《褚泰伟《应用化学基础》第十章 放射性药物化学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《褚泰伟《应用化学基础》第十章 放射性药物化学（166页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 放射性药物化学,1,概述 一、用放射性核素诊断 体外诊断：放射性免疫法测抗原。 体内诊断： 1、用外部辐射源：如肺部透视，消化器官吞入造影剂后透视。（主要用x射线，这里不做讨论） 2、体内注射：向体内注射选择性地在受检器官沉积的放射性核素。这种诊断是放射性核素应用的最重要领域。,2,器官的诊断检查包括功能检查和定位检查（如肿瘤）。通常的做法是把放射性药物注射到病人的血管（静脉注射），在一定时间后测定受检器官发射的射线，根据射线的空间分布，通过计算机做出有关器官的彩色闪烁图。常用下列两种方法： SPECT(单粒子发射计算机断层照相法Single Particle Emission Com
2、puter Tract-photograph)法：用仪器记录下放射性核素发射的各个量子。几乎所有的器官和骨骼都可以用合适的放射性核素进行诊断。,3,如用I-131标记的马尿酸进行肾功能检查，通过从肾脏发出的辐射随时间的变化过程，可以判断肾功能。又如换气检查：病人吸入含有少量81mKr (t1/2=13s)的空气，从记录到的辐射可知道肺叶的工作能力，还可以为肿瘤定位。再如用I-125进行甲状腺病理诊断等。 PET法(正电子发射断层照相法Positron Emission Tract-photograph)：用相对布置的探测器对正电子湮没释放出的0.51Mev的量子进行符合测定。多个探测器布置成环
3、形。设置的探测器越多，则同时得到器官的放射性断面图越多。,4,这种方法最重要的应用是心脏和脑部诊断 心脏诊断：用13N标记的*NH3测定心脏的血流量，再用2-氟代-2-脱氧葡萄糖-18F来测定心脏的葡萄糖代谢。如果心脏区血流量降低，而葡萄糖代谢正常或提高，则表示此时梗塞区不仅血流量降低了，而且脂肪酸代谢也降低了，需要做手术。 脑疾病的诊断：用11C标记葡萄糖，可指示脑的某些部位出现了老年痴呆症的症状。,5,二、用辐射和放射性核素进行治疗,1、癌症的辐射治疗： 通常用辐射源(60Co源)或高能电子(电子加速器)照射肿瘤，用辐射的高能量使肿瘤细胞破坏。但这些辐射源不能避免对周围组织造成比较高的辐射
4、剂量。 2、中子俘获肿瘤疗法： 向病人提供一种无毒的硼化物(含浓缩10B)，而这种化合物能被恶性肿瘤富集，因而在该处的浓度比血液和周围组织浓度高，再用热中子去照射肿瘤，使发生10B(n,)7Li反应，生成的高能粒子和7Li核迁到细胞核把细胞杀死。,6,慢中子本身对人体实际上不造成损伤，因为构成细胞的各种原子俘获中子的几率很低。目前由于要找到恶性肿瘤中富集的硼化物不易，因此现只在下列两个领域中得到应用： 治疗神经纤维瘤。所用的硼化物为Na2B12H11SH 治疗恶性黑变病(皮肤变黑的特别恶性肿瘤)。所用的硼化物有两种： A、5-二羟基硼氧基-2-硫代尿嘧啶(BTU)。 B、对-二羟基硼氧基-苯基
5、丙氨酸(BPA)。,7,3、标记单克隆体法： 用放射性核素(常用131I、211At)标记单克隆体。这些克隆体停留在肿瘤细胞的表面上，发射辐射而破坏肿瘤细胞。此法现正在研究中。,8,三、常用于治疗的放射性药物,9,10,11,结构成像 - 功能成像,宏观背景,看到病变功能,新方法不断涌现推动了生物学和医学的革命,X-ray,CT,fMRI,12, 分子成像 光学成像 核素成像 磁共振成像,宏观背景,看到细胞、分子水平的变化,实时、在体 特异性,13,分子探针,14,核医学和放射性药物 1.1 诊断核医学 放射性核素显像 单光子发射成像 相机 SPECT (Single photon emiss
6、ion computed tomography) 正电子发射成像 PET (Positron emission tomography),15,用途 研究药物的ADME，即 摄取（adsorption） 分布（distribution) 代谢（metabolism） 排泄（excretion） 将病人与健康人比较，或将病变组织与正常组织 比较，用来诊断疾病，研究体内的生理、病理和 代谢过程，测量器官和组织功能等。,16,1.1.1 显像步骤 第一步 给药 第二步 扫描（获取数据） 第三步 图像重建 以PET显像为例,17,Step 1: Inject Patient with Radioacti
7、ve Drug,Drug is labeled with positron (+) emitting radionuclide. Drug localizes in patient according to metabolic properties of that drug. Trace (pico-molar) quantities of drug are sufficient. Radiation dose fairly small (0.01 Sv).,Drug Distributes in Body,18,Step 2: Detect Radioactive Decays,Ring o
8、f Photon Detectors,Radionuclide decays, emitting +. + annihilates with e from tissue, forming back-to-back 511 keV photon pair. 511 keV photon pairs detected via time coincidence. Positron lies on line defined by detector pair (known as a chord or a line of response or a LOR).,Detect Pairs of Back-t
9、o-Back 511 keV Photons,19,Multi-Layer PET Cameras,Can image several slices simultaneously Can image cross-plane slices Can remove septa to increase efficiency (“3-D PET”),Planar Images “Stacked” to Form 3-D Image,Scintillator,Tungsten Septum,Lead Shield,20,Step 3: Reconstruct with Computed Tomograph
10、y,2-Dimensional Object,By measuring all 1-dimensional projections of a 2-dimensional object, you can reconstruct the object,21,1.1.2 显像仪器 （1） 相机,22,（2）SPECT （分辨率 815 mm ）,23,Patient port 60 cm diameter. 24 to 48 layers, covering 15 cm axially. 45 mm fwhm spatial resolution. 2% solid angle coverage.
11、$1 $2 million dollars.,（3）PET （分辨率 45 mm）,24,SPECT 和 PET 测量放射性药物在体内 的浓度的时间和空间分布,1.1.3 核医学成像与其它医学影像技术的比较 超声成像（Ultrasonography） 测量对象：组织和器官对超声波的反射 本领 特 点：安全，低价，低分标率 X射线计算机断层成像 (CT),25,测量对象: 组织和器官的吸收系数 特 点： 高分辨率（1mm）, 需接受电离辐射剂量 核磁共振成像 （MRI） 测量对象: 1H（质子）的自旋弛豫率的 空间和时间分布, 1H的化学位 移用于空间编码 特 点: 分标率高（1 mm）, 安全
12、 （磁场1.5T)，价格较高,26,Ultrasonography,27,CT scan of brain,28,MRI Scan,29,PET Images of Cancer,Metastases Shown with Red Arrows,Brain,Heart,Bladder,Normal Uptake in Other Organs Shown in Blue,Treated Tumor Growing Again on Periphery,30,Glioma CT（预先给增敏剂） SPECT（预先给123I-IMT）,Glioma CT（预先给增敏剂） SPECT（预先给123I-
13、IMT）,IMT=3-iodo-2-methyl-L-tyrosine,31,1.1.4 核医学影像仪器的新进展 SPECTPET 通过符合电路，在SPECT机器实现 PET成像 Micro PET 分辨率 1 mm（$300,000) 图象融合技术 （CT 或 MRI）（SPECT 或 PET）,32,PET-CT融合示意图,CT图像 何处有病灶？,33,PET-CT融合示意图,PET图像 病灶在何处？,34,PET-CT融合示意图,PET-CT图像融合 病灶原来在这里,35,PET图像有放射性浓聚，头颈部CT、MR及鼻咽镜检未见异常。PET-CT定位于右上腭。,隐匿性上腭癌,36,Imag
14、e Fusion Technique,Fused Image,CT Image,PET Image,37,Prostate 111In SPECT image fused with CT,38,1. 201Tl imaging,2. MRI, tumor bed,3. 1+2,4. 99mTc imaging,5. 灌注共配准，MRI,6. 1+4,39,40,41,PET/CT的优势：,PET采用正电子核素作为示踪剂，通过病灶部位对示踪剂的摄取了解病灶功能代谢状态，可以宏观的显示全身各脏器功能，代谢等病理生理特征，更容易发现病灶； CT可以精确定位病灶及显示病灶细微结构变化； PET/CT融
15、合图像可以全面发现病灶，精确定位及判断病灶良恶性，故能早期，快速，准确，全面发现病灶。 PET犹如大海中的航标，CT犹如航行图，从而能准确，迅速找到目标。,42,我们来看一下PET/CT机器的庐山真面目,43,PET/CT检查安全么？,在接受PET/CT检查过程中，受检人除需要接受静脉注射外，没有其他的痛苦需要承受。所注射的检查药物中含有少量的正电子核素（ 18FDG ），但这种放射性是及其微量的，为人体正常的同位素，而且衰变的极快，通常在几个小时内就完全从体内消失，有些甚至半小时内即可消失，做一次PET/CT检查对人体的照射剂量小，仅相当于拍一次X光片的剂量，对人体不产生明显危害。,44,正
16、电子核素（18FDG ）,18FDG（18氟代脱氧葡萄糖）在人体中的代谢过程： 18FDG就是去氧后接上了一个18F原子的同样的葡萄糖分子，是一种容易被人体吸收的葡萄糖衍生物，但是不会象葡萄糖一样被代谢掉或排泄掉。因此它会积累在高度利用葡萄糖的组织里（例如，癌组织里）。18FDG同时还是一种正电子发射剂，这样就可以使医生通过仪器来观察18FDG积累在哪里（例如，在癌组织中）。图为葡萄糖和18FDG的代谢过程。,45,46,18FDG的代谢命运,在18FDG发生衰变之前，FDG的代谢分解利用会因为其分子之中2 位上的氟而受到抑制。不过，FDG发生放射性衰变之后，其中的氟将转变为18O，而且再从环境中获取一个H+ 之后，FDG的衰变产物就变成了葡萄糖-6-磷酸，其2 位上的标记则变为无害的非放射性“重氧”，这样，该衰变产物通常就可以按照普通葡萄糖的方式进行代谢。,4
