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1、南华大学核科学技术学院 毕业论文-FDG 的制备与临床应用 F18摘要摘要：正电子放射性药物是实施 PET/CT 显像的先决条件之一，随着 PET 在临床上的广泛应用，各类新型正电子药物相继问世。享有“世纪分子”之称的是目前应用最FDGF 18广的正电子显像剂，它广泛应用于恶性肿瘤、心肌和大脑的葡萄糖代谢测定和诊断等。全文重点介绍了医用回旋加速器的基本原理及基本结构、CPCU 的应用和 FDG 的临床应用。系统地阐述了药物制备的全过程，并对操作过程中可能出现的安全问题作了探讨。正电子药物的发展同核医学的发展相辅相成，不断研究新的放射性药物和诊断技术，核医学必将大步发展。关键词关键词：正电子放射
2、性药物 ； ； 回旋加速器 ； CPCU ； 临床应用FDGF 18南华大学核科学技术学院 毕业论文iProcess Of FDG Preparation And Clinical ApplicationsAbstract: Positron radioactive drugs is implementation of PET/CT imaging in one of the prerequisites ,with the PET in a wide range of clinical applications, various types of new positron drugs have
3、 come out in succession . -FDG is intituled Century molecule, which is the most F18widely used positron developer in present. It is used in measurement and diagnosis of cancer, cardiac and brain glucose metabolism and so on. This article mainly described the basic principle, system components of med
4、ical cyclotron 、CPCU applications and clinical application of FDG. The paper systematically explain the whole process of FDG preparation, and the possible security problems were discussed. The development of positron drugs with nuclear medicine complement each other, and constantly study new radioac
5、tive drugs and diagnostic techniques, the development of nuclear medicine will be big. Keywords: Positron radioactive drugs； -FDG； cyclotron； CPCU ； clinical F18applications南华大学核科学技术学院 毕业论文ii目目 录录前言11 正电子放射性药物概述.21.1 正电子及正电子放射性核素.2 1.2 正电子放射性药物.21.3 正电子放射性药物在 PET/CT 诊断中的应用31.4 正电子药物的分类42 正电子放射性药物的生产
6、装置.42.1RDS 概述4 2.2 回旋加速器基本原理和结构.5 2.2.1 回旋加速器生产原理5 2.2.2 回旋加速器的基本结构63 用 CPCU 生产-FDG 12F183.1 概述 12 3.2 准备工作 13 3.2.1 合成仪起动后的安全检查13 3.2.2 反应物的配制133.2.3吸收柱 QMA 的活化13F183.2.4 纯化柱的预备14 3.2.5 预备铝柱和 C18 柱14 3.2.6.反应管的清洗15 3.2.9 纯化柱及产物接受瓶的准备与安装 163.3-FDG 合成步骤.17F184-FDG 生产制备操作流程:.19F184.1 RDS 111 系统的运行.19
7、4.1.1 RDS 111 的自动化运行19 4.1.2 RDS 111 系统的手动运行22 4.2 CPCU 的操作流程.24 4.3 RINSE TSU265 医用回旋加速器及正电子药物合成系统存在的危险因素275.1 辐射安全 27 5.2 电气安全29南华大学核科学技术学院 毕业论文iii5.3 热安全29 5.4 机械安全296 FDG 的临床应用 306. 1 FDG 在体内的代谢.3162 肿瘤细胞摄取 FDG 的机制.31 63 分析 FDG PET 图像常用的方法32 64 FDG 在肿瘤上的临床表现33 65 FDG 在肿瘤检查上尚未解决的问题 357 FDG 的质量保证.
8、368 总结.37参考文献38致 谢39附录翻译40南华大学核科学技术学院 毕业论文第 0 页 共 53 页前言前言1939 年 Joseph Gilbert Hamiton，Mayo Soley 按生化作用物质分类可分为代谢型、结合型及血液灌注型等;按正电子发射核2素来分,如等正电子型;还有按正电子核素生产方式可分为加速器生产和发FONC18,151311生器生产。它们的制备包括正电子核素的生产和正电子核素的标记合成两大步骤。由于与其它短半衰期正电子发射体相比有较多的优点：F18NOC131511,3半衰期长，因此有相对充裕的标记时间和显像时间。标记灵活，可标记多种类型的有机化合物可替代有机
9、分子中的氢原子、羟基、其它卤素等。目前解放军 175 医院所生产的是葡萄糖代谢显像剂即-FDG。F182 正电子放射性药物的生产装置正电子放射性药物的生产装置2.1RDS 概述概述回旋加速器是生产放射性核素的专用设备，PET/CT 诊断所用的核素均为短寿命放射性核素，需要由回旋加速器适时生产。放射性同位素生产系统RDS，其中 RDS 111 型是一种结构紧凑，设计用于生产放射正电子的放射核素的回旋加速器。它具有用单束流或双束流的性能，并可以与几种化学合成仪联接，生产放射性标记化合物供 PET 中心成像用。RDS 111 在设计上可以使操作人员能自动化地生产放射性化合物。同时，又设计成只有高级操
10、作人员才能进行完全的手动操作，以便进行维修检查，研究分析存在的问题。为了生产放射性同位素，操作人员只要在电脑屏幕上一系列同位素的栏目中，选择某一同位素即可。先进的控制系统会自动将所选择的靶子，旋转到质子束流的通道上、装填靶物质，开始产生并调准离子束流，按设定的时间和束流大小轰击靶子，然后停止离子束流轰靶，将放射性同位素输送至化学合成仪，完成化学合成。RDS 111 的主要部件是 11Mev 回旋加速器.它将氢负离子在准螺旋轨道中加速到11Mev 的引出能量。其他部件包括：真空系统、磁场系统、射频系统、离子源系统、加速南华大学核科学技术学院 毕业论文第 4 页 共 53 页作用区域、引出系统、靶
11、系统、化学系统、防护壳等。图 2.1 RDS 外观图 图 2.2 RDS 内部图2.2 回旋加速器基本原理和结构回旋加速器基本原理和结构2.2.1 回旋加速器生产原理回旋加速器生产原理氢负离子是由经改造的 Penning 离子计（PIG）式离子源产生的。离子源固定在加速器内轴心位置。离子源将氢负离子注入加速区，离子在轨道上运行一周，通过四块称之为 D 的电极板边缘时，八次获得能量而被加速。离子束加速在一个由单环状的电磁铁产生的磁场中进行。磁场对束流离子提供了使运动方向弯曲的势能，使束流离子沿着准螺旋轨道，朝引出半径加速运行。磁极的深谷设计，即磁极的峰与谷之间有大的磁场梯度，能使束流轴向强聚焦。
12、轴向强聚焦使束流高效传导，减少内部激活产生放射性，从而减少对人员的辐射。当被加速的离子运行到 D 电极边缘时，D 电极交变电势变成负值，氢负离子受到带负电极的排斥力，射向下一个 D 电极，当氢负离子到达下一个 D 电极时，D 电极电势变成正值，它对负离子产生拉力。D 电极交变极性和磁场对离子束流轨道的弯曲作用，将氢负离子在准螺旋轨道上，从一个 D 电极推向另一个 D 电极进行加速。南华大学核科学技术学院 毕业论文第 5 页 共 53 页在加速过程中，氢负离子离轨道中心越来越远，直至他们到达引出半径。在引出半径上有一个很薄的碳箔，安装在可旋转的基座上。碳箔用于拦截离子束，将氢负离子所带的两个可离
13、去电子剥夺，氢负离子变成了离子，也就是质子。H4束流粒子电荷的改变，使得磁场施加于它们的力变成相反方向，于是质子束流成向外弧形朝设定的出口射出。装有引出碳箔的可旋转基座，由控制系统准确调节旋转角度，使质子束流的左右中心点正好对着靶子，靶子安装在束流出口的终端。2.2.2 回旋加速器的基本结构回旋加速器的基本结构真空系统:包括上下两个磁铁内的真空舱、抽真空用的真空泵、仪器和控制器等。真空仪器和控制器监控真空舱内气压,并在系统发生故障时,对设备起保护作用。真空室连续不断5地抽取来源于离子源及真空室内表面的气体和真空腔内发散的残留气体。通常真空泵 24小时都在转动,以保证残余气体达到最少的程度。这不
14、仅可以增大离子引出效率，也可以使加速器的内部激活产生放射性减到最小。系统抽真空是分两段完成的。在加速器底部有四个油扩散泵，安装在下磁铁上，其中三个与主加速舱相连通，而第四个扩散泵与离子源相通，用于抽除剩余的氢气，而不让它穿过送出器的缝隙进入加速器的主加速舱，四个扩散泵的抽气速度都是 1000 升/秒。扩散泵抽除的气体由一台旋片式真空泵抽离，在扩散泵的出口维持真空度。当真空舱打开又闭合之后，也用这个旋片式真空泵作起始抽真空。5正常情况下真空压力一般为Torr，在打靶时真空压力一般为Torr。真空系统710610是一个很脆弱的系统，很容易受影响。在加速器进行开舱修整时，也需极为小心，一根头发也可导
15、致真空压力提不上去，加速器不能正常工作。南华大学核科学技术学院 毕业论文第 6 页 共 53 页图 2.3 内真空舱磁场系统:磁场系统对离子束流提供改变方向弯曲的势能，将束流限制在位于上下两磁极间中心位置的准螺旋形轨道上。磁场系统包括上下磁轭,线路极片，磁场线圈以及磁场供电系统。在维修时，上磁轭可以用液压装置将其升起。5电磁线圈安装在上下磁铁之间，线圈通电流使磁铁励磁。电磁线圈由连续的铜片做成。每一绕线圈之间有很薄的绝缘片，这种结果便于散热，线圈内通电产生的热量靠线圈外冷却水的传导而排出。磁场被磁轭和磁极引导至上下极面之间小的空隙，束流在此加速，每一个磁极含有4 个磁嵴，磁嵴之间的区域称为磁谷
16、，磁嵴的磁场强度是磁谷的 27 倍。束流在到达提取半径的路径中交替暴露于磁嵴与磁谷的强和弱的磁场。当束流通过每一个磁嵴时，束流弯曲；在磁谷区域，束流以笔直的路径流向下一个磁嵴区。交替的磁场度对束流提供了强聚焦力，聚焦力引导粒子返回中心层面，产生高的束流引出效率。射频系统：系统包括监控电子系统、频率合成器、中间放大器、RF 电源放大器、耦合电路和 D型盒结构。射频系统为 D 型盒结构提供交替的高电压，D 结构再将能量传递给离子。DH型盒结构由四个扇形电极组成，安置在磁谷区，由 D 杆支撑着，D 杆固定于上磁铁向下延南华大学核科学技术学院 毕业论文第 7 页 共 53 页伸。离子束流在运行中经过一个 D 时，在 D 边缘被吸进，通过 D 再被排斥出另一边缘。4这两次经过边缘都获得能量。束流运行一周要经过四个 D 的八个边缘，获得八次加速。由于每次加速，离子束获得能量。因而其轨道半
