放射性治疗药物^[1]（Therapeutic radiopharmaceuticals）是将放射性核素选择性地输送到病变部位，利用放射性核素的衰变特性释放射线或粒子，对病变细胞产生杀伤作用，从而达到治疗目的的一类药物。常用于放射性治疗的核素包括¹⁷⁷Lu、⁹⁰Y、²²⁵Ac、²¹²Pb等，其中¹⁷⁷Lu、⁹⁰Y属于β核素，适中射程，可以精准杀伤实体瘤，²²⁵Ac、²¹²Pb属于α核素，辐射范围小，适用于微小灶。

放射性治疗药物的临床前和临床实验中会产生大量需要检测的生物样品，包括全血、血浆、粪便、尿液和各种组织脏器等，这些样品的放射性核素含量检测是连接药物研发与临床应用的核心环节，其意义贯穿药代动力学、安全性、疗效评估、机制研究及监管合规五大维度。因此，如何准确的进行放射性核素进行定量分析是实验中至关重要的一环。

¹⁷⁷Lu的基本性质：半衰期6.7天，主要的β射线能量0.497 MeV，射程约1.7毫米，衰变过程中会释放γ射线，其中113 keV（6.4%）和208 keV（11.0%）是射线概率最高的两条分支，使用Wizard 2480 γ计数器对¹⁷⁷Lu进行检测，能谱图见图1。

使用γ计数器可以检测其放射性，推荐的能窗设置方案有以下3种：

1.双能窗设置：113 keV（100–126 keV，±14%）和208 keV（190–226 keV，±9%）^[2]，有较高的计数效率，较低的本底干扰，但是双能窗的数据通常是分别呈现，在对仪器校准和样品检测后需要将对双能窗的数据合并计算后才能进行数据的分析，过程比较繁琐。

2.单能窗设置：208 keV ±10%（187–229 keV）^[3]，操作简单，最小的能窗范围同时也代表了最小的本底和检测效率，信噪比高，但总计数结果偏低。

3.单能窗设置（覆盖双能窗）：100–230 keV，适用于所有γ计数器，能窗范围大，本底值相对也最高，同时也有着较高的检测效率和稳定性。

图1. ¹⁷⁷Lu能谱图

²²⁵Ac的基本性质：半衰期10天，其衰变过程见图2，虽然其本体在衰变时不产生γ射线，但是在子体核素²²¹Fr和²¹³Bi衰变时会分别发射主峰为218 KeV（12.5%）和440 Kev（28.0%）的γ射线，在γ计数器（Wizard 2480）中的能谱图见图2。当核素处于长期稳态下，母体核素和各子核素之间的放射性活度比值保持一致，所以可以通过检测²²¹Fr和²¹³Bi的γ射线得到²²⁵Ac放射性活度^[4]。使用Wizard 2480 γ计数器对²²⁵Ac进行检测，能谱图见图3。

图2.225Ac衰变示意图

图3.²²⁵Ac能谱图

使用γ计数器可以检测其放射性，推荐的能窗设置方案有以下几种：

1.212Bi单能窗检测：440 keV ±10%，单能窗的信噪比更高（本底低），操作更简单，是²²⁵Ac检测的标准设置，效率较低（部分型号γ计数器效率5%-10%），低活度样品检测准确度相对较差。

2.²²¹Fr和²¹³Bi双能窗检测：440 keV ±10% 和218 keV ±10%，能够略微提高计数效率，需要仪器能够支持双能窗，操作和数据处理复杂。

3.单能窗设置（覆盖双能窗）：196–484 keV，适用于所有γ计数器，能窗范围大，本底值相对也最高，同时也有着较高的检测效率和稳定性。

根据仪器的性能和对检测结果的要求选择最适宜的能窗设置方案，使用检定过的活度计对²²⁵Ac核素原液进行标定，稀释得到不同浓度的²²⁵Ac溶液，用γ计数器进行检测，确定仪器的标准曲线和上下限，并得到仪器的检测效率（CPM/DPM）。后续生物样品的检测在没有标曲的情况下也可以使用仪器效率将仪器读数结果CPM进行换算得到样品的放射性活度值DPM。

检测放射性生物样品时还需关注子体核素再分布造成的影响，通常样品完成采集后放置4~5 h后检测可排除子体核素再分布的影响，也可采集完成后连续检测（在仪器上循环检测或间隔每0.5-1 h检测一次）以评估²¹²Bi子体核素再分布对²²⁵Ac生物样品的影响。通常情况下²²⁵Ac的给药剂量很低，小鼠约0.5μCi/只，因此在检测时可以采集全脏器检测以尽量得到相对较高的数据，提高结果的准确度。

⁹⁰Y的检测

⁹⁰Y的基本性质：Y-90（钇-90）是一种纯β⁻发射体，半衰期64.1小时，衰变过程中不产生γ射线，但其衰变发射的高能β射线电子在穿过生物样品、容器等介质时会产生韧致辐射，能够被γ计数器的探头识别并产生读数，但由于其受到生物介质、体积、容器材质、颜色等较多因素影响，无法用γ计数器对其进行准确定量。

因此，在检测⁹⁰Y的生物样品检测时，首选液体闪烁计数器（LSC）^[5]，其原理是β射线激发闪烁液中的荧光物质，产生荧光光子；光子通过光导传输到光电倍增管（PMT）；PMT将光子转换为电脉冲；电子学系统处理脉冲，得到计数率或能谱。淬灭是LSC的主要误差来源，样品中的杂质和颜色（如蛋白质、有机溶剂）会吸收β射线能量，减少荧光光子数，导致计数率降低。常见淬灭类型包括化学淬灭和颜色淬灭。

在使用4910TR液闪闪烁计数器和闪烁液对⁹⁰Y的生物样品进行检测时，高能β射线与高效闪烁液（如ULTIMA GOLD）相互作用，加上液体闪烁计数器的高性能硬件PMT识别，其检测计数CPM值与放射性活度DPM值基本一致，且样品在一定的tSIE（transform Spectral Index External Standard外标准转换普指数法，4910TR液闪闪烁计数器用于评估淬灭程度的一个指标）值内，CPM计数不受淬灭的影响，能够维持100%的检测效率，准确的检测出样品的放射性，属于较为准确的针对⁹⁰Y放射性核素的样品分析方法。其劣势在于LSC检测时，需要将样品先制备成均值的溶液，才能与闪烁液混合后进行检测分析，样品制备过程相比用γ计数器检测会较为复杂，同时还需要考虑部分样品如全血因颜色问题导致的过度淬灭的情况。液体闪烁计数器（4910TR）检测⁹⁰Y的能谱图见图4，能谱范围选择0~2000 keV。

图4.液体闪烁计数器（4910TR）检测⁹⁰Y

 212Pb的检测

212Pb的基本性质：半衰期10.64，衰变产生β⁻射线，同时会释放主峰为238.6 keV的γ射线（射线概率44.6%），可以通过检测238 keV ±10%的γ射线来对212Pb进行定量分析[6]。使用Wizard 2480 γ计数器对212Pb进行检测，能谱图见图5。

图5.²¹²Pb能谱图

与²²⁵Ac核素样品同样需要注意的是子体核素的再分布造成，样品完成采集后放置4~5 h后检测可有效的排除子体核素再分布的影响。²¹²Pb核素衰变链中产生的γ射线能量高，在分析检测过程中还需要特别注意生物样品间的放射性串扰问题。

总结

为确保检测结果的准确可靠，需要对仪器和能窗范围的选择进行综合考量，根据核素和生物样品的活度范围选择合适的能窗。同时建议对仪器进行周期性回顾验证，确保仪器的运行状态。有条件的情况下可以在检测生物样品的同时增加标准曲线和质控样品以保障仪器和检测方法的准确性和可靠性。

参考文献：

[1]: NMPA.放射性治疗药物非临床研究技术指导原则，2024年

[2]:  De Beenhouwer, M. H., van der Meeren, C. J., Verbruggen, D., & D'Hollander, F. (2012). Detection of 177Lu in biological samples using gamma spectrometry. Applied Radiation and Isotopes, 70(12), 2067–2071. 

[3]:  Schmidtlein C R, et al. (2025). Feasibility of 177Lu activity quantification using a small portable CZT-based gamma-camera[J]. Physics in Medicine & Biology, 70(11):115007.

[4]: Miederer, M., Morgenstern, A., Giesel, F. L., et al. (2021). Optimization of gamma counting for ²²⁵Ac-labeled therapeutics. Journal of Nuclear Medicine, 62(5), 723–729.

[5]: De Wit, M., van der Meeren, C. J., De Beenhouwer, M. H., et al. (2018). Detection of yttrium-90 in biological samples using liquid scintillation counting. Applied Radiation and Isotopes, 135, 112–117.

[6]: Zimmermann R. (2024). Is ²¹²Pb Really Happening? The Post-¹⁷⁷Lu/²²⁵Ac Blockbuster? [J]. Journal of Nuclear Medicine, 65(3):403-409.