《检验核医学》考前复习.docx

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《检验核医学》考前复习

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第一章绪论&核物理基础知识

本章重点：

•基本概念

•射线的种类、性质及其衰变方式

•射线与物质的相互作用

第一节绪论

•19世纪末的三大发现：

①1895年伦琴发现X射线；②1896年贝克勒尔（法）—铀放射性；1898年玛丽·居里（波）—钋、镭③1897年汤姆逊证明原子不是基本粒子:

原子可分

•放射性的应用:

核能源、医学应用、核武器、育种、除害、消毒、考古断代

1934年伊恩.居里---人工放射性核素

1937年99m锝

1938年131I

1938年32P治疗白血病

1938年128I测定甲状腺功能

•核医学（NuclearMedicine）：

是应用放射性核素进行诊断、治疗疾病和医学领域研究的学科。

核医学以其应用和研究的范围侧重点不同，可大致分为实验核医学和临床核医学两部分

第二节核物理基础知识

•元素（element）:

由原子核和核外电子组成，原子核内含有相同的质子数则属于同一种元素。

•A=Z+N：

A表示原子的质量数。

Z表示原子核内的质子数（即原子序数）。

X代表元素符号。

N表示原子的中子数。

•核素（nuclide）:

凡原子核具有特定的质子数、中子数以及一定能量状态的原子。

即核内的质子数相同，中子数也相同，所处的能级状态也相同。

•同位素（isotope）:

凡同一种元素的核素中具有相同的质子数而中子数不同的核素，它们在元素周期表上处于相同位置，互称为该元素的同位素。

•同质异能素（isomer）:

核内质子数和中子数相同而能量状态不同的核素。

如99mTc与99Tc（锝）

•在原子核内存在两种力：

①带正电荷的质子之间存在着相互排斥的库仑斥力。

②同时核子（中子和质子）之间还有相互吸引的短程核力。

当Z>83，核力不能与质子之间的斥力保持平衡，全是不稳定的原子。

当Z<83，至少存在一种稳定同位素。

•放射性核素（radionuclide）:

又可称为不稳定核素，是指原子核能自发地产生成分或能级的变化，变成另一种核素，变化时伴有射线的发射。

•放射性衰变（radiationdecay）：

又称核衰变（nucleardecay），指不稳定原子自发地发生核内成分或能级的改变，并放出一种或一种以上的射线的过程。

核衰变方式：

α衰变、β-衰变、β+衰变、EC（电子俘获）和γ跃迁。

射线：

α、β-、β+、γ

•α衰变：

α衰变是放出α粒子的放射性衰变。

α粒子是由两个质子和两个中子组成，实际是氦核42He。

质量数减少4，原子序数减少2。

238U→234Th+4He+Q

α粒子的质量大，带电荷，故射程短，穿透力弱；能量单一，对局部的电离作用强。

•β-衰变：

β-衰变发生在中子过剩的原子核。

核中一个中子转化成一个质子，释出一个负电子（来自核的负电子称β-粒子）及一个反中微子。

中子数减少1，原子序数增加1，原子质量数不变。

32P→32S+β-+Ue+Q

β射线的本质是高速运动的电子流。

穿透能力较弱、电离能力较强。

•β+衰变：

主要发生在中子数相对不足的核素，。

核中一个质子转变成一个中子，释出一个正电子（β+粒子）和一个中微子（υ）。

子核原子序数减少1，质量数不变。

正电子的射程仅1-2mm即发生湮灭辐射

13N→13C+β++υ+Q

•γ衰变：

又称γ跃迁，原子核从激发态回复到基态时，以发射γ光子释放过剩的能量的过程。

通常是在其他衰变发生之后形成。

γ射线的本质是中性的光子流，穿透力强，射程长，电离能力弱。

或把能量转给一个核外轨道电子，使之发射出，称为内转换电子（internalconversionelectron）。

第三节衰变常数与衰变公式

•生物半衰期：

指生物体内存在的放射性核素由于生物代谢从体内排除到原来的一半所需的时间。

用Tb表示。

•有效半衰期：

指放射性核素由于生物代谢和放射性衰变的共同作用减少到原来的一半所需的时间。

用Te表示。

•放射性活度（A）：

是描述核素放射量特征的一个物理量。

用单位时间内发生衰变的原子核数表示。

单位是衰变次数/秒。

国际单位贝可（Bq）即为1次衰变/秒。

常用单位为居里Ci，1Ci＝3.7×1010Bq

•放射性比活度：

是指单位质量样品中所含的放射性活度。

单位是Bq/g（Ci/g）

•放射性浓度：

指单位体积溶液中所含的放射性活度。

单位用Bq/ml（Ci/ml）表示。

第四节射线与物质的相互作用

•带电粒子与物质的相互作用：

αβ－β＋

电离（ionizations）、激发（excitations）、散射（scattering）、轫致辐射（bremsstrahlung）、湮灭辐射

•中性射线与物质的相互作用：

Xγ

①光电效应（photoelectriceffect）

②电子对生成（pairproduction）

③康普顿散射（comptonscattering）

•中子与物质的相互作用：

弹性碰撞、中子俘获

•电离：

指带电粒子使物质的中性原子失去轨道电子而形成离子的过程。

电离作用的强弱是以带电粒子在每厘米路径上产生的粒子对数来度量。

电离密度是衡量射线电离能力强弱的物理量。

•激发：

指带电粒子使受作用原子轨道电子从内层轨道跃迁到外层轨道的过程，而该电子从高能级回复到低能级时，能量以光子或热能形式释出。

•散射（scattering）：

带电粒子入射物质后，它受到物质原子核库伦电场作用而改变运动方向和能量的现象。

作用前后带电粒子的总动能不变。

β射线比α射线更容易出现散射。

•轫致辐射（bremsstrahlungradiation）：

高能β粒子入射物质通过原子核附近时，受到核库伦电场作用而急剧减速，将部分或全部动能转化为电磁辐射（X射线或γ射线）。

•湮没辐射（annihilationradiation）：

β+粒子与物质相互作用而能量耗尽时，将与物质中的自由电子结合，正、负电荷抵消，转化为两个方向相反、能量各为0.511MeV的γ光子，又称光化辐射（actinicradiation）。

•光电效应（photoelectriceffect）：

γ光子经过物质时，把全部能量交给轨道电子而释出形成光电子的过程，也称光电吸收（photoelectricabsorption）。

•康普顿效应（Comptoneffect）：

γ光子经过物质时，与一个核外电子发生碰撞，γ光子将部分能量传给该电子，使之以θ角度释出，而本身的运动方向也发生θ角度偏转的过程。

入射光子的能量随机分布到散射光子和康普顿电子上，因而康普顿电子的能谱是连续的，称康普顿谱。

•电子对效应（electronpaireffect）：

当大于1.022MeV的γ射线入射物质后，γ射线受到物质原子核的核力场作用转化为一对正、负电子，而γ射线消失，多余的能量作为电子对动能，这个过程成为电子对效应，也称为电子对生成（electronpairproduction）。

第三章放射性测量

本章重点：

•与测量相关的几个基本概念。

•固体荧光闪烁探测器的工作原理。

•液体荧光闪烁测量的特点。

•液体闪烁测量中淬灭的产生和校正。

•放射性测量技术是核医学最基本的技术，需要用到专门的探测仪器

第一节概述

•绝对测量（absolutecounting）：

不借助中间手段而直接测量放射性活度的方法。

•相对测量（relativecounting）：

需借助中间手段，通过已知标准源的活度求出待测样品的放射性活度。

•衰变率（rateofdisintegration）：

单位时间内放射性原子核衰变的实际次数。

是表示放性活度的绝对物理量。

单位：

衰变次数/秒DPS（decaypersecond）、DPM（decayperminute）

•计数率（rateofcounts）：

单位时间内核辐射仪器记录到的脉冲数，是表示放射性活度的相对物理量。

单位：

计数/秒CPS（countpersecond）、CPM（countperminute）

•测量效率（detectionefficiency，E）：

单位时间内仪器记录的脉冲数占实际衰变次数的比率，是衡量核辐射探测仪器工作品质的指标。

探测效率E=计数率/衰变率x100%

•本底计数（backgroundcounts）：

在没有放射性样品存在的时候仪器所记录到的脉冲。

来源：

天然本底辐射、放射性污染、仪器附近的强辐射源、仪器内部的放射性

•测量方式：

（按测量射线来分）：

①α测量②β测量：

定量－低能β射线首选液体闪烁测量③γ测量：

定量－NaI晶体闪烁探测器

•影响样品放射性测量的常见因素：

①几何因子（样品因素，影响较大，几何形状，位置，立体角等）

②测量系统（探测效率、散射、吸收和自吸收、仪器工作条件：

稳定的工作电压）

③样品（几何形状，位置，立体角等）

第二节放射性测量仪器与原理

•核医学仪器：

是能够将电离辐射的辐射能转换为电能、光能等信号，并对信号进行处理的仪器。

•能量的走向（工作原理）：

样品→闪烁体→光子→PMT→电子→光阴极（脉冲）

•探测原理：

射线与物质的相互作用。

EG:

电离、激发……

•分类：

按探测器（radiationdetector）的工作原理不同，分为

电离型探测器：

气体或固体、半导体

荧光闪烁型探测器：

固体或液体

•荧光闪烁型探测器（固体）：

•闪烁体：

是指能够吸收射线的能量而激发，并且在退激时将能量转化为荧光光子的物质。

固体闪烁体包含无机闪烁体、有机闪烁体和塑料闪烁体。

最常用的固体闪烁体为碘化钠（NaI）。

对射线的吸收性能好，自身透明度好，探测效率高

•光电倍增管（PMT）：

由光阴极、聚焦极、次阴极、光阳极组成；能够接收荧光光子，转化成光电子；经逐级的聚焦放大，打在光阳极上，形成可以记录的脉冲。

PMT的响应光谱。

第三节、液体闪烁测量

•液体闪烁测量（简称液闪）的特点：

①放射性样品溶解于闪烁液中测量；②形成4π或接近4π几何测量条件；③可以有效的避免了样品的自吸收；④采用双光电倍增管，通过符合电路筛选样品计数。

缺点:

当样品不溶于闪烁液时，样品制备较困难。

•脉冲幅度分析器：

上甄别器、下甄别器、反符合线路，阈值可调，减少了本底和异常信号的干扰。

第三节放射性样品的测量

•低能β射线的测量，目前最有效的计数测量技术是液体闪烁测量法。

•溶剂：

闪烁系统中含量最多的成分，＞99%

要求：

能量传递效率高，通透性好，溶解能力好，价廉。

常用：

甲苯、二甲苯、对二甲苯

•样品测量瓶：

闪烁瓶

要求：

低钾，透光好，化学性能好

常用：

低钾玻璃、聚乙烯、聚四氟乙烯

•闪烁剂：

荧光物质

要求：

溶解度好，发光效率高，发射光谱与PMT响应，光谱匹配

常用：

TP,PPO,PBD,b-PBD

•第二闪烁剂：

POPO，作用类似于NaI（TL）中的TL

•淬灭及其校正：

•淬灭（quenching）：

在能量从溶剂传递到光电倍增管的过程中，每一步都存在着一定的能量损失，统称为淬灭。

导致脉冲高度降低，计数率下降，能谱左移。

•主要类型：

①局部淬灭：

射线到达闪烁剂分子之前的能量损失,主要由样品的自吸收造成。

②浓度淬灭：

闪烁剂以热能的形式散发。

闪烁剂浓度过高时容易发生。

③化学淬灭：

闪烁液中的各种成分对射线能量的吸收。

④颜色淬灭：

光子产生以后被有颜色的介质所吸收。

•校正方法:

外标准源法、H数法

•具体步骤

①测量10瓶等量标准品（已知放射性活度并加入体积从小到大的不等量的淬灭剂使淬灭作用从小到大呈梯度分布）。

②仪器给出标准品的计数率C1-C10和H数H1-H10。

③根据标准品已知的DPM（D1-D10）计算探测效率E1-E10。

④以H数为横坐标，探测效率E为纵坐标作出淬灭校正曲线。

⑤相同条件下测量样品，得到样品的CPM和H数。

⑥按照样品的H数在淬灭校正曲线上查找样品的探测效率E。

⑦根据E＝CPM/DPM计算样品的DPM。

第四章放射性核素标记化合物

本章重点：

•关于标记化合物的基本概念

•标记化合物的纯度

•碘标记化合物的制备

•放射性药物的定义和特点

第一节概述

•放射性核素标记技术：

将放射性核素以一定的方式引入物质分子之中；带有放射性核素的分子称为放射性核素标记化合物

•前提：

不能改变被标记物的原有理化和生物学性质

•同位素标记（isotopiclabeling）：

标记化合物中的放射性核素是原化合物中固有元素的同位素，则称为同位素标记。

例如：

H14COOH的12C被14C取代。

•标记化合物的纯度：

包括放射性核素纯度和放射化学纯度以及化学纯度。

•放射化学纯度：

指特定结构的标记化合物的放射性占总放射性的百分比。

既要考虑放射性核素部分，又要考虑化合物部分。

•放射性核素纯度：

指标记化合物中是否含有不同种的放射性核素及其含量多少。

以特定放射性核素的放射性占总放射性的百分比表示。

主要针对的是放射性核素标记化合物的放射性核素部分。

•制备标记化合物的考虑因素：

①价格②稳定性：

化合物的稳定性、标记原子的稳定性③微量操作技术④预实验：

冷实验

•标记的基本方法：

①化学合成法：

通过各种化学反应，将放射性核素引入到待标记化合物特定位置上的标记方法。

优点：

可以选择标记的核素、标记的位置、比放射性可以严格控制，分离提纯容易。

②同位素交换法：

利用同一元素的两种同位素之间的互相交换而制得所需标记化合物的方法。

方法简便，易于操作，适宜于稀有、结构复杂的有机化合物的标记。

无进行定位标记，主链上的原子无法标记，标记物的比放低。

③生物合成法：

利用生物活体（动、植物或细菌）的生理代谢或离体酶的生物活性将简单的放射性物质在活体内或试管中转化成为具有生物活性的放射性核素标记化合物的方法。

优点是可以合成一些化学合成法无法合成的化合物。

④络合物/螯合物生成法：

将放射性金属离子与特点的化合物进行络合和螯合反应，标记到化合物分子上的方法。

操作简单、快速。

但对标记化合物的活性影响较大。

第三节碘标记化合物的制备

•放射性碘标记蛋白质或多肽的基本原理:

氧化。

离子碘氧化成单质碘，与酪氨酸、组氨酸或色氨酸残基上的苯环或咪唑环反应，取代上面的氢。

•标记方法：

•直接法：

直接标记到蛋白质分子的酪氨酸残基的苯环上，形成单碘酪氨酸或双碘酪氨酸。

•氯胺T法

氯胺-T（Chloramine-T），化学名叫：

N-氯代对甲苯磺酰胺钠盐，是一种较温和的氧化剂。

氯胺T在水溶液中水解产生次氯酸，使碘的阴离子氧化成碘分子。

加入过量的还原剂偏重亚硫酸钠（Na2S2O5）即可以终止反应。

用量为氯胺T的1.5倍—2倍左右。

•注意事项：

碘源选择比放高、新鲜配制；

氯胺-T的用量要适当；反应的体积不宜过大：

一般在100-300μl；氯胺T在光和空气中不稳定，需新鲜配制。

反应体系的pH值：

最佳pH值在7-8之间。

•乳过氧化酶法（LPO）：

少量过氧化氢存在时，乳过氧化酶能促使过氧化氢将碘离子I-转化为活性形式I+,而使蛋白质碘化。

优点：

对蛋白质的损伤小。

缺点：

标记率比较低。

•间接法：

避免了氧化剂和蛋白质的直接接触，对蛋白质的活性影响较小。

载体主要是联结到蛋白质分子表面的赖氨酸或N-末端，可用来标记缺乏酪氨酸残基的蛋白质。

引入的载体要引起蛋白质分子的位阻效应，故不用于分子量<1万的蛋白质的标记。

碘的利用率和标记率均低于直接法。

•碘标记对生物活性的影响：

碘原子的掺入量：

每一个蛋白质分子上标记的碘原子越多，对蛋白质生物、免疫活性的影响越大。

最好保证单碘化。

蛋白质分子的化学损伤：

多是由氧化剂直接引起的。

位阻效应：

由于碘原子的半径较大，引入蛋白质分子后，可能影响其活性中心的构型而影响其活性发挥。

•同位素效应：

放射性同位素取代原固有原子后，化合物的反应特性不发生改变但有时会发生反应速度的变化。

第四节标记化合物的纯度鉴定

•标记好以后的标记化合物一般要鉴定其纯度。

•一般的鉴定包括三个步骤：

①标记率的测定（纸层析分段测量法）

标记率=标记物的放射性/投入的总放射性

固定相：

层析纸/层析板

展开剂：

2～3种体系比较验证

点样,展开：

可应用标准品作参考样

测量：

自显影、分段测量、放射性扫描

②分离纯化：

提纯方法主要有层析法，凝胶过滤法，树脂吸附法等。

③标记物的鉴定：

主要是测定标记物的生物学性质、放射性化学纯度、放射性比活度等。

第五节标记化合物的辐射自分解

•标记化合物的分解方式：

包括初级内分解、初级外分解、次级分解和化学分解。

•初级内分解：

由于标记原子的放射性衰变产生子核而导致原标记化合物组成改变。

无法避免，半衰期越短，比放射性越高越容易发生。

放射性杂质；非放射性杂质。

•初级外分解：

由于射线作用于标记化合物分子，使其化合键断裂而引起的分解。

α、β射线较之γ射线更容易产生初级外分解。

•标记化合物的储存

•低温储存：

14C，32P，35S，卤素一般在-40℃。

标记氨基酸在-2℃保存比在-20℃保存效果要好。

3H标记化合物需用液氮快速冷冻保存。

•降低比活度：

在不影响使用的前提下，降低标记化合物的比放射性可以减少辐射自分解。

•清除氧自由基：

加入自由基清除剂如2%乙醇，并降温、避光保存。

•选择适当的溶剂：

耐辐射、融解能力好、高度纯化。

•纯化：

标记化合物长期储存时应定期纯化。

第六节放射性药物

•放射性药物：

含有放射性核素、符合药典要求，用于医学诊断和治疗的一类特殊制剂。

分类：

治疗用、诊断用；长半衰期、短半衰期

•放射性药物的特点：

具有放射性、不恒定性、引入量少、辐射自分解

第五章放射性核素示踪技术

本章重点：

•放射性示踪技术的定义、原理和特点

•基本概念

•放射性核素显像原理。

第一节放射性核素示踪技术的原理及特点

•示踪技术：

是指给观察的对象加上标记（label），再引入被研究的系统，观察标记物在该系统中的运动转化规律。

因多采用放射性核素作为标记物，故又称为放射性核素示踪法。

•放射性示踪技术的基本原理：

①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。

②可区别性（可测量性）：

放射性核素示踪剂与可发出各种不同的射线，能够被放射性探测仪器所测定或被感光材料所记录。

•特点：

①灵敏度高：

最低检出水平为10-18mol或g

②检测方便：

以放射性测量技术为基础；可以简化各种分离提纯的步骤

③合乎生理条件：

引入量小，不破坏体内的生理平衡

④可以定位

⑤通过显像手段可以在测定代谢的同时，了解被测物在组织或细胞的分布

•示踪实验的基本类型：

①整体示踪实验：

体内示踪实验，是以完整的生物有机体作为研究对象，通过体外观察或取标本测量以了解示踪物在机体内的运动规律。

例如临床上常见的各种脏器的核医学显像、药物在动物体内的吸收、分布、排泄研究。

②离体示踪实验：

体外示踪实验，以从整体分离出来的组织或细胞等简单系统为研究对象。

例如用3H-TdR掺入DNA作为淋巴细胞转化的指标观察细胞免疫情况等。

•常用的放射性核素：

物质代谢转化研究中的3H、14C、32P等

体外放射分析中的125I，

临床上脏器功能测定与显像的131I、99mTc等。

•放射性比活度：

要有足够高的放射性比活度

•放射性含量：

指单位组织中的放射性活度。

反映了不同的组织对该示踪物的浓集能力。

单位：

dpm/mg组织或dpm/ml体液。

•放射性比值：

两种组织中同一化合物放射性含量之比。

多用于分布实验。

第四节放射自显影技术

•放射自显影ARG：

利用射线使感光材料感光形成潜影，经显影定影后形成图像；判断放射性示踪剂的分布部位和数量（定量）的技术

•基本原理：

示踪原理+显影原理

类似照相，光线中的光子被胶片中的卤化银吸收而形成潜影。

Ag++e-→Ag。

潜影形成的原理（溴化银感光的原理）

第一步:

是发射电子。

Ag2Br+β粒子→Ag++Br2-

第二步:

射出的电子被带正电荷的银离子俘获，形成银原子。

e-+Ag+→Ag

第三步:

许多带正电荷的银离子被还原成银原子，在该溴化银结晶颗粒中形成潜影。

Ag⋅⋅⋅⋅⋅⋅Ag→nAg

显影：

通过显影液完成，卤化银晶体还原成金属银颗粒的过程。

显影液由显影剂（米吐尔海德尔，起还原作用）、促进剂、（提供碱性环境，常用Na2CO3以利于显影过程的进行）、保护剂（中和还原剂的氧化产物亚硫酸钠）及抑制剂组成

定影：

作用是溶去未形成潜影的银晶体。

定影液由定影剂（海波，溶去未形成潜影的银晶体）、保护剂（与酸反应，抑制定影剂被酸分解，亚硫酸钠）、停显剂（醋酸，终止显影剂继续使用）和坚膜剂（钾矾，防止乳胶膨胀、脱落、操作中擦伤和划伤）组成

放射自显影技术的特点：

优点：

①灵敏度高，银粒计数。

②定位准确。

能在形态的基础上观察示踪剂的分布。

可以把放射性测定同形态学观察结合起来进行。

图像逼真直观。

③分辨率高。

④能把定位和定量结合分析。

⑤感光材料具有累积成像的效应。

弱样品可延长测量时间，累积计数。

⑥可保存。

缺点：

①实验周期长②定量不准确，只能半定量

感光材料

组成：

银盐+明胶

银盐：

经核射线作用而感光，主要是卤化银。

由于卤化银结晶的大小不一样，灵敏度不一样。

按结晶颗粒的大小不一样分为许多型号，例核-4型适合于β射线自显影，核-2型适合于α自显影。

HW型适合于电镜自显影。

明胶：

明胶则主要起支持作用，使银盐结晶分散，明胶吸水膨胀后具有通透性，因而显影、定影、染色得以进行。

明胶是银盐的增敏剂，能提高银盐的敏感度。

并能使银盐结晶分散，确保分辨率。

明胶吸水膨胀，显影液、定影液均能透入，干燥后可回复原来的形状。

感光材料的特点：

①卤化银以微晶体的形式悬浮、分散在明胶中，射线作用、显影、定影等变化都发生在卤化银晶体上。

②要求感光材料对核射线的灵敏度高、卤化银晶体细而均匀。

③卤化银的含量和晶体大小决定了感光材料的性质，单位体积中银盐的含量越多，灵敏度越高；银盐的颗粒越细，则分辨率越好。

常用的感光材料：

①原子核乳胶（使用最多，溴化银和明胶按一定的比例混匀制备而成）

①液体核乳胶：

常温下粘稠液状，直径＜0.24μm②核乳胶干板：

核乳胶胶片③原子揭膜核乳胶

②X线胶片：

颗粒较粗，平均直径2.5~3μm，两面或单面涂有乳胶，组成同氚片，主要用于射线能量等的宏观自显影。

③氚片：

由溴化银、碘化银和明胶组成，单面涂胶，银晶体颗粒直径约为1μm，常用语以氚为示踪剂的宏观放射自显影。

ARG类型

①宏观自显影（macroautoradiography，大体）：

观察小动物的整体标本、大动物的脏器标本、以及各种电泳凝胶、层析板、免疫沉淀板等都可进行宏观放射自显影。

只需用肉眼或借助放大镜（低倍镜）进行观察，由黑度（光密度）来定位和相对定量。

②光镜自显影（lightmicroscopicARG，细胞）：

借助光学显微镜观察组织和细胞、分辨力高、达细胞水平。

以光学显微镜下的银颗粒分布及数量来判断放射性核素示踪剂的