Studie av radionuklider

Historik om upptäckten av radionukliddiagnostik

Avståndet mellan fysiklaboratorierna, där forskare registrerade spåren av kärnpartiklar, och den kliniska vardagen verkade deprimerande långt. Själva idén att använda kärnfysikfenomen för att undersöka patienter kan verka, om inte galen, så fantastisk. Men det var denna idé som föddes i experimenten av den ungerske vetenskapsmannen D. Hevesi, som senare vann Nobelpriset. En höstdag 1912 visade E. Rutherford honom en hög med blyklorid som låg i laboratoriets källare och sa: "Här, ta hand om den här högen. Försök att isolera radium D från blysaltet."

Efter ett flertal experiment utförda av D. Hevesi tillsammans med den österrikiske kemisten A. Paneth, blev det tydligt att det var omöjligt att separera bly och radium D kemiskt, eftersom de inte var separata grundämnen, utan isotoper av ett och samma grundämne - bly. De skiljer sig bara åt genom att ett av dem är radioaktivt. Vid sönderfall avger det joniserande strålning. Detta innebär att en radioaktiv isotop - en radionuklid - kan användas som en markör när man studerar beteendet hos dess icke-radioaktiva tvilling.

Fascinerande möjligheter öppnades upp för läkare: att införa radionuklider i patientens kropp och övervaka deras lokalisering med hjälp av radiometriska apparater. På relativt kort tid blev radionukliddiagnostik en självständig medicinsk disciplin. Utomlands kallas radionukliddiagnostik i kombination med terapeutisk användning av radionuklider för nuklearmedicin.

Radionuklidmetoden är en metod för att studera organs och systems funktionella och morfologiska tillstånd med hjälp av radionuklider och indikatorer märkta med dem. Dessa indikatorer – de kallas radiofarmaka (RP) – introduceras i patientens kropp, och sedan bestäms med hjälp av olika apparater hastigheten och arten av deras rörelse, fixering och borttagning från organ och vävnader.

Dessutom kan vävnadsprover, blod och patientsekret användas för radiometri. Trots att man tillfört försumbara mängder av indikatorn (hundradels och tusendels mikrogram) som inte påverkar livets normala förlopp, har metoden en exceptionellt hög känslighet.

Ett radiofarmakeulikum är en kemisk förening som är godkänd för administrering till människor för diagnostiska ändamål och som innehåller en radionuklid i sin molekyl. Radionukliden måste ha ett strålningsspektrum med en viss energi, orsaka minimal strålningsexponering och återspegla tillståndet hos det organ som undersöks.

I detta avseende väljs ett radiofarmaceutisk läkemedel med hänsyn till dess farmakodynamiska (beteende i kroppen) och kärnfysikaliska egenskaper. Farmakodynamiken hos ett radiofarmaceutisk läkemedel bestäms av den kemiska förening på basis av vilken det syntetiseras. Möjligheterna att registrera en RFP beror på typen av sönderfall hos den radionuklid som det är märkt med.

När läkaren väljer ett radiofarmakeulikum för undersökning måste hen först ta hänsyn till dess fysiologiska inriktning och farmakodynamik. Låt oss betrakta detta med hjälp av exemplet med införandet av ett RFP i blodet. Efter injektion i en ven fördelas radiofarmakeutiet initialt jämnt i blodet och transporteras till alla organ och vävnader. Om läkaren är intresserad av hemodynamiken och blodflödet i organen, kommer hen att välja en indikator som cirkulerar i blodomloppet under lång tid, utan att gå utanför blodkärlens väggar in i omgivande vävnader (till exempel humant serumalbumin). Vid undersökning av levern föredrar läkaren en kemisk förening som selektivt fångas upp av detta organ. Vissa ämnen fångas upp från blodet av njurarna och utsöndras i urinen, så de används för att undersöka njurar och urinvägar. Vissa radiofarmakeulikum är tropiska för benvävnad, vilket gör dem oumbärliga vid undersökning av muskuloskeletala systemet. Genom att studera transporttiderna och arten av distribution och eliminering av radiofarmakeutiet från kroppen bedömer läkaren det funktionella tillståndet och strukturella och topografiska egenskaperna hos dessa organ.

Det räcker dock inte att endast beakta farmakodynamiken hos ett radiofarmaceutisk läkemedel. Det är nödvändigt att ta hänsyn till de kärnfysikaliska egenskaperna hos den radionuklid som ingår i dess sammansättning. Först och främst måste den ha ett visst strålningsspektrum. För att få en bild av organ används endast radionuklider som emitterar γ-strålar eller karakteristisk röntgenstrålning, eftersom dessa strålningar kan registreras med extern detektion. Ju fler γ-kvanta eller röntgenkvanta som bildas under radioaktivt sönderfall, desto effektivare är detta radiofarmaceutiska läkemedel i diagnostiska termer. Samtidigt bör radionukliden emittera så lite korpuskulär strålning som möjligt - elektroner som absorberas i patientens kropp och inte deltar i att få en bild av organ. Ur denna synvinkel är radionuklider med en kärntransformation av isomer övergångstyp att föredra.

Radionuklider med en halveringstid på flera tiotals dagar anses vara långlivade, flera dagar - medellivade, flera timmar - kortlivade, flera minuter - ultrakortlivade. Av uppenbara skäl tenderar de att använda kortlivade radionuklider. Användningen av medellivade och särskilt långlivade radionuklider är förknippad med ökad strålningsexponering, användningen av ultrakortlivade radionuklider är svår av tekniska skäl.

Det finns flera sätt att utvinna radionuklider. Vissa av dem bildas i reaktorer, andra i acceleratorer. Det vanligaste sättet att utvinna radionuklider är dock generatormetoden, det vill säga produktion av radionuklider direkt i radionukliddiagnostiklaboratoriet med hjälp av generatorer.

En mycket viktig parameter för en radionuklid är energin hos elektromagnetiska strålningskvanta. Kvanta med mycket låg energi kvarhålls i vävnader och når därför inte detektorn i en radiometrisk anordning. Kvanta med mycket hög energi passerar delvis genom detektorn, så deras registreringseffektivitet är också låg. Det optimala intervallet för kvantenergi vid radionukliddiagnostik anses vara 70-200 keV.

Ett viktigt krav för ett radiofarmakeulikum är den minimala strålningsexponeringen under dess administrering. Det är känt att aktiviteten hos den applicerade radionukliden minskar på grund av två faktorer: sönderfallet av dess atomer, dvs. en fysikalisk process, och dess eliminering från kroppen - en biologisk process. Sönderfallstiden för hälften av radionuklidens atomer kallas den fysikaliska halveringstiden T1/2. Den tid under vilken aktiviteten hos det läkemedel som introduceras i kroppen minskar med hälften på grund av dess eliminering kallas den biologiska halveringstiden. Den tid under vilken aktiviteten hos det radiofarmakeulikum som introduceras i kroppen minskar med hälften på grund av fysikalisk sönderfall och eliminering kallas den effektiva halveringstiden (Ef).

För diagnostiska studier av radionuklider försöker man välja ett radiofarmaceutiskt läkemedel med kortast möjliga T1/2. Detta är förståeligt, eftersom patientens strålbelastning beror på denna parameter. Emellertid är en mycket kort fysisk halveringstid också obekväm: man måste ha tid att leverera radiofarmakemikumet till laboratoriet och genomföra studien. Den allmänna regeln är: läkemedlets Tdar bör vara nära diagnostikprocedurens varaktighet.

Som redan nämnts använder laboratorier för närvarande oftast generatormetoden för att erhålla radionuklider, och i 90–95 % av fallen är detta radionukliden ^99mTc, som används för att märka den stora majoriteten av radioaktiva läkemedel. Förutom radioaktivt teknetium används ^133Xe, ^{67Ga och mycket sällan andra radionuklider.}

Radiofarmaka som oftast används i klinisk praxis.

Anbudsförfrågan	Tillämpningsområde
99m Tc-albumin	Blodflödesstudie
99m 'Tc-märkta erytrocyter	Blodflödesstudie
99m Tc-kolloid (teknik)	Leverundersökning
99m Tc-butyl-IDA (bromesid)	Undersökning av gallvägarna
99m Tc-pyrofosfat (technifor)	Skelettundersökning
99m Ts-MAA	Lungundersökning
133 Han	Lungundersökning
67 Ga-citrat	Tumortropiskt läkemedel, hjärtundersökning
99m Ts-sestamibi	Tumortropiskt läkemedel
99m Tc-monoklonala antikroppar	Tumortropiskt läkemedel
201 T1-klorid	Hjärta, hjärnforskning, tumörtropiskt läkemedel
99m Tc-DMSA (technemek)	Njurundersökning
131 T-hippuran	Njurundersökning
99Tc -DTPA (pentatech)	Undersökning av njurar och blodkärl
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Njurundersökning
99m Tc-perteknetat	Undersökning av sköldkörteln och spottkörtlarna
18 F-DG	Hjärn- och hjärtforskning
123 I-MIBG	Undersökning av binjurarna

Olika diagnostiska apparater har utvecklats för att utföra radionuklidstudier. Oavsett deras specifika syfte är alla dessa apparater utformade enligt en enda princip: de har en detektor som omvandlar joniserande strålning till elektriska impulser, en elektronisk processor och en datapresentationsenhet. Många radiodiagnostiska apparater är utrustade med datorer och mikroprocessorer.

Scintillatorer eller, mer sällan, gasräknare används vanligtvis som detektorer. En scintillator är ett ämne i vilket ljusblixtar, eller scintillationer, uppstår under inverkan av snabbt laddade partiklar eller fotoner. Dessa scintillationer fångas upp av fotomultiplikatorrör (PMT), som omvandlar ljusblixtarna till elektriska signaler. Scintillationskristallen och PMT är placerade i ett skyddande metallhölje, en kollimator, som begränsar kristallens "synfält" till storleken på det organ eller den kroppsdel som studeras.

Vanligtvis har en radiodiagnostisk apparat flera utbytbara kollimatorer, som väljs av läkaren beroende på studiens mål. Kollimatorn har ett stort eller flera små hål genom vilka radioaktiv strålning penetrerar detektorn. I princip, ju större hålet i kollimatorn är, desto högre är detektorns känslighet, dvs. dess förmåga att registrera joniserande strålning, men samtidigt är dess upplösning lägre, dvs. förmågan att separat särskilja små strålkällor. Moderna kollimatorer har flera dussin små hål, vars position väljs med hänsyn till den optimala "synen" på studieobjektet! I apparater utformade för att bestämma radioaktiviteten hos biologiska prover används scintillationsdetektorer i form av så kallade brunnsräknare. Inuti kristallen finns en cylindrisk kanal i vilken ett provrör med det undersökta materialet placeras. En sådan detektorkonstruktion ökar avsevärt dess förmåga att fånga svag strålning från biologiska prover. Vätskescintillatorer används för att mäta radioaktiviteten hos biologiska vätskor som innehåller radionuklider med mjuk β-strålning.

Alla diagnostiska studier av radionuklider är indelade i två stora grupper: studier där radioläkemedlet introduceras i patientens kropp – in vivo-studier, och studier av patientens blod, vävnadsdelar och sekret – in vitro-studier.

Varje in vivo-studie kräver psykologisk förberedelse av patienten. Syftet med proceduren, dess betydelse för diagnostik och proceduren bör förklaras för hen. Det är särskilt viktigt att betona studiens säkerhet. Som regel finns det inget behov av särskild förberedelse. Patienten bör endast varnas för sitt beteende under studien. In vivo-studier använder olika metoder för att administrera radiofarmakemikumet beroende på procedurens mål. De flesta metoder innebär att radiofarmakemikumet huvudsakligen injiceras i en ven, mycket mer sällan i en artär, organparenkym eller andra vävnader. Radiofarmakemikumet används också oralt och genom inhalation (inhalation).

Indikationer för radionuklidundersökning bestäms av den behandlande läkaren efter samråd med en radiolog. Som regel utförs den efter andra kliniska, laboratorie- och icke-invasiva strålbehandlingar, när behovet av radionukliddata om ett visst organs funktion och morfologi blir tydligt.

Det finns inga kontraindikationer för radionukliddiagnostik, det finns endast begränsningar som anges i hälsoministeriets instruktioner.

Bland radionuklidmetoderna utmärks följande: metoder för visualisering av radionuklider, radiografi, klinisk och laboratorieradiometri.

Termen "visualisering" härstammar från det engelska ordet "vision". Det betecknar att man erhåller en bild, i detta fall med hjälp av radioaktiva nuklider. Radionuklidvisualisering är skapandet av en bild av den rumsliga fördelningen av radioläkemedlet i organ och vävnader när det introduceras i patientens kropp. Den huvudsakliga metoden för radionuklidvisualisering är gammascintigrafi (eller helt enkelt scintigrafi), som utförs på en apparat som kallas gammakamera. En variant av scintigrafi som utförs på en speciell gammakamera (med en rörlig detektor) är lager-för-lager-radionuklidvisualisering - enfotonemissionstomografi. I sällsynta fall, främst på grund av den tekniska komplexiteten i att erhålla ultrakortlivade positronemitterande radionuklider, utförs även tvåfotonemissionstomografi på en speciell gammakamera. Ibland används en föråldrad metod för radionuklidvisualisering - skanning; den utförs på en apparat som kallas skanner.

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