放射性核素示踪技术是以放射性核素或标记化合物为示踪剂，应用射线探测仪器探测其行踪，达到研究示踪剂在生物体系或外界环境中分布及运动规律的技术。

放射性核素之所以能作为示踪剂是基于以下两点：

放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物具有相同的化学及生物学性质。由于一种元素的所有同位素化学性质相同，在生物体内所发生的化学变化、免疫学反应和生物学过程也都是完全相同的，生物体或生物细胞不能区别同一元素的各个同位素，而是一视同仁地对待它们。同样，放射性核素标记化合物也具有同一性，因为标记化合物与被研究的物质也具有相同的生物学性质和代谢途径。在这个过程中并不改变化合物的原有结构，也不影响该化合物的原有性质。在核医学中，用放射性 ¹³¹I来研究稳定性 ¹²⁷I的生物学行为，用 ³H-TdR研究细胞增殖功能等。

放射性核素及其标记化合物与相应的未标记化合物尽管具有相同的化学性质和生物学行为，但是它们的物理学性能却不同，放射性核素及其标记化合物可发出各种不同的射线，且能够被放射性探测仪器所测定或被感光材料所记录。放射性示踪剂在生物体系或外界环境的代谢过程中，由于放射性核素的原子核不断地衰变而放出具有一定特征性的射线，这些射线可以用放射性探测仪器探测出来，因而可以对标记的物质进行精确的定性、定量及定位的研究。

放射性核素示踪剂在体内的生物学行为主要取决于被标记物，而其标记的放射性核素在整体示踪研究体系中主要起着示踪作用。用于放射性示踪实验的常用放射性核素并不算多，比如物质代谢转化研究中的 ³H、 ¹⁴C、 ³²P等，体外放射分析中的 ¹²⁵I，脏器功能测定与显像的 ¹³¹I、 ^99mTc、 ¹¹¹In、 ¹⁸F、 ¹¹C、 ¹³N、 ¹⁵O等，但是用这些核素标记的化合物却可达数百种之多，相同的核素标记在不同的化合物上，表现出来的体内代谢过程和生物学行为以及用途可能完全不同，并且随着新的标记化合物的研制，将不断扩展核医学的应用范围。例如， ^99mTc是临床上最常使用的放射性核素，高锝酸盐离子（ ^99mTcO ₄ ^-）本身主要被甲状腺、唾液腺以及消化腺摄取，可用于甲状腺功能测定和甲状腺显像，但 ^99mTc-HMPAO可透过血-脑屏障到达脑组织，用于脑血流显像； ^99mTc-MIBI聚集于心肌组织和某些肿瘤组织，用于心肌灌注显像和肿瘤阳性显像； ^99mTc-DMSA则主要被肾小管上皮细胞吸收和浓聚，可用于肾皮质显像等。因此，应根据实验对象和目的的不同、实验方法不同，选择适当的放射性核素和标记化合物。

由于射线的特性、放射性测量仪器的检测能力，以及标记化合物的比放射性可以很高，因此放射性核素作为示踪物时，可以精确地探测出极微量的物质，一般可达到10 ^-18～10 ^-14g水平，这对于研究体内或体外微量生物物质的含量具有特殊价值。例如，1Ci的 ³²P仅有3.52μg，即3.52 × 10 ^-6g，而放射性测量仪器可以精确地测出10 ^-9Ci或更弱的放射性，也就是说，测量 ³²P的灵敏度可达10 ^-15g数量级。

由于测定对象是核射线，而标记化合物（示踪剂）中放射性核素放出的射线不受其他物理和化学因素（如温度、pH值等）的影响，同时放射性测量不受反应体系中其他非放射性杂质的干扰，省去了许多可能导致误差的分离、提纯等步骤，减少了待测物化学量的损失，这不仅简化了实验程序，而且提高了实验结果的可靠程度，可以获得较好的准确性。

由于放射性核素示踪技术方法灵敏度高，所需化学量很少，不致扰乱和破坏体内生理过程的平衡状态，因此允许在生理条件下或培养细胞体系中完成分析实验，属于非破坏性实验方法，反映的是被研究物质在生理剂量和原有生理状态下的代谢变化，所得结果更接近于真实的生理情况。

放射性核素示踪技术不仅能定量测定和进行动态研究，而且还可定位观察。如放射自显影技术可确定放射性标记物在器官或组织标本中的宏观或微观定位与定量分布，并可与电子显微镜技术结合，进行亚细胞水平的定位分析，使功能与结构的研究统一起来。

①需要专用的实验条件，例如专用的放射性实验室、放射性测量仪器、严格的放射性操作程序，以及必要的放射性防护设备等。②需要具有一定专业训练的技术人员，因该类方法是一个多环节的实验过程，又是微量精密操作，许多环节均可影响到实验结果，为获得可靠结果，必要的专业训练是必不可少的。③由于放射性核素本身的特点，使用不当可能会对实验对象、工作人员产生一定的放射性生物效应。因此在实验设计上和预防措施上，都应予以相应的考虑。

（1）放射性制剂标记位置的选择，射线类型的选择，对放化纯和放射性核素纯度的要求，放射性核素半衰期的选择，示踪剂射线能量与放射性活度的选择等。

（2）示踪剂的剂量选择。

（3）放射性生物样品的制备及测量。

（4）示踪实验的数据处理与结果分析。

（1）核素稀释法：其原理是根据化学反应物在稀释前后质量相等的原理。分为正稀释法和反稀释法。可用于测定血容量、全身水含量及细胞外液量等。

（2）物质转化的示踪研究：了解前体与代谢产物间的关系、中间代谢产物顺序的比活度测定等。

（3）动态平衡的示踪研究：了解正常情况下或疾病状态下，生物体内某种物质运动的量变规律。

（4）脏器功能测定、脏器显像以及体外放射分析技术等均是利用示踪技术的原理。