Studija radionuklida

Povijest otkrića radionuklidne dijagnostike

Udaljenost između fizikalnih laboratorija, gdje su znanstvenici bilježili tragove nuklearnih čestica, i svakodnevne kliničke prakse činila se depresivno dugom. Sama ideja korištenja fenomena nuklearne fizike za ispitivanje pacijenata mogla bi se činiti, ako ne ludom, onda bajnom. Međutim, to je bila ideja koja se rodila u eksperimentima mađarskog znanstvenika D. Hevesija, koji je kasnije dobio Nobelovu nagradu. Jednog jesenskog dana 1912. godine, E. Rutherford mu je pokazao hrpu olovnog klorida koja je ležala u podrumu laboratorija i rekao: "Evo, pobrini se za ovu hrpu. Pokušaj izolirati radij D iz olovne soli."

Nakon brojnih eksperimenata koje je D. Hevesi proveo zajedno s austrijskim kemičarom A. Panethom, postalo je jasno da je nemoguće kemijski odvojiti olovo i radij D, budući da nisu odvojeni elementi, već izotopi jednog elementa - olova. Razlikuju se samo po tome što je jedan od njih radioaktivan. Prilikom raspada emitira ionizirajuće zračenje. To znači da se radioaktivni izotop - radionuklid - može koristiti kao marker pri proučavanju ponašanja njegovog neradioaktivnog blizanca.

Liječnicima su se otvorile fascinantne perspektive: uvođenje radionuklida u tijelo pacijenta i praćenje njihove lokacije pomoću radiometrijskih uređaja. U relativno kratkom vremenu radionuklidna dijagnostika postala je samostalna medicinska disciplina. U inozemstvu se radionuklidna dijagnostika u kombinaciji s terapijskom primjenom radionuklida naziva nuklearna medicina.

Radionuklidna metoda je metoda proučavanja funkcionalnog i morfološkog stanja organa i sustava pomoću radionuklida i indikatora označenih njima. Ti indikatori - nazivaju se radiofarmaceutici (RP) - unose se u tijelo pacijenta, a zatim se pomoću različitih uređaja određuje brzina i priroda njihovog kretanja, fiksacije i uklanjanja iz organa i tkiva.

Osim toga, za radiometriju se mogu koristiti uzorci tkiva, krv i pacijentovi sekreti. Unatoč uvođenju zanemarivih količina indikatora (stotinke i tisućinke mikrograma) koje ne utječu na normalan tijek životnih procesa, metoda ima iznimno visoku osjetljivost.

Radiofarmaceutik je kemijski spoj koji je odobren za primjenu kod ljudi u dijagnostičke svrhe i koji u svojoj molekuli sadrži radionuklid. Radionuklid mora imati spektar zračenja određene energije, uzrokovati minimalno zračenje i odražavati stanje organa koji se pregledava.

U tom smislu, radiofarmaceut se odabire uzimajući u obzir njegova farmakodinamička (ponašanje u tijelu) i nuklearno-fizikalna svojstva. Farmakodinamiku radiofarmaceutika određuje kemijski spoj na temelju kojeg je sintetiziran. Mogućnosti registracije RFP-a ovise o vrsti raspada radionuklida kojim je označen.

Prilikom odabira radiofarmaceutika za pregled, liječnik prije svega mora uzeti u obzir njegovu fiziološku orijentaciju i farmakodinamiku. Razmotrimo to na primjeru uvođenja RFP-a u krv. Nakon injekcije u venu, radiofarmaceutik se u početku ravnomjerno raspoređuje u krvi i transportira do svih organa i tkiva. Ako je liječnik zainteresiran za hemodinamiku i punjenje organa krvlju, odabrat će indikator koji dugo cirkulira u krvotoku, bez prelaska preko stijenki krvnih žila u okolna tkiva (na primjer, humani serumski albumin). Prilikom pregleda jetre, liječnik će dati prednost kemijskom spoju koji ovaj organ selektivno hvata. Neke tvari se iz krvi hvataju bubrezima i izlučuju urinom, pa se koriste za pregled bubrega i mokraćnog sustava. Neki radiofarmaceutici su tropni prema koštanom tkivu, što ih čini nezamjenjivima pri pregledu mišićno-koštanog sustava. Proučavajući vrijeme transporta i prirodu distribucije i eliminacije radiofarmaceutika iz tijela, liječnik procjenjuje funkcionalno stanje te strukturne i topografske značajke tih organa.

Međutim, nije dovoljno razmatrati samo farmakodinamiku radiofarmaceutika. Potrebno je uzeti u obzir nuklearno-fizikalna svojstva radionuklida koji je uključen u njegov sastav. Prije svega, mora imati određeni spektar zračenja. Za dobivanje slike organa koriste se samo radionuklidi koji emitiraju γ-zrake ili karakteristično rendgensko zračenje, budući da se ta zračenja mogu registrirati vanjskom detekcijom. Što se više γ-kvanata ili rendgenskih kvanta formira tijekom radioaktivnog raspada, to je ovaj radiofarmaceutik učinkovitiji u dijagnostičkom smislu. Istovremeno, radionuklid treba emitirati što manje korpuskularnog zračenja - elektrona koji se apsorbiraju u tijelu pacijenta i ne sudjeluju u dobivanju slike organa. S tog stajališta, poželjniji su radionuklidi s nuklearnom transformacijom izomernog tipa prijelaza.

Radionuklidi s vremenom poluraspada od nekoliko desetaka dana smatraju se dugovječnima, nekoliko dana - srednjevječnima, nekoliko sati - kratkovječnima, nekoliko minuta - ultrakratkovječnima. Iz očitih razloga, skloni su korištenju kratkovječnih radionuklida. Upotreba srednjevječnih, a posebno dugovječnih radionuklida povezana je s povećanom izloženošću zračenju, upotreba ultrakratkovječnih radionuklida je otežana iz tehničkih razloga.

Postoji nekoliko načina za dobivanje radionuklida. Neki od njih nastaju u reaktorima, neki u akceleratorima. Međutim, najčešći način dobivanja radionuklida je generatorska metoda, tj. proizvodnja radionuklida izravno u laboratoriju za radionuklidnu dijagnostiku pomoću generatora.

Vrlo važan parametar radionuklida je energija kvanta elektromagnetskog zračenja. Kvanti vrlo niske energije zadržavaju se u tkivima i stoga ne dopiru do detektora radiometrijskog uređaja. Kvanti vrlo visoke energije djelomično prolaze kroz detektor, pa je i njihova učinkovitost registracije niska. Optimalni raspon kvantne energije u radionuklidnoj dijagnostici smatra se 70-200 keV.

Važan zahtjev za radiofarmaceutik je minimalna izloženost zračenju tijekom njegove primjene. Poznato je da se aktivnost primijenjenog radionuklida smanjuje zbog dva faktora: raspada njegovih atoma, tj. fizičkog procesa, i njegovog izlučivanja iz tijela - biološkog procesa. Vrijeme raspada polovice atoma radionuklida naziva se fizičko vrijeme poluraspada T 1/2. Vrijeme tijekom kojeg se aktivnost lijeka unesenog u tijelo smanjuje za polovicu zbog njegovog izlučivanja naziva se biološko vrijeme poluraspada. Vrijeme tijekom kojeg se aktivnost radiofarmaceutika unesenog u tijelo smanjuje za polovicu zbog fizičkog raspada i izlučivanja naziva se efektivno vrijeme poluraspada (Ef).

Za radionuklidne dijagnostičke studije pokušavaju odabrati radiofarmaceutski lijek s najkraćim T 1/2. To je razumljivo, jer opterećenje zračenjem na pacijenta ovisi o ovom parametru. Međutim, vrlo kratko fizičko vrijeme poluraspada također je nezgodno: potrebno je imati vremena za dostavu radiofarmaceutika u laboratorij i provođenje studije. Opće pravilo je: Tdar lijeka trebao bi biti blizu trajanja dijagnostičkog postupka.

Kao što je već navedeno, trenutno laboratoriji najčešće koriste generatorsku metodu dobivanja radionuklida, a u 90-95% slučajeva to je radionuklid ^99mTc, koji se koristi za označavanje velike većine radiofarmaceutika. Osim radioaktivnog tehnecija, koriste se ^133Xe, ^{67Ga i vrlo rijetko drugi radionuklidi.}

Radiofarmaceutici koji se najčešće koriste u kliničkoj praksi.

Zahtjev za ponudu	Područje primjene
99mTc -albumin	Studija protoka krvi
99m'Tc -obilježeni eritrociti	Studija protoka krvi
99m Tc-koloid (technifit)	Pregled jetre
99m Tc-butil-IDA (bromezid)	Pregled bilijarnog sustava
99m Tc-pirofosfat (tehnifor)	Pregled kostura
99m Ts-MAA	Pregled pluća
133 On	Pregled pluća
67 Ga-citrat	Tumorotropni lijek, pregled srca
99m Ts-sestamibi	Tumorotropni lijek
99mTc -monoklonska antitijela	Tumorotropni lijek
201 T1-klorid	Istraživanje srca, mozga, tumorotropni lijek
99m Tc-DMSA (technemek)	Pregled bubrega
131 T-hipuran	Pregled bubrega
99 Tc-DTPA (pentatech)	Pregled bubrega i krvnih žila
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Pregled bubrega
99mTc -pertehnetat	Pregled štitnjače i slinovnica
18 F-DG	Istraživanje mozga i srca
123 I-MIBG	Pregled nadbubrežne žlijezde

Razvijeni su razni dijagnostički uređaji za provođenje radionuklidnih studija. Bez obzira na njihovu specifičnu namjenu, svi ovi uređaji dizajnirani su prema jednom principu: imaju detektor koji pretvara ionizirajuće zračenje u električne impulse, elektroničku jedinicu za obradu i jedinicu za prikaz podataka. Mnogi radiodijagnostički uređaji opremljeni su računalima i mikroprocesorima.

Kao detektori obično se koriste scintilatori ili, rjeđe, brojači plina. Scintilator je tvar u kojoj se bljeskovi svjetlosti ili scintilacije javljaju pod djelovanjem brzo nabijenih čestica ili fotona. Ove scintilacije hvataju fotomultiplikatorske cijevi (PMT), koje pretvaraju bljeskove svjetlosti u električne signale. Scintilacijski kristal i PMT smješteni su u zaštitno metalno kućište, kolimator, koje ograničava "vidno polje" kristala na veličinu organa ili dijela tijela koji se proučava.

Obično radiodijagnostički uređaj ima nekoliko zamjenjivih kolimatora, koje odabire liječnik ovisno o ciljevima istraživanja. Kolimator ima jednu veliku ili nekoliko malih rupa kroz koje radioaktivno zračenje prodire u detektor. U načelu, što je veća rupa u kolimatoru, to je veća osjetljivost detektora, tj. njegova sposobnost registracije ionizirajućeg zračenja, ali istovremeno je njegova rezolucija niža, tj. sposobnost odvojenog razlikovanja malih izvora zračenja. Moderni kolimatori imaju nekoliko desetaka malih rupa, čiji se položaj odabire uzimajući u obzir optimalni "vid" objekta proučavanja! U uređajima namijenjenim određivanju radioaktivnosti bioloških uzoraka koriste se scintilacijski detektori u obliku tzv. bunarskih brojača. Unutar kristala nalazi se cilindrični kanal u koji se stavlja epruveta s materijalom koji se proučava. Takav dizajn detektora značajno povećava njegovu sposobnost hvatanja slabog zračenja iz bioloških uzoraka. Tekući scintilatori koriste se za mjerenje radioaktivnosti bioloških tekućina koje sadrže radionuklide mekim β-zračenjem.

Sve radionuklidne dijagnostičke studije podijeljene su u dvije velike skupine: studije u kojima se radiofarmaceut unosi u tijelo pacijenta – in vivo studije, i studije pacijentove krvi, komadića tkiva i sekreta – in vitro studije.

Svaka in vivo studija zahtijeva psihološku pripremu pacijenta. Treba mu objasniti svrhu postupka, njegovu važnost za dijagnostiku i sam postupak. Posebno je važno naglasiti sigurnost studije. U pravilu, nema potrebe za posebnom pripremom. Pacijenta treba samo upozoriti na njegovo ponašanje tijekom studije. In vivo studije koriste različite metode primjene radiofarmaceutika ovisno o ciljevima postupka. Većina metoda uključuje injektiranje radiofarmaceutika uglavnom u venu, mnogo rjeđe u arteriju, parenhim organa ili druga tkiva. Radiofarmaceutik se također koristi oralno i inhalacijom (udisanjem).

Indikacije za radionuklidni pregled određuje liječnik nakon konzultacije s radiologom. U pravilu se provodi nakon drugih kliničkih, laboratorijskih i neinvazivnih postupaka zračenja, kada postane jasna potreba za radionuklidnim podacima o funkciji i morfologiji određenog organa.

Nema kontraindikacija za radionuklidnu dijagnostiku, postoje samo ograničenja predviđena uputama Ministarstva zdravstva.

Među radionuklidnim metodama razlikuju se: metode vizualizacije radionuklida, radiografija, klinička i laboratorijska radiometrija.

Pojam "vizualizacija" potječe od engleske riječi "vision". Označava dobivanje slike, u ovom slučaju pomoću radioaktivnih nuklida. Vizualizacija radionuklida je stvaranje slike prostorne raspodjele radiofarmaceutika u organima i tkivima kada se unese u tijelo pacijenta. Glavna metoda vizualizacije radionuklida je gama scintigrafija (ili jednostavno scintigrafija), koja se izvodi na uređaju koji se naziva gama kamera. Varijanta scintigrafije koja se izvodi na posebnoj gama kameri (s pomičnim detektorom) je vizualizacija radionuklida sloj po sloj - jednofotonska emisijska tomografija. Rijetko, uglavnom zbog tehničke složenosti dobivanja ultrakratkoživućih pozitronski emitirajućih radionuklida, izvodi se i dvofotonska emisijska tomografija na posebnoj gama kameri. Ponekad se koristi zastarjela metoda vizualizacije radionuklida - skeniranje; izvodi se na uređaju koji se naziva skener.

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