实验核医学部分 (1)

实验核医学部分 【名词解释】 核医学：核医学是核技术与医学相结合的综合性的边缘科学，是用放射性核素诊断、治疗 疾病和进行医学研究的医学学科。着重研究放射性核素和核射线在医学上的应用及其理论 的基础。 核素：具有特定的质量数、原子序数和核能态的原子，统称为核素。 同位素：凡原子核内质子数相同(原子序数相同), 而中子数不同的一类原子，彼此互称为同 位素。 同质异能素：核内质子数和中子数均相同，但所处能量状态不同的核素。如 99Tc 与 99mTc 物理半衰期：放射性核素由于衰变,其原子核数目或活度减少到原来一半所需的时间,用 T 1/2 表示。 放射性活度：单位时间内核衰变的次数，用 dps 或 dpm 来表示。 放射性比活度：单位质量（摩尔、容积）物质所含放射性的多少。 间接作用：是指电离辐射作用于体液中的水分子(机体内水占体重的 70%)，引起水分子的 电离和激发，形成化学性质活泼的不稳定的自由基(如 HOH)，再作用于生物大分子，而 发生一系列变化。 直接作用：是指电离辐射直接作用于具有生物活性的大分子、如核酸、蛋白质等，使其发 生电离、激发或化学键断裂而造成分子结构和性质的改变。 开放源：指在使用和操作过程中能够向外界环境扩散，污染环境，并进一步侵入到生物体 体内，对生物体进行内照射放射源。开放源既可产生外照射，又可产生内照射。 封闭源：指在工作中使用的放射性核素被包在外壳中，在正常情况下不向周围环境扩散， 也不污染环境的辐射源。密封源在一般情况下，只产生外照射。 随机效应：是指辐射效应的发生几率(而非重严程度) 与剂量相关的效应。随机效应的发生 几率随受照剂量的增加而增大，但效应的严重程度与剂量大小无关。一般认为，随机效应 的发生没有剂量阈值，即生物效应的发生概率与受照剂量呈线性无阈关系。 确定性效应：指效应发生的严重程度与受照剂量相关，有剂量阈值，阈值以下不会发生这 种效应，阈值以上可能发生这种效应。如不育、白内障、造血机能低下、寿命缩短等皆属 于。 放射性药物：凡是用于诊断和治疗的放射性核素及其标记化合物统称为放射性药物(radio pharmaceuticals) 。 放射化学纯度：放射性核纯度(%)=特定放射性核素的活度/样品的总放射性活度100%， 一般要求大于 99%。 放射性核素发生器：是一种从长半衰期放射性核素(母体)中分离得到短半衰期的衰变产物 (子体)的一种装置，俗称母牛(cow) 。 【简答题】 l、放射性原子核为什么会不稳定？ 原子核的稳定性取决核子之间的引力和短程核力。只有当核子总数以及中子数和质子数的 比例在一定的范围内才能使这两种力平衡，原子核才是稳定的。 2、放射性核素的衰变有哪些类型？ (一) 衰变(alpha decay)：指母核放出一个 粒子（氦原子核）的过程。 比如 226Ra(镭) 衰变式如下： 226Ra222Rn+ +4.86Mev 粒子的质量大且带电荷，故射程短，穿透力弱，在空气中只能穿透几厘米，一张纸就可 屏蔽，因而不适合作核医学显像用。但 粒子对局部的电离作用强，对开展体内恶性组织 的放射性核素治疗具有潜在的优势。 （二） 衰变(beta decay) (1)-衰变 ：指母核放出一个负电子的过程。-衰变发生在中子过剩的原子核。 比如：32P(磷)衰变式如下： 32P32S+e-1+ e +1.711 Mev -衰变时放出一个 -粒子和反中微子，核内一个中子转变为质子，因而子核比母核 中子数减少 1，原子序数增加 1，原子质量数不变。-射线的本质是高速运动的电子流， -衰变时，衰变能随机分配给 - 粒子和反中微子，因而 -粒子的能量分布形成连续能谱。 -粒子穿透力弱，例如 2Mev 的 -粒子在软组织中的射程约为 2cm，不能用于核医 学显像。某些 -核素可用于核素治疗，例如： 131I 用于治疗甲亢和甲状腺癌， 32P 可用于 血液和皮肤病的治疗。 (2)+衰变 ：指母核放出一个正电子的过程。发生在中子相对缺乏的核素，也可认为是质 子过剩。比如：13N(氮) 衰变式如下： 13N13C+ + +1.190 Mev 衰变时放出一个 +粒子和中微子，核内一个质子转变为中子。正电子的射程仅 1-2mm 即 发生湮灭辐射。 (3)电子俘获(electron capture decay，EC)核内的一个质子可以俘获一个核外电子并发射一个 中微子而转变为一个中子，所形成的子核质量数不变，原子序数少 1。 比如 125I(碘)衰变式如下： 125I+e-125Te( 碲)+0.0355 Mev 。 原子核发生电子俘获后，外层电子留下一个空轨道，更外层电子填补空轨道，将多余 的能量以电磁辐射或光子流的形式释放出去，这种电磁辐射或光子流称为“标识 X 线” 。 （三） 衰变：原子核发生 衰变、 衰变后的子核吸收衰变能处于激发态，激发态的 子核向基态过渡时将多余的能量以电磁辐射或光子流的形式释放出去，这种电磁辐射或光 子流称为 射线，这个过程称为 衰变。99mTc(锝)衰变式如下： 99mTc99Tc+ 3、带电粒子与物质相互作用有哪些主要方式？ (一)电离与激发(ionization and excitation) 电离：指带电粒子与物质相互作用使物质中的中性原子变成离子对的过程。 激发：如果核外电子所获动能不足以使之成为自由电子，只是从内层跃迁到外层，从低能 级跃迁到高能级。 电离密度：单位路径上形成的离子对的数目。它表示的是射线电离作用强弱的量。 。 （二）韧致辐射：-与物质相互作用会受到原子核电场的排斥，将部分能量以电磁辐射或 光子流的形式释放出去，这种电磁辐射或光子流称为韧致辐射。韧致辐射的发生几率与 -的能量及被作用物质的原子序数成正比。在实际工作中，为了尽可能地减少 射线产 生的韧致辐射，应该选用原子序数低的材料作为屏蔽材料，比如铝、有机玻璃等。 4、 光子与物质相互作用有哪几种主要方式？ (一)光电效应(photoelectric effect)： 光子与物质相互作用，将所有的能量都传给被作用物质原子核的核外电子，使其脱离 原子核的束缚成为自由电子，这个自由电子称为光电子，这个过程称为光电效应（由光子 到电子） 。发射光电子的原子内层电子出现空位，故可发射特征 X 射线。 （二）康普顿效应(Compton effect)： 当光子的能量远大于壳层电子的结合能时， 光子将其部分能量传给被作用物质原子 核的核外电子，使其脱离原子核的束缚成为自由电子，这个自由电子称为康普顿电子， 射线失去部分能量改变运动方向射出，称为康普顿散射光子，这个过程称为康普顿效应。 (三)电子对生成效应(pair production)： 能量超过 1.02Mev 的 射线与物质相互作用， 光子在原子核电场的作用下产生一 对正负电子，这种作用称为电子对生成效应。1.02Mev 的能量是产生一对正负电子的最低 极限值。 射线与物质相互作用时产生的光电效应、康普顿效应和电子对生成效应的几率， 随 光子的能量和物质原子序数的不同而不同。 一般而言，低能 射线通过高原子序数物质时以光电效应为主；中能 射线通过低 原子序数物质时以康普顿效应为主；而高能 射线通过高原子序数物质时以电子对生成效 应为主。 射线与物质相互作用产生的光电子、康普顿电子、生成电子对等次级电子可以进一 步引起物质的电离和激发。 5、吸收剂量、当量剂量的专名及 SI 单位是什么？ 吸收剂量(absorbed dose)： 单位质量(dm) 被照射物质所吸收的任何电离辐射的平均能量 dE，用 D 表示：D=dE/dm 吸收剂量的 SI 单位为 Jkg-1，SI 单位专名为戈瑞，符号 Gy，Gy=1Jkg-1。 当量剂量 (equivalemt dose)：是衡量各种辐射对生物机体危害程度的物理量。它是修正后 的吸收剂量，即吸收剂量与辐射权重因子的乘积。用 H 表示，即 HTR=WRDTR。当量 剂量的 SI 单位是焦耳千克-1(JKg-1)。专名为希沃特，符号 Sv，当量剂量专门用于放射防 护。 6、放射防护的目的与原则？ (一)放射防护的目的：防止一切有害的确定性效应，把随机效应的发生率降低到可以接受 水平。 （二）放射防护的基本原则 1） 、实践的正当化：指涉及辐射的实践，获得的利益大于所付出的代价。 2） 、防护的最优化：结合实际采用适当的防护措施，做到防护最优化。 3） 、个人剂量限值化：放射工作人员所接受的剂量不得超过国家规定的标准。 7、外照射防护的基本方法。 1） 、屏蔽防护：在放射源与生物体之间增加屏蔽物质借此吸收或阻挡射线，达到防护的目 的，根据放射源的种类不同应采用不同的屏蔽材料。 2） 、距离防护：增加放射源与生物体之间的距离。增加距离后，放射源与生物体之间 的空气部分吸收少量射线，达到防护效果。 3） 、时间防护：缩短与放射源接触的时间。 8、放射性三废处理基本方法。 (1)放置衰变：对于短 T1/2(60 天)的固体废物放置 7-10 个半衰期后以普通废物处理。 (2)稀释排放：对短 T1/2,比活度低的液体或气体废物，可用水和空气稀释达到国家规定标 准后排出。 (3)浓缩贮存：对 T1/2 较长，体积较大的废物要采用浓缩(如焚化、硝化、沉淀、离子交换 等)缩小体积后贮存(单位内或专门贮存地)。 9、简述固体闪烁探测器的原理及构成。 它利用射线能使某些物质激发，并在退激时产生荧光作用，将射线的辐射能转化为闪烁光， 然后将闪烁光再进一步转化为电脉冲进行测量。是最常用的射线探测器。 固体闪烁计数器的整体结构由固体闪烁计数器、后续电子线路、计算机系统和辅助结构组 成。 10、常用放射性药物的制备方法？ 1） 、同位素交换法：将需要标记的化合物 AX 和放射性化合物 BX*在一定的条件下混合， X 与 X*之间发生交换反应生成标记化合物 AX*，反应式如下： AX+BX*AX*+BX 比如 125I-邻碘马尿酸钠就是采用该方法（密封容器中，油浴 155条件下）制备的。 2） 、化学合成法：包括单纯核素标记法和络合物形成法。以简单的放射化合物作原料，通 过一定的化学反应后，把放射性原子结合在指定的位置上，得到所需要的，带放射性的化 合物。该法是放射性标记化合物制备的主要方法。 3） 、生物合成法: 是将简单的放射性化合物在体内或体外置于生物(动植物或微生物) 生长的 环境中，利用生物体在代谢过程中对它的吸收利用而制得某些标记化合物。 11、什么叫放射性核素示踪技术？其基本原理是什么？ 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。 放射性核素示踪实验的原理基于两个方面： 相同性，即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，在生物体内的变化相同； 可测量性，即放射性核素能发出各种不同的射线，可被放射性探测仪器所测定或被 感光材料所记录。 12、简述放射免疫分析法的基本原理？ 放射免疫分析（radio immunoassay，RIA）是体外放射分析技术中建立最早、应用最广的 一类技术，其基本原理为竞争性抑制。即：放射性标记抗原和非标记抗原（包括标准抗原 或待测抗原）共同与特异性抗体发生可逆性结合，如图，这种竞争可用以下反应式来表达： 当反应体系中同时存在 Ag、 Ag *和 Ab，而 Ag *的量一定、Ab 的量限定（分子数少于抗 原）时，随着 Ag 的增加，Ag * Ab 的量相应减少，即与 Ag（包括标准抗原或待测抗原） 的量呈负相关竞争性抑制。当反应达到平衡后，将反应体系中的标记抗原抗体复合物与游 离的标记抗原分离，测定其放射性。 13、标准品、标记抗原、特异性抗体在放免分析中的作用和要求有哪些？ 标准品（calibration standard）是样品定量的基础，它的质和量的变化会直接影响样品的 测定值。 对标准品的要求包括： （1）标准品与待测物质应属同一物质； （2）在与结合剂发生反应时，应与待测配体有相等的活性和亲和力； （3）高度纯化，不含影响分析的杂质； （4）标准品的定量一定要准确。 放射性标记物是体外放射分析的测量依据，常用的标记核素有 125I 和 3H。 对标记物的质量要求包括： （1）比活度（specific activity）：体外放射分析法的定量范围一般在 10-9-10-12mol 水平， 标记物的用量应等于或小于被测物的最小量，以得到较好的灵敏度。高比活度的标记物是 确保分析方法灵敏度的前提。 式中 Ag *代表标记抗原，Ag 代表非标记抗原，Ab 代 表特异性抗体，Ag * Ab 代表标记抗原抗体复合物， AgAb 代表非标记抗原抗体复合物。 （2）放化纯度（radiochemical purity）：一般要求标记物的放化纯度在 95%以上，若放射 性杂质过多，标准曲线的斜率降低，将会影响测定的灵敏度。 （3）免疫活性（immune activity）：标记物在标记和储存等过程中会造成损伤，使标记抗 原的免疫活性下降，与抗体发生反应的能力减弱，甚至丧失，因此抗原活性的检测十分重 要。要求标记抗原与待测抗原具有相同的免疫活性。 （4）稳定性（stability）：稳定性是指标记抗原在合理储存的条件下，保持其全部性能不 变的程度。许多因素可影响其性能的稳定性，如标记方法、标记位置、置换水平、理化环 境等都可使放射性核素从标记抗原的分子上脱落下来，或造成标记分子聚合或解离，使放 化纯度明显下降。当标记方法合理，保存条件完善时，货架期可达 1-3 月。 14、放射免疫分析法的分离技术有哪些？ （一）沉淀法（precipitation method） 也称 PEG 法。溶解于水中的蛋白质，其分子周围 有水化层，以此保持蛋白质在水中的稳定性，蛋白质分子吸水能力的大小取决于蛋白质分 子电荷的多少。 （二）双抗体法（double antibody method）在 RIA 中，当抗原、抗体反应达到平衡后， 由于抗原抗体复合物的浓度很低，而且处于可溶性状态，不能直接通过离心的方法加以分 离。于反应体系中加入第二抗体，形成抗原-第一抗体- 第二抗体复合物，通过离心将 B 与 F 分离开来。 （三）双抗体-PEG 法（double antibody-PEG method）这种方法是目前被广泛采用的一种 方法，它兼顾了双抗体法和 PEG 法各自的优点，克服了双抗法分离时间长和沉淀法非特异 性结合高的缺点，并且使第二抗体和 PEG 的用量大为减少，在常温加入分离剂后，无需温 育，直接离心，可获得满意的结果。 （四）吸附分离法（adsorptive separation method）应用经过特殊处理的吸附剂，将游离 的小分子抗原或半抗原吸附，经过离心，随着吸附剂的沉淀，将 F 沉淀下来，而抗原-抗体 复合物分子大，不被吸附，仍保留在溶液中，从而将 B 与 F 分离开。常用的吸附剂有葡聚 糖包被的活性炭（DCC） ，离子交换树脂等。 （五）固相分离法 这种分离法是将抗原或抗体通过特殊技术联结在固相载体上，免疫反 应在固相载体上完成，达到平衡后形成固相的抗原-抗体复合物，可与游离部分分离。 （六）磁化分离技术（magnetizing separation technique）磁化分离法是将磁化材料引入 RIA 体系，当反应达到平衡后，借助磁力将 B 与 F 分离，从而省去了离心的步骤。 （七）微孔滤膜法（millipore filter method）微孔滤膜法通常采用醋酸纤维素滤膜或玻璃 纤维素滤膜，在放免反应达到平衡后，将反应液加入装有微孔滤膜的滤器上，抗原抗体复 合物保留在滤膜上，游离部分被滤掉。 15、什么叫放射免疫分析的质量控制，质控指标有哪些？ 实验室内部质量控制侧重对检测质量的控制，它保证从收集样本开始到发出报告为止的全 过程中，能及时发现检测过程中出现的各种误差，分析产生的原因，找出纠正的办法，以 确保检测的质量。常用的评价指标有精密度、准确度、特异性、灵敏度、稳定性、有效性。 精密度是指在相同的条件下，对某一样品多次检测所得结果的符合程度，即重复性。 准确度是指测定值与真值的符合程度。 特异性是指该反应体系不受干扰物质影响的程度，反映的是对分析物测定的专一程度。交 叉反应率越小，反应体系对分析物测定的专一性越好。 灵敏度是指刚能与零标准管的测定结果在统计学上区别开来的最低浓度，即用该方法的最 小可测值。 稳定性是指测定试剂在合理保存和正确使用的条件下。在规定的有效期内，保持其全部性 能不变。 有效性主要是指临床诊断符合率及临床使用评价。检测结果能有效地实现实验目的，应有 可信的正常值及正常范围，在正常和异常之间应有良好的分离，以便得出结论，如有些要 作有或无、阳性或阴性的回答，有些要确定浓度的高低等。 16、影响放射生物效应的主要因素？ （一）与辐射有关的因素 1） 、照射剂量与剂量率 在条件相同的情况下，一般认为在一定的剂量范围内机体受照剂 量越大，产生的生物效应越严重。吸收剂量是决定生物效应大小的基本依据。 2） 、照射方式及射线的种类 照射的方式分为内照射和外照射两种。内照射是指放射性核 素或放射性物质进入体内，在体内发射出射线对机体进行的照射。外照射是指放射性核素 或放射源在体外，机体受其发射出的射线照射。由于不同的射线具有不同的电离能力和穿 透能力，因此产生的生物效应也不相同，就一种射线而言，在不同的照射方式下产生的生 物效应也不一样。 3） 、照射次数与照射面积 在相同的剂量条件下，分次照射和单次照射产生的生物效应不 同，照射次数分的越多，间隔的时间越长，引起的生物效应越轻。在相同的剂量条件下， 受照的面积愈大，生物效应也就愈明显；全身照射比局部照射的危害大得多，这主要是由 于机体造血系统受到严重损害的缘故。相同剂量的同种射线，分隔的次数愈多，时间间隔 愈长，生物效应就越轻，其原因与机体的代偿和修复过程有关。 （二）与受照机体放射敏感性有关的因素 1） 、生物种系 不同种系的生物其放射敏感性不同，规律是种系演化越高，机体结构越复 杂，其射线的敏感性越高。多细胞生物比单细胞生物敏感，哺乳类比鸟类、鱼类、两栖类 敏感性高。 2） 、生物个体 在同一种系中个体敏感性不同，而个体在不同的发育阶段敏感性也有差异， 一般是随着个体的发育生长，其放射敏感