体液及电解质的放射性核素测定

正常成人的体液量约占体重的50～70%。总体液量在个体之间的差异很大，主要受体质肥胖、性别和年龄的影响。体液又分细胞内液和细胞外液两部分，细胞外液包括血浆及组织间液二部分。细胞内外液中各种电解质的浓度及分布很不一样，例如钠和氯主要在细胞外液，而钾和磷酸盐主要在细胞内液。正常机体细胞内外液按一定比例保持平衡。体液及其成分的测量，对于研究某些物质代谢过程和各种疾病中水与电解质平衡的病理生理有重要意义。放射性核素技术的应用，提供了较快而准确的分析体液成分的方法，可以帮助及时指导临床医疗工作。
放射性核素稀释法 利用放射性核素测定体液及其成分最常用的是稀释法。其原理和一般稀释法(见“核素稀释法”条)的原理相同，即由静脉注射一定量的放射性示踪物，经一定时间混合均匀后，测量该示踪物在血浆中的浓度，从其稀释的倍数，可计算出体液的容量。其计算公式为：

式中，V₁代表所给示踪物的体积，C1代表其浓度，C₂为该示踪物在血浆中的浓度，V₂为该示踪物所分布的体液间隙，即体液容量。
由于放射性示踪物是体液正常生理成分的放射性同位素或其标记物(如测量钠所用的²⁴Na，或测量血浆容量所用的¹³¹I标记人血清白蛋白)，它的分布比较合乎生理状况，它所发射的射线又便于测量，因此，核素稀释法较之化学方法简便、准确而迅速。
总体水测定 稳定性核素重水(D₂O)一向被认为是测定总体水最理想的物质，但重水浓度分析方法比较复杂，不便于临床应用。氚水(3H₂O)具有与重水相似的优点，分布接近生理上水的分布，静脉注入后扩散迅速，3小时后即可在人体内达到平衡。它的低能β线用液体闪烁计数器很容易测量，人体所接受的辐射剂量也很低，如果给予1μCi/kg体重的氚水，全身接受的辐射剂量约0.004rad。过去要先用干冻蒸馏法分离出血清中的氚水进行测量，比较复杂； 现在也可直接用液体闪烁法测量血浆或尿样品中氚水的放射性，对淬灭作自动校正(见“液体闪烁测量”条) 更为快速方便。由于氚水中的3H可与蛋白质及糖类中的氢原子交换，故用3H₂O所测得的总体水量较实际略大。
_{细胞外液测定} 测量细胞外液的示踪物要求扩散快，而在扩散过程中既不进入细胞又不从体内丢失。常用的放射性示踪物有：
❶利用体液中某种电解质如Na、Cl等的放射性同位素。它的优点是最合乎生理条件。最早应用的示踪物是24Na，它的物理性能虽较合适，但由于它能进入细胞(包括骨胳、软骨等)，所以不理想。Cl没有合适的放射性同位素，故目前常用的是与Cl在体内分布相同的82Br。它的半衰期36小时，γ线能量0.55～1.48MeV。Br可以渗入红细胞，所以用82Br测得的细胞外液量略偏大；
❷利用放射性核素标记一般用于测量细胞外液的物质，如¹³¹I、¹²⁵I、³H等标记菊糖，¹⁴C标记蔗糖等；
❸放射性核素标记某种络合物，如¹⁶⁹Yb-DTPA。它的肾清除率与菊糖相似，而在细胞外液中达到平衡的时间较短，所测得的细胞外液量与菊糖法相似。
血容量测定 血容量包括血浆容量与红细胞容量。
(1)血浆容量测定： 常用¹³¹I或¹²⁵I标记人血清白蛋白 (RIHSA)。静脉注入的RIHSA与体内原有的白蛋白一样，能均匀分布于血循环内。按照稀释原理测定血浆中的放射性活度，即可计算出血浆容量，再根据红细胞压积，计算出全血容量。
用短半衰期核素^113mIn或^99mTc标记蛋白测定血浆容量，不仅人体接受的辐射剂量小(只有¹³¹I的1/50)，而且可以重复使用。尤其是113mIn标记输铁球蛋白，是在体内标记，不需事先制备，方法简便、快速，适于临床应用。其缺点是^113mIn标记输铁球蛋白离开血浆的速度较快，所测得的血浆容量较RIHSA法约大5%左右。
(2)红细胞容量测定： 常用于标记红细胞的放射性核素有³²p及六价的⁵¹Cr。由于³²P的标记方法及测量技术不如51Cr简便，目前多采用⁵¹Cr(Na₂ ⁵¹CrO₄)。六价的⁵¹Cr(⁵¹CrO^-₄)能透过红细胞膜很快与血红蛋白的珠蛋白牢固结合，红细胞破坏后释出的⁵¹Cr已还原成三价的正离子，不能透过红细胞膜，不会发生再标记。因此，静脉注入的⁵¹Cr标记红细胞在血液内混合均匀后，浓度很稳定，一次取血测定放射性，即可计算出全血容量，根据红细胞压积再计算红细胞容量。
用短半衰期的^99mTc标记红细胞测定红细胞容量，一般采用亚锡离子作为还原剂，先将七价的^99mTc (^99mTcO^-₄)还原成四价^99mTc，就可进入细胞膜与血红蛋白相结合。由于^99mTc从红细胞逸脱的速率较高，需要多次采血，用外推法(见“示踪动力学”条)求得的血容量较⁵¹Cr法偏高。此法对于需要短期内重复测定红细胞容量的病人有实际价值。
(3)全血容量测定（双标记法）: 正常人大静脉红细胞压积比全身红细胞压积高10%左右，故由血浆容量推算的全血容量一般偏高，而由红细胞容量推算所得结果偏低，要计算真实血容量必须先校正大静脉红细胞压积。正常情况下，全身红细胞压积与大静脉红细胞压积之比约为0.91。但是在病理情况下，这个关系不恒定，只有同时测定血浆容量及红细胞容量才能得到比较真实的全血容量。

全血容量=血浆容量+红细胞容量

应用双标记法，即放射性碘(¹²⁵I、¹³¹I)标记HSA及³²P或⁵¹Cr标记红细胞，可以同时测定血浆容量及红细胞容

成人体液组成部分测定结果(国内、外部分资料)

体液组成部分	测定方法	测量结果			资料来源
		男	女	平均
总 体 液 (%体重)	D2O 2H2O	58.9 64.9	54.5 56.6	60.8	协和医院 国 外
细胞外液 (%体重)	82Br 24Na 169Yb-DTPA			22.6 26.4 21.1 16.1	国 外 国 外 国 外
血浆容量 (ml/kg体重)	131I-HSA	49.5 51.1	48.2 46.0		阜外医院 北京医学院 附一院
红细胞容量 (ml/kg体重)	32P-RBC 51Cr-RBC 51Cr-RBC	32.6 30.9 32.7	22.6 23.8 23.3		协和医院 首都医院 四川医学院
全血容量 (ml/kg体重)	82P或51Cr-RBC T-1824	83.1	69.9		协和医院

量，得到真实的全血容量。最理想的搭配是¹²⁵I-HSA及₅₁Cr-RBC。可将二种标记物准确定量一并静脉注入，测量样品时用单道脉冲分析器把低能的¹²⁵I(γ线36keV,X线27keV)与能量较高的⁵¹Cr(γ线320keV)分开测量。
可交换性钠的测定 钠主要在细胞外间隙，人体钠量约70%是可交换的(可交换的含义是： 与血浆中的钠迅速交换)。放射性钠静脉注入后，在血液中的消失曲线有二个时相：第一个时相代表快速交换的钠，约20～60分钟内达平衡，主要为细胞外钠，第二个时相平衡缓慢，约需18～24小时，主要代表放射性钠与骨胳内钠的交换。常用于测量可交换性钠的是²⁴Na(半衰期15小时)，给予1μCi/kg体重的²⁴Na，全身接受的辐射剂量约为0.135rad。静脉或口服示踪量24Na后24小时，测量血清中及24小时尿中²⁴Na的放射性，以计算可交换性钠量，以每公斤体重毫克当量(mEq/kg)表示。
_{可交换性钾的测定} 钾主要存在于细胞中，人体钾的大部分是可交换的，只有骨胳中的钾约3～5%不属迅速交换的范围。常用于测定可交换性钾的是42K(半衰期12.4小时)，一个成年人给予100μCi ⁴²K，全身接受的辐射剂量约为0.15rad。静脉注入后正常人需24小时才达平衡，病理情况下变慢。平衡后42K在血浆中和尿中的比放射性相同，因此，测定可交换性钾时，只需测量尿中的⁴²K而不需取血，以每公斤体重毫克当量(mEq/kg)表示。
正常成年人可交换性钠约为40mEq/kg体重，男女差别不明显。可交换性钾约30～50mEq/kg体重，随年龄增长而逐渐减少，女性低于男性。
_{同时测定总体水、细胞外液、可交换性钠及可交换性钾} 有二种方法：
❶将所需剂量之³H₂O、³²Br、²⁴Na及⁴²K混合后，一次给受试者口服，而将所收集的尿及血浆标本中所含各放射性核素用离子交换树脂分离，然后分别测量放射性并按单项测定公式计算结果；
❷利用所用核素之间射线性质及能量的差别，例如⁷⁷Br的主要γ线能量为240keV,⁴³K的γ线能量为373keV,²⁴Na的γ线能量为1.37MeV，采用双道脉冲高度分析仪进行测量。所得结果与单项分别测量相符。
全身计数法 此法是让被测者进入全身计数装置(见“全身放射性计数”条)直接测量全身的放射性。其优点是既省去了采集血标本及收集排泄物的麻烦，也避免了由此而产生的误差。例如人体钾的总含量可以通过直接测量体内天然存在的⁴⁰K含量来计算(⁴⁰K占天然钾含量的0.012%，正常人体约含10^-2μCi 40K)。给予示踪量的²²Na后，用全身计数器定期测量体内存留的²²Na，可以了解钠的更新并计算可交换性钠量。
体内活化分析法 此法不须将放射性核素引入体内，而是将体内含有的非放射性元素经过核反应（一般采用中子照射源）转化为适于射线测量的放射性核素，然后用全身计数装置进行定性、定量分析。例如测定人体Na、Cl、Ca、P、N的含量，可以将病人用中子照射，使体内原有的非放射性元素发生下列反应：²²Na(n,γ)²⁴Na,³⁷Cl(n,γ)³⁸Cl,⁴⁸Ca(n,γ)⁴⁹Ca,⁴¹K(n,γ) ⁴²K,³¹P(n,α)²⁸Al,¹⁴N(n,2n) ¹³N等，然后立即将病人送入全身计数装置测量其感生放射性，经过联机的电子计算机处理，就可得到Na、Cl、Ca、K、P、N等的总体量，其准确度及重复性可达±4%。如果用14MeV的中子发生器照射5分钟，病人全身所接受的辐射剂量约为0.6rem(见“活化分析法”条)。
由于Ca、P、N等无适合于稀释法要求的放射性同位素，故本法对于测量人体Ca、P、N的含量特别有价值。