短半衰期核素的应用

一般把物理半衰期短于10小时的核素称为短半衰期核素。随着临床诊断和医学研究的发展，短半衰期核素的医学应用已成为核医学的一个重要发展方向。
医学上应用短半衰期核素的主要优点是：
❶由于在人体内有效半衰期短，病人所受辐射剂量小；
❷每次使用的放射性活度可以增加，因此可获得较好的放射性测量统计学结果，信号/本底比值增高，使诊断结果更为准确、可靠；
❸可在较短期间重复使用，不增加本底；
❹某些元素可以在医学上用作示踪原子的放射性核素仅限于短半衰期核素(如¹³N、¹⁵O等);
❺孕妇和儿童可以使用；
❻某些元素的短半衰期核素，射线的种类和能量较其长半衰期核素更适于在显象、功能测定上应用 (如¹¹C较¹⁴C为佳);
❼某些短半衰期核素发射正电子，用符合型仪器测量其湮没辐射(两个能量为0.511MeV而方向相反的γ光子)，结果更准确可靠。
短半衰期核素的缺点：
❶用作示踪剂时不能进行较长时间的动态观察；
❷标记过程需时过长的标记化合物无法使用；
❸不能进行长距离运输，使用受地理条件的限制。
短半衰期核素的来源主要有两种。一种是用加速器生产，另一种是用放射性核素发生器（俗称母牛）由母体核素转化而来。
多种类型的加速器都可用于生产短半衰期核素。用医用回旋加速器(参见“医用回旋加速器”条)可以在医疗中心就地生产就地应用。对人体极为重要的元素如C、O、N等，它们的短半衰期核素只能由加速器生产。加速器生产的核素比放射性高，可以是无载体核素，而且有不少是缺中子类型，发射正电子，在探测上有一定优点。缺点则是产量低，生产成本较高。中型或小型医用回旋加速器生产的医用短半衰期核素及其用途见表1。
放射性核素发生器的制造和使用方法，参见“放射性核素发生器”条。目前在医学上有用的放射性核素发生器及它们的用途见表2。

表1 利用中型或紧凑型回旋加速器制造的医学上常用的放射性核素及其用途

制 成 的 放射性核素	半衰期	生产核反应	衰 变 方 式	用 途
11C	20.38min	10B(d,n)11C 11B(d,2n)11C	β+0.96MeV 100% EC 0.91%	❶利用11CO可以研究CO吸入人体后是否可以转变 成CO2，结果证明CO不能转变成CO2; ❷11CO标记 CO及CO2可用于肺功能研究； ❸11CO2可以标记血红 蛋白测定血容量、定位显象血库、定位胎盘等。本方法的 优点是标记方法简单，可以重复测定，对病人的辐射剂量 小，缺点是不能进行红细胞寿命测定； ❹标记葡萄糖； ❺ 标记软脂酸诊断心肌梗塞； ❻标记烟碱、各种多胺类似 物、蛋白质及氯丙嗪等
13N	9.96min	10B(a,n)13N 12C(d,n)13N	β+1.19MeV	❶麻醉学研究； ❷肺功能研究； ❸13N-L-谷氨酸用 于胰腺显象； ❹心肌显象
15O	122s	14N(d,n)15O	β+1.723MeV	❶研究氧在人体内的代谢转换； ❷作为O2、CO、CO2 的示踪剂； ❸标记水测定脑血流量、心肌灌注量； ❹肺 功能研究； ❺测定正常组织及肿瘤组织的代谢； ❻检查 心脏分流
18F	109.8min	16O(a,pn)18F 16O(3H,n)18F	β+0.635MeV 97% EC 3%	❶牙科疾病研究； ❷肿瘤定位诊断； ❸骨显象； ❹标 记5-Fu; ❺标记氨基酸、代谢类似物（如去氧葡萄糖等）、 儿茶酚胺等
52Fe	8.27h	50Cr(a,2n)52Fe 52Cr(a,4n)52Fe 52Cr(3He,3n)52Fe	β+0.804MeV 57% EC 43% γ0.169MeV 99%	❶双重或多重标记(55Fe、59Fe)研究铁代谢； ❷用闪烁 照相机观察铁在骨髓内的分布； ❸研究红细胞生成刺激 因子对铁在骨髓内分布的影响； ❹血浆铁转换率的研 究； ❺红细胞利用的研究
157Dy	8.1h	159Tb(p,3n)157Dy 154Gd(a,n)157Dy	γ0.326MeV	骨显象
81Rb	4.58h	79Br(a,2n)81Rb	γ0.190MeV	脾显象，脾功能测定

（续表）

制 成 的 放射性核素	半衰期	生产核反应	衰 变 方 式	用 途
123I	13h	121Sb(a,2n)123I 123Te(p,n)123I	γ 0.159MeV 83% X 0.027MeV 71%	❶甲状腺显象； ❷甲状腺功能测定； ❸肾图； ❹心肺 功能测定
43K	22.3h	40Ar(a,p)43K	γ0.373MeV 0.618MeV	心肌显象、心肌血流测定，钾代谢研究
81mKr	13s	80Kr(n,γ)81mKr 81Br(p,n)81mKr	γ0.190MeV	肺功能、脑局部血流量测定
87mSr	2.8h	86mSr(d,p)87mSr 87Rb(p,n)87mSr	γ0.388MeV	骨显象、血液循环研究

表2 可供临床使用的短半衰期核素发生器