[发明专利]一种放射性示踪剂的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用大功率激光束和放射性核素靶生产放射性示踪剂的方法。

背景技术

放射性示踪剂是临床分子影像成像的基础和前体。假如没有正电子放射性核素(positron nuclide)，那么PET、PET/CT、PET/MRI等设备均无法发挥其临床作用和价值。目前临床常规使用医用回旋加速的方法来生产放射性核素，比如¹⁵O、¹³N、¹¹C、¹⁸F、¹²⁴I和⁶⁴Cu等。医用回旋加速的方法(Cyclotron)首先需要离子源(ionicsource)产生离子(一般采用将H₂电离成离子的方法)，然后在回旋加速器中对离子束进行加速器，待其能量达到预先设置的能量时将加速的离子束提取出来和放射性核素生产的靶内物质发生核反应后，以获得所需要的正电子放射性核素。将获得的正电子放射性核素经过处理或放射性示踪剂合成器与前体(precursor)物质发生反应后得到正电子放射性示踪剂(tracer)，然后应用于对人体疾病诊断和治疗。

传统医用回旋加速生产放射性示踪剂存在的技术缺陷和应用问题包括：

1、不能实现在线生产：传统回旋加速器设计方法由于生产放射性核素需要一定的累积束电流，靶内的¹⁸F需要处理后才能使用，使得回旋加速器不能在生产核素过程中间停顿，不能实现在线生产放射性核素。

2、所使用设备体积庞大，对设备间的屏蔽要求高。一般加速器在不包括屏蔽情况下重量在10-20吨之间，加上屏蔽一般在35-50吨之间；另外，加速器具有强的放射性辐射和磁场辐射而对设备放置间具有严格的要求；由于离子回旋加速器本身技术限制，医用离子回旋加速器设备很难进行高度集成化设计。屏蔽也需要对整体回旋加速器进行屏蔽，无法做到仅仅对有放射性辐射的靶系统屏蔽。

3、所使用设备设计复杂、维修难度大。由于需要对离子进行回旋加速，所以需要设计复杂的控制系统线路才能达到这样目的。回旋加速器需要复杂电子线路设计也增加维修难度，目前国内的回旋加速器均需要专业队伍进行维修。

4、所使用设备不能在短期内重复开机使用，产生放射性核素需要时间长。由于磁场需要稳定，所以设备不能在短期内重复开机使用，加上采用气体离子源技术产生离子，所以很难产生高密度和高强度的束流；这样使得医用回旋加速器生产正电子放射性核素一般需要一个小时。

5、该方法利用固体靶生产放射性核素时的效率低。由于设备本身限制(束流无法提到很高程度)医用回旋加速器不利于固体靶生产放射性核素。而目前临床常用的¹²⁴I和⁶⁴Cu又均需要固体靶来生产正电子放射性核素；如果要使用固体靶需要专门的固体靶系统装置，而且效率很低。

6、所使用设备的灵活性差，设计缺乏模块化设计，以致于无法从提高局部性能(单元)来实现整体性能的提高。传统回旋加速器设计是从整机考虑加速离子，这样每个部件单元的变化均会影响整机性能，这也是非模块化设计存在的最大缺陷。

7、所使用的医用回旋加速器日常维护复杂、费用极高：正电子放射性核素生产不能普及化发展一个重要的原因是医用回旋加速器日常维护复杂、费用极高。假如每周PET/CT病人扫描数低于10人次，那么是无法维持医用回旋加速器日常维护费用。

目前放射性示踪剂生产系统生产放射性核素主要的问题是产量低，许多学者提出增加激光激发次数，以提高累计放射性核素产量，使其在相同时间内生产的正电子放射性核素产量超过传统的医用回旋加速器产量。另外就是目前主要采用固体放射性核素靶和液体放射性核素靶，气体靶使用得极少。

KWDL、Tajima和Dawson采用大功率激光器实验性生产正电子放射性核素研究提供以下基础资料：激光和铝箔、金箔、高分子聚乙烯类作用后产生等离子体内主要含有质子；从固体靶箔产生质子需要的激光功率、脉冲宽度和能量；从理论上奠定了激光生产质子束的可行性。但是他们的研究也存在以下不足：他们没有考虑到如何把激光束与初级靶作用后产生的离子进行聚焦、加速等问题；没有考虑到质子在空气传递会有明显的能量丢失；他们片面强调提高激光束功率和能量，没有考虑二次对质子、或其他由激光激发的离子再加速问题；没有考虑到放射性核素生产的特殊性-即可以多次轰击靶物质，没有将多次重复轰击靶物质作为关键技术之一重点考虑。