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1、第二章 放射性测量,核医学的基本技术 主要测量手段 对于射线的存在、放射量的大小，选择一定的测量方法。,第一节 放射性测量仪器,测量原理： 建立在射线与物质的相互作用上，将射线能转化为电能，加以记录。 根据探测器原理，分三类： 气体电离探测器射线气体电离收集电荷射线能量和强度的测量防护监测仪 闪烁探测器射线激发物质退激荧光电脉冲目前最常用 半导体探测器射线电子载流子、空穴载流子反向偏置电压脉冲信号活化分析谱,一、固体闪烁计数器,（一）固体闪烁探测器,将和X射线转化为电信号 探测效率高 适用范围广 探测射线强度 测定射线能量,1.闪烁体,无机晶体、有机晶体、塑料有机闪烁体 常用无机晶体 实验室常
2、用NaI（Tl）晶体 Tl为含0.10.5杂质提高发光效率，又称为激活剂、发光中心 特点：密度大 =3.67g/cm2；发光效率高；最强波长（415nm）与光电倍增管匹配；探测效率高（7080）；荧光衰减时间短（10-8s）无需漏计校正 缺点：易潮解晶体发黄探测效率降低,2.光收集系统,作用：收集闪烁体发射的光在一方向上；密闭 材料：氧化镁、铝等 作用：把光传递给光电倍增管光阴极； 减少全反射 材料：硅油、硅脂等（折射率大） 闪烁体直径小于光阴极时使用 作用：把光传递给光阴极 材料：有机玻璃、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等 闪烁体直径大于光阴极时使用,3.光电倍增管,组成：光阴极、聚焦极、多个次阴极、
3、阳极，各极间由串连电阻分压供电，形成电场。 作用：把光信号转换为电信号，并放大 注意：绝对避光，合适的高压,4.前置放大电路 对电信号进一步跟踪放大，减少信号在传输过程中的畸变、损失。 5.铅屏蔽 减少外界射线引起的本底计数率。,（二）后续分析电路,1.主放大器 作用：放大、脉冲整形、倒相 多采用线性放大器，一般适用单标记核素测定 2.脉冲高度分析器 作用：选择地让需要记录的脉冲通过，鉴别核素，降低本底。 计数器常用单道脉冲高度分析器，由上、下甄别器、反符合电路组成。 只有幅度低于上甄别阈，高于下甄别阈的脉冲通过反符合电路。,（三）计算机系统、辅助结构和电源,适时采集数据、处理数据（图像）、分
4、析数据（图像）、显示数据（图像）； 自动控制仪器 不同的运行方式、使用目的有不同的辅助设施。 高压电源光电倍增管各级分压供电 低压电源电子线路、计算机、辅助设备,二、液体闪烁计数器,固体闪烁计数器基础上的发展，更复杂。 由探测器、后续电子线路及计算机辅助系统组成 探测的是能量较低的粒子，无法透过反射层，必需由闪烁体的加入。,（一）液体闪烁探测器,1.液体闪烁体 溶剂、有机闪烁剂组成 射线溶剂闪烁剂分子荧光 若光谱匹配不好，可加入第二闪烁剂 2.光电倍增管 与闪烁液的发生光谱匹配响应波长短的双碱性材料（Cs-K-Sb）为光阴极 低噪声测量对象能量低，需工作高压 3.光收集系统 与固体闪烁探测器相
5、仿，需注意漏光保护,（二）后续电子线路,1.符合电路 去除大多数异步信号，提高仪器信噪比，有效降低本底。 双光电倍增管结构，样品衰变产生光子是多光子，会同时产生信号同步信号 噪声信号是一个一个随机产生，互不相关异步信号。 可使噪声水平下降104105的数量级。,2.相加电路 将双光电倍增管输出的同步信号增加，使脉冲高度增高，相对稳定，几乎不增加本底噪声，提高仪器信噪比，增加探测效率，改善不同能量衰变核素间的分辨率。 3.线性门电路 由符合电路输出的信号控制。 4.主放大器 对数放大器 5.脉冲高度分析器 多道脉冲高度分析器,（三）计算机系统、辅助结构和电源,与固体闪烁计数器相似，还包括淬灭校正
6、软件、外标准源。,第二节 射线的测量,放射性活度测量分为绝对测量、相对测量 生物医学中一般采用相对测量，用所测计数率的多少反映放射性活度大小 射线测量包括计数测量和能量测量 实验核医学中一般以计数测量为主,射线的计数测量,测量核素的衰变率 一台仪器对一种核素的测量效率是固定的 需了解以下问题： 1.本底 来源：外界的射线周围环境的反射源、宇宙线 仪器本身的热噪声 2.微分测量和积分测量 微分测量上甄别阈在一定水平可除去大部分本底 积分测量上甄别阈无穷大精密度降低，,3.微分测量时道的正确选择 原则不求最大测量效率，只求最小误差 不同核素的射线能量不同，应选不同的道。 全能峰测量法：由能谱得全能
7、峰位置，确定上下甄别阈测量精度较好 运用统计学原理：计算E2/b为最大时，误差最小 可选择不同得上下甄别阈组合确定最佳道 对于非对称窗核素，可选用第二种，如125I,4.射线样品的衰变率 只要测量条件和样品条件一致，可直接用计数率作样品间比较。 5.引起“漏计”的因素 仪器的分辨时间：一般计数率小于300000cpm不会有明显漏计。样品活度过高应稀释后测 样品的几何条件：样品在探测器中的最佳位置及样品的最佳体积,第三节 液体闪烁测量技术,液闪测量特点： 样品均匀分散溶解或悬浮于液体闪烁体内 或吸附于固体无机物上浸没于液体闪烁体内 样品与闪烁液充分接触 测量几何条件接近4，自吸收少 适用于发射低
8、能-射线的核素 还可适用于、+、契伦科夫辐射、化学发光、生物发光等,一、闪烁液与样品测量瓶,1.闪烁液有机溶剂、闪烁剂 溶剂：99 作用溶解闪烁剂和样品，能量传递 要求能量传递效率高，对光子穿透度高，冰点低，一定的溶解样品能力、廉价易得，性质稳定 常用烷基苯类，甲苯、二甲苯、对二甲苯等 但不利于水溶液样本 醚类，二氧六环，极性化合物得溶剂，但效率低，不宜常规使用,闪烁剂发光物质 作用有效接受溶剂分子传递的能量，在很短时间内发生激发和退激，释放荧光光子。 要求溶解度好，发光效率高，发光衰减时间短，发射光谱与PMT相匹配，淬灭耐受性好，合适的浓度。 常用TP、PPO、PBD、b-PBD、BBOT等
9、 若匹配不好，可添加第二闪烁剂，主要作用是转移波长，使与PMT匹配，同时可提高淬灭耐受性。 常用第二闪烁剂为POPOP、DM-POPOP，使用浓度为第一闪烁剂的1/101/50。,助溶剂和添加剂 主要针对一些水溶性样品，可增强与有机溶剂的互溶，一般用量为总体积的2040，但使用后会影响稳定性和测量效率。 常用乙醇、乙二醇二甲醚、二氧六环、萘等。 溶剂纯化和配伍禁忌 一般除去引起淬灭的杂质及导致化学发光的杂质，一般无需纯化。 萘与TP、第二闪烁剂与过氯酸、b-PBD与季胺类化合物，使用时需注意,2.样品测量瓶 （1）要求： 低钾，减少40K引起的本底； 透光度好，允许光子以最小衰减传递给PMT；
10、 化学性能稳定，不易被溶剂渗透或变形； 易加工，成本低。 （2）常用材料： 低钾玻璃： 优点性质稳定，透明度好，可反复使用。 缺点易破碎，吸附随时间而增长，质量和厚度的差异会造成本底计数和重复性的差异。,聚乙烯类： 优点 计数率高，本底低，成本低廉。 缺点 易对有机溶剂渗透，引起体积变化和闪烁液化学组分变化，造成本底和测量效率变化。 聚四氟乙烯： 优点 透光度好，提高测量品质因素，本底低。 缺点 价格高，加工难度大。 石英： 优点穿透性好，本底低。 缺点价格高。,（3）常用规格： 传统多为20ml瓶，用于液闪仪的杯式测量；成本低，操作简便，但闪烁液使用量大。 现有板式测量，可对滤膜、 24孔、
11、96孔、384孔、eppendorf管及4ml管进行测量，在一定程度上减少了污染，但使用成本提高，需配备相关附件和设施。 测量时还需注意闪烁液的用量，务求使用最少量达到最佳测量效果。,二、样品的测量方式和样品制备,（一）测量方式 1.均相测量样品直接溶解于闪烁液中测量 脂溶性样品：直接溶于闪烁液内，配方简单； 水溶性样品：需加助溶剂，一般用乙二醇单醚类、乙醇等，用量不超过总体积的40，样品控制在5以内。若超过5，可用二氧六环，但测量效率低，价格高，不稳定。 难溶性样品：可改变化学结构，再进一步处理。 均相测量需注意样品的颜色及化学发光而产生的测量误差。,2.非均相测量存在两个相系 固相测量：将
12、样品固定在固体支持物上，干燥后浸入闪烁液进行测量。操作简单，样品可保存重复使用，但测量效率较低；常用玻璃纤维滤膜。 乳状液测量：用乳化剂把水溶液均匀分散在闪烁液中。常用聚氧乙烯非离子表面活性剂，如Triton X-100。 应注意混合比例，同时也需注意乳化闪烁体系的物理状态、合适的温度。 适用于比活度较低、容量大的水溶性样品。,（二）样品的制备 目的：除去干扰标记物； 使样品达到最佳测量效果 1.淋洗法：去除游离标记物。 2.提取法：适当溶剂提取需测定组分。脂溶性样品。 3.分离法：去除其它标记物。层析、电泳、离心。 4.酸性消化法：利用强酸使生物组织或血降解成易溶解的小分子。常用过氯酸与双氧
13、水消化法。 5.碱性消化法：溶解大分子化合物。常用季胺盐类。 6.其它：燃烧法、灰化法等。,三、淬灭及其校正,淬灭：闪烁液中某种物质妨碍了发光过程或光传递过程的某一环节，致使荧光减弱或消失的现象。 淬灭结果：输出脉冲高度幅度降低，-谱左移，计数率降低。 （一）淬灭产生的因素及其影响 1.局部淬灭（相淬灭）： 针对非均相测量，发生在光子产生前。 支持物吸收、测量杯吸收、样品自吸收-射线，导致粒子的光子产生减少。,2.闪烁液的自淬灭： 激发的溶剂和闪烁剂返回基态时，能量不转化为光子，而以热能形式散发，降低光子产生。 3.化学淬灭： 样品中部分成分或制备样品时的一些添加成分吸收了部分能量，使光子产生
14、减少。 4.颜色淬灭： 光子被溶液中有色物质吸收，发生在光子产生后。红色、黄色淬灭最严重，蓝色较小。 （二）淬灭校正方法 常用方法：内标准法、样品道比法、外标准道比法、H数法等。,四、化学发光和磷光,属于单光子，引起计数率升高。 1.化学发光：闪烁液及其内容物发生化学反应引起的自发性光子发射。 2.磷光（光致发光）：闪烁杯及其内容物在测量前受可见光或紫外线等外界光线照射，使之分子激发而发出磷光。 可通过仪器本身监测消除干扰，或样品暗适应一段时间。,五、双（多）标记测量,利用核素之间的辐射或理化性质的差异，采用适当的方法进行测量。 1.理化性质的差别 通过离子交换、层析、电泳、萃取等方法，进行核
15、素的分离，再进行测量。 2.放射性核素稳定性核素的测量 放射性核素可用放射性测量方法，稳定性核素可用质谱仪测量。 3.利用半衰期不同，采用不同的测量时间 对于半衰期差异较大的两种核素，可采取相隔一定时间段的两次测量，利用不同的衰减百分比计算。,4.采用不同的测量方法 利用能量上的差异，以及射线类型上的差异进行测量。 5.液闪仪中利用射线能量不同将谱分离测量 要求两种核素之间的能量差别较大，设置适当的两个道，将能谱分开。 需注意一般选核素能量比大于2，才能进行谱的分离。如3H、14C。 两核素活度比要适当，高能核素活度不应太高，低能核素活度应尽可能高，但两核素活度比不能过大，一般在210为宜；还应注意样品的淬灭程度。,六、其它辐射的液体闪烁测量,1.契伦科夫测量 利用高能电子在折射率较大的透明介质中的速度大于光在该介质中的速度时，会发射光子，其光谱在紫外和蓝色光谱间，是连续性光谱。 任何透明介质均可，无需加闪烁液。 增加介质的折射率可提高探测效率。 加入适当的移波剂可提高计数效率。 对颜色淬灭敏感。,2.低能射线和粒子的液体闪烁测量 射线与闪烁液相互作用产生康普顿电子，使闪烁液产生荧光。 -计数器的发展，现少用。 利用粒子较强的电离能力。现少用。 3.化学发光和生物发光的测量 发光产生的是光子，无需能量转换；属于单光子事件，需非符合单PMT测量；随时间变化而变化。现已有专门仪
