实验核医学复习重点(CQMU)

第一章、核医学概论

1、放射性相关基本概念

元素: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。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，即称为核素。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，称为同质异能素。

放射性核素(radionuclide)又称为不稳定核素，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。

稳定核素:是指原子核在没有外来因素作用时，不发生核内成分或能级的变化。放射性衰变（radiation decay)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称为放射性衰变。

特征X射线(characteristic X ray)内层电子被俘入核内，外层轨道电子补入，两电子轨道之间的能量差转换成子核的特征X射线释放。或传给一个轨道电子，使之脱离原子，这种电子被称为俄歇电子(auger electrons)

内转换电子(internal conversion electron)原子核从激发态回复到基态时,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。

半衰期：指某核素的原子核数目衰变一半所需的时间，用T1/2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。

2、射线的种类、性质及其衰变方式

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：αβ- β+ γ

1)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。2)β-衰变

中子过剩的原子核。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。

3)β+衰变

中子数相对不足。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

射线与物质的相互作用

4)EC（电子俘获）

中子相对不足（Z较大时）。原子核从核外较内层的电子轨道俘获一个电子，使之与一个质子结合转化为中子。中子数增加1，质子数减少1，质量数不变

5)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。本质是中性的光子流，穿透力强，射程长，电离能力弱。

3、射线与物质的相互作用

1)带电粒子与物质的相互作用：αβ－β＋

电离(ionizations)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离子对数量来度量。激发(excitations)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）→韧致辐射（bremsstrahlung）→湮灭辐射

2)中性射线与物质的相互作用：X γ

光电效应(photoelectric effect)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。

康普顿效应（compton scattering）

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。

→电子对生成（pair production）

3)中子与物质的相互作用→弹性碰撞→中子俘获

第二章、放射性样品测量与辐射剂量单位

1、固体荧光闪烁探测器的工作原理

是将伽马射线和X射线转化为电信号的装置，由闪烁体、光收集系统、光电倍增管、前置放大器和外周屏蔽组成。它具有较好的探测效率，适用范围光，既可探测射线强度，又可测定射线的能量。

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

2、液体闪烁测量的特点与淬灭校正

1）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。缺点样品制备较困难。

2）淬灭校正：外标准源法——H数法。康普顿电子谱因淬灭而在特定坐标系里的位移距离

3、与放射性测量有关的基本概念

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。

放射性测量:是能够将电离辐射的辐射能转换为便于测量的电能、光能等信号，测定放射性核素活度、能量、分布的过程。

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。

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。

衰变率：单位时间内放射性原子核衰变的实际次数。是表示放射性活度的绝对物理量。单位：衰变次数/秒DPS、DPM

计数率：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、CPM

探测效率：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=cpm/dpm x 100%

本底(Background)：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。

4、辐射剂量单位

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＝3.7×1010 Bq 。

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。

第三章、放射性核素标记化合物与放射性药物

1、关于标记化合物的基本概念

带有放射性核素的分子称为放射性核素标记化合物

2、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。

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。

3、碘标记化合物的制备原理及方法

基本原理：氧化：离子碘I-氧化成单质碘I2，与酪氨酸、组氨酸或色氨酸残基上的苯环或咪唑环反应，取代上面的氢原子。

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。单碘化——双碘化——多碘化。如：氯胺T法、乳过氧化酶法(LPO)、Iodogen法（固相法）

间接法：将碘离子先结合到小分子载体上，再将载体与蛋白质结合的方法。

其他：放射性锝标记、放射性3H标记

4、放射性药物的定义

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。

5、标记化合物的分解方式

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。

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。次级分解、化学分解

6、标记化合物的储存：低温、降低比活度、清除氧自由基、选择适当的溶剂、纯化

第四章、放射性核素示踪技术与放射性核素显像

1、放射性示踪技术的定义、原理和特点

定义：以放射性核素或标记化合物作为示踪剂(tracer)，通过探测放射性核素发射出来的射线，显示被标记的化学分子踪迹。用以研究被标记物在生物体系或外界环境中分布状态或变化规律的技术。

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，实验误差小。

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、定性和定量研究相结合

2、放射性示踪技术的相关基本概念

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。

放射性核素显像：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，从体外获取脏器和组织功能、结构影像的核医学技术。

第五章、体外分析技术

以放射核素标记（或其他非放射性标记）的配体(Ligand)为示踪剂，以配体和结合体的结合反应为基础，在试管内进行的微量生物活性物质的检测技术。具有灵敏度高、特异性强、精密度好、应用面广、方法简便等优点。

1、放射免疫分析（RIA）的原理

在体外条件下, 利用Ag与定量的*Ag对限量的特异性Ab的竞争结合反应，通过测定放射性复合物的量来计算出Ag 量的一种超微量分析技术。

RIA小结:灵敏度高、特异性好、精确的定量、方法操作简便

2、放射免疫分析的方法

（一）基本试剂

1.抗体1）高亲和力2）高特异性3）高滴度

2.标记抗原1）比活度和放化纯度足够高2）半衰期足够长3）保持原有抗原的特性：大分子：125I、小分子：3H or 125I

3.非标记标准抗原（标准品）高纯度、化学结构、免疫活性与被测抗原相同（二）B和F分离

第一类：双抗体沉淀法；PEG沉淀法。第二类：固相第二抗体法。

分离方法的要求:

分离完全、快速。不影响免疫反应的平衡，即是要求在分离过程中不使抗原-抗体复合物解离或形成新的复合物。受环境因素（温度、PH值等）的影响小。操作简便，分离剂来源丰富、价廉。

3、放免法的主要质量控制指标

1、精密度.变异系数（ CV ）7%~10%

2、准确度.回收率=测定值/真实值×100% 90%~110%

3、灵敏度.方法的最小可测量

4、特异性.交叉反应率

5、可靠性.平

行性试验6、稳定性.

免疫放射分析（IRMA）的原理

在体外, 利用Ag与过量的*Ab的非竞争性结合反应，通过测定放射性复合物的量来计算出Ag 量。标记抗体，抗体是过量的。

4、免疫放射分析和放射免疫分析的异同

RIA IRMA

竞争性抗原抗体结合反应非竞争性抗原抗体结合反应

采用标记抗原采用标记抗体

三种主要反应试剂二种主要反应试剂

所用抗体是限量的所用抗体是过量的

*AgAb的量与待测Ag的量呈负

相关Ag*Ab的量与待测Ag的量呈正

相关

反应到达平衡慢反应到达平衡快

非特异结合主要影响高剂量区非特异结合主要影响低剂量区

低剂量区有不确定因素低剂量区无不确定因素

5、免疫放射分析的原理

在体外, 利用Ag与过量的*Ab的非竞争性结合反应，通过测定放射性复合物的量来计算出Ag 量。标记抗体，抗体是过量的。

第六章、受体的放射配基结合分析RBA

1、受体的现代概念

①本质：具有特定氨基酸序列和特定构型的蛋白质。②分布：每一种受体在细胞上都有特定的宏观分布和微观分布。③功能：接受细胞外的特定信号，通过受体后特定的信号传递系统，引起特定的生物效应。④意义：受体及其信号传递系统参与了体内多种生理、病理过程。

2、RBA的基本原理

RBA的基本原理与IRMA基本相同，应用放射性标记配体，在一定条件下与受体（R）结合成配体与受体复合物（R－*L），分离并测定R－*L的放射性，然后经数据处理，可测得受体的亲和力和受体的数量。

3、单位点系统

是指在我们研究的对象中，所有的受体具有完全相同的结合特异性和生理效应，且所有受体都只有一个结合位点，以1：1的关系结合。是一种理想化的受体研究模式。

4、NSB的定义和去除方法

放射性标记配基还可以与样品中的其他成分如蛋白质、反应容器、分离剂等结合，这种结合即没有结构特异性，又和生理效应无关，称非特异性结合（non-specific binding, NSB) 特点：1）亲和力小，但容量大；2）与生物效应无关；

除去NSB的方法：

1、设置无受体或失活受体的待测样品，通过整个反应过程后测得的放射性测量值来作为NSB

TB管（总结合管）：*L+R+A←→*LR+*LA+*L(吸附）

NSB：*L+A←→*LA+*L(吸附)

SB＝TB-NSB

2、在反应系统中加入比标记配基量更多、与受体亲和力更大的非标记配体，反应后测得的放射性作为NSB。

TB管：*L+R+A←→*LR+*LA+*L(吸附)

NSB管：*L+R+A+L←→*LA+*L(吸附)+LR+LA+ L(吸附)

5、单点饱和法RBA

主要是将复合物放射性测量得到的cpm换算成受体的密度RT (fmol/mg蛋白)。公式：RT = 标本的SB / 探测效率×配基比活度×标本蛋白量

数据处理步骤：

①测量放射性（CPM）。包括TB和NSB

②测得总放射性TB－非特异结合NSB＝标本的特异结合SB

③标本的特异结合/仪器的探测效率＝复合物的DPM

④复合物DPM/配基的比活度＝复合物的mol数

⑤复合物的mol数/标本的蛋白量＝RT（fmol/mg或fmol/106细胞）

标记配基的选择

1．比活度要高：一般要求比活度在3.71011 Bq (10Ci)/mmol以上。

2．亲和力要高

3．特异性要高：与其它种类的受体交叉反应要尽量少。

4．放射化学纯度要高：一般要求放化纯度在95%以上。

5、高稳定性标记存储受体分析方法的稳定性

第七章、放射自显影ARG

1、放射自显影的定义

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（半定量）的技术。

2、放射自显影的基本类型和基本方法

（一）主要类型：

宏观自显影：整体水平

常用肉眼、放大镜或低倍显微镜观察用灰度或黑度对比来判断示踪剂的部位和数量。优点是可以同时观察各脏器、组织中放射性示踪剂的分布，多用于小动物的整体标本，大动物的脏器或肢体，以及各种电泳谱、色谱和免疫沉淀板等的示踪研究

光镜自显影：细胞水平

以光学显微镜为工具进行观察，以镜下的银颗粒分布及数量来判断放射性核素示踪剂的部位和数量。镜下的银颗粒为黑色或深棕色的小圆点。适用于冰冻组织切片、石蜡组织切片，血细胞涂片、骨髓细胞涂片等标本的示踪研究。

电镜自显影：亚细胞水平

以电子显微镜观察，以电镜下银颗粒的分布及数量来判断。电镜下电子轨迹为蛇样扭曲。适用于细胞超微结构上的精确定位和定量

（二）

1）示踪：向实验动物体内或离体标本上引入放射性核素标记物。2）标本制备：取生物标本并制备成含放射性核素的切片、涂片3）自显影制备：暗室中在制备的标本上敷加感光材料。4）曝射：避光条件下核射线作用于感光乳胶。

5）照相处理：显影、定影、水洗、干燥、染色、封固。6）阅读分析。

3、放射自显影的感光材料

感光材料：

1、组成:由银盐和明胶组成。银盐多为卤化银，如溴化银。明胶主要起支持作用；吸水膨胀后具有通透性。

2、分类：（1）原子核乳胶：溴化银和明胶按照一定的比例混匀制备而成；

①液体核乳胶②核乳胶干板③揭膜核乳胶（2）氚片（3）X线片

第八章、放射性核素显像概论

1、放射性核素显像的定义

放射性核素显像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，从体外获取脏器和组织功能、结构影像的核医学技术。

2、放射性核素显像的原理

放射性核素显像技术基础---放射性核素示踪技术，同一性和可区别性。

基本原理：

①具有能够选择性聚集在特定脏器、组织和病变的示踪剂，使该组织与邻近正常组织之间的放射性浓度差达到一定程度；②利用核医学显像装置可探测到这种放射性浓度差，并以一定的方式显示

放射性核素显像的主要分类

1）根据影像获取的状态分为静态显像和动态显像

静态显像：当显像剂在脏器或病变内部浓度处于稳定状态时进行的显像。图像清晰、适合详细观察

动态显像：在显像剂进入人体后迅速以设定的显像速度动态采集多帧连续影像。可以反映脏器血流灌注和功能情况。

2）根据影像获取部位分为局部显像和全身显像。

3）据影像获取时间分为早期显像和延迟显像，早期显像：显像剂引入后2H以内延迟显像：显像剂引入2H以后。

4）根据显像剂对病变组织的亲和力分为

阳性显像：又称热区显像（hot spot imaging），指在静态影像上主要以放射性比正常增高为异常的显像。

阴性显像：又称冷区显像（cold spot imaging）指在静态影像上主要以放射性比正常减低为异常的显像。

5）根据显像时机体的状态分为静息显像和负荷显像

3、放射性核素显像的特点

1、不仅显示解剖结构，同时提供血流、功能、代谢和引流等方面的信息，有助于疾病的早期诊断。

2、可用于定量分析。

3、具有较高的特异性，可以在分子水平上进行显像

4、基本上皆为静脉注射显像剂，属无创性检查。

缺点：成像的信息量不是很充分，使影像的清晰度较差，影响对细微结构的精确显示。

第九章、放射防护

1、放射防护的目的、原则

目的：防止有害的确定性效应限制随机效应的发生率，使之降到可以接受的水平。

①防止有害的确定性效应②限制随机性效应的发生率，使之达到被认为可以接受的水平。

2、外照射防护的一般原则

①放射实践的正当化②放射防护的最优化③个人剂量限值

3、内照射防护的措施

1、时间防护：缩短操作时间。

2、距离防护：增大与辐射源的距离。

3、屏蔽防护：在操作者与辐射源之间设置屏障。

4、个人剂量限值

5年为一个周期。

针对随机效应：

5年内平均每年为20mSv（5年为100mSv），在任一年不得超过50mSv。

针对确定性效应：

任一器官或组织的年剂量当量不得超过500mSv，眼晶体不得超过150mSv。

公众的个人剂量限值一般是放射性从业人员的1/10。

育龄妇女和孕妇的职业照射：ICRP规定只要妇女宣告怀孕，在孕期余下的时间对腹部表面（下躯干）的剂量不得超过2mSv

胚胎和胎儿：在孕期内胚胎和胎儿接受的剂量不得超过1mSv。

第十章、辐射源

1、相关基本概念

天然辐射源：指在人类生存环境中天然存在的放射性核素和放射线。

又称为天然本底辐射。特点：人类不能避免、长期以来剂量比较固定、各地水平不尽相同。

2、系列衰变核素：必须经过2代或2代以上的衰变才能转变为稳定核素的天然放射性核素。是地球辐射的主要来源。

特点：①起始的母体放射性核素具有与地球年龄相当的半衰期，能长时间稳定的形成系列衰变。②系列衰变元素的每一条衰变线都会产生222Rn（氡）。③最后都形成稳定核素---铅（Pb）

共有三大系列：铀系23892U 钍系23890Th 锕系22789Ac

3、放射防护中的相关辐射剂量单位

吸收剂量（absorbed dose）：单位质量的受照物质吸收射线的平均能量。

国际单位是戈瑞(gray、Gy)。1Gy=1J/Kg

当量剂量（equivalent dose）：等于吸收剂量乘以射线的品质因素Q。单位是希沃特（sievert，Sv）。当量剂量是衡量辐射生物效应危险度的剂量单位。

第十一章、辐射生物效应

1、辐射生物效应的定义

电离辐射的能量传递给生物机体后引起的一系列生理和病理变化。

注意：①放射生物效应往往是在超剂量辐射的情况下产生的；

②生物机体对射线有一定的适应能力

2、辐射生物效应的分类（国际通用分类方法）

①确定性效应(deterministic effects)

对象：主要针对个体受照者量效关系：指辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正相关

阈值：有明显的阈值，剂量未超过阈值不会发生有害效应。*一般是在短期内受较大剂量照射时发生的急性损害。

②随机效应(stochastic effects)：

对象：是群体，大的人群

量效关系：辐射效应发生的几率（或发病率）与剂量相关的效应

阈值：不存在具体的阈值。主要有致癌效应和遗传效应。

3、影响辐射生物效应的因素：氧效应和传能线密度

①氧效应：是指生物组织或分子的辐射效应随组织中氧浓度的增加而增加。

在缺氧条件下产生一定生物效应的剂量与有氧条件下产生同样效应的剂量的比值，即氧增强比(oxygen enhancement ratio, OER)来表示。

②传能线密度：（线性能量传递）表示带电粒子在某一长度径迹上消耗的能量与该径迹长度之比。与射线的运动速度和电荷量有关。电荷较高而移动较慢的粒子具有较高的LET。

4、辐射损伤的生化基础

分为直接作用和间接作用。

直接作用：射线的能量或粒子直接引起生物分子的电离、激发或断裂，引起生物组织结构和功能的破坏。

间接作用：射线作用于生物分子周围的组织液产生的自由基等化学性质活波的基团反过来作用于生物分子，引起生物分子的损伤。一般直接作用与间接作用同时存在

5、造血系统的辐射损伤：造血组织增殖快，不断更新，对射线高度敏感。外周血血细胞对射线不敏感，辐射损伤不明显。

造血组织损伤的特点：①造血细胞增殖能力的抑制或丧失。②造血组织受损程度可以反映受照剂量的大小。

造血干细胞（hematopoietic stem cells、HSCs)：多种血细胞的始祖细胞。有极高的辐射敏感性。HSCs及其造血微环境射线照射后引起的自我更新能力下降、增殖能力丧失。