Badania radionuklidów

Historia otwarcia diagnostyki radionuklidów

Przygnębiająco długo wydawało się, że odległość między fizycznymi laboratoriami, w których naukowcy zarejestrowali ślady cząstek jądrowych, a codzienną praktyką kliniczną. Sama idea możliwości wykorzystania zjawisk jądrowych i fizycznych do badania pacjentów może wydawać się, jeśli nie szalona, wtedy fantastyczna. Jednak dokładnie taki pomysł zrodził się w eksperymentach węgierskiego naukowca D.Heveshi, późniejszego laureata Nagrody Nobla. W jednym z jesiennych dni 1912 roku E.Reserford pokazał mu stos chlorku ołowiu, leżącego w piwnicy laboratorium i powiedział: "Weź ten stos. Spróbuj odróżnić Radium od soli ołowiu. "

Po wielu eksperymentach przeprowadzonych przez D.Heveshi wspólnie z austriackim chemistą A.Panet stało się jasne, że nie można oddzielić ołowiu od radu D chemicznie, ponieważ nie są to pojedyncze pierwiastki, ale izotopy jednego pierwiastka - ołowiu. Różnią się tylko tym, że jeden z nich jest radioaktywny. Rozpadające się, emituje promieniowanie jonizujące. W związku z tym radioaktywny izotop, radionuklid, może być używany jako znak podczas badania zachowania jego nieradioaktywnego bliźniaka.

Zanim lekarze otworzyli kuszącą perspektywę: wprowadzenie do organizmu pacjenta radionuklidów, aby monitorować ich lokalizację za pomocą przyrządów radiometrycznych. W stosunkowo krótkim okresie diagnostyka radionuklidów stała się niezależną dyscypliną medyczną. Za granicą diagnostykę radionuklidów w połączeniu z terapeutycznym użyciem radionuklidów nazywa się medycyną nuklearną.

Metoda radionuklidów jest metodą badania stanu funkcjonalnego i morfologicznego narządów i układów za pomocą radionuklidów i oznakowanych wskaźników. Wskaźniki te - nazywane są radiofarmaceutykami (RFP) - są wstrzykiwane do organizmu pacjenta, a następnie za pomocą różnych instrumentów określają szybkość i charakter ruchu, utrwalania i usuwania z narządów i tkanek.

Ponadto, fragmenty tkanki, krew i wydzielina pacjenta mogą być użyte do radiometrii. Pomimo wprowadzenia pomijalnie małych ilości wskaźnika (setnych i tysięcznych mikrograma), które nie mają wpływu na normalny przebieg procesów życiowych, metoda ta ma wyjątkowo wysoką czułość.

Radiofarmaceutyk jest związkiem chemicznym dopuszczonym do podawania osobie mającej cel diagnostyczny, w cząsteczce której znajduje się radionuklid. Radionut powinien mieć spektrum promieniowania określonej energii, określić minimalne obciążenie promieniowaniem i odzwierciedlać stan badanego narządu.

Pod tym względem radiofarmaceutyk wybiera się biorąc pod uwagę jego właściwości farmakodynamiczne (zachowanie się w ciele) i właściwości jądrowo-fizyczne. Farmakodynamika radiofarmaceutyków jest określana na podstawie związku chemicznego, na podstawie którego jest syntetyzowana. Możliwość rejestracji zapytań ofertowych zależy od rodzaju rozkładu radionuklidu, którym jest on oznaczony.

Wybierając radiofarmaceutyk do badań, lekarz powinien przede wszystkim wziąć pod uwagę jego fizjologiczną ostrość i farmakodynamikę. Rozważ to na przykład wprowadzenie RFP we krwi. Po wstrzyknięciu do żyły radiofarmaceutyk jest początkowo równomiernie rozprowadzany we krwi i transportowany do wszystkich narządów i tkanek. Jeśli lekarz jest zainteresowany hemodynamiką i wypełnianiem się narządów krwi, wybierze wskaźnik, który krąży przez długi czas w krwioobiegu bez opuszczania ścian naczyń w otaczających tkankach (na przykład ludzkiej albuminy surowicy). Podczas badania wątroby lekarz preferuje związek chemiczny, który jest selektywnie wychwytywany przez ten narząd. Niektóre substancje są wychwytywane z krwi przez nerki i wydalane z moczem, więc służą do badania nerek i dróg moczowych. Poszczególne radiofarmaceutyki są zwrotne do tkanki kostnej, a zatem są niezbędne w badaniu aparatu kostno-stawowego. Studiując warunki transportu oraz charakter dystrybucji i usuwania radiofarmaceutyków z ciała, lekarz ocenia stan funkcjonalny i strukturalne cechy topograficzne tych narządów.

Jednak nie wystarczy brać pod uwagę tylko farmakodynamikę radiofarmaceutyków. Konieczne jest uwzględnienie jądrowo-fizycznych właściwości nuklidów promieniotwórczych wchodzących w jego skład. Przede wszystkim musi mieć określone spektrum promieniowania. Aby uzyskać obrazy narządów, stosuje się tylko radionuklidy emitujące promienie γ lub charakterystyczne promienie rentgenowskie, ponieważ te promieniowanie można zarejestrować za pomocą zewnętrznego wykrywania. Im więcej kwantów γ-kwantowych lub rentgenowskich powstaje w rozpadzie radioaktywnym, tym bardziej efektywny jest ten radiofarmaceutyk w sensie diagnostycznym. Jednocześnie radionuklid powinien emitować jak najmniejsze promieniowanie korpuskularne - elektrony wchłaniane w ciele pacjenta i nieuczestniczące w obrazowaniu narządów. Radionuklidy z transformacją jądrową typu przejścia izomerycznego są korzystne z tych pozycji.

Radionuklidy, których okres półtrwania wynosi kilkadziesiąt dni, są uważane za długowieczne, kilka dni średnio-żywe, kilka godzin krótkotrwałe, a kilka minut żyją ultrakrótko. Ze zrozumiałych powodów mają tendencję do używania krótkotrwałych radionuklidów. Stosowanie średniożyciowych, a zwłaszcza długożyciowych nuklidów promieniotwórczych wiąże się ze zwiększonym obciążeniem promieniowaniem, a stosowanie ultradźwiękowych radionuklidów jest utrudnione z przyczyn technicznych.

Istnieje kilka sposobów na uzyskanie radionuklidów. Niektóre z nich powstają w reaktorach, niektóre w akceleratorach. Jednak najczęstszym sposobem otrzymywania radionuklidów jest generator, tj. Produkcja radionuklidów bezpośrednio w laboratorium diagnostyki radionuklidów za pomocą generatorów.

Bardzo ważnym parametrem radionuklidu jest energia kwantów promieniowania elektromagnetycznego. Kwanty o bardzo niskich energiach są zatrzymywane w tkankach, a zatem nie docierają do detektora urządzenia radiometrycznego. Kwanty o bardzo wysokiej energii częściowo przelatują przez detektor, więc skuteczność ich rejestracji jest również niska. Optymalny zakres energii kwantowej w diagnostyce radionuklidów wynosi 70-200 keV.

Ważnym wymogiem dla radiofarmaceutyku jest minimalne obciążenie promieniowaniem podczas jego podawania. Wiadomo, że aktywność naniesionego radionuklidu zmniejsza się z powodu działania dwóch czynników: rozpadu jego atomów, tj. Proces fizyczny i usuwanie go z ciała - proces biologiczny. Czas rozpadu połowy atomów radionuklidów nazywamy fizycznym okresem półtrwania T 1/2. Czas, w którym aktywność leku, wprowadzonego do organizmu, zmniejsza się o połowę z powodu jego wydalania, nazywany jest okresem biologicznego połowicznego eliminowania. Czas, w którym aktywność RFP wprowadzonego do organizmu zmniejsza się o połowę z powodu rozpadu fizycznego, a eliminacja nazywana jest efektywnym okresem półtrwania (TEF)

W badaniach diagnostycznych radionuklidów starają się wybrać radiofarmaceutyk o najmniej wydłużonym T 1/2. Jest to zrozumiałe, ponieważ obciążenie promieniowe pacjenta zależy od tego parametru. Jednakże bardzo krótki fizyczny okres półtrwania jest również niewygodny: konieczne jest zapewnienie czasu na dostarczenie RFP do laboratorium i przeprowadzenie badania. Ogólna zasada jest taka: lek musi zbliżać się do czasu trwania procedury diagnostycznej.

Jak już wspomniano, jest obecnie w laboratoriach coraz częściej wykorzystują metody regeneracyjne produkcji radionuklidów, aw 90-95% przypadków - jest radionuklid ^99m Tc, który jest oznaczony z większością radiofarmaceutyków. Oprócz radioaktywnego technetu, ¹³³ Xe, ⁶⁷ Ga , czasami bardzo rzadko stosuje się inne radionuklidy.

RFP, najczęściej stosowany w praktyce klinicznej.

RFP	Zakres zastosowania
99m Tc albuminy	Badanie przepływu krwi
99% znakowanych erytrocytami Tc	Badanie przepływu krwi
99-metrowe T- koloidy (technicznie)	Badanie wątroby
99m Tc-butylo-IDA (bromek)	Badanie systemu wydalania żółci
99m Ts-pirofosforan (techniczna)	Badanie szkieletu
99m Ts-MAA	Badanie płuc
133 ее	Badanie płuc
67 Ga-cytrynian	Lek przeciwnowotworowy, badanie serca
99m Ts-sestamibi	Lek przeciwnowotworowy
99m Tc-monoklonalne przeciwciała	Lek przeciwnowotworowy
201 Chlorek T1	Badanie serca, mózgu, leku nowotworowego
99m Tc-DMSA (technemek)	Badanie nerek
131 T-Hippuran	Badanie nerek
99 Tc-DTPA (pententech)	Badanie nerek i naczyń krwionośnych
99m Tc-MAG-3 (teche)	Badanie nerek
99m Ts-nadtechnecjanu	Badania tarczycy i gruczołów ślinowych
18 F-DG	Badanie mózgu i serca
123 wysłałem	Badanie nadnerczy

Aby przeprowadzić badania radionuklidów, opracowano różne instrumenty diagnostyczne. Niezależnie od ich przeznaczenia, wszystkie te urządzenia są rozmieszczone zgodnie z jedną zasadą: mają detektor, który przetwarza promieniowanie jonizujące na impulsy elektryczne, elektroniczną jednostkę przetwarzającą i jednostkę reprezentującą dane. Wiele urządzeń radiodiagnostycznych wyposażonych jest w komputery i mikroprocesory.

Scyntylatory lub, rzadziej, liczniki gazu są zwykle używane jako detektory. Scyntylator jest substancją, w której rozbłyski światła - scyntylacje - są wytwarzane przez działanie szybko naładowanych cząstek lub fotonów. Te scyntylacje są przechwytywane przez mnożniki fotoelektryczne (PMT), które przekształcają błyski światła w sygnały elektryczne. Kryształ scyntylacyjny i fotopowielacz są umieszczone w ochronnej metalowej obudowie, kolimatorze, który ogranicza "pole widzenia" kryształu do wielkości narządu lub badanej części ciała pacjenta.

Zwykle urządzenie radiodiagnostyczne ma kilka wyjmowalnych kolimatorów, które lekarz wybiera, w zależności od zadań badawczych. W kolimatorze znajduje się jedno duże lub kilka małych otworów, przez które promieniowanie radioaktywne wnika do detektora. W zasadzie im większy otwór w kolimatorze, tym wyższa czułość wykrywacza, tj. E. Jego zdolność do wykrywania promieniowania jonizującego, ale jednocześnie jego zdolność rozdzielania jest mniejsza, tj. Rozróżniać małe źródła promieniowania. We współczesnych kolimatorach znajduje się kilkadziesiąt małych otworów, których położenie jest wybierane z uwzględnieniem optymalnego "widzenia" przedmiotu badania! W urządzeniach zaprojektowanych do oznaczania radioaktywności próbek biologicznych detektory scyntylacyjne stosuje się w postaci tak zwanych liczników studzienek. Wewnątrz kryształu znajduje się cylindryczny kanał, w którym umieszczona jest rura z badanym materiałem. Takie urządzenie wykrywające znacznie zwiększa jego zdolność do wychwytywania słabego promieniowania z próbek biologicznych. Aby zmierzyć radioaktywność płynów biologicznych zawierających radionuklidy z miękkim promieniowaniem β, stosuje się ciekłe scyntylatory.

Wszystkie badania diagnostyczne radionuklidów podzielono na dwie duże grupy: badania, w których zapytania o RFP są wprowadzane do organizmu pacjenta, badania in vivo oraz badania krwi, fragmentów tkanek i badania uwalniania pacjenta w warunkach in vitro.

Podczas wykonywania jakichkolwiek badań in vivo wymagane jest przygotowanie psychologiczne pacjenta. Musi wyjaśnić cel procedury, jej znaczenie dla rozpoznania, procedurę. Szczególnie ważne jest podkreślenie bezpieczeństwa badania. Na treningu specjalnym z reguły nie ma takiej potrzeby. Należy jedynie ostrzec pacjenta o jego zachowaniu podczas badania. W badaniach in vivo, stosując różne metody podawania radiofarmaceutyk według procedury problemów w większości metod przewiduje wtryskiwanie radiofarmaceutyku korzystnie dożylnie, a tym bardziej w tętnicy, narządów miąższu, innych tkanek. RFP jest również stosowany doustnie i przez inhalację (inhalacja).

Wskazania do badań nad radionuklidem są określane przez lekarza prowadzącego po konsultacji z radiologiem. Z reguły wykonuje się je po innych klinicznych, laboratoryjnych i nieinwazyjnych procedurach radiacyjnych, gdy staje się jasne, że potrzebne są dane na temat radionuklidów dotyczące funkcji i morfologii tego lub innego narządu.

Przeciwwskazania do diagnostyki radionuklidów nie występują, istnieją jedynie ograniczenia przewidziane w instrukcjach Ministerstwa Zdrowia.

Metody radionuklidów rozróżniają metody obrazowania radionuklidami, radiografię, radiometrię kliniczną i laboratoryjną.

Termin "wizualizacja" pochodzi od angielskiego słowa "wizja". Wyznaczają pozyskanie obrazu, w tym przypadku przez radioaktywne nuklidy. Radionuklidowe obrazowanie jest tworzeniem obrazu przestrzennego rozkładu RFP w narządach i tkankach, gdy jest wprowadzany do ciała pacjenta. Główną metodą obrazowania za pomocą radionuklidów jest scyntygrafia gamma (lub po prostu scyntygrafia), która jest wykonywana na aparacie zwanym kamerą gamma. Wariant scyntygrafii przeprowadzonej na specjalnej kamerze gamma (z ruchomym wykrywaczem) to warstwowe obrazowanie radionuklidowe - tomografia fotonowa pojedynczego fotonu. Rzadko, głównie ze względu na techniczną złożoność otrzymywania ultrasportujących żywych radionuklidów pozytonizujących, dwu-fotonowa tomografia emisyjna jest również wykonywana na specjalnej kamerze gamma. Czasem stosuje się już przestarzałą metodę obrazowania radionuklidami - skanowanie; odbywa się na aparacie zwanym skanerem.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7],