位素放射性示踪可以追踪不同中间体在反应过程中的转化情况，探索反应机理的细节。
这有助于揭示化学反应底层的原理，并为新反应器的设计提供理论依据。
3. 生物化学研究：同位素放射性示踪技术在生物化学研究中广泛应用。
例如，通过标记DNA核苷酸中的同位素进行示踪，可以了解DNA的合成及代谢过程，揭示细胞生命活动的机制。
三、同位素放射性示踪技术的举例应用以反应速率的研究为例，我们可以考虑如下实验。
假设要研究乙醇的脱氢反应速率，可以使用放射性同位素碳-14来示踪。
在实验中，我们向反应体系中添加放射性标记的乙醇，并通过测定样品中放射性同位素碳-14的衰变速率来推断乙醇转化的速率。
四、同位素放射性示踪技术的意义和前景同位素放射性示踪技术具有高灵敏度、高精确度和非侵入性的特点，为化学反应研究提供了一种全新的手段。
随着仪器设备的不断进步和技术的不断创新，同位素放射性示踪技术在健康医学、环境保护、新材料研究等领域的应用潜力越来越大。
总结起来，同位素放射性示踪技术在化学反应中具有重要意义。
核医学第6章 放射性核素示踪技术
二、核素示踪技术的特点
1.灵敏度高：灵敏度可达10-14～10-18mol水 平(相对于化学分析 <10-12mol)，因而对研 究体内或体外实验系统内的微量物质具有 特别重要的价值。 某标记化合物比活度为 0.37TBq/mmol ， 仪器测量效率为 30%，本底为 50cpm，测 量时间不超过 5 分钟，要求测量误差不大 于5%，则最小可测定量为多少？
• 示踪剂是为观察、研究和测量某物质在指定过程中的行
为或性质而加入的一种标记物。常见的示踪剂有放射性 核素示踪剂、稳定性核素示踪剂、酶标示踪剂、荧光标
记示踪剂、自旋标记示踪剂等。
• 放射性核素示踪技术是利用放射性核素及其标记
化合物作为示踪剂，应用射线探测方法来检测它 的行踪，以研究示踪剂在生物体系或外界环境中 运动规律的核技术。
1980年获诺贝尔化学奖
一、核素示踪技术原理
1. 标记物与非标记物的同一性
放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物 具有相同的化学及生物学性质。
125I-MIBG
用放射性同位素制备示踪剂是最理想的方法
实验核医学中常用的放射性核素有3H，14C等，临
床核医学中常用的有131I，59Fe等，PET常用的有11C，
4、示踪剂引入途径： 根据实验类型和目的，对整体动物实验可 采用静脉、腹腔、皮下及肌肉注射，或口服、 灌胃等。又可分为一次、多次、恒速滴注法。 离体示踪则可分为恒量法和脉冲法： a) 恒量法：一次加入标记物维持培养液中的 浓度不变。 b) 脉冲法：加入标记物后一段时间更换无标 记物的培养液，以观察特定时间内示踪物 的去向。
③实验周期及安全剂量：根据试验周期长短，实验分 析方法，给予途径等进行安全剂量估算。 示踪物引入机体后应基本不改变该物质在体内的 浓度。药物研究时其化学量不应超过临床剂量，动物 实验时引入剂量可适当增大，但仍不应达到中毒剂量。 离体示踪实验时，其实验的灵敏度取决于标记物 的比活度，比活度越高其灵敏度也高。在用完整细胞 进行实验且作用时间较长时，如果比活度高，可能会 因射线的辐射损伤效应影响实验结果。如以 3H-TdR 做掺入实验时，3H的局部辐射作用可能引起DNA分子 的明显损伤，因此，常采用比活度较低的标记物。
放射性示踪
穿透性好， 100-600 keV; 99mTc, 111In, 201Tl
放射性比活度
原始比活度足够高；
放射性核素的纯度
检验放射性纯度和放射化学纯度；提纯
放射性核素的毒性
尽量选择低毒组核素； 90Sr 高毒 , 89Sr 中毒
示踪剂的生物半衰期
选择生物半衰期短的示踪剂，减少辐射剂量
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二 放射性示踪法在化学中的应用
分子结构的研究：
同位素交换反应
化学反应机理研究
化学键的形成方式 反应中发生的分子重排、异构、裂解、水解
过程 催化反应中吸附催化机理、吸附分子寿命
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放射分析化学方法
同位素稀释法
原理：放射示踪剂与待测物混合→分离→测量 实例：P&G公司测定洗衣粉中主要成分的残留量
传统实验方法
整体实验 离体实验 传统实验方法的缺点
同位素示踪法
示踪量，不破坏体内生理过程的平衡 3H（T1/2=12.3 y), 14C(T1/2=5730 y), 液体闪烁测量; 加速器质谱法（AMS）
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四 放射示踪法在医学上的应用
目前全世界80%的同位素用于医学 核药物的分类 诊断核药物：
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123I/ 99mTc -受体, Octra 肽
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五 放射性标记化合物
标记：放射性核素取代化合物分子中一个或 几个原子（或基团），使之易于识别并可用 作示踪物质的过程。
化学合成标记：加成法；卤氚置换法 生物合成标记：生物活性物质（激素、蛋白质、
核苷酸等）的标记 同位素交换法：放射性碘、硫、磷的标记 单克隆抗体标记：特异免疫反应；诊断和治
放射分析法
原理：泛指用放射示踪剂测定浓度的各种方法 实例：50万年前北京猿人会不会用火
放射性核素示踪技术
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放射性核素显像
原理:引入人体的放射性核素发射一定穿透能力 的r射线,依照放射性核素及其标记化合物在体内 的转归,又可浓集于不同的脏器和组织,利用放射 性核素探测仪器进行显像,就可在一定时相内在 体外显示脏器和组织的形态、位置、大小及其功 能结构的变化。
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放射性核素显像技术
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根据显像时机体的状态
静息显像：受检者处于安静状态，未受到 生理性刺激或药物的干扰； 负荷显像（介入显像）：在常规显像的条 件下，借助药物或生理刺激等方法增加某 个脏器的功能或负荷，通过观察脏器或组 织对刺激的反应能力，判断脏器或组织的 血流灌注与功能的储备能力，增加正常组 织与病变组织之间放射性分布的差别，从 而提高显像诊断的灵敏度和特异性。
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同一性：同一元素的同位素有相同的化学 性质，进入生物体后所发生的化学变化和 生物学过程均完全相同，而生物体不能区 别同一元素的各个同位素，可用放射性核 素来代替其同位素中的稳定性核素。
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可测性：放射性核素在衰变时发射射线， 利用高灵敏度的放射性测量仪器可对它所 标记的物质进行定性、定量及定位研究。
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根据影像获取的部位 局部显像：只显示身体某一部位或某一脏 器的影像； 全身显像：从头至足依序采集全身各部位 的放射性。
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放射性核素在化学医学中的应用
• 放射性比活度：原始放射性比活度要足够高，才 能使稀释后的试样满足测量要求。一般根据实验 过程中被同位素稀释的倍数和最后分离出试样的 量以及测量效率等因素来选择适当的放射性比活 度。实验中各参数之间的关系可用下式表示： ACK/D>B 式中：A-原始放射性比活度。 C-原始放射性核素示踪剂用量。 K-测量效率。 B-本底计数。 D-同位素稀释的倍数。
§13-2 化学反应机理的研究
一、鉴别化学反应中有关的反应物 大多数反应是分步进行的，存在中间过程， 特别是生化反应。 如：14CO2参加的植物光合作用中，在植物见 光后的短时间内，可以从该植物中分离得 到30多种含14C的化合物。 二、鉴别化学反应的中间产物 假如反应经过A B C，从A到C是否经过了 中间产物B。可采取以下步骤：
三、研究反应中各中间产物的前后次序
例：已知碘化物进入人体后，可生成一碘铬氨酸、 二碘铬氨酸和甲状腺素，为了研究这一过程，可 将用I-131标记的碘化物注入动物体内，在不同时 间测出动物体内上述三种有机物的比放射性活度， 结果发现：在开始的短时间内（10分钟），一碘 铬氨酸的放射性最强，几小时后，一碘铬氨酸与 二碘铬氨酸的比放射性几乎相同，但比甲状腺素 强，直到2-3天后，最终产物的放射性比活度与前 两个产物相等，因而可得中间产物顺序为： 碘化物- 一碘铬氨酸- 二碘铬氨酸- 甲状腺素
四、确定化学键断裂的位置
在研究化合物降解时，常常需要知道化学键 断裂的位置。例如：丙酸氧化时，产物为 CH3COOH和CO2，到底断开的是哪一个 C-C键，可以用示踪方法确定。又如分子重 排反应机理，也常用示踪原子方法。举例 见讲义P139.
五、研究大分子的形成过程
示踪原子方法在研究大分子在生物体中形成过程中 有很重要的意义。例如：研究动物脂肪酸的形成 过程，将CH3*COOH注射到山羊体内，分析羊乳 脂肪样品，发现脂肪酸中的丁酸在羧基和β碳原子 上有*C，分子式为：CH3*CH2*COOH ，这表明 丁酸是由两个醋酸分子缩合而成的。还发现己酸 中的*C是间隔出现在碳链上，且-*COOH上特别 强。这表明，己酸是分步合成的。即：先生成有 *C的丁酸，随后被非放射性的丁酸所稀释，最后 与第三个醋酸分子缩合。
放射性示踪剂的医学应用
放射性示踪剂的医学应用近年来，放射性示踪剂在医学领域广泛应用，成为一项重要的诊断工具。
放射性示踪剂以其独特的性质和功能，为医生提供了更准确、更直观的诊断手段，帮助他们更好地了解疾病病理过程、选择和评估治疗方案。
本文将对放射性示踪剂的医学应用进行介绍和探讨。
一、放射性示踪剂的定义和特点放射性示踪剂是指通过核素放射性衰变释放的射线，经射入患者体内，经过组织或器官分布后，通过显像设备观察其在体内行径的影像剂。
放射性示踪剂具有衰变放射线可测定性、微量或超微量使用、不干扰生物过程、能直观地显示分布和功能等特点。
二、放射性示踪剂的类型及其应用1. 放射性核素选择性示踪剂这类示踪剂通过选择性地聚集于特定组织或器官，实现对该组织或器官的成像和功能评估。
最常用的核素有甲状腺摄碘剂、心肌灌注显像剂等。
甲状腺摄碘剂广泛应用于甲状腺功能及肿瘤的诊断，心肌灌注显像剂则可用于评估冠心病患者的心肌供血情况。
2. 混合性示踪剂混合性示踪剂是指将两种或多种不同的放射性示踪剂合并使用，以在同一影像中显示多个目标。
例如，通过将放射性核素和磁共振成像剂结合使用，既可以观察疾病的形态学变化，又可以评估其代谢和功能。
3. 核素治疗示踪剂核素治疗示踪剂是指将放射性核素直接用于治疗，通过放射性示踪剂对疾病灶进行靶向治疗。
最典型的应用是放射性碘治疗甲状腺癌、放射性颗粒治疗肝癌等。
三、放射性示踪剂的优势和挑战1. 优势：放射性示踪剂具有高灵敏度、高特异性的优势，能够在疾病早期发现和诊断，对于病情监测和治疗效果评估也具有重要价值。
此外，放射性示踪剂还可以提供重要的生理和代谢信息，进一步帮助医生制定个体化的治疗方案。
2. 挑战：放射性示踪剂的使用需要严格的辐射防护和药物管理，以确保患者和医务人员的安全。
此外，放射性示踪剂的成本较高，对医疗机构的设备和设施要求也较高。
因此，要合理、安全地应用放射性示踪剂，需要具备一定的专业知识和技术。
四、未来发展趋势随着医学影像技术的不断进步和放射性示踪剂的优化，放射性示踪剂的应用将更加广泛。
放射性同位素示踪的正确使用
同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，示踪实验的创建者是Hevesy。
Hevesy于1923年首先用天然放射性212Pb 研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。
继后Jolit和Curie于1934年发现了人工放射性，以及其后生产方法的建立（加速器、反应堆等），为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛应用提供了基本的条件和有力的保障。
一、同位素示踪法基本原理和特点同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。
因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。
利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等，稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪，气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。
放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂（tracer），但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，其应用范围受到限制；而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点：1.灵敏度高放射性示踪法可测到10-14－10-18克水平，即可以从1015个非放射性原子中检出一个放射性原子。
它比目前较敏感的重量分析天平要敏感108-107倍，而迄今最准确的化学分析法很难测定到10-12克水平。
2.方法简便放射性测定不受其它非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的r射线，在体外测量而获得结果，这就大大简化了实验过程，做到非破坏性分析，随着液体闪烁计数的发展，14C和3H等发射软β射线的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用。