宋家斑 韓剛 忻智煒 陸小軍 李小雙 何林鋒 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

核技術(shù)與核醫(yī)學(xué)診療技術(shù)發(fā)展迅速，放射性溶液在放射性藥物研發(fā)、臨床醫(yī)學(xué)診斷等方面應(yīng)用日趨廣泛。用于正電子發(fā)射斷層顯像（PET）的放射性標記藥物是一種特定的放射性溶液，其純度直接影響PET-CT的圖像質(zhì)量，是質(zhì)控的關(guān)鍵因素。因此，在核醫(yī)學(xué)應(yīng)用中準確測量放射性藥物純度具有重要意義。

放射性藥物在制備過程中，會伴隨產(chǎn)生游離態(tài)的放射性核素。此類游離態(tài)核素并無放射性藥物的效果，且無法在劑量測定過程中剔除，因此，被定義為雜質(zhì)。核醫(yī)學(xué)科通常使用放射性薄層掃描儀測定雜質(zhì)含量，通過碘化鈉閃爍體或者塑料閃爍體探頭，檢測以硅膠薄層板為支持體，經(jīng)展開劑展開后的放射性藥物，按目標區(qū)域放射性粒子積分面積占總積分面積的百分比來確定放射性藥物純度[1-2]。

目前，在各型號的放射性薄層掃描儀中，只有Eckert＆Ziegler生產(chǎn)的型號為AR-2000的設(shè)備配備用于自檢的14C測試板，主要用于重復(fù)性與相對位置的檢查，不能用于放射性藥物純度檢測。廠商和醫(yī)院缺少有效手段對放射性薄層掃描儀放射性純度分析性能進行確認，而研制相應(yīng)的用于性能檢測的參考源是解決這一問題的有效途徑之一。

1 參考源的制備

1.1 核素選擇

最佳的用于性能檢測的參考源核素應(yīng)該與實際使用核素相同，目前在各類用于正電子發(fā)射斷層顯像（PET）的放射性核素標記藥物中，最常用的是以18F-氟脫氧葡糖（18F-FDG）及18F-氟化鈉為代表的正電子放射性藥物[3-4]。然而18F核素半衰期只有109.8 min，不適用于制備用于檢測的參考源。

18F在衰變過程中產(chǎn)生正電子，繼而與周圍的負電子湮滅，放出單一能量為511 keV的γ射線。而137Cs核素γ射線能量為661.66 keV，與18F核素511 keV的γ射線能量相近，且半衰期較長，為30.2 a。使用放射性薄層掃描儀對活度為2×104Bq的18F、137Cs、133Ba、57Co、60Co 等5種放射性核素溶液進行測試，其測量效率分別為4.09%、5.16%、0.99%、0.61%、2.78%。實驗結(jié)果顯示，放射性薄層掃描儀對137Cs 的測量效率與18F最接近，由此選擇137Cs為參考核素。

1.2 活度選擇

正電子放射性藥物制備完成后，立即使用毛細滴管吸取少許，進行純度測定，此部分藥物的放射性活度大約為106～107Bq。由于被測放射性藥物活度較大，因此，放射性薄層掃描儀在設(shè)計時，不考慮對宇宙射線的屏蔽。在對參考源進行檢測時，若其放射性活度過低，天然本底會對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大干擾。實驗表明：當放射源活度小于5×104Bq時，由于天然本底累積，檢測結(jié)果中可能出現(xiàn)雜峰，影響放射性薄層掃描儀對樣品純度的測定，如圖1所示。因此，基于輻射實踐正當化、防護最優(yōu)化原則以及使得天然本底對測量結(jié)果的影響可忽略，并依據(jù)試驗結(jié)果，選定檢測純度參考源的放射性活度量級為105Bq。

圖1 104 Bq 、105 Bq量級放射性參考源檢測結(jié)果

用于檢測最小分辨距離的參考源，只要求放射性薄層掃描儀對放射性區(qū)域的定位能力，確定放射性薄層掃描儀可將雜質(zhì)與放射性藥物所在的兩個區(qū)域區(qū)分的最小距離，天然本底計數(shù)產(chǎn)生的少量雜峰不足以影響區(qū)域定位測量結(jié)果，因此，參考源的放射性活度量級為104Bq即可。

1.3 參考源設(shè)計制作

放射性藥物純度的檢測需要將藥物點在硅膠薄層板上，隨后使用展開劑展開，雜質(zhì)與放射性藥物因吸附力不同而分離，經(jīng)過1 min后，藥物展開完畢，兩者分布于硅膠薄層板的不同區(qū)域，隨后使用放射性薄層掃描儀對樣品進行掃描。因此，用于檢測的參考源的設(shè)計是將137Cs核素固定在金屬板的兩個區(qū)域中，模擬放射性藥物展開后的狀態(tài)；通過改變目標區(qū)域與雜質(zhì)區(qū)域參考源的放射性活度百分比，模擬不同放射化學(xué)純度藥品展開后的狀態(tài)；通過改變兩個區(qū)域間的距離，確定放射性薄層掃描儀的最小分辨距離。

用于檢測純度的參考源，采用7075型航空鋁作為載體，長、寬、高分別為100 mm、20 mm、2 mm，距金屬板上、下沿30 mm處，各有兩個直徑為15 mm，深度為0.5 mm的圓柱形孔洞，圓心處鉆一個小孔，深度為0.5 mm，配備兩枚直徑14.8 mm、厚0.4 mm的金屬薄片，如圖2所示。

圖2 用于純度檢測的參考源設(shè)計樣式

用于檢測最小分辨距離的參考源，以兩片為一組，長、寬、高分別為30 mm、20 mm、2 mm，距金屬板上沿7.5 mm處，有一個直徑為15 mm，深度為0.5 mm的圓柱形孔洞，側(cè)邊緣處鉆一個小孔，深度為0.5 mm，配備兩枚直徑14.8 mm，厚0.4 mm的金屬薄片，如圖3所示。

圖3 用于檢測最小分辨距離的參考源設(shè)計樣式

用活度計測定137Cs溶液的放射性比活度，使用移液槍分別按照9∶1、7∶3、5∶5比例，將137Cs溶液滴入純度檢測參考源的小孔中，烘干后在其表面覆蓋一層5 μm厚的聚脂膜，再將金屬薄片固定在其上方。取1 μL137Cs溶液，滴入用于檢測最小分辨距離的參考源的小孔中，然后同樣選用聚脂膜覆蓋及金屬薄片固定[5-6]，如圖4所示。

圖4 用于檢測放射性薄層掃描儀的參考源

2 檢測實驗與結(jié)果分析

2.1 純度檢測

2.1.1 測量偏差

選用Eckert & Ziegler生產(chǎn)、型號為AR-2000的放射性薄層掃描儀對三組檢測用參考源進行性能檢測，測量時長設(shè)置為常規(guī)測量時間1 min及最長測量時間5 min，每組實驗各重復(fù)5次。按式（1）計算放射性薄層掃描儀測得目標區(qū)域放射性粒子積分面積所占總積分面積的百分比，按式（2）計算實際占比偏差：

式中：Aij——第i個參考源第j次測得的目標區(qū)域占比，%；

n——重復(fù)測量次數(shù)；

式中：Ai——第i個參考源目標區(qū)域?qū)嶋H占比，%；

Li——第i個參考源測得值與實際占比偏差，%

由圖5可知，該臺放射性薄層掃描儀對參考源的測量偏差為1%，且隨著目標區(qū)域所占放射性活度比例的提高，測量偏差逐漸減小，該趨勢在測量時長為1 min和5 min時保持一致?！吨袊幍洹罚ㄋ牟浚7]要求，正電子放射性藥物的雜質(zhì)占比應(yīng)小于10%，實驗結(jié)果表明，對于放射性活度所占比例相差較大的樣品，放射性薄層掃描儀的測量準確度更高。

圖5 放射性薄層掃描儀測量偏差

當測量時間設(shè)置為5 min時，三組參考源測量結(jié)果的偏差程度都比只測1 min時更大。放射性薄層掃描儀不具有屏蔽宇宙射線的能力。隨著測量時間增加，天然本底在目標區(qū)域與雜質(zhì)區(qū)域總計數(shù)的增長速度基本一致。由于雜質(zhì)區(qū)域的計數(shù)在總計數(shù)中所占比例較低，天然本底在雜質(zhì)區(qū)的貢獻更大，因此，延長測量時間反而導(dǎo)致了測量偏差的增大。

2.1.2 重復(fù)性

按式（3）計算測量結(jié)果重復(fù)性：

式中：Vi——第i個參考源測量結(jié)果的重復(fù)性，%

如圖6中所示，當測量時長為1 min時，該儀器對參考源的測量結(jié)果重復(fù)性最高達1.61%。當測量時長為5 min，由于天然本底的累積計數(shù)增加，放射性薄層掃描儀的測量結(jié)果重復(fù)性最低降至0.55%。隨著目標區(qū)域所占放射性活度比例的提高，其測量結(jié)果重復(fù)性逐漸降低。此結(jié)果也證明，放射性薄層掃描儀對放射性活度占比相差較大的樣品的測量準確度更高，與前述的結(jié)論保持一致。

圖6 放射性薄層掃描儀測量結(jié)果重復(fù)性

2.2 最小分辨距離檢測

檢測放射性薄層掃描儀最小分辨距離時，通過游標卡尺準確定位兩片參考源之間的距離（一般大于最小分辨距離）。將兩者固定于檢測平臺上，隨后不斷縮小兩者的間距，每縮小一次間距連續(xù)測量3次，直至尋找到在某一位置，3次測量結(jié)果中既有能區(qū)分兩個放射性區(qū)域又有無法區(qū)分兩個放射性區(qū)域的情況。此時，兩片參考源之間的距離即為該臺放射性薄層掃描儀的最小分辨距離。

本文所述的測量時，當兩塊參考源之間的距離為2.5 mm時，測量結(jié)果如圖7所示。前兩次測量時，放射性薄層掃描儀沒能區(qū)分兩個放射性區(qū)域。而在進行第三次測量時，成功區(qū)分兩個放射性區(qū)域區(qū)，因此，確定該臺放射性薄層掃描儀的最小分辨距離為2.5 mm。雖然參考源總放射性活度較低，天然本底的累積計數(shù)顯現(xiàn)在測量結(jié)果中，形成本底區(qū)域計數(shù)。由于其不影響放射性薄層掃描儀最小分辨距離的測定，該現(xiàn)象可忽略。

圖7 距離為2.5 mm時放射性薄層掃描儀測量結(jié)果

3 結(jié)語

放射性薄層掃描儀作為放射性藥物質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能檢測及狀態(tài)評價需要通過用于檢測的參考源來實現(xiàn)。用137Cs核素制作的放射性薄層掃描儀檢測參考源，其用于純度檢測參考源的放射性活度量級為105Bq，用于最小分辨距離檢測參考源的放射性活度量級為104Bq，適用于放射性薄層掃描儀的檢測。檢測實驗顯示，對于放射性活度所占比例相差較大的樣品，放射性薄層掃描儀的測量準確度更高，而縮短測量時間，有利于減少天然本底對測量結(jié)果的影響。