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锝——临床核医学诊断中的主力军
撰写时间:2016-6-1 文章作者:小辐 文章来源:《广东辐射防护》

    锝(Technetium),元素符号Tc,为密排六方晶体的银白色金属,原子序数43,原子量98.9062,在元素周期表中属ⅦB族。锝是核反应堆的主要裂变产物之一,或采用中子作用于Mo-98制得。


    第一个人工制得的元素

    锝是地球上已知的最轻的没有稳定同位素的化学元素,过去化学家们因为找不到它而备受折磨。1937年,欧内斯特·劳伦斯(Ernest Lawrence)使用回旋加速器加速含有一个质子的氘原子核去“轰击”42号元素钼,制得了43号新元素锝。然后送给意大利化学家佩里埃(C. Perrier)和埃米利奥·吉诺·塞格雷(Emilio Gino Segrè)鉴定,最后由两位化学家向世界宣布锝元素的发现。

它是第一个用人工方法制得的元素,所以按希腊文Technetos(人造)命名为Technetium。锝常见的同位素有锝-97,半衰期达260万年,因此常用作制备β射线标准源。


    临床核医学诊断中应用最广泛的核素

    锝-99m是锝的一种半衰期极短的不稳定同位素,其半衰期仅有6.02小时,且无β衰变,衰变时发射出单一低能的γ射线(99%能量为140keV)。得益于这些特性,锝-99m成为了现代医学成像的主力。就全世界核医学放射性同位素的使用而言,锝-99m所占比例达到80%,是临床核医学诊断中应用最广泛的核素。锝-99m物不仅在临床上可以进行肿瘤阳性定位诊断,同时还可以进行脏器的动态观测,尤其对心脑血管系统疾病的动态研究最引人注目。


    锝-99m的工作原理

    我们知道,核医学的体内诊断是将放射性核素及其标记物注射到人体内后,由于机体功能和代谢变化,因而可以通过放射性核素及其标记物在体内分布和代谢来反映人体内的病理或生理变化。放射性药物进入人体后,特定的放射性核素按照自身的规律发生衰变,在此过程中发射一定能量的γ射线,采用特殊的探测装置可以在人体外探测到体内放射性核素的分布,就能准确观察到体内的病理或生理变化过程,为医学研究与临床诊断提供可靠信息。

    其中,锝-99m能附着于分子上,进而作用于目标器官。之后,单光子发射计算机断层扫描(SPECT)技术会接收到同位素所发出的光。这种测试即可用来检测血液流入心脏肌肉过程中的流动情况,发现癌症是否已经扩散到骨骼,评估大脑中的血流量。


    -99m的后勤供应

    前面提到,锝-99m是临床核医学诊断中的主力军,因此保证其供应量显得尤为重要。

    过去,锝-99m的主要制取方法是用核反应堆处理高浓缩铀,生成放射性同位素钼-99,随后运往各医疗机构。钼-99会衰变成锝-99m,用于造影检查。此方法严重依赖4个建于20世纪50~60年代的由政府资助的反应堆。

    2009年,出于设备修理和维护原因,世界上有两个核反应堆被关闭了,而这两个反应堆生产的恰好是世界上大部分的锝-99m。为此,各医疗机构深受影响。当时,医院每天利用锝-99m进行诊断性扫描的次数已达7万次。由于缺乏这种至关重要的同位素,医生取消了扫描,迫使操作者不得已采用更古老的诊断技术——将患者暴露在大剂量的辐射下。


    荷兰高通量反应堆(受影响的反应堆之一)的管理者Ronald Schram说:“锝短缺给医院带来的影响不亚于停电。”鹿特丹市伊拉斯莫斯医学中心核医学科主任Fred Verzijlbergen说:“没有人知道这次事件造成了多大程度的损失,但结果非常严重。很多医院长达数周无锝可用。”  

    这次事故凸显出世界范围内医用锝供应链非常脆弱,因此许多国家加速研究替代传统反应堆的新方法以避免新一轮的同位素短缺,有的采取升级反应堆的医用同位素生产能力,有的提出在医院所在地建造医用回旋加速器。现在很多医院已经开始使用内部回旋加速器生产医用同位素,且该方法可应用于更高级的正电子放射断层造影术。