核医学放射性测量（PPT 精品）.ppt

放射性测量放射性测量 实验核医学教研室 2018/12/29 1、定义：测样品活度（强度）Bq 2、测量方法分类： A、绝对测量：不借助中间手段，直接测 放射活度。如4立体角法、固体立体角法等 。短点：校正因素多，不常用。 B、相对测量：借助中间手段，间接反应 放射活度的测理方法。如脉冲计数仪。 放射性测量基础知识 Date 3、几个测量中必须掌握的 基本概念基本概念 衰变率 dpm 计数率 cpm 效率 E 本底 Background Date 4 4、影响计数率（效率）的六个因素：影响计数率（效率）的六个因素： 几何因子 仪器探测效率： 仪器工作条件：优值 仪器分辨能力：能量、时间、分辨 样品：容量，样品内放射 分布、样品污染 吸收与自吸收 散射与反散射 衰变方式 本底：措施铅屏、微分测量 Date 核仪器的组成 1）探测与放大器 前放、主放 2）甄别器（脉冲高度分析），它的作用 （a）除去噪音信号； （b）鉴别脉冲高度。 两个概念：积分测量：一个甄别器 微分测量：二个甄别器、有道 的概念 2018/12/29 3）、反符合电路：两个甄别器同时 有信号时，线性门不开（门电路）， 只有下甄别器有信号，上甄别器没有 信号，即道内通过时才开启。 4）符合电路：两个甄别器同时有信 号时可通过。 5）定标器：记录电脉冲累加。 Date 1、气体：电离电流、复合区、饱和区、电 离室区、正比区、有限正比区、GM区、盖 革区、连续放电区 Va Vb Vc Vd Ve V 一、探测仪器 分类：1、气体电离探测器（电离作用） 2、半导体探测器 3、闪烁探测器（荧光）： 固体闪烁探测器 液体闪烁探测器 2018/12/29 2、半导体探测器原理 利用PN结在外加反向偏 压时不导电性能。当有射线 进入PN结区时，半导体被电 离产生电子载流子和空穴载 流子，它们在外加反向偏压 的电场作用下发生定向移动 形成电离电流、经输出电路 形成电脉冲。 2018/12/29 优点 1）适于带电或不带电粒子，分辨 力是最高的 2）结构简单、坚固耐用、受外界 影响小 3）可制成、空间分辨力高 4）分辨时间短，可快速测量 缺点 1）在 -100下工作 2）抗辐射性能差 Date 3、固体NaI(TL) 闪烁探测器 原理：辐射闪烁体原子或分 子激发，退激时放出荧光光子 逸出闪烁体通过光导 PMT产生光电子记录。 (重点介绍计数器） 2018/12/29 闪烁体 无机：LiI(Eu)，NaI(TL)，CSI（Tl） 有机：蒽、三联苯、对苯二烯等 塑料：苯乙烯、二甲基苯乙烯等再加闪烁体制成 NaI(Tl)井型探测器 1，NaI(Tl) 光导 PMT 2，漏记角 样品（见P30图） Date 其它原理的探测器其它原理的探测器 利用射线作用产热：射线照射靶物质产热 （很微量，需热敏电阻），热量与辐射量成正比， 设备复杂。 利用射线与物质产生化学效应： 如：硫酸亚铁剂量计：水溶液被照产生OH-，使 二价Fe变成三价Fe，三价Fe与辐射量成正比 铈剂量剂：照后四价Ce变三价Ce，三价Ce与 辐射量成正比。 热释光剂量计：发光粉末退激时发光。 * 4 4、液体闪烁计数器、液体闪烁计数器 2018/12/29 一、液闪测量常用核素 3H E=0.0186Mev T 1/2=12.33年 14C E=0.156Mev T 1/2=5692年 液闪适用范围： 粒子，-（低能）、低能、Cerenkov 化 学发光、生物发光等。 Date 二、发展史二、发展史 ( (三足鼎立三足鼎立) ) 1953年Packard公司生产全世界第一 台商用液闪 1963年：使用增加技术，大大提高 大大效率 1965年1976年 Padeard Beckman LKB Date 1976年以后： CRT显示：人机对话，自动稳谱， 自动诊断、RCM、单光子监测、相分 离监测、静电消除、多标记测量。 90年代以后： 1、先进技术可不再考虑淬灭 2、不再叫液闪可能改叫闪测 我国发展史：58年开始研究 70年首台FJ-353双道 90年代接进国际水平但 Date Liquid Scintillation Counting Technique 实验核医学教研室 液体闪烁测量技术液体闪烁测量技术 Date Date Date 一、测量原理一、测量原理 3H E=0.0186Mev T 1/2=12.33年 14C E=0.156Mev T 1/2=5692年 Date 1， 尿素：NH2- CO -NH2 尿素：NH2- 14CO -NH2 2， 3H-TdR Date 闪烁液配置： 闪烁溶质+溶剂 比如溶质：二苯基恶唑（PPO） 对联三苯 （TP） 溶剂 二甲苯等 人们设想：寻找换能物质 Date Date 闪烁液工作原理： 放素衰变 粒子 闪烁溶液 受激 获能 回基态 激发能（荧光光子） PMT 放出光电子 测量瓶 Date 液烁测量全过程如下 ： 示踪物衰变 粒子 粒子 吸收 能量转换 ， 荧光子 经杯壁、光导、 端窗材料、PMT 产生光电子、倍 增、放大分析、 记录电子学信号 Date 存在问题 从核素衰变到电子学信号 能量损失 校正 Date 1、PMT 光阴极 聚焦电极 打拿极 阳 极 PMT示意图 光阴极：光电转换的关健。表面涂有光敏材 料如锑钾铯（sb-KCs）、双硷阴极PMT，国 外PMT有石英端窗EMI9635QB pmT 聚焦电极：使光阴极产生的光电子在电均的 作用下聚射到第一个打拿极上。 打拿极：电子倍增作用。 阳极：收集电子，然后经电阻形成电脉冲。 Date 2、符合电路 3、相加电路 作用： 提高计数效率，并使两个脉冲迭加起来 改善光子分配不均引起的能谱展宽。 PMT1 样品 PMT2 PMT1 样品 PMT2 PMT1 样品 PMT2 光阴极光电子产额相对脉冲高度 监察器PMT1分析器PMT2不相加的PMT2相加的PMT 1+2 55510 19910 91110 Date 4、主放 5、线性门 作用：没有开门信号时，截断信号的 通路，当开门信号到达时，使来自放大器的脉冲 信号以最小的畸变通过。 6、PHA脉冲高度分析器 一种电子学选择器，由两个阀值不同的甄 别器组成。 7、定标器，脉冲计数器 Date Date 淬灭的结果 导致能量损失，总计数率下降（曲线下面 积缩小）。 核素能谱向低能方向漂移，脉冲辐度。 由于E%与淬灭程度有关，也即每个样品由 于淬灭程度都不相同，导致其每个样品的计数 效率也不一样。 Date 淬灭校正 就是采用适当的方法去求各个样品的E%，然后 再求出DPM，以便样品的计数率可以比较。 目前淬灭校正方法很多，有些书本上还没收集 到，仅在仪器上体现，更新的淬灭方法还在不断涌 现。 重点介绍课本上的几种方法。 Date 内标准源法 内标准源法 条件：必须购买 与示踪物完全相同 的已知放射性浓度 放射源 Date 测本底值（空白瓶） 得Nb 测闪烁液和待测样品 得Nb+Ns 测闪+样品+标准A 得Nb+Ns+Na （Nb+Ns+Na）- (Nb+Ns) E% = 标A (Nb+Ns) - (Nb) 样品计数 = - E% Date 三次测量条件应严格一致 标准源本身无淬灭 标准源引起的容积改变忽略不计 标准源与标记核素能谱相同或相 近 内标准法要求内标准法要求 设备简单， 适用于各种 均相和乳状 液测量 优点 缺点 标准源用量大，放废 多，需测2-3次，不 能自动化；加标准源 后样品不能重复测量 。 Date 样品道比法 得出道比值A/A+B,算出A+B道中的计数，求其 效率. 优点优点： 1、样品中不需再加标准源，只在标准淬灭曲 线内加，不会破坏样品，该样品还可重复测 量。 2、对仪器要求不高，可自动化 缺点：只适用于活度高的标记品，而生物样 品多数活度低。 Date Date 缺点： 1、产生康谱顿电子与靶物质的有效原子序数有关 ，受物质种类影响。 2、受样品体积的影响，样品太少，线不易透入 。 3、几何位置的影响，射线的强度与距离。 4、曲线范围较窄。（已很少用了） 外标准道比法（外标准道比法（ESCRESCR） 引入外标准源如：226Ra 0.186mev 137Cs 0.66mev 不用再加内标准源，制备一系列标 准淬灭源样品，外标准源r计数高， 统计效果好，也较简单。 Date 外标准道比法（ESCR） 优点： 1、用2个外标准道比值，这样不管 位置，活度，体积变化如何，但它们的比 值几乎不变，克服了误差。 2、颜色淬灭不严重时，可与化学淬 灭共同一条曲线，不同溶质，溶剂的影响 可忽略不计。 Date 缺点： 1、淬灭重时，谱左移重，B道可能 无计数，所以曲线范围仍不够宽。 CpmBBGB 道比值R=- CpmABGA 2、道比值只反应相对淬灭程度，不 同的仪器道比值不能比较。 3、壁效应：闪烁注渗入杯壁中塑 料闪烁体当外r照射时可能产生低能光 子。 Date 当计算机引入液闪后，1977年 Horrocks在外标准源淬灭校正的基 础上提出了解#H法 #H原理：数学问题较深，只做一些解 释，学会使用。 H# 数 法 Date 优 点 1、H#是唯一的，所以不同实验室可以比较。 2、不受仪器性能变化的影响，如PMT老化 ，电力不足。 3、不受壁效应影响：壁效应影响在低能， 但H #的拐点在高能边上，一次性塑料杯。 4、淬灭校正的动态范围较大。 5、与烁液及样品无关，共享一条淬灭曲线 。 Date 缺 点 1、微机扫描康谱顿边缘拐点采用狭 道监测，计数率低，解决这一矛盾 就是用高活度的r源。 2、H#的精度受到Compton边缘定位 精度的限制，误差大。 3、必须配合微机及专用软件，需配 备千道以上的PHA。 Date 样品谱淬灭指示参数（SI） SCR：样品道比 SIS（样品谱指数）：整个样品谱指数积分。 SQP（I）同位素谱淬灭参数，找谱分布之重心，加权 平均脉冲幅度。 外标准谱淬灭指标参数（SIE） ESCR：外标准道比 H#： SIE外标准谱指数，计算compton谱平均能量。 TSIE外标准转换谱指数，从高能向低能反向积分 SQp(E)外标准谱淬灭参数，加权外标准谱端点。 Date 利用谱的部分特征做淬灭参数 SCR ESR H# SQP（E） 利用全谱特征做淬灭参数 SIS SIE SQP （I） tSIE 淬灭剂扩散法，也叫单瓶一次法 LKB 1215/1216以上机型有此功能，叫“戴幅 特技”。 Hot-Trick装置 优点：改进了单瓶多次法的不足（加标放不均） 操作方便，迅速。 Date 缺点： 1、标放只加一次，一瓶，若加的 不准影响全部数据（系统误差） 2、CCL4扩散快，扩散初始后应赶 快计数，否则易丢失。 Date 闪 烁 液 作用：溶解闪烁体及样品，接收能量，传递 能量。 1、溶剂要求：（1）、能量传递要求 （2）、溶解样品能力强 一般不用水、因为水中氧含量高，氧是强淬灭剂 。 最常用的是：甲苯，二甲苯，（由药盒指定， 或Kit提供） Date 2、溶质：即闪烁剂。 第一闪烁剂的基本作用：从受激溶剂中 吸取能量致激，退激时放出光子。 要 求 （1）、发光效率高 （5）、光子与PMT配匹 （2）、耐淬灭 （6）、贮存期限长 （3）、与溶解 （7）、价格便宜 （4）、发光衰减时间短 （8）、相对脉冲幅度高 常用的第一闪烁剂：PPO、PBD、TP Date 第二闪烁剂的作用 1、波长转移作用，使之与PMT配匹 2、也可提高到达PMT的光子数 最常用的第二闪烁剂：Popop 使用条件： 1、样品里含有直接淬灭第一闪烁剂的淬灭剂时。 2、闪烁液带色或不透明时 3、第一间浓度太高，引起自淬灭时 4、液闪谱仪对较长波长光谱响应较好时 5、测量样品在近紫外区有明显的吸收时 但是二闪价格贵，溶解度低，由于酸硷光阴极PMT对 光谱响应范围宽，二闪近年来已不显的那幺重要了。 Date 六、样品的处理和测量 最佳条件： 样品与溶剂呈均相接触，保证粒子辐射到 溶剂中去。即样品与闪烁液呈分子接触状态 。测量体系应是透明的。 Date 予处理方法：常用消化法 1、酸性消化法 2、硷性消化法 3、硷性的如海胺Hyamive X-10与动物组织 。 4、国外一些保密配方，有商品供应： packerd:Soluene 它们的作用大体上是高分子化合物化学键 断裂变成小分子化合物，易溶解在闪烁液中。 NewEnglandNuclear:Protosol Nucleovr Chicago NCs Beckman Ready solv 5、干性氧化 Date 样品测量样品测量：均相 非均相 固相 乳状液 凝胶 固相测量：要求支持物上样品不发生溶解和弥散 优点： 1）、制样简单 2）、从闪烁液中取出样品还可做其它分 析or保存。 3）、闪烁液可重复用，用量少。 4）、放射性废物量少。 缺点：1、只能提供CPM 2）、测量的几何条件和自吸收难以校正。 3）、淬灭谱移与谱指标关系不知？ Date 七、化学发光、磷光、本底的概念七、化学发光、磷光、本底的概念 化学发光是化学反应过程中的一种放能 反应，部分能量以光子释出。 化学发光危害大的样品：全血、组织、 蛋白、二氧六环闪烁液，PH呈硷性，含有 H2O2等。 磷光，也叫光致发光 原理：受激后缓慢放出光子。 预防：1、红灯下操作，避免强光照射。 2、暗适应样品。 3、符合电路。Date 本底的概念 来源及分配：噪声10% 串光占20% 怀 和PMT37% 闪烁液31%。 本底来源：1、宇宙射线 2、周围环境中的放射性 3、探测器屏蔽材料 4、探测器的本底cpm 5、电子线