Radiometria kliniczna

Radiometria kliniczna to pomiar radioaktywności całego ciała lub jego części po wprowadzeniu radiofarmaceutyku do organizmu. Zwykle w praktyce klinicznej stosuje się radionuklidy emitujące promienie gamma. Po wprowadzeniu radiofarmaceutyku zawierającego taki radionuklid do organizmu, jego promieniowanie jest wychwytywane przez detektor scyntylacyjny umieszczony nad odpowiednią częścią ciała pacjenta. Wyniki badania są zwykle prezentowane na tablicy świetlnej jako liczba impulsów zarejestrowanych w określonym czasie lub jako szybkość zliczania (w impulsach na minutę). W praktyce klinicznej metoda ta nie ma większego znaczenia. Zwykle stosuje się ją w przypadkach, gdy zachodzi potrzeba identyfikacji i oceny wbudowania radionuklidów, gdy przypadkowo dostaną się do organizmu człowieka - przez nieuwagę, w katastrofach.

Bardziej interesującą metodą jest radiometria całego ciała. Podczas tej metody człowiek jest umieszczany w specjalnej komorze o niskim tle, zawierającej kilka specjalnie zorientowanych detektorów scyntylacyjnych. Pozwala to na rejestrowanie promieniowania radioaktywnego z całego ciała, i to w warunkach minimalnego wpływu naturalnego tła radioaktywnego, które, jak wiadomo, może być dość wysokie w niektórych obszarach powierzchni Ziemi. Jeśli podczas radiometrii jakaś część ciała (narząd) zostanie pokryta płytką ołowianą, wówczas można ocenić udział tej części ciała (lub narządu znajdującego się pod płytką) w ogólnej radioaktywności ciała. W ten sposób można badać metabolizm białek, witamin, żelaza i określić objętość wody pozakomórkowej. Tę metodę stosuje się również w badaniu osób z przypadkowym włączeniem radionuklidów (zamiast konwencjonalnej radiometrii klinicznej).

Radiometry automatyczne są używane do radiometrii laboratoryjnej. Posiadają one probówki z materiałem radioaktywnym na przenośniku. Pod kontrolą mikroprocesora probówki są automatycznie podawane do okienka licznika studzienek; po zakończeniu radiometrii probówki są automatycznie wymieniane. Wyniki pomiarów są obliczane w komputerze, a po odpowiednim przetworzeniu są przesyłane do urządzenia drukującego. Nowoczesne radiometry wykonują skomplikowane obliczenia automatycznie, a lekarz otrzymuje gotowe informacje, na przykład o stężeniu hormonów i enzymów we krwi, wskazujące na dokładność wykonanych pomiarów. Jeśli objętość pracy nad radiometrią laboratoryjną jest niewielka, stosuje się prostsze radiometry z ręcznym przemieszczaniem probówek i ręczną radiometrią, w trybie nieautomatycznym.

Diagnostyka radionuklidowa in vitro (od łacińskiego vitrum – szkło, gdyż wszystkie badania przeprowadza się w probówkach) odnosi się do mikroanalizy i zajmuje pozycję graniczną między radiologią a biochemią kliniczną. Pozwala wykryć obecność różnych substancji pochodzenia endogennego i egzogennego w płynach biologicznych (krew, mocz), które występują tam w znikomych lub, jak mówią chemicy, zanikających stężeniach. Do takich substancji zaliczają się hormony, enzymy, leki wprowadzane do organizmu w celach terapeutycznych itp.

W różnych chorobach, takich jak rak czy zawał mięśnia sercowego, w organizmie pojawiają się substancje specyficzne dla tych chorób. Nazywane są markerami (od angielskiego mark). Stężenie markerów jest tak nieznaczne jak hormonów: dosłownie pojedyncze cząsteczki w 1 ml krwi.

Wszystkie te badania, wyjątkowe pod względem dokładności, można przeprowadzić przy użyciu analizy radioimmunologicznej, opracowanej w 1960 roku przez amerykańskich badaczy S. Bersona i R. Yalow, którzy następnie otrzymali Nagrodę Nobla za tę pracę. Jej szerokie wdrożenie w praktyce klinicznej oznaczało rewolucyjny skok w mikroanalizie i diagnostyce radionuklidowej. Po raz pierwszy lekarze otrzymali możliwość, i to bardzo realną, rozszyfrowania mechanizmów rozwoju wielu chorób i diagnozowania ich na najwcześniejszych etapach. Endokrynolodzy, terapeuci, położnicy i pediatrzy odczuli znaczenie nowej metody najbardziej widocznie.

Zasada działania metody radioimmunologicznej polega na konkurencyjnym wiązaniu pożądanych, stabilnych i podobnych znakowanych substancji ze specyficznym układem receptorowym.

Do wykonania takiej analizy przygotowuje się standardowe zestawy odczynników, z których każdy jest przeznaczony do określenia stężenia konkretnej substancji.

Jak widać na rysunku, układ wiążący (zwykle swoiste przeciwciała lub antyserum) oddziałuje jednocześnie z dwoma antygenami, z których jeden jest pożądany, a drugi jest jego znakowanym analogiem. Stosuje się roztwory, w których znakowany antygen zawsze zawiera więcej niż przeciwciał. W tym przypadku rozgrywa się prawdziwa walka między znakowanymi i nieoznakowanymi antygenami o połączenie z przeciwciałami. Te ostatnie należą do immunoglobulin klasy G.

Muszą być wysoce specyficzne, tj. reagować tylko z badanym antygenem. Przeciwciała akceptują tylko specyficzne antygeny w swoich otwartych miejscach wiązania i w ilościach proporcjonalnych do liczby antygenów. Mechanizm ten jest metaforycznie opisany jako zjawisko „zamka i klucza”: im większa początkowa zawartość pożądanego antygenu w reagujących roztworach, tym mniej radioaktywnego analogu antygenu zostanie wychwycone przez układ wiążący i tym większa jego część pozostanie niezwiązana.

Jednocześnie z określeniem stężenia pożądanej substancji we krwi pacjenta, w tych samych warunkach i przy użyciu tych samych odczynników, przeprowadza się badanie surowic wzorcowych o precyzyjnie określonym stężeniu pożądanego antygenu. Na podstawie stosunku radioaktywności reagujących składników konstruuje się krzywą kalibracyjną, odzwierciedlającą zależność radioaktywności próbki od stężenia badanej substancji. Następnie, porównując radioaktywność próbek materiału pobranego od pacjenta z krzywą kalibracyjną, określa się stężenie pożądanej substancji w próbce.

Analizę radionuklidów in vitro zaczęto nazywać radioimmunologiczną, ponieważ opiera się ona na wykorzystaniu reakcji immunologicznych antygen-przeciwciało. Jednak później powstały inne rodzaje badań in vitro, podobne w celu i metodologii, ale różniące się szczegółami. Tak więc, jeśli przeciwciało jest używane jako substancja znakowana, a nie antygen, analiza nazywa się immunoradiometryczną; jeśli receptory tkankowe są używane jako układ wiążący, mówią o analizie radioreceptorów.

Badanie radionuklidów in vitro składa się z 4 etapów.

• Pierwszym etapem jest wymieszanie analizowanej próbki biologicznej z odczynnikami z zestawu zawierającego antysurowicę (przeciwciała) i układ wiążący. Wszystkie manipulacje roztworami przeprowadza się za pomocą specjalnych półautomatycznych mikropipet, w niektórych laboratoriach przeprowadza się je maszynowo.
• Drugim etapem jest inkubacja mieszaniny. Trwa ona do momentu osiągnięcia równowagi dynamicznej: w zależności od specyficzności antygenu, jej czas trwania waha się od kilku minut do kilku godzin, a nawet dni.
• Trzeci etap to rozdzielenie wolnych i związanych substancji radioaktywnych. W tym celu stosuje się sorbenty dostępne w zestawie (żywice jonowymienne, węgiel itp.), wytrącając cięższe kompleksy antygen-przeciwciało.
• Czwarty etap to radiometria próbek, budowa krzywych kalibracyjnych, określenie stężenia pożądanej substancji. Wszystkie te prace są wykonywane automatycznie przy użyciu radiometru wyposażonego w mikroprocesor i drukarkę.

Jak widać z powyższego, analiza radioimmunologiczna opiera się na wykorzystaniu radioaktywnego znacznika antygenowego. Jednak w zasadzie inne substancje mogą być używane jako znacznik antygenu lub przeciwciała, w szczególności enzymy, luminofory lub wysoce fluorescencyjne cząsteczki. Stanowi to podstawę nowych metod mikroanalizy: immunoenzymatycznej, immunoluminescencyjnej, immunofluorescencyjnej. Niektóre z nich są bardzo obiecujące i konkurują z badaniami radioimmunologicznymi.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]