Radionuklidový výzkum

Otevření radionuklidové diagnostiky historie

Depresivně dlouho se zdála vzdálenost mezi fyzickými laboratořemi, kde vědci zaznamenali stopy jaderných částic a každodenní klinickou praxi. Samotná myšlenka možnosti využití jaderně-fyzikálních jevů pro vyšetření pacientů se může zdát, ne-li šílená, pak fantastická. Přesně takový nápad se však narodil v experimentech maďarského vědce D. Heveshiho, později nositele Nobelovy ceny. V jednom z podzimních dnů roku 1912 E.Reserford mu ukázal hromadu olovnatého chloridu, který ležel v suterénu laboratoře, a řekl: "Zde si vezměte tuto hromadu. Snažte se odlišit radium od soli olova. "

Po mnoha pokusech provedeny D.Heveshi společně s rakouskou chemik A.Panetom, se ukázalo, že chemicky možné rozdělit hlavní a radium D, protože tyto nejsou samostatné prvky, izotopy jednoho prvku - olovo. Odlišují se pouze tím, že jedna z nich je radioaktivní. Rozpadá se a vyzařuje ionizující záření. Radioaktivní izotop, radionuklid, může být tedy použit jako značka při studiu chování jeho neradioaktivního dvojčete.

Předtím, než lékaři otevřeli lákavou vyhlídku: zavedení rádionuklidů do těla pacienta a sledování jejich polohy pomocí radiometrických přístrojů. V relativně krátké době se radionuklidová diagnostika stala nezávislou lékařskou disciplínou. V zahraničí se radionuklidová diagnostika v kombinaci s terapeutickým užitím radionuklidů nazývá nukleární medicína.

Radionuklidová metoda je metoda pro studium funkčního a morfologického stavu orgánů a systémů pomocí radionuklidů a značených indikátorů. Tyto indikátory - nazývají se radiofarmaka (RFP) - se injektují do těla pacienta a pak pomocí různých nástrojů určují rychlost a povahu pohybu, fixace a odstranění z orgánů a tkání.

Kromě toho mohou být k radiometrii použity kousky tkáně, krve a výtok pacienta. Navzdory zavedení zanedbatelně malého množství indikátoru (stotiny a tisícin mikrogramů), které neovlivňují běžné životní procesy, má metoda výjimečně vysokou citlivost.

Rádiofarmaka je chemická sloučenina povolená pro podání osobě s diagnostickým účelem, v molekule které obsahuje radionuklid. Radionut by měl mít spektrum záření určité energie, určit minimální zátěž záření a odrážet stav vyšetřovaného orgánu.

V tomto ohledu je radiofarmak zvolen s přihlédnutím k jeho farmakodynamickému (chování v těle) a jaderně-fyzikálním vlastnostem. Farmakodynamika radiofarmaka je určena chemickou sloučeninou, na jejímž základě se syntetizuje. Možnost registrace RFP závisí na typu rozpadu rádionuklidu, se kterým je označen.

Při výběru radiofarmaka pro výzkum by měl lékař nejprve vzít v úvahu jeho fyziologické zaměření a farmakodynamiku. Zvažte například zavedení RFP do krve. Po injekci do žíly je radiofarmakum zpočátku rovnoměrně rozloženo v krvi a transportováno do všech orgánů a tkání. Pokud se lékař zajímá hemodynamiky a prokrvení orgánů, bude zvolit ukazatel, který dlouhou dobu koluje v krevním oběhu, aniž by mimo stěnách cév do okolní tkáně (např, lidský albumin). Při vyšetření jater preferuje lékař nějakou chemickou sloučeninu, kterou tento orgán selektivně zachycuje. Některé látky jsou zachyceny z krve ledvinami a vylučovány močí, takže slouží ke studiu ledvin a močových cest. Jednotlivé radiofarmaky jsou tropické pro kostní tkáň, a proto jsou nepostradatelné při studiu osteoartikulárního aparátu. Studie o podmínkách přepravy a povaze distribuce a odstranění radiofarmaka z těla, doktor rozhoduje o funkčním stavu a strukturně-topografických rysech těchto orgánů.

Nestačí však vzít v úvahu pouze farmakodynamiku radiofarmaka. Je třeba vzít v úvahu jaderně-fyzikální vlastnosti rádionuklidu, který vstupuje do jeho složení. Především musí mít určité spektrum záření. Pro získání snímků orgánů se používají pouze radionuklidy, které vyzařují γ-paprsky nebo charakteristické rentgenové záření, jelikož toto záření může být registrováno s externí detekcí. Čím více kvantů γ-kvant nebo rentgenů vzniká při radioaktivním rozpadu, tím účinnější je tento radiofarmak v diagnostickém smyslu. Zároveň by radionuklid měl uvolňovat co možná nejméně korpuskulární záření - elektrony, které jsou absorbovány v těle pacienta a nezúčastňují se na zobrazování orgánů. Radionuklidy s jadernou transformací izomerního přechodového typu jsou výhodnější než tyto polohy.

Radionuklidy, jejichž poločas rozpadu je několik desítek dnů, se považují za dlouhodobé, několik dní střednědobé, několikrát krátkodobé a několik minut velmi krátké. Z pochopitelných důvodů mají tendenci používat rádionuklidy s krátkou životností. Používání radionuklidů s dlouhým poločasem života a zejména s dlouhým poločasem života je spojeno se zvýšeným zatížením zářením, a proto je z technických důvodů znemožněno použití radionuklidů s ultra krátkou životností.

Existuje několik způsobů, jak získat radionuklidy. Některé z nich jsou tvořeny v reaktorech, některé v urychlovačích. Nicméně nejběžnějším způsobem získávání radionuklidů je generátor, tj. Výroba radionuklidů přímo v laboratoři radionuklidové diagnostiky s pomocí generátorů.

Velmi důležitým parametrem radionuklidu je energie kvantů elektromagnetického záření. Kvanta velmi nízkých energií zůstává v tkáních, a proto nedosahuje detektor radiometrického přístroje. Quanta velmi vysokých energií částečně prolétá detektorem, takže účinnost jejich registrace je také nízká. Optimální rozsah kvantové energie v radionuklidové diagnostice je 70-200 keV.

Důležitým požadavkem pro radiofarmaka je minimální zátěž záření, když se podává. Je známo, že aktivita aplikovaného rádionuklidu se snižuje působením dvou faktorů: rozpad jeho atomů, tj. Fyzický proces a jeho odstranění z těla - biologický proces. Doba rozpadu poloviny radionuklidových atomů se nazývá fyzikální poločas T1 / 2. Doba, po níž se aktivita léčiva, zaváděného do těla, sníží o polovinu vlivem jeho vylučování, se nazývá doba biologické poločasy. Doba, během níž je aktivita RFP zavedená do těla snížena o polovinu v důsledku fyzického rozpadu a eliminace se nazývá účinný poločas (TEF)

U radionuklidových diagnostických studií se hledá radiofarmaka s nejméně prodlouženým T 1/2. To je pochopitelné, protože radiální zatížení pacienta závisí na tomto parametru. Velmi krátký fyzikální poločas je však také nepohodlný: je nutné mít čas na dodávku RFP do laboratoře a provést studii. Obecné pravidlo je toto: Lék musí přistupovat k době trvání diagnostického postupu.

Jak již bylo řečeno, že je v současné době v laboratořích stále více využívají regenerační způsobu výroby radionuklidů, a v 90-95% případů - je radionuklid ^99m Tc, která je označena s většinou radiofarmak. Kromě radioaktivního technecia, ¹³³ Xe, ⁶⁷ Ga , někdy velmi vzácně se používají i jiné radionuklidy.

RFP, nejčastěji používaný v klinické praxi.

RFP	Rozsah aplikace
99m Tc albumin	Průzkum krve
99m'Tc -značených erytrocytů	Průzkum krve
99m T -koloidy (technicky)	Vyšetření jater
99m Tc-butyl-IDA (bromesid)	Vyšetření systému vylučování žluči
99m Ts-pyrofosfát (technifor)	Studium kostry
99m Ts-MAA	Plicní vyšetření
133 ee	Plicní vyšetření
67 Ga-citrát	Tumorotropní lék, srdeční vyšetření
99m Ts-sestamibi	Tumorotropní lék
99m Tc-monoklonálních protilátek	Tumorotropní lék
201 T1-chlorid	Studium srdečního, mozkového, nádorového onemocnění
99m Tc-DMSA (technemek)	Zkouška ledvin
131 T-Hippuran	Zkouška ledvin
99 Tc-DTPA (pententech)	Studium ledvin a cév
99m Tc-MAG-3 (teche)	Zkouška ledvin
99m Ts-Pertehnetat	Výzkum štítné žlázy a slinných žláz
18 F-DG	Studium mozku a srdce
123 poslal jsem	Studie nadledvin

Pro provedení rádionuklidových studií byly vyvinuty různé diagnostické přístroje. Bez ohledu na jejich specifický účel jsou všechna tato zařízení uspořádána podle jediného principu: mají detektor, který převádí ionizující záření na elektrické impulsy, elektronickou jednotku zpracování dat a jednotku pro zobrazení dat. Mnoho radiodiagnostických zařízení je vybaveno počítači a mikroprocesory.

Scintilátory nebo, častěji, plynové čítače se obvykle používají jako detektory. Scintilátor je látka, při které dochází k zábleskům světla - scintilací - působením rychle nabitých částic nebo fotonů. Tyto scintilace jsou zachyceny fotoelektrickými multiplikátory (PMT), které převádějí světelné záblesky do elektrických signálů. Scintilační krystal a fotonásobič jsou umístěny v ochranném kovovém pouzdře, kolimátoru, který omezuje "zorné pole" krystalu na velikost orgánu nebo na studovanou část těla pacienta.

Obvykle má radiodiagnostické zařízení několik odnímatelných kolimátorů, které si lékař zvolí v závislosti na výzkumných úkolech. V kolimátoru je jeden velký nebo několik malých otvorů, kterými radioaktivní záření proniká do detektoru. V zásadě je čím větší otvor v kolimátoru, tím vyšší je citlivost detektoru, tj. E. Jeho schopnost detekovat ionizující záření, ale současně je její rozlišovací schopnost nižší, tj. Rozlišovat mezi malými zdroji záření. U moderních kolimátorů je několik desítek malých děr, jejichž poloha je zvolena s přihlédnutím k optimálnímu "vidění" předmětu vyšetřování! V zařízeních určených k určení radioaktivity biologických vzorků se používají scintilační detektory ve formě takzvaných čítačů jamek. Uvnitř krystalu je válcový kanál, do kterého je umístěna trubice s materiálem, který má být zkoušen. Takové detekční zařízení výrazně zvyšuje jeho schopnost zachytit slabé záření z biologických vzorků. Pro měření radioaktivity biologických tekutin obsahujících radionuklidy s měkkým β-zářením se používají kapalinové scintilátory.

Všechny diagnostické studie radionuklidů jsou rozděleny do dvou velkých skupin: studie, ve kterých jsou do těla pacienta zavedeny RFP, studie in vivo a studie krve, fragmenty tkání a studie u pacientů s vylučováním in vitro.

Při provádění jakékoliv studie in vivo je nutná psychologická léčba pacienta. Musí objasnit účel procedury, její význam pro diagnózu a postup. Zvláště důležité je zdůraznit bezpečnost studie. Ve speciálním školení zpravidla není potřeba. Je pouze nutné upozornit pacienta na jeho chování během studie. Studie in vivo používají různé metody podávání RFP v závislosti na cílech postupu. Ve většině metod se RFP injektuje primárně do žíly, mnohem méně často do arterie, orgánového parenchymu a dalších tkání. RFP se používá také perorálně a inhalací (inhalací).

Indikace pro výzkum rádionuklidů určuje ošetřující lékař po konzultaci s radiologistou. Zpravidla se provádí po dalších klinických, laboratorních a neinvazivních radiačních procedurách, kdy je zřejmé, že je zapotřebí radionuklidových údajů o funkci a morfologii tohoto nebo jiného orgánu.

Kontraindikace k radionuklidové diagnostice nejsou přítomny, existují pouze omezení stanovená instrukcemi Ministerstva zdravotnictví.

Radionuklidové metody rozlišují mezi radionuklidovými zobrazovacími metodami, radiografií, klinickou a laboratorní radiometrií.

Termín "vizualizace" je odvozen z anglického slova "vision". Určují získání obrazu, v tomto případě radioaktivní nuklidy. Radionuklidové zobrazování je vytvoření obrazu prostorového rozložení RFP v orgánech a tkáních, když je zaveden do těla pacienta. Hlavní metodou radionuklidového zobrazování je gamma scintigrafie (nebo jednoduše scintigrafie), která se provádí na zařízení nazývaném gama kamera. Varianta scintigrafie prováděné na speciální gama kamerové jednotce (s pohyblivým detektorem) je vrstvená radionuklidová zobrazovací jednotka - fotonová emisní tomografie. Vzácně, zejména z důvodu technické složitosti získávání radionuklidů s ultravysokým životem, se na speciální gama kameru provádí dvoufotonová emisní tomografie. Někdy se používá již zastaralá metoda radionuklidového zobrazování - skenování; provádí se na zařízení nazývaném skener.

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