放射性同位素在医学领域的应用与优化

放射性同位素在医学上的应用已有半个多世纪的历史。目前主要应用于疾病诊断和治疗、放射免疫分析等。使用的放射性核素主要有99mTc、131I、125I、60Co、137Cs、90Sr、153Sm、18F、192Ir、241Am等。

1.放射性药物影像诊断

在临床医学中，应用放射性同位素进行疾病诊断已是常用的一种诊断方法。根据患者的病症、部位及诊断项目，将一定剂量的某种放射性同位素注入或食入体内，进行病灶器官的扫描或照相，确定病灶部位及大小。如口服放射性同位素131I药物制剂后，利用甲状腺有摄取和浓聚碘的，用探测器在颈部（甲状腺部位）测量131I反射的γ射线强度，检查甲状腺对131I的摄取速度和摄取量，用以判断甲状腺的功能和状态。如果摄取速度快、量多则证明甲状腺机能亢进；如果摄取速度慢、量少，则证明甲状腺功能减退。

目前用于脏器显像进行扫描的主要项目有甲状腺、肝、脑、肺、脾、肾、心脏、胰腺等。常用的诊断设备有γ照相机、单光子发射计算机断层扫描装置（SPECT）和正电子发射计算机断层扫描装置（PET）。

（1）γ照相机

γ照相机是核医学科最基本的显像仪器。有直径30～60cm的γ闪烁探测器、计算机操纵运算台和显示器等部件组成。对口服或静脉注射进入脏器的放射性同位素制剂所放出的γ射线由γ闪烁探测器探测后，形成脉冲信号由计算机采集和处理，最后以不同的灰度或颜色和不同的方式显示出脏器和病变的影响。随着显像仪器的发展，γ相机逐渐被SPECT等替代。

（2）单光子发射计算机断层扫描仪（SPECT）

单光子发射计算机断层扫描仪（SPECT）是指放射性药物注入脏器，γ射线由体内向体外发射，而XCT是将X射线从体外穿透人体到达接收器，故XCT属穿透型CT（TCT）。

SPECT有各种类型，最常用的为旋转型，有γ闪烁探测器围绕躯体作180°或360°自动旋转，对体内发出的γ光子进行多角度的探测，众多的信息由计算机采集，利用特殊软件和快速阵列处理机建成各种断层图像。当探测器不旋转时，可做一般γ照相机使用，也可进行全身显像，是性能最为全面的核医学显像仪器。SPECT影像诊断时使用的放射性核素主要是99mTc和131I。

（3）正电子发射计算机断层扫描仪（PET）

PET是专为探测体内正电子发射体湮没辐射时同时产生的方向相反的能量为0.511 MeV的两个γ光子的显像仪器。数十个直至上百个小的γ闪烁探测器环形排列，在人躯体四周同时进行探测。它的其他部件基本上同SPECT。

PET是目前所有放射性显像技术中分辨率最高的显像装置，特别适用于心脏、脑神经和肿瘤的代谢显像，进行肿瘤的早期诊断。但因设备和正电子发射体价格较贵，所以难以推广使用。PET显像诊断使用的正电子发射核素主要有11C、13N、15O和18F，一次诊断每个病人的18F注射量≈3.7×108Bq（10 mCi）。

（4）骨密度仪

骨密度仪是利用放射性同位素对人体骨骼中的钙、磷含量进行无损检测，可诊断原发性、继发性骨质疏松等，并能做到早期发现。仪器由计算机控制，测量速度快，操作简便。一般使用的放射性核素为241Am（密封源），活度为3.7 GBq/100 mCi。(www.xing528.com)

2.放射源治疗

辐射对肿瘤、某些眼疾和皮肤病的治疗效果十分明显。密封源、加速器和X射线机产生的辐射均可用于临床治疗。由于密封源具有设备简单、使用灵活、操作方便等优点，所以在辐射治疗中应用最广。

按照照射方式可将密封源治疗分为近距离治疗和远距离治疗两类。近距离治疗时放射源靠近（或贴近）病灶；远距离治疗时放射源远离皮肤，利用强γ射线束对深部肿瘤进行照射，以抑制和破坏肿瘤细胞的生长，达到治疗的目的。

（1）近距离治疗

近距离治疗分为表浅治疗和腔内治疗。表浅治疗一般利用β放射源，常将32P、90Sr、90Y、147Pm、204Tl、153Sm等密封制成各种敷贴器，贴在患部，治疗血管瘤、皮炎等皮肤及眼疾病。其中以90Sr-90Y用得最多，90Sr的活度可达3.7 GBq（100 mCi）。

腔内治疗常用的放射性核素为226Ra、198Au、192Ir、125I、60Co等。源的外形一般制成丝状、针状、哑铃状或颗粒状（种子源），尺寸很小，外径零点几毫米至2 mm或3 mm，长几毫米至几十毫米。过去用镭针和钴针放入腔内治疗较多，目前更趋向用125I作为永久性“种子”植入组织中治疗肿瘤。每个125I种子源的活度为3.7×107Bq（1 mCi）。

后装机是采用遥控操作，将放射源送入腔内的一种近距离治疗装置。所谓“后装”，即用外科手术先在病人身上放好金属或塑料管（施用器），接上与源罐相连的导管，然后借助后装机将源送到需要照射的部位。治疗结束，源仍返回源罐。所以用后装机治疗时，病人在屏蔽得很好的治疗室内，源为遥控操作，工作人员几乎可不受照射。因为192Ir的γ射线能量较低（0.317 MeV），容易屏蔽，半衰期适中（74 d），所以使用较多，活度为3.7×1011Bq（10 Ci）。

（2）远距离治疗

体外远距治疗即用强γ或β射线照射肿瘤组织，达到治疗目的。例如钴（铯）治疗机，就是利用放射性同位素60Co（137Cs）放出的γ射线，对肿瘤组织进行体外照射。只要按肿瘤部位、大小和深度等计算出并准确控制肿瘤吸收剂量，就可以杀死或抑制致癌细胞的增长。此方法一般用于浅表肿瘤的治疗，如乳腺癌、肺癌、食道癌、甲状腺癌等。

γ射线远距治疗机主要由机头、机架、准直器、治疗床和控制台组成。机头是γ放射源的储存和照射部分，准直器与机头相连，起限制射线束的作用。常用60Co、或137Cs强γ放射源。因为60Co的比活度高、源的体积小、而且价格便宜，故使用最普遍。60Co的活度3～12 kCi。

3.体外放射免疫分析

在当前医学临床诊断中，同位素标记技术与抗原、抗体反应的特异性相结合的检测方式称为放射免疫分析技术。将同位素标记的抗原与未标记的相同抗原按比例混合，与定量的相应抗体反应，则标记与未标记的抗原相互竞争与抗体形成免疫复合物。作为标准蛋白或待测样品而引入的未标记抗原竞争性地抑制了标记抗原与抗体的结合，未标记抗原的量越大，抑制程度也越大，这种特异性抑制的数量关系就是放射免疫测定的定量基础。这种分析方法具有精度高、灵敏、特异性强、检测迅速、应用广泛等特点，一直都是临床诊断的一种重要手段。用于测定体内各种微量生物活性物质，如激素、蛋白质、抗原、抗体和维生素等，在很多领域起着重要作用。

进行放射免疫分析需要具备放射性核素标记抗原、抗原标准品、特异抗体、稀释液、分离剂和放射性测量仪器。用于标记抗原的放射性核素主要为125I和32P，临床大多数采用125I标记抗原。生产厂家将放射性标记物、标记抗原、抗体、稀释液、分离液、分离剂组装成试剂盒，通常称为放免分析试剂盒或放免药盒。每个药盒中125I的活度为105 Bq（μCi）量级。用户使用时，将标准品、样品和少量抗血清，预先反应一段时间，然后加入125I标记物，参与竞争剩余的抗血清结合位。当被测物中的特异抗原浓度高时，剩余的抗血清结合位就少，从而与抗血清结合的125I标记物就少，反之结合就多。利用免疫分离剂分理出抗原-抗血清复合物，并测定复合物中放射性计数。125I标记物的结合量与样品中的抗原浓度呈函数关系，因此，由125I标记物的结合量（125I放射性计数）便可得到样品中的抗原浓度。