核医学核素示踪技术ppt课件

核素示踪技术核素示踪技术核医学核素示踪技术1核素示踪技术核医学核素示踪技术1第一节第一节 示踪原理及特点示踪原理及特点一一、定定义义：示示踪踪剂剂吸吸收收、分分布布、排排泄泄、研研究究转转移移规律及研究疾病、诊断的一门科学。规律及研究疾病、诊断的一门科学。示踪技术解决实际问题，不能取代的特点：示踪技术解决实际问题，不能取代的特点：引入物不能太多的引入物不能太多的太小太小示踪技术发展过程：示踪技术发展过程：二、基本原理：二、基本原理：TracerTracer与未标记时的化学、生物学与未标记时的化学、生物学性质相同，利用放射性可测量进行示踪物跟综研究性质相同，利用放射性可测量进行示踪物跟综研究（位置、数量、转变）。（位置、数量、转变）。核医学核素示踪技术2第一节 示踪原理及特点核医学核素示踪技术2三、示踪研究特点：三、示踪研究特点：1 1、灵敏度高，可达、灵敏度高，可达1010-14-14-10-10-18-18g g2 2、测定方法简单、不用分离，提纯、测定方法简单、不用分离，提纯3 3、合乎生理条件、合乎生理条件4 4、可定位研究和定量研究、可定位研究和定量研究5 5、可动态研究，对数据做动态分析、可动态研究，对数据做动态分析6 6、标记分子易分辨（新旧分子的鉴别）、标记分子易分辨（新旧分子的鉴别）7 7、非创伤性、非创伤性四、常用实验类型四、常用实验类型 ：离体示踪离体示踪 整体示踪整体示踪 单标或多标示踪单标或多标示踪核医学核素示踪技术3三、示踪研究特点：核医学核素示踪技术31 1、选择实验类型的几个原则、选择实验类型的几个原则 a.a.吸收、分布、转运、排泄等用整体示踪实吸收、分布、转运、排泄等用整体示踪实 验；验；b.b.研究物质在精细结构中运动规律，可选离研究物质在精细结构中运动规律，可选离 体实验，但结果须有整体实验验证；体实验，但结果须有整体实验验证；c.c.物质转化的研究，离体、整体都得做；物质转化的研究，离体、整体都得做；d.d.单用离体实验有时可能得出错误的结论。单用离体实验有时可能得出错误的结论。五、示踪实验应注意的问题（八个）五、示踪实验应注意的问题（八个）核医学核素示踪技术4五、示踪实验应注意的问题（八个）核医学核素示踪技术42、示踪物选择应考虑的问题、示踪物选择应考虑的问题1）射线类型：）射线类型：、（中能、低能（中能、低能）2 2）T T1/21/2：3 3）放化纯：）放化纯：95%95%4 4）比活度：要合适）比活度：要合适5 5）标记位置的选择要根据实验来定）标记位置的选择要根据实验来定6 6）标记物的稳定性、价格）标记物的稳定性、价格7 7）载载体体的的量量大大小小：载载体体指指与与放放素素化化学学状状态态相相同同的的稳稳定定同同位位素素、如如5151CrCr中中混混有有CrCr、稳定性的稳定性的CrCr就是戴体。就是戴体。核医学核素示踪技术52、示踪物选择应考虑的问题核医学核素示踪技术53、示踪量的估算：、示踪量的估算：预预实实验验或或前前人人经经验验，应应注注意意人人体体内内的的稀稀释释、组组织织内内的的浓浓聚聚及及对对动物健康的影响动物健康的影响 措措施施：查查文文献献+预预实实验验+确确定定仪仪器效率器效率核医学核素示踪技术63、示踪量的估算：核医学核素示踪技术64、示示踪踪引引入入途途径径：口口服服、灌灌胃胃 v、m、皮下、腹腔。皮下、腹腔。5、样品制备要有利于定量、定位测量、样品制备要有利于定量、定位测量、测量方法确定后，要考虑样品容量，测量测量方法确定后，要考虑样品容量，测量时间等问题。时间等问题。6、数据处理：根据不同实验目的，选择、数据处理：根据不同实验目的，选择适当参数。适当参数。7、动物实验：合适的动物，包括大小、动物实验：合适的动物，包括大小、动物特征、防护、尸体处理。动物特征、防护、尸体处理。8、短半衰期核素要考虑衰变校正、短半衰期核素要考虑衰变校正核医学核素示踪技术74、示踪引入途径：口服、灌胃 v、m、皮下、腹腔。核医学六、示踪实验中的同位素效应六、示踪实验中的同位素效应 1、同同位位素素效效应应：不不同同的的同同位位素素之之间间原原子子质质量量差差异异较较大大，因因而而它它们们参参予予同同一一化化学学反应的速度不同称之。反应的速度不同称之。如：如：1H（p）e（周期表中的（周期表中的H）2H（n、p）e 3H(2n、p)e 表表示示方方法法：以以同同位位素素间间参参与与化化学学反反应应的的速速率率常常数数的的比比值值来来表表示示，如如KH/KT KH/KD 氢的同位素表示法氢的同位素表示法核医学核素示踪技术8六、示踪实验中的同位素效应核医学核素示踪技术82、同位素效应的分类：、同位素效应的分类：1）初初级级同同位位素素效效应应：与与放放素素连连接接的的化化学学健健对对速速度度的影响（主键）的影响（主键）2）次次级级同同位位素素效效应应：与与放放素素相相邻邻的的化化学学健健对对速速度度的影响（次健）的影响（次健）3）溶溶剂剂同同位位素素效效应应：溶溶剂剂中中的的某某原原子子被被同同位位素素取取代代而而影影响响溶溶质质的的反反应应速速度度，如如一一般般化化学学反反应应在在水水中中，若改为氘水，对反应速度的影响。若改为氘水，对反应速度的影响。4）物物质质体体系系同同位位素素效效应应：进进入入体体内内后后对对生生化化反反应应速速度度的的影影响响，如如H2O改改为为2H2O喂喂养养动动物物对对生生化化反反应的影响。应的影响。核医学核素示踪技术92、同位素效应的分类：核医学核素示踪技术9 核素稀释法核素稀释法核素稀释法测物质含量核素稀释法测物质含量原原理理：稀稀释释前前后后放放素素的的量量不不变变。（忽忽略略衰衰变变、排泄等因素）排泄等因素）1、测测血血容容量量或或体体液液含含量量：Cl和和Br的的放放射射性性同同位位素素主主要要在在细细胞胞外外液液分分布布，进进入入细细胞胞极极少少。如如用用82Br引引入入体体液液中中，引引入入的的总总活活度度为为A（-），待待一一定定时时间间混混匀匀后后，抽抽取取少少量量体体液液测测得得比比放放为为q/ml，则体液量等于，则体液量等于A/q（ml），即），即 C1V1=C2（V1+VX）核医学核素示踪技术10 核素稀释法核医学核素示踪技术102、测、测Rbc寿命或其它细胞寿命寿命或其它细胞寿命 取取Rbc与与Na51CrO4混合，淋洗后混合，淋洗后Rbc即被即被标上，引入体内不同时间测放，研究其寿命。标上，引入体内不同时间测放，研究其寿命。另一种方法：另一种方法：15N甘氨酸引入血液，甘氨酸引入血液，Rbc合成时摄取合成时摄取15NAA，因此新生成，因此新生成Rbc具有放具有放射性，射性，30天左右天左右15NRbc达高峰，并且保持一达高峰，并且保持一定时间恒定，最后定时间恒定，最后15NRbc逐渐死亡而放射性逐渐死亡而放射性下降，可算得下降，可算得Rbc寿命。同理，该法可研究寿命。同理，该法可研究Wbc、肿瘤细胞等。、肿瘤细胞等。核医学核素示踪技术112、测Rbc寿命或其它细胞寿命核医学核素示踪技术11 原原理理：将将已已知知比比活活度度的的标标记记物物与与非非标标记记物物混混合合，测测出出混混合合物物的的比比活活度度，可可求求出出非非标标记记物物的的含含量。（混合前后放射性不变的原理）量。（混合前后放射性不变的原理）设设：已已知知标标记记物物的的量量为为m1，比比活活度度为为S1（dpm/mg）混混合合物物测测得得比比活活度度为为S2（dpm/mg），求混合物中非标记物的化学量求混合物中非标记物的化学量mx 据混合前后放射性不变原理得据混合前后放射性不变原理得 S1m1=S2(m1+mx)Mx=m1(s1/s21)举举例例：134（参参考考实实验验核核医医学学与与核核药药学学，胡胡亚亚儿儿、刘长征刘长征 等主编）等主编）3、正稀释法测物质含量、正稀释法测物质含量核医学核素示踪技术123、正稀释法测物质含量核医学核素示踪技术124、反稀释法：、反稀释法：用已知非标记物测用已知非标记物测 标记物含量。标记物含量。原理：同原理：同3（135）设：设：已知非标记物的量为已知非标记物的量为m2 已知标记物的比活度为已知标记物的比活度为S1 混合后测得的比活度为混合后测得的比活度为S2 求标记物的化学量求标记物的化学量mx 据原理得：据原理得：S1mx=S2(m2+mx)m2 S2 mx=-S1S2核医学核素示踪技术134、反稀释法：用已知非标记物测 标记物含量。核5、核素双稀释法（参考）、核素双稀释法（参考）设设 取取两两份份待待测测放放射射性性样样品品，这这两两份份放放射射性性相相等。分别加入非标记已知的等。分别加入非标记已知的m1 和和m2混合，取出少量提纯，测得比活度为混合，取出少量提纯，测得比活度为S1；S2得：得：S1（m1+mX）=S2（m2+mX）S2m2 S1m1 mX=-S1 S2核医学核素示踪技术145、核素双稀释法（参考）核医学核素示踪技术14 一、参入实验：目的是弄清楚体内某些物质如前一、参入实验：目的是弄清楚体内某些物质如前身物、反应产物、中间代谢步骤及转化条件。身物、反应产物、中间代谢步骤及转化条件。1、参入实验类型：整体、参入实验类型：整体+离体离体 整整体体参参入入实实验验：如如3H-TdR证证明明TdR是是DNA合合成的前体物成的前体物 离离体体参参入入实实验验：具具有有生生理理活活性性的的生生物物材材料料，如如组组织织切切片片、组组织织匀匀浆浆、游游离离细细胞胞、亚亚细细胞胞颗颗粒粒等等，将将标标记记物物加加入入，以以证证实实实实验验的的可可能能性性，但但做做结结论论要要有整体实验验证才可靠。有整体实验验证才可靠。第三节第三节 物质转化示踪物质转化示踪核医学核素示踪技术15第三节 物质转化示踪核医学核素示踪技术152、主要参数、主要参数 产物总放产物总放 参入百分率参入百分率=-100%前身物总放前身物总放 产物比活度产物比活度 相对比活度相对比活度=-（参入率）（参入率）前身物比活度前身物比活度核医学核素示踪技术162、主要参数核医学核素示踪技术16 淋巴细胞转化实验淋巴细胞转化实验 实验设计原理（细胞培养）：实验设计原理（细胞培养）：DNA子代细胞子代细胞（子代细胞含有（子代细胞含有放射性）放射性）DNA子代细胞子代细胞植物血凝素植物血凝素淋巴细胞淋巴细胞PHA淋巴母细胞淋巴母细胞（能分裂繁殖）（能分裂繁殖）3H-TdR 培养培养72hr3、参入实验举例、参入实验举例应用应用核医学核素示踪技术17 DNA子代细胞植物血凝素淋巴细胞PHA淋巴母细胞3H-Td用用3H-TdR参参入入淋淋巴巴细细胞胞的的量量（即即Lim中中放放射射性性强强弱）反应出淋巴细胞转化能力弱）反应出淋巴细胞转化能力。应用：应用：反映细胞免疫状态反映细胞免疫状态 反映细胞增殖速度反映细胞增殖速度实验结果表达形式：参入百分率实验结果表达形式：参入百分率 百万细胞百万细胞DNA计数计数=cpm/106cell 实验组实验组DNA放射性放射性刺激指数刺激指数=-对照组对照组DNA放射性放射性核医学核素示踪技术18用3H-TdR参入淋巴细胞的量（即Lim中放射性强弱）反应出证实甘氨酸是血红素的前体物证实甘氨酸是血红素的前体物（设计原理）（设计原理）理理论论推推测测可可能能的的前前身身物物有有5种种，分分别别为为甘甘氨氨酸酸、柠柠檬檬酸酸胺胺、DL-谷谷氨氨酸酸、DL-脯脯AA、DL-亮亮AA，分分别别用用放放素素标标记记后后引引入入细细胞胞培培养养，最最后后测测定定合合成成的的Rbc放放射性，证实甘氨酸是其前体物。射性，证实甘氨酸是其前体物。核医学核素示踪技术19证实甘氨酸是血红素的前体物核医学核素示踪技术194、代谢物转化的参入实验、代谢物转化的参入实验 举举例例：将将蛋蛋AA中中的的甲甲基基CH3 用用C2H3置置换换标标记记，得得到到标标记记物物为为氘氘标标记记蛋蛋AA，做做整整体体参参入入实实验验，其其合合成成的的肌肌酸酸中中含含有有可可测测氘氘，说说明明肌肌酸中的甲基是由蛋酸中的甲基是由蛋AA转过来的。转过来的。5、参入竞争抑制实验、参入竞争抑制实验 原理：类似于原理：类似于RIA 标标记记前前身身物物和和非非标标记记前前身身物物+参参入入实实验验中中，与与单单独独用用标标记记前前身身参参入入实实验验结结果果的的放放射射性性不不同同。进一步证实参入实验。进一步证实参入实验。核医学核素示踪技术20核医学核素示踪技术20二、二、双标记双标记参入实验参入实验原原 理理 将将待待研研究究的的前前身身物物用用两两种种不不同同的的核核素素（如如放放一一放放，稳稳放放）标标记记，测测定定计计算算待待示示踪踪物物中中两两种种核核素素活活度度比比值值。并并将将实实验验结结果果的的比比值值与与该该比比值值做做比比较较，两两比比值值应保持（大致）不变。应保持（大致）不变。核医学核素示踪技术21二、双标记参入实验核医学核素示踪技术21举举例例（1）证证明明肌肌酸酸或或肾肾上上腺腺素素合合成成过过程程中中，甲甲基基的的转转移移为为整整体体转转移移，而而不不是是分分解解后后重新形成。重新形成。将将甲甲基基用用双双标标记记标标上上，测测出出该该甲甲基基两两种核素的比值，即可确定。种核素的比值，即可确定。（2）证证实实生生物物碱碱Elymoclavine的的前前身身物物N2-甲甲基基色色AA是是非非完完整整基基团团参参入入到到产产物物中中去的。去的。将将前前身身物物用用14C和和3H双双标标记记，并并测测两两放放比比值值，引引入入实实验验后后测测产产物物两两放放比比值值，发发现现产产物两放比值明显降低，证明了实验设想。物两放比值明显降低，证明了实验设想。核医学核素示踪技术22举例（1）证明肌酸或肾上腺素合成过程中，甲基的转移为整体转移第四节第四节 物质吸收、分布、排泄示踪物质吸收、分布、排泄示踪一、吸收示踪一、吸收示踪1 1、吸收百分率测定：、吸收百分率测定：该该技技术术特特别别对对某某些些药药物物的的吸吸收收研研究究有有用用，将将该该药药标标记记后后口口服服或或灌灌胃胃，然然后后收收集集类类便便测测放放射射性性，若若吸吸收收入入血血再再排排入入消消化化道道的的量量忽忽略略不不计计，（如如龙龙胆胆紫紫）测：测：摄入量摄入量粪例残余量粪例残余量 吸收率吸收率=-=-摄入量摄入量 应应用用：研研究究某某药药物物的的吸吸收收情情况况或或某某些些疾疾病病会会使使胃肠道吸收率大大下降。胃肠道吸收率大大下降。核医学核素示踪技术23第四节 物质吸收、分布、排泄示踪核医学核素示踪技术232、生物利用度、生物利用度 绝绝对对利利用用度度：将将相相同同剂剂量量的的同同一一示示踪踪物物分分别别V和和口口服服，不不同同时时间间取取血血测测放放射射性性，得得下下图图（143）：）：对两曲线下面积分别积分叫做对两曲线下面积分别积分叫做AUC 口服口服AUC 绝对利用度绝对利用度=-100%静注静注AUC 利用利用核医学核素示踪技术24 利用核医学核素示踪技术24相对利用度相对利用度 指指用用二二种种不不同同的的口口服服方方案案，其其差差别别可可以以是是不不同同剂剂型型，或或加加某某一一辅辅助助因因子子，得得到到下下面面图型：图型：口服但改变剂型口服但改变剂型AUC2 AUC1 AUC1相对利用度相对利用度 =-AUC2应用：临床、药理、预防医学应用：临床、药理、预防医学核医学核素示踪技术25相对利用度核医学核素示踪技术25二、吸收时化学形态的示踪研究二、吸收时化学形态的示踪研究 内内容容：确确定定某某些些复复杂杂的的有有机机物物在在消消化化道道中中经降解后以什么化学形态被吸收。经降解后以什么化学形态被吸收。P144 1、单标记示踪、单标记示踪 如如用用14C标标记记游游离离脂脂肪肪酸酸经经胃胃肠肠道道发发现现长长链链脂脂肪肪酸酸7090%以以甘甘油油三三酯酯形形式式出出现现在在淋淋巴巴液液中中，而而短短链链者者以以游游离离酸酸形形式式出出现现在在门门脉脉血血中中说说明明肠肠道道可可吸吸收收游游离离脂脂肪肪酸酸，长长链链者者要要在在肠肠壁壁重重新新形形成成甘甘油油三三酯酯入入淋淋巴巴液液，短短链链可可直直接接进进入入血循环。血循环。核医学核素示踪技术26二、吸收时化学形态的示踪研究核医学核素示踪技术262、双标记示踪、双标记示踪：将示踪物在二个不同部位将示踪物在二个不同部位标上标上二种不二种不同的同的放素放素，口服后追综二种标记的去向。，口服后追综二种标记的去向。如在胆固醇酯的如在胆固醇酯的7a位标上位标上3H，在脂，在脂肪酸的羧基位上用肪酸的羧基位上用14C标记，口服后收集标记，口服后收集胸导管淋巴液，分别测二个胸导管淋巴液，分别测二个放素放素、结果见、结果见表。表。核医学核素示踪技术272、双标记示踪：核医学核素示踪技术27表表 3H 14C 双标记示踪淋巴液分析双标记示踪淋巴液分析-3H 14C 3H /14C -回收 7.3 26 0.29 胆固醇 30.1 胆固醇酯 69.9 1.2甘油三酯 93.4磷酯 5.4-核医学核素示踪技术28表 3H 14C 双标记示踪淋巴液分析核医学核素示踪技术结论：结论：胆固醇的吸收与脂肪酸吸胆固醇的吸收与脂肪酸吸收不同，脂肪酸主要出现在甘油三酯收不同，脂肪酸主要出现在甘油三酯中，胆固醇酯在肠道先水解为游离胆中，胆固醇酯在肠道先水解为游离胆固醇和脂肪酸，然后才吸收，进而再固醇和脂肪酸，然后才吸收，进而再参入新的成份。参入新的成份。胆固醇合成的近胆固醇合成的近40步反应几乎每步反应几乎每一步都是用示踪实验阐明的。一步都是用示踪实验阐明的。核医学核素示踪技术29结论：胆固醇的吸收与脂肪酸吸收不同，脂肪酸主要出现在甘油三酯 研研究究某某物物质质在在何何部部位位吸吸收收入入血血循循环环、能能区区分内源性与外源性物质的标记物。分内源性与外源性物质的标记物。1、将将感感兴兴趣趣肠肠段段切切下下来来，翻翻过过来来结结扎扎，泡泡在在示示踪踪溶溶液液中中，看看进进入入肠肠袋袋内内的的示示踪踪物物，研研究究示踪物吸收率，叫离体肠段实验。示踪物吸收率，叫离体肠段实验。2、动动物物口口服服示示踪踪物物、不不同同时时间间处处死死动动物物、分分离离肠肠段段内内容容物物、测测放放，研研究究不不同同肠肠段段的的吸吸收收特征。特征。3、口口服服示示踪踪物物后后观观察察消消化化道道壁壁内内示示踪踪物物含含量的变化、研究吸收效果最佳的肠段区域。量的变化、研究吸收效果最佳的肠段区域。4、将将示示踪踪物物引引入入特特定定部部位位、如如呼呼吸吸道道、直直肠、舌下等，观察血液中示踪情况。肠、舌下等，观察血液中示踪情况。三、吸收部位示踪研究三、吸收部位示踪研究核医学核素示踪技术30三、吸收部位示踪研究核医学核素示踪技术30四、物质分布与转运的示踪研究四、物质分布与转运的示踪研究 物物质质在在体体内内处处于于不不断断更更新新的的动动态态平平衡衡中中、分分布布和和转转运运有有其其规规律律性性，但但病病理理情情况况下下这这些些规律破坏。规律破坏。动态观察动态观察 宏观水平宏观水平 细胞水平细胞水平 亚细胞水平亚细胞水平实验步骤：实验步骤：分子水平分子水平 1、购买或标记示踪物并引入动物体内、购买或标记示踪物并引入动物体内 2、测量、测量+ARG观察示踪物的分布观察示踪物的分布 3、选择参数，拟合数据、选择参数，拟合数据核医学核素示踪技术31四、物质分布与转运的示踪研究核医学核素示踪技术31应用举例：应用举例：1、浓浓集集区区域域的的确确定定：如如氟氟烷烷麻麻醉醉剂剂：用用14C标标记记后后引引入入动动物物、发发现现放放射射性性主主要要在在大大脑和小脑白质，所以起全麻作用。脑和小脑白质，所以起全麻作用。2、乙乙酰酰唑唑胺胺的的利利尿尿作作用用，口口服服有有NS副副作作用用，35S标标记记后后引引入入动动物物体体内内发发现现在在下下丘丘脑脑、海马等部位有浓集。海马等部位有浓集。3、鱼鱼腥腥草草可可治治疗疗支支气气管管炎炎，标标记记后后引引入入体内发现支气管组织有较高浓集。体内发现支气管组织有较高浓集。核医学核素示踪技术32应用举例：核医学核素示踪技术32 4、青青蒿蒿素素可可治治疗疗疟疟疾疾，用用3H青青蒿蒿素素引引入入感感染染疟疟疾疾的的动动物物体体内内发发现现放放射射性性在在感感染染的的Rbc中中，进进一一步步定定位位在在疟疟原原虫虫的的质质膜膜和和食食物物泡。泡。5、研研究究生生理理性性物物质质在在体体内内的的分分布布示示踪踪实实验验，如骨钙代谢与老年人的关系。如骨钙代谢与老年人的关系。6、特特定定标标记记物物的的示示踪踪实实验验：如如probe、标标记记单单抗抗、标标记记互互补补的的DNA或或RNA，标标记记的的受受体体配配基基等等进进行行原原位位杂杂交交、放放免免显显象象、RBA、ARG分析。分析。7、研究生理物质在体内的转运示踪实验、研究生理物质在体内的转运示踪实验核医学核素示踪技术33 4、青蒿素可治疗疟疾，用3H青蒿素引入感染疟疾的动物体内 如某些激素进入血液后与运载蛋白结如某些激素进入血液后与运载蛋白结合进行转运、可通过将其标记后进行示合进行转运、可通过将其标记后进行示踪研究，并经过生化过程的分析加以证踪研究，并经过生化过程的分析加以证实。实。又如将各型脂蛋白标记后引入动物，又如将各型脂蛋白标记后引入动物，ARG发现动脉放射性增强。发现动脉放射性增强。第五节第五节 细胞动力学示踪研究细胞动力学示踪研究（不做介绍、感兴趣者可自学）（不做介绍、感兴趣者可自学）核医学核素示踪技术34第五节 细胞动力学示踪研究核医学核素示踪技术34第六节第六节 放素示踪动力学放素示踪动力学定定义义：研研究究物物质质体体内内运运动动规规律律，并并推推算算有有关数学表达式及参数的理论实验方法称之。关数学表达式及参数的理论实验方法称之。内容：内容：1、用用已已知知体体系系估估计计待待研研究究对对象象的的体体内内运运动动规律规律 2、用用获获得得的的资资料料来来建建立立、推推算算相相关关体体系系的的数学表达式及参数。数学表达式及参数。核医学核素示踪技术35第六节 放素示踪动力学核医学核素示踪技术35示示踪踪物物：指指被被研研究究的的系系统统内内模模拟拟研究对象的物质。研究对象的物质。示踪物的基本要求：示踪物的基本要求：1）不干扰体内生理状态）不干扰体内生理状态2）标记的核素要小到与被示踪物相比）标记的核素要小到与被示踪物相比 可略不计。可略不计。3）能够被追踪测量）能够被追踪测量核医学核素示踪技术36示踪物：指被研究的系统内模拟研究对象的物质。核医学核素示踪技示踪动力学的一些基本概念（示踪动力学的一些基本概念（P156）代谢库：代谢库：指一个假想的，有特定物理功能的指一个假想的，有特定物理功能的 空间空间分类：分类：开放性代谢库：既有入库物质，也有开放性代谢库：既有入库物质，也有 出库物质出库物质 闭合性代谢库：只进不出或只出不进。闭合性代谢库：只进不出或只出不进。库大小库大小P：表示某物质在代谢库中的量：表示某物质在代谢库中的量通道：指进出库的通道：（不止通道：指进出库的通道：（不止1，2条）。条）。稳态代谢库：进出库速率相同：库内代谢处于平衡状态。稳态代谢库：进出库速率相同：库内代谢处于平衡状态。非非稳稳态态代代谢谢库库：进进出出库库速速率率不不相相同同，库库内内代代谢谢处处于于非非平平衡衡状态或形成新的动态平衡。状态或形成新的动态平衡。核医学核素示踪技术37示踪动力学的一些基本概念（P156）核医学核素示踪技术37更新速率更新速率FXX：指库中某物质单位时间内更新的量。：指库中某物质单位时间内更新的量。条件：库处于动态平衡条件下。条件：库处于动态平衡条件下。输入速率输入速率FXY：指单位时间进入库的量：指单位时间进入库的量输出速率输出速率FYX：指单位时间输出库的量：指单位时间输出库的量注注：X代代表表库库，Y代代表表通通道道，F代代表表速速率率，F角角标标小小字字输输入入在前，输出符号在后，比如：在前，输出符号在后，比如：FXO：表示只输入不输出（如消化道吸收）：表示只输入不输出（如消化道吸收）FOX：表示不输入只排泄（排尿）：表示不输入只排泄（排尿）产产生生速速率率PR：单单位位时时间间从从系系统统外外（库库外外）获获取取的的物质量。物质量。动力学的几个参数动力学的几个参数核医学核素示踪技术38动力学的几个参数核医学核素示踪技术38排除速率排除速率DR：单位时间向库外排出的量单位时间向库外排出的量清除率清除率Cl：单位时间排除的物质相当于多少单位时间排除的物质相当于多少 体积血浆中所含的该物质的量（体积血浆中所含的该物质的量（ml/h）速速率率常常数数K：单单位位时时间间内内某某物物质质在在库库中中的的变变化化量量相相当当于于库库大大小小的的百百分分比比，如如更更新新速速率率常常数数KXX。更新时间更新时间T：指库中某物质更新的量相当于指库中某物质更新的量相当于库大小所需的时间。库大小所需的时间。半更新时间半更新时间T 1/2：指某物质更新的量相当于：指某物质更新的量相当于库大小库大小1/2所需的时间。所需的时间。核医学核素示踪技术39排除速率DR：单位时间向库外排出的量核医学核素示踪技术39 0.693参数间的关系：参数间的关系：T 1/2=-K（更新速率常数）（更新速率常数）1T（更新时间）（更新时间）=-K（更新速率常数）（更新速率常数）F（更新速率）（更新速率）=P（库大小）（库大小）K（更新速率常数）（更新速率常数）D（输入示踪物总活度）（输入示踪物总活度）P（库大小）（库大小）=-A0（零时刻的比活度、混匀后）（零时刻的比活度、混匀后）清除率清除率CL=K（速率常数）（速率常数）库容积库容积V核医学核素示踪技术40 代谢库模型：代谢库模型：单库、双库、三库（单库、双库、三库（P158）求解动力学参数的一般步骤：求解动力学参数的一般步骤：1、建建立立数数学学模模型型：单单、双双、三三库库等等模模型型，选定数学表达式。选定数学表达式。2、进进入入人人或或动动物物示示踪踪实实验验，引引入入示示踪踪物物后不同时间采样测量后不同时间采样测量3、曲线拟合、曲线拟合4、求算（解）动力学参数、求算（解）动力学参数核医学核素示踪技术41代谢库模型：核医学核素示踪技术41不同类型求解动力学参数举例不同类型求解动力学参数举例 1、稳稳态态单单库库模模型型中中闭闭合合单单库库：示示踪踪物物引引入入体体内内迅迅速速被被稀稀释释而而没没有有任任何何物物质质排排出出（只只进进不不出出）如如51Cr标标记记的的Rbc5106dpm引引入入血血液液，混混匀后取少许测得比活度为匀后取少许测得比活度为C，求血溶量？，求血溶量？根据根据A=CV已知：已知：A=5106dpm（标记物的体积忽略不计）（标记物的体积忽略不计）C=2000dpm/ml A 5106 V=-=-=2500 ml C 2000核医学核素示踪技术42不同类型求解动力学参数举例核医学核素示踪技术422、稳稳态态单单库库开开放放型型模模型型：（有有进进有有出出）注注入入的的放放射射性性逐逐渐渐下下降降，稳稳态态情情况况下下，库库容容积积不不变变，物物质质的的输入输出相等，即达到平衡。输入输出相等，即达到平衡。如如一一次次快快速速引引入入示示踪踪剂剂后后，库库中中示示踪踪物物有有代代谢谢或或排排出出和和放放射射性性衰衰变变三三个个过过程程，如如一一次次V 125I-BSA 0.5107dpm，不同时间取血测放得如下曲线。，不同时间取血测放得如下曲线。20001000800600Dpm/ml 10 20 (min)核医学核素示踪技术432、稳态单库开放型模型：（有进有出）注入的放射性逐渐下降，稳从图中得出从图中得出 T =10min 而更新速率常数而更新速率常数K 0.693 K =-=0.0693/min 10 核医学核素示踪技术44从图中得出核医学核素示踪技术44又从图中知，零时的比活度又从图中知，零时的比活度 A0=2000dpm/ml（直线（直线Y轴载距）轴载距）总放总放 0.5107所以库大小所以库大小P=-=-=2500ml A0比活度比活度 2000 清除率清除率：CL=KV=0.06932500=173ml/min核医学核素示踪技术45核医学核素示踪技术45再再例例：用用四四氧氧嘧嘧啶啶静静脉脉注注射射(50mg/kg)大大鼠鼠破破坏坏胰胰岛岛制制成成糖糖尿尿病病大大鼠鼠模模型型，再再将将14C一一萄萄糖糖2105dpm注注射射大大鼠鼠一一批批，不同时间取血测血中放射性强度，得如下图：不同时间取血测血中放射性强度，得如下图：P1600 1 2 3 4(h)100001000100正常鼠糖尿病鼠 引入示踪物时间血葡比活度dpm/mg核医学核素示踪技术46再例：用四氧嘧啶静脉注射(50mg/kg)大鼠破坏胰岛制成糖正常大鼠正常大鼠 糖尿病大鼠糖尿病大鼠 At(dpm/mg)10000 8000 4680 1000 200（纵坐标）（纵坐标）0 1 2 3 4t(hr)横坐标横坐标 示示踪踪物物引引入入单单库库后后，库库中中物物质质比比活活度度必必然然按按接接指指数数规规律律下下降降，数数学学表表达达式式：At=A0e-kt或或 LnAt=LnA0ktA0为初始比活度为初始比活度At为某为某t时间的比活度时间的比活度K为更新速率常数为更新速率常数如果以如果以LnAt对对t做图，斜率为做图，斜率为K核医学核素示踪技术47正常大鼠 糖尿病大鼠 At(dpm/mg)核医学核素示按单库模型计算动力学参数见下表（按单库模型计算动力学参数见下表（P160）核医学核素示踪技术48按单库模型计算动力学参数见下表（P160）核医学核素示踪技术结论：结论：1）糖尿病大鼠葡萄糖库增大）糖尿病大鼠葡萄糖库增大2）更更新新速速率率、产产生生速速率率及及排排除除速速率随库增大而加快率随库增大而加快3）更新速率常数及更新时间不变。）更新速率常数及更新时间不变。核医学核素示踪技术49结论：核医学核素示踪技术493、稳态双库系统（二库模型）、稳态双库系统（二库模型）较复杂但符合生物体的代谢状况常用。较复杂但符合生物体的代谢状况常用。二库模型常见的二库模型常见的12种类型见种类型见P161方块图方块图 若若双双库库间间的的通通道道是是单单方方向向的的，可可看看做做两两个个单单库库处处理理，此此种种类类型型不不在在上上述述类类型型中中。常常见见的的12种类型是库间通道双向性的稳态系统。种类型是库间通道双向性的稳态系统。A叫叫初初始始库库，b是是次次级级库库由由左左至至右右，由由上上至至下。下。核医学核素示踪技术503、稳态双库系统（二库模型）核医学核素示踪技术50二库模型特征：二库模型特征：1）12种种不不论论何何类类，当当向向初初始始库库一一次次注注入入示示踪踪物物后后其其比比活活度度At总总是是以以双双指指数数曲曲线线方方式进行性下降。式进行性下降。2）次次级级库库的的物物质质比比活活度度Bt则则以以双双指指数数曲曲线方式先上升后下降。线方式先上升后下降。下下图图是是一一次次注注入入示示踪踪物物后后，a、b库库中中物物质质比比活活度度的的时时相相变变化化及及其其曲曲线线分分解解。P161核医学核素示踪技术51二库模型特征：核医学核素示踪技术51图图中中At、Bt时时相相变变化化分分别别可可用用以以下下二二个个函数式表示：函数式表示：At=A01e e-k1t-k1t+A+A02e e-k2t-k2t Bt=-B0e e-k1t-k1t+B+B0e e-k2t-k2t二库模型参数求解：主要四个参数二库模型参数求解：主要四个参数A01 A02：（比活度）：（比活度）K1 K2：（更新速率）：（更新速率）核医学核素示踪技术52图中At、Bt时相变化分别可用以下二个函数式表示：核医学核素常采用图解法或剥谱法，也叫残数法求解。常采用图解法或剥谱法，也叫残数法求解。首首先先将将初初始始a库库（P161左左图图）的的各各实实验验数数据据用用半半对对数数坐坐标标纸纸上上连连成成曲曲线线（纵纵坐坐标标比比活活度度取取对对数数）、将将曲曲线线尾尾部部沿沿切切线线向向相相反反方方向向沿沿长长到到t=0，从从图图上上查查得得x、y坐坐标标值值并并直直线线回回归归可可求求得得y载载距距A02，而而K2即即为为直直线线方方程程 LnAt=LnA0-Kt中中的的K值。值。因因此此，尾尾部部曲曲线线回回归归可可求求出出A02和和K2值，该直线称慢清除相。值，该直线称慢清除相。核医学核素示踪技术53常采用图解法或剥谱法，也叫残数法求解。核医学核素示踪技术53 然然后后再再取取曲曲线线前前部部若若干干点点分分别别减减去去反反向向沿沿长长到到t=0直直线线上上的的相相应应的的点点，将将相相减减的的残残数数点点（曲曲线线点点减减去去相相对对应应的的直直线线点点）在在同同一一坐坐标标上上再再次次直直线线回回归归，这这条条直直线线称称为为快快清清除除相相，同样方法可求出同样方法可求出A01及及K1值。值。求得：血浆求得：血浆 A01=136 A02=10；（dpm/pmol）K1=0.129/min K2=0.022/min 参数求解（包括参数求解（包括b库）：库）：P162-163 核医学核素示踪技术54 然后再取曲线前部若干点分别减去反向沿长到t输入示踪剂总活度输入示踪剂总活度 D（dpm）1）初始库大小）初始库大小Pa=-A01+A02(dpm/mmol)2）表表观观分分布布容容积积V=Pa/Ca （为为示示踪踪剂剂浓浓度度mol/ml可通过可通过RIA测得）测得）表表现现分分布布密密积积含含意意：指指给给药药量量与与血血药药浓浓度度相相互互关关系系的的一一个个比比例例数数，它它不不具具直直接接生生理理意意义义，多多数数情情况况下下不不涉涉及及真真正正的的容容积积，其其数数值值大大小小可可表表示示该该药药物物的的特特征征，通通常常反反映映药药物物在在组组织织器器官官中中分分布布情情况况的的大大体体概概念念，是是药药物物的的一个特征参数。一个特征参数。核医学核素示踪技术55输入示踪剂总活度 核医学核素示踪技术55 3）更新速率常数）更新速率常数K：处处于于动动态态平平衡衡时时：Kaa、kbb(a、b库库更更新新速速率率常常数数)的的计计算算通通过过微微分分方方程程和和采采用用Laplace变变换换得得如如下公式：下公式：Pa Kaa=-(A01K1+A02K K2)D Pa Kbb=-(A01K2+A02K K1)D P 164 （式（式61922）4）其其它它动动物物学学参参数数及及当当现现有有的的生生物物学学知知识识尚尚不不能能确确定定系统内部结构而采用非代谢区分析法，不做要求，系统内部结构而采用非代谢区分析法，不做要求，P152。核医学核素示踪技术56 3）更新速率常数K：核医学核素示踪技术56