放射论文——碘125在生物医学中的应用

碘 125 在生物医学中的应用 【摘要】碘 125 作为一种人工放射性核素，由于其衰变过程简单，释放出的光子能量相对 低，以及其半衰期相对较短等优点，广泛的应用于生物医学方面。如骨密度测定，甲状腺 肿瘤活组织检查，放射免疫，以及 X 射线荧光分析等，但目前其最重要的应用还是在肿瘤 治疗方面。本文将对碘 125 的基本性质，制备，以及应用做介绍。 【关键词】碘 125 放射性核素 骨密度测定 放免 放射自显影 X 射线荧光分析 肿瘤治 疗 碘 125 是碘的一种人工放射性核素，其衰变方式为轨道电子俘获衰变。衰变方程为 ，其中 是 Te 的一种稳定性核素。发射的 射线能量为QvTeI12501253 e125T 0.03548 兆电子伏，半衰期为 60.14 天，由于其能量合适，半衰期适中，使其在生物医学 中有着广泛的应用。 1.碘 125 的制备 碘 125 作为一种具有广泛肿瘤治疗应用的放射性核素，其制备工艺就显得相当重要。按 辐照靶件主要分为 3 类。主要的方法为直接将天然氙气或者低浓缩 制成高压气体靶e241X 件入反应堆辐照，此方法缺点为气体靶件制作相对困难，但由于其简易的优点，使它成为 很多发展中国家的选择。有些则采用将其制成氟化氙固体靶件再入堆辐照，此方法则规避 了气体靶件制作的困难，但在反应堆内氟化氙容易分解生成气体氟和氙，不利于反应堆的 安全运行。还有部分发达国家则采用一种需要高投资，复杂设备，技术难度大的方法，即 将高浓缩的 在堆内辐照。由于其以上缺点，因此仅有极少数发达国家使用。e241X 2.碘 125 应用 碘 125 的应用范围非常广泛。利用其低能内转换电子，可以进行放射自显影，如作甲 状腺肿瘤活组织检查；碘 125 能发射能量适宜的单能光子（即低能 射线）,可用它做成 简便、精确度高、剂量率低的骨密度精确测定装置；用碘 125 做成的低能光子源还可用于 X 射线荧光分析，来测定元素周期表上从砷到镉许多元素的含量。此外碘 125 还可作为标 记试剂来标记各种各样的化合物，尤其是体外放射性免疫分析用的制剂。而目前碘 125 最 广泛也最引人注目的应用则是在肿瘤的治疗方面。 2.1 放射自显影 放射自显影法是使用照相干板或乳剂来观察生物体内放射性物质的摄取，借以测量生 物体内物质的分布、转移、代谢的细胞化学和组 织 化 学 的方法。即摄取了特定的放射性物 质的压展标本和切片标本或活体在暗室中与照相乳剂紧密接触放置。在由生物体内摄取的 放射性物质发出的射线而感光的部位上，经过显影，黑色呈像的银粒子就显示出来了。 碘 125 在这方面的应用主要反映为甲状腺肿瘤活组织检测。因为甲状腺使人体内对碘 利用最多的器官。因此当人摄入带有放射性的碘元素如碘 125（但碘 131 应用的更多） 时，它们就会富集在甲状腺。通过放射自显影技术即可得到甲状腺的形状，从而可以推断 肿瘤的有无。当然这只是放射自显影的一个例子，实际上可以用来做显影剂的放射性化合 物种类很多。 2.2X 射线荧光分析 当用能量足够高的 X 射线(或电子)照射试样时,可激发出来光，激发出来的光叫 X 射线 荧光.利用分光计分析 X 射线荧光光谱,鉴定样品的化学成分称为 X 射线荧光分析.X 射线荧 光分子的原理是:利用样品中元素的原子受到高能 X 射线照射时,即发射出具有一定特征的 X 射线谱,特征谱线的波长只与元素的原子序数(Z)有关,而与激发 X 射线的能量无关.谱线 的强度和元素含量的多少有关,所以测定谱线的波长,就可知道试样中包含什么元素,测定谱 线的强度,就可知道该元素的含量。 碘 125 可以放射出低能 射线，同样可以用于照射样品，分析样品的 X 射线荧光，得 到样品的化学元素种类，以及各种化学元素的含量。 2.3 骨密度测量 骨密度是骨矿密度的简称，骨矿密度的高低与骨质的脆性及强度相关。因此，骨矿密 度可作为诊断骨质疏松、预测骨质疏松性骨折风险、监测自然病程以及评价药物疗效的定 量指标。骨密度的测量方法有很多种，比如：单光子吸收；双能光子吸收；双能 X 线吸收 法；定量 CT(QCT)；定量超声(QUS)。这些方法各有优缺点，因为仅在单光子吸收法中有应 用到碘 125，因此这里仅介绍单光子吸收法。 单光子吸收法应用于单光子吸收骨密度仪(SPA)中。其工作原理为利用放射性核素 241Am（或碘 125）发射的射线（767 KeV/35.48keV)穿过骨组织后，射线的能量会因为骨 矿的吸收而衰减。而衰减的程度则与骨矿含量成正比。单光子吸收仪一般是以镅 241 为放 射源，因为其能量合适，而且半衰期长达 400 多年，因此购买的单光子吸收仪就可以永久 的不换放射源。而碘 125 则由于其能量过小而无法运用于人体的骨密度测量，但可用于小 动物（如鸡、鼠、猴）骨矿密度的测量。SPA 由于具有重复精度好、辐射量小的优点，因 此广泛在我国应用。但是它也有一些缺点如：不能消除人体软组织对吸收测量的影响，因 此主要用于桡尺骨远端 15%和中下 1/3 处骨矿物质含量的测定，对于髋骨和腰椎等深部则 无法测量。 2.4 放射免疫分析法 放射免疫分析法是利用同位素标记的与未标记的抗原同抗体发生竞争性抑制反应的放 射性同位素体外微量分析方法。又称竞争性饱和分析法。 常用于标记抗原的放射性同位素有 3H、125I 、131I 等。125I 和 131I 原子的化学性质 比较活泼,标记方法简便,不论多肽、蛋白质或小分子半抗原均可进行碘标记。有些半抗原不 能直接用碘标记, 常常接上一个酪氨酸再以碘标记,以减少标记抗原免疫化学活性的损失。 免疫放射分析法法的优点是灵敏、特异、简便易行、用样量少等，常可测至皮摩尔。 本法虽然也用放射性物质，但一般都是在测试样品时再加入标记的同位素示踪物，此示踪 物的放射性强度极低，一般不会对实验者引起辐射损伤。本法的缺点是有时会出现交叉反 应、假阳性反应，组织样品处理不够迅速，不能灭活降解酶和盐及 pH 有时会影响结果等。 在这种方法的基础上，近年来又发展了其他免疫分析法，用其他有特殊性质的物质 （比如能在能发荧光的物质）代替放射性同位素来标记抗原，同样利用标记与未标记抗原 与抗体的竞争性结合，然后用适宜方法测定。其中研究较多的是荧光免疫分析，采用荧光 化合物标记抗原，结合分离后通过荧光值的测定进行定量分析。这两种方法各有自身的优 缺点，实际中应根据需求选择。 2.5 肿瘤治疗 肿瘤是目前世界上的第二大疾病，其治疗困难。一般的手术切除很有可能会造成肿瘤 转移；而放化疗对人体细胞无特异性，对人体伤害大，而且容易产生耐药性。在这样的情 况下，碘 125 粒子治疗手段应运而生，并以其较多的优点在肿瘤治疗上显示出广泛的应用 前景，比如目前碘 125 粒子植入广泛应用于前列腺癌、脑瘤、肝癌、眼部肿瘤、肺癌、胰 腺癌、胃癌、直肠癌及盆腔等部位肿瘤的治疗。 碘 125 杀死肿瘤细胞的机制为碘 125 放射性粒子发射出的射线作用于有丝分裂期细胞 正在复制的的 DNA 断裂，导致细胞突变乃至死亡。此外射线还可以使水电离产生自由基， 这些产生的自由基可做用于生物大分子从而导致组织或细胞损伤。当然主要影响是前者。 这也是为什么传统放疗会产生耐受性的原因。在肿瘤组织中，由于不正常血管的产生，很 多肿瘤细胞变成了乏氧细胞，乏氧细胞代谢低于正常，对射线的敏感性较低。而碘 125 发 射出的 射线则能使这些乏氧细胞再氧化，从而大大提高了放疗的效果。 具体到应用，组织间粒子植入分为短暂性植入和永久性植入两种。短暂性植入根据治 疗计划将放射源植入到肿瘤，经过一段时间达到处方剂量后将放射源取出。短暂性插植使 用的主要是初始放射剂量率较高的核素，如 192Ir，60Co。永久性植入是根据治疗计划将 放射性粒子植入肿瘤内部，永远保留在体内，不再取出。永久植入使用的放射源主要是初 始剂量率较低的核素，如 125I,103Pd。放射性粒子的选择主要取决于肿瘤的病理及植入治 疗的种类，主要依据放射源半衰期的长短、射线的类型、能量、核素丰度及原子序数。目 前我国采用的粒子植入术主要应用碘 125 粒子。 我国临床上用于治疗肿瘤的碘 125 籽源为 6711 型。外包壳材料为钛管, 其外径长度 为 4. 5 mm, 宽度为 0. 8 mm; 内核材料为银丝, 长 3 mm, 宽 0. 5 mm; 银丝表层镀有碘 125。一般是采用在超声或者 CT 的引导下将碘 125 粒子利用粒子针定向的植入到肿瘤组织 或者结合手术在整块切除肿瘤的基础上,向淋巴引流区域种植放射微粒。 具体来说碘 125 粒子植入需要严密的术前计划。即在术前一周进行 CT 扫描，通过计算 机三维计划系统进行计划，提供植入粒子数目，活度及位置信息。手术过程需要麻醉，然 后在 CT 或者超声等的引导下植入粒子针，植入粒子后再次 CT 扫描，了解粒子分布，必要 时补种粒子。手术之后还要进行术后验证，避免由于粒子移位，手术误差可能引起粒子空 间分布改变，做法是将术后 CT 图像输入计划系统进行质量验证。此外还要在术前 30 分给 与常规的止血止痛药，术后给予抗生素治疗三天，预防感染。 碘 125 的治疗优点主要是 1.它的放射能量低,对周围健康组织没有损害；2.照射距离 短,只有 1.7 cm，对医生和家属没有损害；3.它可以持续 24 h 不间断杀灭肿瘤细胞；4.粒 子作用时间长，可达 200 d(3 个半衰期)。当然它也有一定的缺点，如对弥漫性转移灶，比 如癌性腹水、癌性胸水，全身广泛转移等效果不好。 上述为碘 125 的应用概况，实际目前碘 125 应用较多的还是在肿瘤治疗方面。由于其在 肿瘤治疗方面的种种优势，同时还有的一些缺陷，使得碘 125 在肿瘤治疗有着广阔的应用 前景。此外放射免疫以及免疫放射方面，虽然应用较多，但是由于此方法自身的局限性， 以及其他新兴方法的产生，此方法的应用受到一定的约束。在其他应用方面却由于碘 125 自身的特性，使其应用相对不是那么广泛。 【参考文献】 1.碘一125 生产工艺研究 刘宜树 韩东乔 中国知网 2.碘_12