核醫(yī)學核素示蹤技術

核醫(yī)學核素示蹤技術核醫(yī)學核素示蹤技術第1頁第一節(jié)示蹤原理及特點一、定義：示蹤劑→吸收、分布、排泄、研究轉移規(guī)律及研究疾病、診療一門科學。示蹤技術處理實際問題，不能取代特點：引入物不能太多……太小……示蹤技術發(fā)展過程：二、基礎原理：Tracer與未標識時化學、生物學性質相同，利用放射性可測量進行示蹤物跟綜研究（位置、數量、轉變）。核醫(yī)學核素示蹤技術第2頁三、示蹤研究特點：1、靈敏度高，可達10-14-----10-18g2、測定方法簡單、不用分離，提純……3、合乎生理條件4、可定位研究和定量研究5、可動態(tài)研究，對數據做動態(tài)分析6、標識分子易分辨（新舊分子判別）7、非創(chuàng)傷性四、常見試驗類型：離體示蹤整體示蹤單標或多標示蹤核醫(yī)學核素示蹤技術第3頁1、選擇試驗類型幾個標準

a.吸收、分布、轉運、排泄等用整體示蹤實驗；

b.研究物質在精細結構中運動規(guī)律，可選離體試驗，但結果須有整體試驗驗證；

c.物質轉化研究，離體、整體都得做；

d.單用離體試驗有時可能得犯錯誤結論。五、示蹤試驗應注意問題（八個）核醫(yī)學核素示蹤技術第4頁2、示蹤物選擇應考慮問題1）射線類型：γ、β（中能、低能……）2）T1/2：3）放化純：>95%4）比活度：要適當5）標識位置選擇要依據試驗來定6）標識物穩(wěn)定性、價格7）載體量大?。狠d體指與放素化學狀態(tài)相同穩(wěn)定同位素、如51Cr中混有Cr、穩(wěn)定性Cr就是戴體。核醫(yī)學核素示蹤技術第5頁3、示蹤量估算：

預試驗或前人經驗，應注意人體內稀釋、組織內濃聚及對動物健康影響

辦法：查文件+預試驗+確定儀器效率核醫(yī)學核素示蹤技術第6頁4、示蹤引入路徑：口服、灌胃v、m、皮下、腹腔。5、樣品制備要有利于定量、定位測量、測量方法確定后，要考慮樣品容量，測量時間等問題。6、數據處理：依據不一樣試驗目標，選擇適當參數。7、動物試驗：適當動物，包含大小、動物特征、防護、尸體處理。8、短半衰期核素要考慮衰變校正核醫(yī)學核素示蹤技術第7頁六、示蹤試驗中同位素效應

1、同位素效應：不一樣同位素之間原子質量差異較大，因而它們參予同一化學反應速度不一樣稱之。如：1H（p）e（周期表中H）

2H（n、p）e

3H(2n、p)e

表示方法：以同位素間參加化學反應速率常數比值來表示，如KH/KTKH/KD

氫同位素表示法核醫(yī)學核素示蹤技術第8頁2、同位素效應分類：

1）初級同位素效應：與放素連接化學健對速度影響（主鍵）

2）次級同位素效應：與放素相鄰化學健對速度影響（次?。?/p>

3）溶劑同位素效應：溶劑中某原子被同位素取代而影響溶質反應速度，如普通化學反應在水中，若改為氘水，對反應速度影響。

4）物質體系同位素效應：進入體內后對生化反應速度影響，如H2O改為2H2O喂養(yǎng)動物對生化反應影響。核醫(yī)學核素示蹤技術第9頁

核素稀釋法核素稀釋法測物質含量原理：稀釋前后放素量不變。（忽略衰變、排泄等原因）

1、測血容量或體液含量：Cl和Br放射性同位素主要在細胞外液分布，進入細胞極少。如用82Br引入體液中，引入總活度為A（β-），待一定時間混勻后，抽取少許體液測得比放為q/ml，則體液量等于A/q（ml），即

C1V1=C2（V1+VX）

核醫(yī)學核素示蹤技術第10頁2、測Rbc壽命或其它細胞壽命取Rbc與Na51CrO4混合，淋洗后Rbc即被標上，引入體內不一樣時間測放，研究其壽命。另一個方法：15N—甘氨酸引入血液，Rbc合成時攝取15N—AA，所以新生成Rbc含有放射性，30天左右15NRbc達高峰，而且保持一定時間恒定，最終15NRbc逐步死亡而放射性下降，可算得Rbc壽命。同理，該法可研究Wbc、腫瘤細胞等。核醫(yī)學核素示蹤技術第11頁

原理：將已知比活度標識物與非標識物混合，測出混合物比活度，可求出非標識物含量。（混合前后放射性不變原理）設：已知標識物量為m1，比活度為S1（dpm/mg）混合物測得比活度為S2（dpm/mg），求混合物中非標識物化學量mx

據混合前后放射性不變原理得

S1m1=S2(m1+mx)Mx=m1(s1/s2—1)舉例：134（參考試驗核醫(yī)學與核藥學，胡亞兒、劉長征等主編）3、正稀釋法測物質含量核醫(yī)學核素示蹤技術第12頁4、反稀釋法：用已知非標識物測標識物含量。原理：同3（135）設：已知非標識物量為m2

已知標識物比活度為S1

混合后測得比活度為S2

求標識物化學量mx

據原理得：S1mx=S2(m2+mx)m2S2mx=--------------S1—S2核醫(yī)學核素示蹤技術第13頁5、核素雙稀釋法（參考）設取兩份待測放射性樣品，這兩份放射性相等。分別加入非標識已知m1

和m2混合，取出少許提純，測得比活度為S1；S2得：S1（m1+mX）=S2（m2+mX）

S2m2—S1m1mX=-------------------S1—S2核醫(yī)學核素示蹤技術第14頁

一、參入試驗：目標是搞清楚體內一些物質如前身物、反應產物、中間代謝步驟及轉化條件。

1、參入試驗類型：整體+離體整體參入試驗：如3H-TdR證實TdR是DNA合成前體物離體參入試驗：含有生理活性生物材料，如組織切片、組織勻漿、游離細胞、亞細胞顆粒等，將標識物加入，以證實試驗可能性，但做結論要有整體試驗驗證才可靠。第三節(jié)物質轉化示蹤核醫(yī)學核素示蹤技術第15頁2、主要參數

產物總放參入百分率=---------------×100%

前身物總放產物比活度相對比活度=------------------

（參入率）前身物比活度核醫(yī)學核素示蹤技術第16頁

①淋巴細胞轉化試驗試驗設計原理（細胞培養(yǎng)）：

DNA子代細胞（子代細胞含有放射性）

DNA子代細胞植物血凝素淋巴細胞PHA淋巴母細胞（能分裂繁殖）3H-TdR培養(yǎng)72hr3、參入試驗舉例應用核醫(yī)學核素示蹤技術第17頁用3H-TdR參入淋巴細胞量（即Lim中放射性強弱）反應出淋巴細胞轉化能力。應用：

反應細胞免疫狀態(tài)反應細胞增殖速度試驗結果表示形式：參入百分率百萬細胞DNA計數=cpm/106cell

試驗組DNA放射性刺激指數=--------------------------------

對照組DNA放射性核醫(yī)學核素示蹤技術第18頁②證實甘氨酸是血紅素前體物（設計原理）理論推測可能前身物有5種，分別為甘氨酸、檸檬酸胺、DL-谷氨酸、DL-脯AA、DL-亮AA，分別用放素標識后引入細胞培養(yǎng)，最終測定合成Rbc放射性，證實甘氨酸是其前體物。核醫(yī)學核素示蹤技術第19頁4、代謝物轉化參入試驗舉例：將蛋AA中甲基CH3用C2H3置換標識，得到標識物為氘標識蛋AA，做整體參入試驗，其合成肌酸中含有可測氘，說明肌酸中甲基是由蛋AA轉過來。5、參入競爭抑制試驗原理：類似于RIA

標識前身物和非標識前身物+參入試驗中，與單獨用標識前身參入試驗結果放射性不一樣。深入證實參入試驗。核醫(yī)學核素示蹤技術第20頁二、雙標識參入試驗原理將待研究前身物用兩種不一樣核素（如放一放，穩(wěn)—放）標識，測定計算待示蹤物中兩種核素活度比值。并將試驗結果比值與該比值做比較，兩比值應保持（大致）不變。

核醫(yī)學核素示蹤技術第21頁舉例（1）證實肌酸或腎上腺素合成過程中，甲基轉移為整體轉移，而不是分解后重新形成。將甲基用雙標識標上，測出該甲基兩種核素比值，即可確定。（2）證實生物堿Elymoclavine前身物N2-甲基色AA是非完整基團參入到產物中去。將前身物用14C和3H雙標識，并測兩放比值，引入試驗后測產物兩放比值，發(fā)覺產物兩放比值顯著降低，證實了試驗構想。核醫(yī)學核素示蹤技術第22頁第四節(jié)物質吸收、分布、排泄示蹤一、吸收示蹤1、吸收百分率測定：該技術尤其對一些藥品吸收研究有用，將該藥標識后口服或灌胃，然后搜集類便測放射性，若吸收入血再排入消化道量忽略不計，（如龍膽紫）測：

攝入量—糞例殘余量吸收率=------------------

攝入量

應用：研究某藥品吸收情況或一些疾病會使胃腸道吸收率大大下降。核醫(yī)學核素示蹤技術第23頁2、生物利用度

絕對利用度：將相同劑量同一示蹤物分別V和口服，不一樣時間取血測放射性，得下列圖（143）：對兩曲線下面積分別積分叫做AUC

口服AUC

絕對利用度=-------------------×100%

靜注AUC

利用核醫(yī)學核素示蹤技術第24頁相對利用度指用二種不一樣口服方案，其差異能夠是不一樣劑型，或加某一輔助因子，得到下面圖型：口服但改變劑型AUC2AUC1

AUC1相對利用度=-----------AUC2應用：臨床、藥理、預防醫(yī)學核醫(yī)學核素示蹤技術第25頁二、吸收時化學形態(tài)示蹤研究

內容：確定一些復雜有機物在消化道中經降解后以什么化學形態(tài)被吸收。P1441、單標識示蹤

如用14C標識游離脂肪酸經胃腸道發(fā)覺長鏈脂肪酸70~90%以甘油三酯形式出現在淋巴液中，而短鏈者以游離酸形式出現在門脈血中說明腸道可吸收游離脂肪酸，長鏈者要在腸壁重新形成甘油三酯入淋巴液，短鏈可直接進入血循環(huán)。核醫(yī)學核素示蹤技術第26頁2、雙標識示蹤：將示蹤物在二個不一樣部位標上二種不一樣放素，口服后追綜二種標識去向。如在膽固醇酯7a位標上3H，在脂肪酸羧基位上用14C標識，口服后搜集胸導管淋巴液，分別測二個放素、結果見表。

核醫(yī)學核素示蹤技術第27頁表3H14C雙標識示蹤淋巴液分析----------------------------------------------------------------------------------------

3H14C3H/14C

----------------------------------------------------------------------------------------回收7.3260.29膽固醇30.1膽固醇酯69.91.2甘油三酯93.4磷酯5.4------------------------------------------------------------------核醫(yī)學核素示蹤技術第28頁結論：膽固醇吸收與脂肪酸吸收不一樣，脂肪酸主要出現在甘油三酯中，膽固醇酯在腸道先水解為游離膽固醇和脂肪酸，然后才吸收，進而再參入新成份。膽固醇合成近40步反應幾乎每一步都是用示蹤試驗說明。核醫(yī)學核素示蹤技術第29頁

研究某物質在何部位吸收入血循環(huán)、能區(qū)分內源性與外源性物質標識物。

1、將感興趣腸段切下來，翻過來結扎，泡在示蹤溶液中，看進入腸袋內示蹤物，研究示蹤物吸收率，叫離體腸段試驗。

2、動物口服示蹤物、不一樣時間處死動物、分離腸段內容物、測放，研究不一樣腸段吸收特征。

3、口服示蹤物后觀察消化道壁內示蹤物含量改變、研究吸收效果最正確腸段區(qū)域。

4、將示蹤物引入特定部位、如呼吸道、直腸、舌下等，觀察血液中示蹤情況。三、吸收部位示蹤研究核醫(yī)學核素示蹤技術第30頁四、物質分布與轉運示蹤研究物質在體內處于不停更新動態(tài)平衡中、分布和轉運有其規(guī)律性，但病理情況下這些規(guī)律破壞。動態(tài)觀察宏觀水平細胞水平亞細胞水平試驗步驟：分子水平

1、購置或標識示蹤物并引入動物體內

2、測量+ARG觀察示蹤物分布

3、選擇參數，擬合數據核醫(yī)學核素示蹤技術第31頁應用舉例：

1、濃集區(qū)域確實定：如氟烷麻醉劑：用14C標識后引入動物、發(fā)覺放射性主要在大腦和小腦白質，所以起全麻作用。

2、乙酰唑胺利尿作用，口服有NS副作用，35S標識后引入動物體內發(fā)覺在下丘腦、海馬等部位有濃集。

3、魚腥草可治療支氣管炎，標識后引入體內發(fā)覺支氣管組織有較高濃集。

核醫(yī)學核素示蹤技術第32頁4、青蒿素可治療瘧疾，用3H—青蒿素引入感染瘧疾動物體內發(fā)覺放射性在感染Rbc中，深入定位在瘧原蟲質膜和食物泡。

5、碩士理性物質在體內分布示蹤試驗，如骨鈣代謝與老年人關系。

6、特定標識物示蹤試驗：如probe、標識單抗、標識互補DNA或RNA，標識受體配基等進行原位雜交、放免顯象、RBA、ARG分析。

7、碩士理物質在體內轉運示蹤試驗核醫(yī)學核素示蹤技術第33頁

如一些激素進入血液后與運載蛋白結合進行轉運、可經過將其標識后進行示蹤研究，并經過生化過程分析加以證實。又如將各型脂蛋白標識后引入動物，ARG發(fā)覺動脈放射性增強。第五節(jié)細胞動力學示蹤研究（不做介紹、感興趣者可自學）核醫(yī)學核素示蹤技術第34頁第六節(jié)放素示蹤動力學定義：研究物質體內運動規(guī)律，并推算相關數學表示式及參數理論試驗方法稱之。內容：

1、用已知體系預計待研究對象體內運動規(guī)律

2、用取得資料來建立、推算相關體系數學表示式及參數。核醫(yī)學核素示蹤技術第35頁示蹤物：指被研究系統(tǒng)內模擬研究對象物質。示蹤物基礎要求：1）不干擾體內生理狀態(tài)2）標識核素要小到與被示蹤物相比可略不計。3）能夠被追蹤測量核醫(yī)學核素示蹤技術第36頁示蹤動力學一些基礎概念（P156）代謝庫：指一個假想，有特定物理功效空間分類：開放性代謝庫：現有入庫物質，也有出庫物質閉合性代謝庫：只進不出或只出不進。庫大小P：表示某物質在代謝庫中量通道：指進出庫通道：（不止1，2條）。穩(wěn)態(tài)代謝庫：進出庫速率相同：庫內代謝處于平衡狀態(tài)。非穩(wěn)態(tài)代謝庫：進出庫速率不相同，庫內代謝處于非平衡狀態(tài)或形成新動態(tài)平衡。核醫(yī)學核素示蹤技術第37頁更新速率FXX：指庫中某物質單位時間內更新量。條件：庫處于動態(tài)平衡條件下。輸入速率FXY：指單位時間進入庫量輸出速率FYX：指單位時間輸出庫量注：X代表庫，Y代表通道，F代表速率，F角標小字輸入在前，輸出符號在后，比如：FXO：表示只輸入不輸出（如消化道吸收）FOX：表示不輸入只排泄（排尿）產生速率PR：單位時間從系統(tǒng)外（庫外）獲取物質量。動力學幾個參數核醫(yī)學核素示蹤技術第38頁排除速率DR：單位時間向庫外排出量去除率Cl：單位時間排除物質相當于多少體積血漿中所含該物質量（ml/h）速率常數K：單位時間內某物質在庫中改變量相當于庫大小百分比，如更新速率常數KXX。更新時間T：指庫中某物質更新量相當于庫大小所需時間。半更新時間T1/2：指某物質更新量相當于庫大小1/2所需時間。核醫(yī)學核素示蹤技術第39頁

0.693參數間關系：T1/2=---------------------------K（更新速率常數）

1T（更新時間）=-------------------------K（更新速率常數）F（更新速率）=P（庫大小）×K（更新速率常數）

D（輸入示蹤物總活度）P（庫大?。?-----------------------------------A0（零時刻比活度、混勻后）去除率CL=K（速率常數）×庫容積V核醫(yī)學核素示蹤技術第40頁代謝庫模型：單庫、雙庫、三庫（P158）求解動力學參數普通步驟：1、建立數學模型：單、雙、三庫等模型，選定數學表示式。2、進入人或動物示蹤試驗，引入示蹤物后不一樣時間采樣測量3、曲線擬合4、求算（解）動力學參數核醫(yī)學核素示蹤技術第41頁不一樣類型求解動力學參數舉例

1、穩(wěn)態(tài)單庫模型中閉合單庫：示蹤物引入體內快速被稀釋而沒有任何物質排出（只進不出）如51Cr標識Rbc5×106dpm引入血液，混勻后取少許測得比活度為C，求血溶量？依據A=CV已知：A=5×106dpm（標識物體積忽略不計）

C=dpm/mlA5×106V=--------=-----------------=2500mlC核醫(yī)學核素示蹤技術第42頁2、穩(wěn)態(tài)單庫開放型模型：（有進有出）注入放射性逐步下降，穩(wěn)態(tài)情況下，庫容積不變，物質輸入輸出相等，即到達平衡。如一次快速引入示蹤劑后，庫中示蹤物有代謝或排出和放射性衰變三個過程，如一次V125I-BSA0.5×107dpm，不一樣時間取血測放得以下曲線。1000800600Dpm/ml1020(min)核醫(yī)學核素示蹤技術第43頁從圖中得出

T?=10min

而更新速率常數K0.693K=--------------=0.0693/min10

核醫(yī)學核素示蹤技術第44頁又從圖中知，零時比活度

A0=dpm/ml（直線Y軸載距）

總放0.5×107所以庫大小P=--------------=-------------------=2500mlA0比活度

去除率：

CL=KV=0.0693×2500=173ml/min核醫(yī)學核素示蹤技術第45頁再例：用四氧嘧啶靜脈注射(50mg/kg)大鼠破壞胰島制成糖尿病大鼠模型，再將14C一萄糖2×105dpm注射大鼠一批，不一樣時間取血測血中放射性強度，得以下列圖：P16001234(h)100001000100正常鼠糖尿病鼠

引入示蹤物時間血葡比活度dpm/mg核醫(yī)學核素示蹤技術第46頁正常大鼠糖尿病大鼠At(dpm/mg)10000800046801000200（縱坐標）

01234t(hr)橫坐標

示蹤物引入單庫后，庫中物質比活度必定按接指數規(guī)律下降，數學表示式：At=A0·e-kt或LnAt=LnA0—ktA0為初始比活度At為某t時間比活度K為更新速率常數假如以LnAt對t做圖，斜率為K核醫(yī)學核素示蹤技術第47頁按單庫模型計算動力學參數見下表（P160）核醫(yī)學核素示蹤技術第48頁結論：1）糖尿病大鼠葡萄糖庫增大2）更新速率、產生速率及排除速率隨庫增大而加緊3）更新速率常數及更新時間不變。核醫(yī)學核素示蹤技術第49頁3、穩(wěn)態(tài)雙庫系統(tǒng)（二庫模型）

較復雜但符合生物體代謝情況常見。二庫模型常見12種類型見P161方塊圖若雙庫間通道是單方向，可看做兩個單庫處理，此種類型不在上述類型中。常見12種類型是庫間通道雙向性穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。

A叫初始庫，b是次級庫由左至右，由上至下。核醫(yī)學核素示蹤技術第50頁二庫模型特征：

1）12種不論何類，當向初始庫一次注入示蹤物后其比活度At總是以雙指數曲線方式進行性下降。

2）次級庫物質比活度Bt則以雙指數曲線方式先上升后下降。下列圖是一次注入示蹤物后，a、b庫中物質比活度時相改變及其曲線分解。P161核醫(yī)學核素示蹤技術第51頁圖中At、Bt時相改變分別可用以下二個函數式表示：

At=A01e-k1t+A02e-k2tBt=-B0e-k1t+B0e-k2t二庫模型參數求解：主要四個參數A01A02：（比活度）K1K2：（更新速率）核醫(yī)學核素示蹤技術第52頁常采取圖解法或剝譜法，也叫殘數法求解。首先將初始a