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核医学第4章 放射性核素标记化合物
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同位素示踪法
同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用作为对研究对象进行标记的微量分析方法，示踪实验的创建者是Hevesy。Hevesy于1923年首先用212Pb研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。继后Jolit和Curie于1934年发现了，以及其后生产方法的建立（加速器、反应堆等），为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛应用提供了基本的条件和有力的保障。
同位素示踪法简介
用核素或稀有稳定作为，研究化学、生物或其他过程的方法。
或稀有稳定核素的、分子及其化合物，与普通物质的相应原子、分子及其化合物具有相同的化学、生物学性质。例如，含有放射性核素的食物、药物或代谢物质，与相应的非放射性的食物、药物或代谢物质在生物体内所发生的及生物学过程完全相同。可以利用放射性核素的原子作为一种标记，制成含有这种标记核素的食物、药物或代谢物质。由于放射性核素能不断地发射具有一定特征的射线；通过放射性探测方法，可以随时追踪含有放射性核素的在体内或体外的位置及其数量的运动变化情况。如果用稳定核素原子作为标记，则通过探测该原子的特征质量的方法追踪。
(又称)，是其核物理特征易于探测的原子。含有示踪原子的化合物称为。在特殊情况下，有时也采用标记的细胞、微生物、动植物等各类标记物。
1912年G·C·DE首先试用，并陆续作了许多工作。由于其开创性贡献赫维西1943年获得了。从30年代开始随着重氢同位素和的发现，方法大量应用于生命科学、医学、化学等领域。同位素示踪一方面使人们的观察和识别本领提高到分子水平，另一方面广泛应用于的各类问题，甚至包括其他星球是否有生命存在之类的问题，为人们认识世界开辟了一个新的途径。的一份公报指出：“从对技术影响的广度而论，可能只有现代电子学和数据处理才能与同位素相比”。
同位素示踪法介绍
同位素示踪法基本原理
所利用的（或稳定性核素）及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。利用不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等，虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过，仪，等质量分析仪器来测定。放射性同位素和稳定性同位素都可作为（tracer），但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，其应用范围受到限制；而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度高，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点。
同位素示踪法灵敏度高
可测到10-14－10-18克水平，即可以从1015个非原子中检出一个放射性原子。它比目前较敏感的天平要敏感108-107倍，而迄今最准确的很难测定到10-12克水平。
同位素示踪法方法简便
测定不受其它非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的，在体外测量而获得结果，这就大大简化了实验过程，做到非破坏性分析，随着的发展，14C和3H等发射软的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用。
同位素示踪法定位定量准确
放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变,与某些技术相结合（如病理组织切片技术，技术等），可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布，并且对组织器官的定位可达细胞水平、水平乃至分子水平。
同位素示踪法符合生理条件
在实验中，所引用的的化学量是极微量的，它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的，体内生理过程仍保持正常的，获得的分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。 放射性同位素示踪法的优点如上所述，但也存在一些缺陷，如从事放射性同位素工作的人员要受一定的专门训练，要具备相应的安全防护措施和条件，在目前个别元素（如氧、氮等）还没有合适的放射性同位素等等。在作示踪实验时，还必须注意到的和问题。所谓同位素效应是指放射性同位素（或是）与相应的普通元素之间存在着化学性质上的微小差异所引起的个别性质上的明显区别，对于轻元素而言，同位素效应比较严重。因为同位素之间的质量判别是倍增的，如3H质量是1H的三倍，2H是1H的两倍，当用（3H2O）作示踪剂时，它在普通H2O中的含量不能过大，否则会使水的、对细胞膜的渗透及细胞质粘性等都会发生改变。但在一般的示踪实验中，由同位素效应引起的误差，常在内，可忽略不计。放射性同位素释放的利于追踪测量，但射线对生物体的作用达到一定剂量时，会改变机体的生理状态，这就是放射性同位素的辐射效应，因此放射性同位素的用量应小于安全剂量，严格控制在生物机体所能允许的范围之内，以免实验对象受，而得错误的结果。
同位素示踪法设计原则
设计一个放射性同位素的示踪实验应从实验的目的性，实验所具备的条件和对的防护水平三方面着手考虑。原则上必须从两个主要方面来设计放射性示踪实验：一是必须寻求有效的、可重复的测定的条件，二是必须选择一个合适的λqδ（单位是原子/时间/分子，dpm/mol或ci/mol）。其中，λ=-dN’dt/N’为该处放射性的。q=N ’/n’，表示n’个该化学形式分子为N’个放射性原子所标记。δ=n’/n表示放射性标记的分子数n’与总分子数（标记的加未标记的）n之比。采用放射性来实现所研究课题预期目的全部或一部分，一般须经过实验准备阶段，实验阶段和三个步骤。
同位素示踪法实验准备阶段
选定的λqδ的值必须足够大，以保证实验所需要的灵敏度，而又要尽可能地小，使得在该实验条件下辐射自分解可忽略。一般情形是根据实验目的和实验周期长短，来选择具有合适的衰变方式，辐射类型和，且放射毒性低的放射性同位素。至今已确定的包括天然的58种和人工制造的约1300种，其中大多数不常能用作放射性示踪剂。主要原因是制备困难、半衰期不合适及不足以定量。在任何一种生产方法中，生产步骤很可能包含或多或少的，因而示踪实验人员需要了解某个核素及其周围的那些元素的化学性质，因为它们有可能成为此放射性同位素的杂质。
都衰变（经过或不经过中间状态）到处于的子体核素，衰变时伴随各种形式的能量辐射，如α、β-、β+、γ、X放射等。在选择时，示踪实验人员要仔细研究，根据实验条件和计数条件来决定那一种辐射，在衰变纲变内，代表的两条水平线之间和距离表示能量差，↑或↓表示同伴随增或减少的能量，↓表示从至基态的同质异能跃迁。一般要选择最适宜的τ的放射性同位素，使τ足够长，从而使衰变校正有意义或干脆不必作衰变校正，同时又要足够短，能较安全地进行示踪实验，并使得放射性废物容易处理，在实际工作中，使用的放射性同位素的半衰期应该与实验需要持续的时间t相适应，如对于某个实验，t/τ=0.04时，应所选放射性同位素的衰变校正为3.5%；而t/τ=0.10时，应选放射性同位素的衰变校正为6.6%。t/τ=0.15时，应选用其衰变校正为10%。
在体外示踪条件，一般选用半衰期较长而适中，既利于探测，又易于防护和保存的放射性示踪剂。体内示踪条件下，若实验周期短，应选用短，且能放出一定强度物放射性同位素，若实验周期长，如需要将动物活杀后对组织脏器分别测定的，则应选用半衰期较长放射性同位素。此外，根据实验目的来选用定位的或不定位的标记，例如研究氨基酸的反应，14C应标记在上，只有这种的氨基酸，才能在脱羧后产生14CO2。而有些实验不要求特定位置标记，只须均匀标记即可。
选择还必须同时满足高化学纯度，高的要求。在示踪剂制备期间、贮存期间以用试验体系中所使用的溶剂、、酶等可能会产生化学杂质、杂质及辐射自分解引起的放射性杂质，这些杂质的存在，使得示踪实验中使用的不“纯”，而或多或少影响实验的结果，甚至会导致错误结论。 的（3H－TdR）和（3H－UR）是两种常用的示踪剂，前者有效地结合到DNA中，后者则掺入到RNA中，它们的速度随比较放射性的增高及保存时间的延长而增加，在不同温度和不同溶液中的稳定性也不同。经保存八年的3H-TdR约有35%辐射分解为3H－，并导致二醇和水合物的形式，在实验中这杂质会很快掺入细胞并与（很可能是蛋白质）结合，而不是与DNA和RNA相结合，这些杂质用和处理细胞都不除去。3H－TdR和3H－UR贮存在-20℃的冷冻溶液中辐射分离速度要比+2℃增加3－4倍，但低温度（-140℃）对贮存也有利，在允许对示踪实验人员在选择保存放射性示踪剂时会有所启发。
2.放射性同位素测量方法的选择
测量方法的选择取决于射线种类，对于通常可用、、等方法探测；对能量高的可用云母窗、塑料及核乳胶测定，对于能量低的β射线可用测量：对于则用G-M计数管，（铊）闪烁晶体探测。目前大多数实验室主要采用晶体闪烁和法两种测量方式。
同一台探测仪器对不同量的具有不同的最佳工作条件，在实验准备阶段要检查探测器是否已调有所用示踪同位素的工作条件，否则需要用一定量的示踪剂作为（或选用该同位素的标准源），把探测器的最佳工作条件调整好，并且要保证探测器性能处于稳定可靠的状态。
探测最佳工作条件的选择方法：一种是测“坪曲线”，另一种是找最好的品质因素。对于，在理论上不存在“坪”（plateau）。但随着高压的增加，在一定范围内，脉冲数变化较小，形成一段坡度较小的电压脉冲曲线，通常也称其为坪。测坪曲线的方法：固定放射源，根据其射线能量的大小，初选 一个广大器增益（放大倍数）和甄别器。不断地改变高压（由低到高，均匀增加伏度），每改变一次高压，都测定一次本底和放射源的计数率，最后作出高压本底计数率和高压计数曲线。用同样的方法，作另一个甄别阈值（放大倍数不变）下的高压计数率曲线，这样反复多作几条曲线。必要时，还可固定甄别阈值，改变放大倍数，求出高压计数率曲线。应选择“坪”比较平坦的曲线工作条件：甄别阈值和放大增益，作为正式测定时间的仪器工作条件，高压值应选择在该“坪”中点偏向起始段一边相应的高压值。品质因素，又称为优值，是指在一定条件下，要达到合适的统计数目所需要的时间是仪器的计数效率E和本底计数Nb的函数： 品质因素F=E2/Nb它是衡量一台计数器性能的指标，仪器的品质因素F应该越大越好，品质因素F越大，表示测量效率E越高而本底Nb越小。如果某示踪的标准源存在来源困难等问题的话，可以用相对品质因素f来代替。 相品质因素f=ns/nb 式中ns指某种放射性样品的计数率。找最好品质因素的方法与测坪曲线一样，作出几条高压－F（或f）的关系曲线，在几条曲线中选择峰值最高的曲线。这根曲线的峰值所对应的条件：高压，甄别阈，放大倍数等，就是该仪器对被测同位素的最佳工作条件。最佳品质因素不一定恰好落在“坪”上，有的在“坪”附近，有的却在“坪”的下端。着眼于把同位素的整个峰都计下来的示踪实验者主张取“坪”所对应的工作条件，而着眼于优值者，主张取最佳品质因素所对应的工作条件，也有人折衷。如果某仪器本底很低，光电倍增管很低和能谱分辩高，二者应该相差不大。同一台仪器的最佳工作条件，随仪器的使用期延长而有所改变，不同的放射性同位素，其最佳工作条件不同。因此核探测仪器的最佳工作条件具有专属性，并且要经常通过选择其不同时期的最佳工作条件。更不能不问被测同位素的种类，而千篇一律地使用同一个工作条件。
为了达到准确地计数，可以长时间一次计数，或短时间多次测量，两者达到的标准误基本相同，为避免外界因素的影响，在实际工作中，取短时间多次测量较为合理适用。在测量样品的时，本底是一个重要影响因素。本底高，则标准误和都增大，尤其在计数较低时，本底对标准误和标准误差的影响就愈大，从而影响实验结果的精度，而且为了达到一定的精度，势别要增加样品的测量时间。根据的，在实验中如果样品数量少，选择tN=1.4tb的比例（式中tN为样品时间，tb为本底测量时间）较为合理；如果样品数量较多是一大批样品，则延长本底测量时间tb，取tb的时间，而tN则可相对短，这样可节省时间，有利于缩短实验周期。对于示踪实验设计来说，样品中所含的要求，是使其计数率大于或等于本底计数的10－20倍。
3.进行非放射性的模拟实验，把实验全过程预演一遍
实验要求准确、仔细，稍有疏忽或考虑不周就匆忙进行正式实验，既容易导致实验失败，又会造成和其它实验用品的浪费，还会增加，增加实验室本底水平，使实验者接受不必要的，所以模拟实验不仅可以检查正式实验中所用器材，药品是否合格，又可以操作人员进行训练，以保证正式实验能顺利进行。
同位素示踪法正式实验阶段
1.选择放射性同位素的剂量
同位素必须能经得起稀释，使其最后样品的不能低于本底，一般来说放射性同位素在生物体内不是完全均匀地被稀释，可能在某些器官、组织、细胞、某些分子中有选择性地蓄积，蓄积的部分放射性就会很强，在这种情况下，应以相关部位对的蓄积率来考虑示踪剂用量。在，切片保温，等示踪实验中，应依据实验目的、及反应体积的不同来考虑示踪剂的用量，通常小于一个微居里或几个微居里。 由于放射性同位素存在辐射效应，应该根据使用的的种类，将用量控制在之内（maximun permissible dose），以免因剂量过大所造成的辐射效应，给实验带来较大的误差。
2.选择给入途径
整体示踪实验时，应根据实验目的，选择易吸收、易操作的给入途径，一般给予的数量体积小，要求给予的剂量准确，防止可能的损失和不必要的污染。体外示踪实验时，应根据实验设计的实验步骤的某个环节加入一定剂量的示踪到反应系统中去，力求操作准确，仔细。
3.生物样品的制备
根据实验目的和示踪剂的标记放射性同位素的性质制备放射性生物样品，其中放射性同位素的性质是生物样品制备形式的主要依据。若是释放的示踪剂，则样品制备比较容易，只要定量地取出被测物放入NaI（TL）晶体内就能测定；若是释放出硬的，须将生物样品制成厚度较薄的液体，或将液体铺样后烘干，也可后铺样，放入塑料晶体闪烁仪内测定，或用钟罩型盖一革探测；若标记同位素仅释放软β射线，那么样品应制成液体闪烁样品（详见”一章），在内测量。不论采用何种测量方法，都应该对作定量采集。对某些分散的样品，应当作适当浓集，如测定组织内蛋白质的放射性，应对蛋白质作提取处理然后制备成相应的测量样品。有些样品需采用，但灰化法对易挥发的同位素或易挥发的组织样品不合适。
4.放射性样品的测量
测量方法分为和。绝对测量是对样品的实有作测量，求出样品中标记同位素的实际，在作绝对测量时，要纠正一些因素对测量结果的影响，这些因素包括仪器探头对于的相对、射线被探头接收后被计数的几率、反散射、 放射源的自吸收影响等等。而相对测量只是在某个固定的探测仪器上作放射性强度的相对测量，不追求它的实际衰变率。在一般的示踪实验中，大多采用相对测量的方法，比较样品间的差异。在相对测量时，要注意保持样品与探测器之间的几何位置固定。的影响是中最重要的影响因素。当两个放射性强度相同的样品在测量中所置的几何位置不一，或样品制备过程造成的几何条件差异，其计数会相差很多，尤其当样品与探头之间距离较近时，两者计数率相差会很大。但是当样品与探头之间相距较远时，由于样品与探头之间形成的相对较小，所以两者计数率的差异会显著减小。在用纸片法测量3H的时，要注意纸片在闪烁瓶中的位置，一批样品应该一致，如果是将剪成圆状作支持物，圆片的直径最好与闪烁瓶底的直径相等，保证滤纸在闪烁瓶内的位置固定。减小对的影响可以从三方面入手：⑴选择探测窗大的探测器，如作探头的探测器；⑵在制备时，注意尽量将样品做成点状源，这样当样品的放射性强度较弱时，由于距离探测窗较近而有可能造成的的影响就可以忽略；⑶无论样品距离探测窗远近，样品都应置于探测窗的垂直轴线上，以减少样品与探测窗之间的相对。
同位素示踪法放射性去污染和放射性废物处理
实验，无论是每次实验或阶段性实验结束后，都可能有不同程度的和的出现，因此，在实验结束后，要作去污染处理和。必要时在实验过程进行中，就要作除污染和清理放射性废物的工作。
同位素示踪法应用
同位素示踪法在生物化学和分子生物学中的应用
放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础起了极其重要的作用。近几年来，在原基础上又有许多新发展，如和技术，示踪技术，，技术，与其它新技术相结合等。由于这些技术的发展，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，阐明了一系列重大问题，如、、RNA-DNA等，使人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径。下面仅就同位素示踪技术在生物化学和中应用的几个主要方面作一介绍。
同位素示踪法物质代谢的研究
体内存在着很多种物质，究竟它们之间是如何转变的，如果在研究中应用适当的作分析这些物质中同位素含量的变化，就可以知道它们之间相互转变的关系，还能分辩出谁是前身物，谁是产物 ，分析存在于物质分子的哪些原子上，可以进一步推断各种物质之间的转变机制。为了研究及其代谢，采用标记前身物的方法，揭示了胆固醇的生成途径和步骤，实验证明，凡是能在体内转变为的化合物，都可以作为生成胆固醇的原料，从乙酸到胆固醇的全部生物合成过程，至少包括36步化学反应，在与胆固醇之间，就有二十个中间物，胆固醇的生物合成途径可简化为:乙酸→甲基二羟→胆固醇 又如在研究肝脏胆固醇的来源时，用放射性同位素标记物3H－胆固醇作的示踪实验说明，大部分进入肝脏，再出现在粪中，且能加速这个过程，从而可说明肝脏是处理的主要器官，甲状腺能降低血中胆固醇含量的机理，在于它对血浆胆固醇向肝脏转移过程的加速作用。
同位素示踪法物质转化的研究
物质在机体内相互转化的规律是生命活动中重要的本质内容，在过去的物质转化研究中，一般都采用用离体酶学方法，但是离体酶学方法的研究结果，不一定能代表整体情况，的应用，使有关物质转化的实验的周期大大缩短，而且在离体、整体、无细胞体系的情况下都可应用，操作简化，测定灵敏度提高，不仅能定性，还可作定量分析。 在阐明核酸向脱氧转化的研究中，采用法，对产物作双标记测量或经化学分离后分别测量其。如在（GMP）的和上分别都标记上14C，在离体系统中使之参入鸟嘌呤核苷酸（dGMP），然后将原和产物（被双标记GMP掺入的dGMP）分别进行酸和分离后，测定它们各自的碱基和的放射性，结果发现它们的两部分的放射性比值基本相等，从而证明了产物dGMP的戊糖就原标记物GMP的戊糖，而没有别的来源，否则产物dGMP的碱基和核糖的比值一定与原标记物GMP的两部分比值有显著差别。这个实验说明戊糖脱氧是在碱基与戊糖不分记的情况下进行的，从而证明了脱氧是由核糖核苷酸直接转化而来的，并不是核糖核苷酸先分解成与，碱基再重新接上脱氧杭核糖。无细胞的示踪实验可以分析物质在细胞内的转化条件，例如以3H-dTTP为前身物作DNA掺入的示踪实验，按一定的实验设计掺入后，测定产物DNA的，作为新合成的DNA的检出指标。
同位素示踪法动态平衡的研究
阐明生物体内物质处于不断更新的动态平衡之中，是放射性同位素示踪法对生命科学的重大贡献之一，向体内引入适当的，在不同时间测定物质中同位素含量的变化，就能了解该物质在体内的变动情况，定量计算出体内物质的，计算出物质的更新速度和更新时间等等。机体内的各种物质都在有大小不同的，代谢库的大小可用求也。
同位素示踪法生物样品中微量物质的分析
在被应用之前，由于制备样品时的丢失而造成低以及测量灵敏度不高等问题，使得对机体正常功能起很重要作用的微量物质不易被测定。近年来迅速发展、应用愈来愈广泛的（radioimmunoassay）技术是一种超微量的分析方法，它可测定的物质300多种，其中激素类居多，包括，多肽类激素，非肽类激素，蛋白质物质，环核苷酸，酶，肿瘤相关的抗原，抗体以及病原体，微量药物等其它物质。
同位素示踪法最近邻序列分析法
（Nearest neighbour-sequence analysis method）
，是研究中的重要手段之一，对的研究，从DNA复制、RNA到蛋白质翻译均起了很大的作用。最近邻序列分析法应用切理论和统计学理论，研究证实了中排列规律，在体外作合成DNA的实验：分四批进行，每批用一种不同的32P标记，32P标记在5'C的位置上，在完全条件下合成后，用特定的酶打开5'C－P键，使原碱基上通过戊糖5'C相连的32P移到最邻近的另一单的3'C上 。用最近邻序列分析法首次提出了DNA复制与RNA的分子生物学基础，从而建立了，例如以噬体T2-DNA为模板制成[32P]RNA，取一定量T2-DNA和其它一些DNA加入此[32P]RNA中，经加热使DNA打开，并温育，用或微孔出DNA-[32P]RNA复合体测其，实验结果只有菌体T2的DNA能与该[32P]RNA形成放射性复合体。从而证明了RNA与DNA模板的呈特殊配对的互补关系，用分子杂交技术还证实了从RNA到DNA的现象。此外，对的贡献还表现在：⑴对过程中三个连续阶段，即的起始、延伸和终止的研究；⑵核酸的分离和纯化；⑶核酸末端核苷酸分析，；⑷核酸结构与功能的关系；⑸RNA中的如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等。为了更好地应用放射性同位素示踪技术，除了有赖于的高质量和核探测器的高灵敏度外，关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用。
同位素示踪法在生命科学中的应用
方法的应用，使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、，认识生命活动的物质基础。例如，用C、O等同位素研究光合作用，可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水，什么是从这些简单分子形成糖类等的中间物，以及影响每步反应的条件等。又如，通过采用C、H、P等同位素对核酸同蛋白质相互关系的研究，不但可以了解生物体内生成核酸和蛋白质的复杂过程,甚至可以了解生物遗传是如何实现的,乃至探讨人工改造遗传特征的可能性，因而产生了及遗传工程等新学科（见同位素示踪在生命科学中的应用）。
同位素示踪法在工业上的应用
在工业生产中，为使用多种高效能的检验方法及生产过程自动控制的方法提供了可能性，解决了不少技术上和理论上的问题。下面列举几种主要应用。 确定扩散速度 金属间扩散的速度随温度而变。如用电镀的方法将Ag、 Cu或 Zn沉积在另一种金属片的表面上,在特定温度中处理一定时间后,再从该金属片依序切下许多薄层，用探测仪器或测定每层的，便可确定银、铜或锌在上述金属片内扩散的速度，以及温度对各种金属的影响。
测定 用照射使易磨损部位的材料活化，通过测定磨下的碎屑的放射性，即可测定磨损量。
测定流体流速 某一时刻在上端某处注入少量，在流管下端另一处测定示踪剂的到达时间，再根据两处的距离即可测定流体的流速。如测定石油在输油管中的流速等。
分析 在一定比例的镍、铬、钨混合物中，加入少量放射性W,经熔炼后，将合金表面磨光，上面覆盖底片，进行。所得图谱显示，钨在合金中分布成树枝状的斑纹。用这种方法，可以研究金属在不同冶炼过程中（或合金在热处理前后）的结构变化。
同位素示踪法在医学上的应用
在医学上，主要用于诊断疾病。例如，利用被稀释的原理测定水容量、；利用移动及其速度测定、肾功能、功能、血栓形成、消化道失血；利用摄取示踪剂的数量检查甲状腺功能、发现肿瘤;利用示踪剂在组织器官的分布获得脏器影像、胎盘定位;利用示踪剂同相应被测物质对某一试剂竞争结合的原理或体内元素被、光子等活化的原理测定体内或血、尿等标本中的微量成分；利用示踪剂在体内被代谢的程度或速度测定胃肠道吸收、肝功能、及其寿命。已用于医学的同位素不下一百余种,其中最常用的有Tc、I、I、I、P、Cr、Fe、H、In 等（见）。
同位素示踪法在农业及畜牧业上的应用
示踪方法广泛应用于农业科学研究，并产生了巨大的经济效益。最主要的成果有施肥途径和的研究；杀虫剂、除莠剂对昆虫和杂草的生物作用；，生长刺激素对农作物代谢和功能的影响；激素、维生素、微量元素、饲料、药物对家畜生长和发育的影响；以及用昆虫、寄生虫、鱼及动物等所发现的这些大小动物的生命周期、迁徙规律、交配和觅食习性等（见放射性同位素在农业上的应用）。
同位素示踪法其他应用
在物理、化学等自然科学和日益受到重视的环境科学中，示踪方法也得到广泛应用。下面是一些主要的应用例子。 超薄厚度的测定 例如在用检查的标本上，常用真空蒸发的方法涂一层镉的薄膜。加微量具有放射性的Cr到镉中,测定一定面积薄膜的放射性。另外把含有不同重量的同一的溶液在相同面积上蒸干并计数，作为标准。比较薄膜样品和标准的，就可测出薄膜的重量，从而求出其厚度。此法可测出厚度薄至2.5×10m的量级。
溶解度的测定 把已知放射性(见放射性)的Ba标记的溶于水中；当溶液达到饱和以后，取出一小部分来测量其放射性比活度。从测得的放射性比活度，就可算出单位体积内硫酸钡的含量或硫酸钡的溶解度。
的历程 例如在酯类的过程中，究竟是-氧键(a)断裂，还是烷基-氧键(b)断裂呢，用含有 的氢氧化钠进行后发现,进入到水后生成酸分子，而不进入到醇分子中去。这充分证明了,反应中被打开的是酰基-氧键,即是在a处断开的。
的检查 例如在制造荧光灯等接触汞的工业，需要探测空气中汞的浓度，以保证工人不会发生。很方便的方法，就是用Hg来标记汞，然后用探测仪器测量车间空气中的，检查汞有否超过最高允许浓度。
也可用作监测沿海污染的手段。例如，以Br标记的作为,模拟释放到海洋中去的污水。将此示踪剂被注入到污水出口处，它的扩散和途径,反映了污水在大海中的稀释和运输。在不同水路测出的放射性位置及强度，代表特定情况下的水流图案。最后，依靠稀释曲线、水流方向及速度以及污染的消失率等数据，编成海岸不同位置的污染统计资料。
水利学考察和大风对水流泥沙迁徙的影响是水利学工作经常需要考察的对象之一。有一种方法是将 Sc吸附在，其大小接近于天然砂粒，然后将其投入河口或海岸附近水中，用探测仪器追踪，便可研究各种自然条件的变化（如刮风）对砂流的影响，乃至泥砂淤积的地点和速度等。
纪年法 见碳－14测定年代。
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