核医学放射性测量.pptx

放射性测量放射性测量试验核医学教研室试验核医学教研室2024/10/26 周六核医学放射性测量第1页1 1、定义：测样品活度（强度）、定义：测样品活度（强度）BqBq2 2、测量方法分类：测量方法分类：A A、绝绝对对测测量量：不不借借助助中中间间伎伎俩俩，直直接接测测放放射射活活度度。如如4 4立立体体角角法法、固固体体立立体体角角法法等等。短点：校正原因多，不惯用。短点：校正原因多，不惯用。B B、相相对对测测量量：借借助助中中间间伎伎俩俩，间间接接反反应应放射活度测理方法。如脉冲计数仪。放射活度测理方法。如脉冲计数仪。放射性测量基础知识放射性测量基础知识2024/10/26 周六核医学放射性测量第2页3 3、几个测量中必须掌握、几个测量中必须掌握 基本概念基本概念衰变率衰变率 dpmdpm计数率计数率 cpmcpm效率效率 E E本底本底 BackgroundBackground 2024/10/26 周六核医学放射性测量第3页4、影响计数率（效率）六个原因：影响计数率（效率）六个原因：几何因子几何因子仪器探测效率：仪器探测效率：仪器工作条件：优值仪器工作条件：优值 仪器分辨能力：能量、时间、分辨仪器分辨能力：能量、时间、分辨 样品：容量，样品内放射样品：容量，样品内放射 分布、样品污染分布、样品污染吸收与自吸收吸收与自吸收散射与反散射散射与反散射衰变方式衰变方式本底：办法铅屏、微分测量本底：办法铅屏、微分测量2024/10/26 周六核医学放射性测量第4页核仪器组成核仪器组成 1 1）探测与放大器探测与放大器 前放、主放前放、主放 2 2）甄别器（脉冲高度分析），它作用）甄别器（脉冲高度分析），它作用 （a a）除去噪音信号；除去噪音信号；（b b）判别脉冲高度。判别脉冲高度。两个概念两个概念：积分测量：一个甄别器：积分测量：一个甄别器 微分测量：二个甄别器、有道微分测量：二个甄别器、有道概念概念2024/10/26 周六核医学放射性测量第5页3 3）、反反符符合合电电路路：两两个个甄甄别别器器同同时时有有信信号号时时，线线性性门门不不开开（门门电电路路），只只有有下下甄甄别别器器有有信信号号，上上甄甄别别器器没没有有信号，即道内经过时才开启。信号，即道内经过时才开启。4 4）符符合合电电路路：两两个个甄甄别别器器同同时时有有信信号时可经过。号时可经过。5 5）定标器定标器：统计电脉冲累加。：统计电脉冲累加。2024/10/26 周六核医学放射性测量第6页1 1、气体、气体：电离电流、复合区、饱和区、电电离电流、复合区、饱和区、电离室区、正比区、有限正比区、离室区、正比区、有限正比区、GMGM区、盖区、盖革区、连续放电区革区、连续放电区 Va Vb Vc Vd Ve VVa Vb Vc Vd Ve V一、探测仪器一、探测仪器分类：分类：1 1、气体电离探测器（电离作用）、气体电离探测器（电离作用）2 2、半导体探测器、半导体探测器 3 3、闪烁探测器（荧光）：、闪烁探测器（荧光）：固体闪烁探测器固体闪烁探测器 液体闪烁探测器液体闪烁探测器2024/10/26 周六核医学放射性测量第7页 2 2、半导体探测器原理、半导体探测器原理 利用利用PNPN结在外加反向偏结在外加反向偏压时不导电性能。当有射线压时不导电性能。当有射线进入进入PNPN结区时，半导体被电结区时，半导体被电离产生电子载流子和空穴载离产生电子载流子和空穴载流子，它们在外加反向偏压流子，它们在外加反向偏压电场作用下发生定向移动形电场作用下发生定向移动形成电离电流、经输出电路形成电离电流、经输出电路形成电脉冲。成电脉冲。2024/10/26 周六核医学放射性测量第8页 优点优点 1 1）适于带电或不带电粒子，分辨）适于带电或不带电粒子，分辨力是最高力是最高 2 2）结构简单、坚固耐用、受外界）结构简单、坚固耐用、受外界影响小影响小 3 3）可制成、空间分辨力高）可制成、空间分辨力高 4 4）分辨时间短，可快速测量）分辨时间短，可快速测量缺点缺点 1 1）在）在-100-100下工作下工作 2 2）抗辐射性能差）抗辐射性能差2024/10/26 周六核医学放射性测量第9页3 3、固体、固体NaI(TL)NaI(TL)闪烁探测器闪烁探测器 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 经 过 光 导PMT产生光电子统计。(重点介绍计数器）2024/10/26 周六核医学放射性测量第10页 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）2024/10/26 周六核医学放射性测量第11页其它原理探测器其它原理探测器 利用射线作用产热利用射线作用产热：射线照射靶物质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，（很微量，需热敏电阻），热量与辐射量成正比，设备复杂。设备复杂。利用射线与物质产生化学效应利用射线与物质产生化学效应：如如：硫酸亚铁剂量计硫酸亚铁剂量计：水溶液被照产生：水溶液被照产生OH-，使使二价二价Fe变成三价变成三价Fe，三价三价Fe与辐射量成正比与辐射量成正比 铈剂量剂：照后四价铈剂量剂：照后四价Ce变三价变三价Ce，三价三价Ce与与辐射量成正比。辐射量成正比。热释光剂量计热释光剂量计：发光粉末退激时发光。：发光粉末退激时发光。2024/10/26 周六核医学放射性测量第12页4 4、液体闪烁计数器、液体闪烁计数器2024/10/26 周六核医学放射性测量第13页一、液闪测量惯用核素 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：液闪适用范围：粒子，-（低能）、低能、Cerenkov 化学发光、生物发光等。2024/10/26 周六核医学放射性测量第14页二、发展史二、发展史 (三足鼎立三足鼎立)1953年Packard企业生产全世界第一台商用液闪1963年：使用增加技术，大大提升大大效率1965年1976年 Padeard Beckman LKB2024/10/26 周六核医学放射性测量第15页1976年以后：年以后：CRT显显示示：人人机机对对话话，自自动动稳稳谱谱，自自动动诊诊疗疗、RCM、单单光光子子监监测测、相相分分离监测、静电消除、多标识测量。离监测、静电消除、多标识测量。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2024/10/26 周六核医学放射性测量第16页Liquid Scintillation Counting Technique试验核医学教研室试验核医学教研室 液体闪烁测量技术液体闪烁测量技术2024/10/26 周六核医学放射性测量第17页 2024/10/26 周六核医学放射性测量第18页2024/10/26 周六核医学放射性测量第19页一、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 2024/10/26 周六核医学放射性测量第20页1，尿素：NH2-CO-NH2 尿素：NH2-14CO-NH22，3H-TdR应用举例：2024/10/26 周六核医学放射性测量第21页闪烁液配置：闪烁溶质+溶剂 比如溶质：二苯基恶唑（PPO）对联三苯 （TP）溶剂 二甲苯等人们构想：寻找换能物质人们构想：寻找换能物质2024/10/26 周六核医学放射性测量第22页2024/10/26 周六核医学放射性测量第23页闪烁液工作原理闪烁液工作原理：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 放出光电子测量瓶测量瓶2024/10/26 周六核医学放射性测量第24页 液烁测量全过程以下：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、统计电子学信号2024/10/26 周六核医学放射性测量第25页存在问题 从核素衰变到电子学信号 能量损失 校正2024/10/26 周六核医学放射性测量第26页1、PMT 光阴极 聚焦电极 打拿极 阳极 PMT示意图光光阴阴极极：光光电电转转换换关关健健。表表面面涂涂有有光光敏敏材材料料如如锑锑钾钾铯铯（sb-KCs）、双双硷硷阴阴极极PMT，国国外外PMT有石英端窗有石英端窗EMI9635QB pmT聚聚焦焦电电极极：使使光光阴阴极极产产生生光光电电子子在在电电均均作作用用下聚射到第一个打拿极上。下聚射到第一个打拿极上。打拿极：电子倍增作用。打拿极：电子倍增作用。阳极：搜集电子，然后经电阻形成电脉冲阳极：搜集电子，然后经电阻形成电脉冲。2024/10/26 周六核医学放射性测量第27页2、符合电路3、相加电路作用：作用：提升计数效率，并使两个脉冲迭加起来提升计数效率，并使两个脉冲迭加起来 改进光子分配不均引发能谱展宽。改进光子分配不均引发能谱展宽。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PMT2相加PMT 1+25551019910911102024/10/26 周六核医学放射性测量第28页4 4、主放、主放5 5、线线性性门门 作作用用：没没有有开开门门信信号号时时，截截断断信信号号通通路路，当当开开门门信信号号抵抵达达时时，使使来来自自放放大大器器脉脉冲冲信信号号以最小畸变经过。以最小畸变经过。6 6、PHAPHA脉冲高度分析器脉冲高度分析器 一一个个电电子子学学选选择择器器，由由两两个个阀阀值值不不一一样样甄甄别器组成。别器组成。7 7、定标器，脉冲计数器、定标器，脉冲计数器2024/10/26 周六核医学放射性测量第29页2024/10/26 周六核医学放射性测量第30页淬灭结果 造造成成能能量量损损失失，总总计计数数率率下下降降（曲曲线线下下面面积缩小）。积缩小）。核素能谱向低能方向漂移，脉冲辐度核素能谱向低能方向漂移，脉冲辐度。因因为为E%E%与与淬淬灭灭程程度度相相关关，也也即即每每个个样样品品因因为为淬淬灭灭程程度度都都不不相相同同，造造成成其其每每个个样样品品计计数数效效率也不一样。率也不一样。2024/10/26 周六核医学放射性测量第31页淬灭校正 就是采取适当方法去求各个样品E%，然后再求出DPM，方便样品计数率能够比较。当前淬灭校正方法很多，有些书本上还没搜集到，仅在仪器上表达，更新淬灭方法还在不停涌现。重点介绍书本上几个方法。2024/10/26 周六核医学放射性测量第32页 内标准源法条件：必须购置与示踪物完全相同已知放射性浓度放射源2024/10/26 周六核医学放射性测量第33页 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%2024/10/26 周六核医学放射性测量第34页三次测量条件应严格一致标准源本身无淬灭标准源引发容积改变忽略不计标准源与标识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，适合用于各种均相和乳状液测量优点缺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。2024/10/26 周六核医学放射性测量第35页 样品道比法 得出道比值A/A+B,算出A+B道中计数，求其效率.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，可自动化缺缺点点：只只适适合合用用于于活活度度高高标标识识品品，而而生生物物样样品多数活度低。品多数活度低。2024/10/26 周六核医学放射性测量第36页2024/10/26 周六核医学放射性测量第37页缺点：1、产生康谱顿电子与靶物质有效原子序数相关，受物质种类影响。2、受样品体积影响，样品太少，线不易透入。3、几何位置影响，射线强度与距离。4、曲线范围较窄。（已极少用了）外标准道比法（外标准道比法（ESCRESCR）引入外标准源如：引入外标准源如：226226Ra 0.186mevRa 0.186mev 137137Cs 0.66mevCs 0.66mev 不不用用再再加加内内标标准准源源，制制备备一一系系列列标标准准淬淬灭灭源源样样品品，外外标标准准源源r r计计数数高高，统计效果好，也较简单。统计效果好，也较简单。2024/10/26 周六核医学放射性测量第38页外标准道比法（外标准道比法（ESCRESCR）优点：优点：1、用2个外标准道比值，这么不论位置，活度，体积改变怎样，但它们比值几乎不变，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，不一样溶质，溶剂影响可忽略不计。2024/10/26 周六核医学放射性测量第39页缺点：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=-CpmABGA2、道比值只反应相对淬灭程度，不一样仪器道比值不能比较。3、壁效应：闪烁注渗透杯壁中塑料闪烁体当外r照射时可能产生低能光子。2024/10/26 周六核医学放射性测量第40页 当当计计算算机机引引入入液液闪闪后后，19771977年年HorrocksHorrocks在在外外标标准准源源淬淬灭灭校校正正基基础础上提出了解上提出了解#H H法法#H H原原理理数数学学问问题题较较深深，只只做做一一些些解解释，学会使用。释，学会使用。H H#数数 法法2024/10/26 周六核医学放射性测量第41页优优 点点1、H#是唯一，所以不一样试验室能够比较。2、不受仪器性能改变影响，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#拐点在高能边上，一次性塑料杯。4、淬灭校正动态范围较大。5、与烁液及样品无关，共享一条淬灭曲线。2024/10/26 周六核医学放射性测量第42页缺缺 点点1 1、微微机机扫扫描描康康谱谱顿顿边边缘缘拐拐点点采采取取狭狭道道监监测测，计计数数率率低低，处处理理这这一一矛矛盾盾就是用高活度就是用高活度r r源。源。2 2、H H#精精度度受受到到ComptonCompton边边缘缘定定位位精精度限制，误差大。度限制，误差大。3 3、必必须须配配合合微微机机及及专专用用软软件件，需需配配置千道以上置千道以上PHAPHA。2024/10/26 周六核医学放射性测量第43页样品谱淬灭指示参数（样品谱淬灭指示参数（SISI）SCRSCR：样品道比样品道比SISSIS（样品谱指数）：整个样品谱指数积分。样品谱指数）：整个样品谱指数积分。SQPSQP（I I）同同位位素素谱谱淬淬灭灭参参数数，找找谱谱分分布布之之重重心心，加加权权平均脉冲幅度。平均脉冲幅度。外标准谱淬灭指标参数（外标准谱淬灭指标参数（SIESIE）ESCR ESCR：外标准道比外标准道比 H H#：SIE SIE外标准谱指数，计算外标准谱指数，计算comptoncompton谱平均能量。谱平均能量。TSIETSIE外标准转换谱指数，从高能向低能反向积分外标准转换谱指数，从高能向低能反向积分 SQp(E)SQp(E)外标准谱淬灭参数，加权外标准谱端点。外标准谱淬灭参数，加权外标准谱端点。2024/10/26 周六核医学放射性测量第44页 利用谱部分特征做淬灭参数利用谱部分特征做淬灭参数 SCR ESR H#SCR ESR H#SQPSQP（E E）利用全谱特征做淬灭参数利用全谱特征做淬灭参数 SIS SIE SIS SIE SQPSQP（I I）tSIE tSIE 淬灭剂扩散法，也叫单瓶一次法淬灭剂扩散法，也叫单瓶一次法 LKB 1215/1216 LKB 1215/1216以上机型有此功效，叫以上机型有此功效，叫“戴幅戴幅特技特技”。Hot-Trick Hot-Trick装置装置 优优点点：改改进进了了单单瓶瓶屡屡次次法法不不足足（加加标标放放不不均均）操操作方便，快速。作方便，快速。2024/10/26 周六核医学放射性测量第45页缺点缺点：1 1、标标放放只只加加一一次次，一一瓶瓶，若若加加不不准影响全部数据（系统误差）准影响全部数据（系统误差）2 2、CCLCCL4 4扩扩散散快快，扩扩散散初初始始后后应应赶赶快计数，不然易丢失。快计数，不然易丢失。2024/10/26 周六核医学放射性测量第46页闪 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 普通不用水、因为水中氧含量高，氧是强淬灭剂。最最惯惯用用是是：甲甲苯苯，二二甲甲苯苯，（由由药药盒盒指指定定，或或KitKit提供）提供）2024/10/26 周六核医学放射性测量第47页2、溶质：即闪烁剂。、溶质：即闪烁剂。第第一一闪闪烁烁剂剂基基本本作作用用：从从受受激激溶溶剂剂中中吸吸收收能量致激，退激时放出光子。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）、价格廉价（4）、发光衰减时间短 （8）、相对脉冲幅度高惯用第一闪烁剂：PPO、PBD、TP2024/10/26 周六核医学放射性测量第48页第二闪烁剂作用 1、波长转移作用，使之与PMT配匹 2、也可提升抵达PMT光子数最惯用第二闪烁剂：最惯用第二闪烁剂：PopopPopop使用条件：使用条件：1 1、样品里含有直接淬灭第一闪烁剂淬灭剂时。、样品里含有直接淬灭第一闪烁剂淬灭剂时。2 2、闪烁液带色或不透明时、闪烁液带色或不透明时 3 3、第一间浓度太高，引发自淬灭时、第一间浓度太高，引发自淬灭时 4 4、液闪谱仪对较长波长光谱响应很好时、液闪谱仪对较长波长光谱响应很好时 5 5、测量样品在近紫外区有显著吸收时、测量样品在近紫外区有显著吸收时 不不过过二二闪闪价价格格贵贵，溶溶解解度度低低，因因为为酸酸硷硷光光阴阴极极PMTPMT对对光谱响应范围宽，二闪近年来已不显那幺主要了。光谱响应范围宽，二闪近年来已不显那幺主要了。2024/10/26 周六核医学放射性测量第49页六、样品处理和测量 最正确条件：最正确条件：样品与溶剂呈均相接触，确保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。2024/10/26 周六核医学放射性测量第50页予处理方法：惯用消化法予处理方法：惯用消化法 1 1、酸性消化法、酸性消化法 2 2、硷性消化法、硷性消化法 3 3、硷性如海胺、硷性如海胺Hyamive X-10Hyamive X-10与动物组织。与动物组织。4 4、国国外外一一些些保保密密配配方方，有有商商品品供供给给：packerd:Soluenepackerd:Soluene 它它们们作作用用大大致致上上是是高高分分子子化化合合物物化化学学键键断断裂变成小分子化合物，易溶解在闪烁液中。裂变成小分子化合物，易溶解在闪烁液中。NewEnglandNuclear:Protosol NewEnglandNuclear:Protosol Nucleovr Chicago NCs Nucleovr Chicago NCs Beckman Ready solv Beckman Ready solv 5 5、干性氧化、干性氧化2024/10/26 周六核医学放射性测量第51页 样品测量样品测量：均相均相 非均相非均相 固相固相 乳状液乳状液 凝胶凝胶固相测量：要求支持物上样品不发生溶解和弥散固相测量：要求支持物上样品不发生溶解和弥散优点：优点：1 1）、制样简单）、制样简单 2 2）、从闪烁液中取出样品还可做其它分）、从闪烁液中取出样品还可做其它分 析析oror保留。保留。3 3）、闪烁液可重复用，用量少。）、闪烁液可重复用，用量少。4 4）、放射性废物量少。）、放射性废物量少。缺点：缺点：1 1、只能提供、只能提供CPMCPM 2 2）、测量几何条件和自吸收难以校正。）、测量几何条件和自吸收难以校正。3 3）、淬灭谱移与谱指标关系不知？）、淬灭谱移与谱指标关系不知？2024/10/26 周六核医学放射性测量第52页七、化学发光、磷光、本底概念七、化学发光、磷光、本底概念 化学发光是化学反应过程中一个放能反应，部分能量以光子释出。化学发光危害大样品：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：受激后迟缓放出光子。预防：预防：1 1、红灯下操作，防止强光照射。、红灯下操作，防止强光照射。2 2、暗适应样品。、暗适应样品。3 3、符合电路、符合电路。2024/10/26 周六核医学放射性测量第53页本底概念 起起源源及及分分配配：噪噪声声10%串串光光占占20%怀和怀和PMT37%闪烁液闪烁液31%。本底起源：本底起源：1、宇宙射线、宇宙射线 2、周围环境中放射性、周围环境中放射性 3、探测器屏蔽材料、探测器屏蔽材料 4、探测器本底、探测器本底cpm 5、电子线路噪声电子线路噪声 6、外界干挠、外界干挠 7、化学发光、磷光、化学发光、磷光 8、静电、静电 9、人工污染。、人工污染。2024/10/26 周六核医学放射性测量第54页八、液闪测量发展与应用1、高能-射线核素测量：契仑可夫辐射概念：高能电子经过折射率较大透明介质时如19，若电子速度大于光在介质中相速度时，可产生沿一定方向淡蓝色光，为连续能谱，该辐射强度与高能电子质量无关，仅取决于粒子电荷和速度。契仑可夫2024/10/26 周六核医学放射性测量第55页1 1）原原理理：液液闪闪仪仪器器可可直直接接测测量量淡淡蓝蓝色色光光，而而不不需需闪闪烁烁液液体体，只只要要将将高高能能-核核素素加加到到透透明明介介质中即可，如加到水中。质中即可，如加到水中。2 2）契契仑仑可可夫夫测测量量优优点点：无无化化学学淬灭、无毒性、不用闪烁液。淬灭、无毒性、不用闪烁液。2024/10/26 周六核医学放射性测量第56页3）契仑可夫测理量应注意问题：（影响测量原因）-粒子能量越大，测量效率越高，当E B+2 B+2 根号根号 B B 美国要求最小可测量美国要求最小可测量 3 3B B（B B为本底值）为本底值）2)2)合理分配测量时间合理分配测量时间 公式公式(210)(210)(211)(211)2024/10/26 周六核医学放射性测量第62页举例：某一样品，要求测量误差小于举例：某一样品，要求测量误差小于1%1%，怎样去处理？，怎样去处理？1 1、先将该样品进行粗测得：本底、先将该样品进行粗测得：本底100100cpmcpm样品测值样品测值300300cpmcpm2 2、计算计算tctc：按公式（按公式（213213）tc=118.3tc=118.3分分每依据公式（每依据公式（212212）得）得 tb=68.3tb=68.3分分异常数据取舍：异常数据取舍：某某个个样样品品做做X X次次测测量量，每每次次测测1 1分分钟钟，得得到到X X个个n n，均均数数为为n n，标标准准误误差差(n-n-n)n)2 2/x(x-1)/x(x-1)，假假如如把把X X个个n n相相加加，测量时间测量时间t t也相加，代入公式：也相加，代入公式：n/tn/t两两个个公公式式得得出出值值应应大大致致相相同同，若若不不一一样样预预示示个个别别值值不不正正常常，应考虑取舍，若某值超出该组数据应考虑取舍，若某值超出该组数据3 3SDSD，能够剔除。能够剔除。2024/10/26 周六核医学放射性测量第63页