Studie av radionuklider

Historien om oppdagelsen av radionukliddiagnostikk

Avstanden mellom fysikklaboratoriene, der forskere registrerte sporene av kjernepartikler, og den daglige kliniske praksisen virket deprimerende lang. Selve ideen om å bruke kjernefysiske fenomener til å undersøke pasienter kan virke, om ikke gal, så fantastisk. Dette var imidlertid ideen som ble født i eksperimentene til den ungarske vitenskapsmannen D. Hevesi, som senere vant Nobelprisen. En høstdag i 1912 viste E. Rutherford ham en haug med blyklorid som lå i kjelleren i laboratoriet og sa: «Her, ta vare på denne haugen. Prøv å isolere radium D fra blysaltet.»

Etter en rekke eksperimenter utført av D. Hevesi sammen med den østerrikske kjemikeren A. Paneth, ble det klart at det var umulig å separere bly og radium D kjemisk, siden de ikke var separate elementer, men isotoper av ett element - bly. De skiller seg bare ved at ett av dem er radioaktivt. Når det råtner, sender det ut ioniserende stråling. Dette betyr at en radioaktiv isotop - et radionuklid - kan brukes som en markør når man studerer oppførselen til dets ikke-radioaktive tvilling.

Fascinerende muligheter åpnet seg for leger: å introdusere radionuklider i pasientens kropp og overvåke deres plassering ved hjelp av radiometriske enheter. På relativt kort tid ble radionukliddiagnostikk en uavhengig medisinsk disiplin. I utlandet kalles radionukliddiagnostikk i kombinasjon med terapeutisk bruk av radionuklider nukleærmedisin.

Radionuklidmetoden er en metode for å studere den funksjonelle og morfologiske tilstanden til organer og systemer ved hjelp av radionuklider og indikatorer merket med dem. Disse indikatorene – de kalles radiofarmasøytiske midler (RP) – introduseres i pasientens kropp, og deretter bestemmes hastigheten og arten av bevegelsen, fikseringen og fjerningen fra organer og vev ved hjelp av forskjellige enheter.

I tillegg kan vevsprøver, blod og pasientsekreter brukes til radiometri. Til tross for at det tilføres ubetydelige mengder av indikatoren (hundredeler og tusendeler av et mikrogram) som ikke påvirker det normale løpet av livsprosesser, har metoden en usedvanlig høy følsomhet.

Et radiofarmasøytisk legemiddel er en kjemisk forbindelse som er godkjent for administrering til mennesker for diagnostiske formål, og som inneholder en radionuklid i molekylet sitt. Radionuklidet må ha et strålingsspektrum med en viss energi, forårsake minimal strålingseksponering og gjenspeile tilstanden til organet som undersøkes.

I denne forbindelse velges et radiofarmasøytisk legemiddel under hensyntagen til dets farmakodynamiske (oppførsel i kroppen) og kjernefysiske egenskaper. Farmakodynamikken til et radiofarmasøytisk legemiddel bestemmes av den kjemiske forbindelsen som det syntetiseres på grunnlag av. Mulighetene for å registrere en RFP avhenger av typen nedbrytning av radionuklidet det er merket med.

Når legen velger et radiofarmaka for undersøkelse, må vedkommende først og fremst ta hensyn til dets fysiologiske orientering og farmakodynamikk. La oss se på dette ved å bruke eksemplet med introduksjon av et RFP i blodet. Etter injeksjon i en vene fordeles radiofarmaka først jevnt i blodet og transporteres til alle organer og vev. Hvis legen er interessert i hemodynamikken og blodfyllingen i organer, vil vedkommende velge en indikator som sirkulerer i blodet over lengre tid, uten å gå utover blodårenes vegger inn i det omkringliggende vevet (for eksempel humant serumalbumin). Ved undersøkelse av leveren vil legen foretrekke en kjemisk forbindelse som selektivt fanges opp av dette organet. Noen stoffer fanges opp fra blodet av nyrene og skilles ut i urinen, så de brukes til å undersøke nyrer og urinveier. Noen radiofarmaka er tropiske for beinvev, noe som gjør dem uunnværlige ved undersøkelse av muskel- og skjelettsystemet. Ved å studere transporttidene og arten av distribusjon og eliminering av radiofarmaka fra kroppen, bedømmer legen den funksjonelle tilstanden og strukturelle og topografiske trekk ved disse organene.

Det er imidlertid ikke nok å bare vurdere farmakodynamikken til et radiofarmasøytisk legemiddel. Det er nødvendig å ta hensyn til de kjernefysiske egenskapene til radionuklidet som er inkludert i dets sammensetning. Først og fremst må det ha et visst strålingsspektrum. For å få et bilde av organer, brukes kun radionuklider som sender ut γ-stråler eller karakteristisk røntgenstråling, siden disse strålingene kan registreres med ekstern deteksjon. Jo flere γ-kvanter eller røntgenkvanter som dannes under radioaktivt henfall, desto mer effektivt er dette radiofarmasøytiske legemidlet diagnostisk. Samtidig bør radionuklidet avgi så lite korpuskulær stråling som mulig - elektroner som absorberes i pasientens kropp og ikke deltar i å få et bilde av organer. Fra dette synspunktet er radionuklider med en kjernetransformasjon av den isomere overgangstypen å foretrekke.

Radionuklider med en halveringstid på flere titalls dager regnes som langlivede, flere dager - middelslivede, flere timer - kortlivede, flere minutter - ultrakortlivede. Av åpenbare grunner har de en tendens til å bruke kortlivede radionuklider. Bruk av middelslivede og spesielt langlivede radionuklider er forbundet med økt strålingseksponering, bruk av ultrakortlivede radionuklider er vanskelig av tekniske årsaker.

Det finnes flere måter å utvinne radionuklider på. Noen av dem dannes i reaktorer, noen i akseleratorer. Den vanligste måten å utvinne radionuklider på er imidlertid generatormetoden, dvs. produksjon av radionuklider direkte i radionukliddiagnostikklaboratoriet ved hjelp av generatorer.

En svært viktig parameter for et radionuklid er energien til elektromagnetiske strålingskvanter. Kvanter med svært lav energi holdes tilbake i vev og når derfor ikke detektoren til en radiometrisk enhet. Kvanter med svært høy energi passerer delvis gjennom detektoren, så registreringseffektiviteten deres er også lav. Det optimale området for kvanteenergi i radionukliddiagnostikk anses å være 70–200 keV.

Et viktig krav til et radiofarmasøytisk legemiddel er minimum strålingseksponering under administrering. Det er kjent at aktiviteten til det påførte radionuklidet avtar på grunn av to faktorer: nedbrytning av atomene, dvs. en fysisk prosess, og eliminering fra kroppen - en biologisk prosess. Henfallstiden for halvparten av atomene i radionuklidet kalles den fysiske halveringstiden T1/2. Tiden hvor aktiviteten til legemidlet som introduseres i kroppen avtar med halvparten på grunn av eliminering kalles den biologiske halveringstiden. Tiden hvor aktiviteten til det radiofarmasøytiske legemidlet som introduseres i kroppen avtar med halvparten på grunn av fysisk nedbrytning og eliminering kalles den effektive halveringstiden (Ef).

For diagnostiske studier av radionuklider prøver de å velge et radiofarmasøytisk legemiddel med kortest T 1/2. Dette er forståelig, fordi strålingsbelastningen på pasienten avhenger av denne parameteren. Imidlertid er en svært kort fysisk halveringstid også upraktisk: du må ha tid til å levere radiofarmasøytika til laboratoriet og gjennomføre studien. Den generelle regelen er: Tdar for legemidlet bør være nær varigheten av den diagnostiske prosedyren.

Som allerede nevnt bruker laboratorier for tiden oftest generatormetoden for å innhente radionuklider, og i 90–95 % av tilfellene er dette radionuklidet ^99mTc, som brukes til å merke de aller fleste radiofarmasøytiske stoffer. I tillegg til radioaktivt technetium brukes ^133Xe, ^{67Ga og svært sjelden andre radionuklider.}

Radiofarmasøytiske midler som oftest brukes i klinisk praksis.

Anbudsforespørsel	Anvendelsesområde
99m Tc-albumin	Blodstrømningsstudie
99m 'Tc-merkede erytrocytter	Blodstrømningsstudie
99m Tc-kolloid (teknisk)	Leverundersøkelse
99m Tc-butyl-IDA (bromesid)	Undersøkelse av gallesystemet
99m Tc-pyrofosfat (technifor)	Skjelettundersøkelse
99m Ts-MAA	Lungeundersøkelse
133 Han	Lungeundersøkelse
67 Ga-sitrat	Tumortropisk legemiddel, hjerteundersøkelse
99m Ts-sestamibi	Tumortropisk legemiddel
99m Tc-monoklonale antistoffer	Tumortropisk legemiddel
201 T1-klorid	Hjerte, hjerneforskning, tumortropisk legemiddel
99m Tc-DMSA (technemek)	Nyreundersøkelse
131 T-hippuran	Nyreundersøkelse
99Tc -DTPA (pentatech)	Undersøkelse av nyrer og blodårer
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Nyreundersøkelse
99m Tc-perteknetat	Undersøkelse av skjoldbruskkjertelen og spyttkjertlene
18 F-DG	Hjerne- og hjerteforskning
123 I-MIBG	Undersøkelse av binyrene

Ulike diagnostiske enheter er utviklet for å utføre radionuklidstudier. Uavhengig av deres spesifikke formål, er alle disse enhetene designet i henhold til ett enkelt prinsipp: de har en detektor som konverterer ioniserende stråling til elektriske impulser, en elektronisk prosesseringsenhet og en datapresentasjonsenhet. Mange radiodiagnostiske enheter er utstyrt med datamaskiner og mikroprosessorer.

Scintillatorer eller, sjeldnere, gassmålere brukes vanligvis som detektorer. En scintillator er et stoff der lysglimt, eller scintillasjoner, oppstår under påvirkning av hurtigladede partikler eller fotoner. Disse scintillasjonene fanges opp av fotomultiplikatorrør (PMT-er), som omdanner lysglimtene til elektriske signaler. Scintillasjonskrystallen og PMT-en er plassert i et beskyttende metallhus, en kollimator, som begrenser krystallens "synsfelt" til størrelsen på organet eller kroppsdelen som studeres.

Vanligvis har en radiodiagnostisk enhet flere utskiftbare kollimatorer, som velges av legen avhengig av studiens mål. Kollimatoren har ett stort eller flere små hull som radioaktiv stråling trenger inn i detektoren gjennom. I prinsippet, jo større hullet i kollimatoren er, desto høyere er detektorens følsomhet, dvs. dens evne til å registrere ioniserende stråling, men samtidig er oppløsningen lavere, dvs. evnen til å skille mellom små strålingskilder separat. Moderne kollimatorer har flere dusin små hull, hvis plassering velges under hensyntagen til den optimale "visjonen" av studieobjektet! I enheter designet for å bestemme radioaktiviteten til biologiske prøver, brukes scintillasjonsdetektorer i form av såkalte brønntellere. Inne i krystallen er det en sylindrisk kanal hvor et reagensrør med materialet som studeres plasseres. En slik detektordesign øker betydelig dens evne til å fange opp svak stråling fra biologiske prøver. Flytende scintillatorer brukes til å måle radioaktiviteten til biologiske væsker som inneholder radionuklider med myk β-stråling.

Alle diagnostiske studier av radionuklider er delt inn i to store grupper: studier der radiofarmakokinetikken introduseres i pasientens kropp – in vivo-studier, og studier av pasientens blod, vevsbiter og sekreter – in vitro-studier.

Enhver in vivo-studie krever psykologisk forberedelse av pasienten. Formålet med prosedyren, dens betydning for diagnostikk og prosedyren bør forklares for ham. Det er spesielt viktig å understreke studiens sikkerhet. Som regel er det ikke behov for spesiell forberedelse. Pasienten bør kun advares om sin oppførsel under studien. In vivo-studier bruker ulike metoder for å administrere radiofarmasøytika, avhengig av prosedyrens mål. De fleste metodene innebærer å injisere radiofarmasøytika hovedsakelig i en vene, mye sjeldnere i en arterie, organparenkym eller annet vev. Radiofarmasøytika brukes også oralt og ved inhalasjon (inhalasjon).

Indikasjoner for radionuklidundersøkelse bestemmes av behandlende lege etter samråd med radiolog. Som regel utføres den etter andre kliniske, laboratoriemessige og ikke-invasive strålebehandlingsprosedyrer, når behovet for radionukliddata om funksjonen og morfologien til et bestemt organ blir klart.

Det er ingen kontraindikasjoner for radionukliddiagnostikk, det er kun begrensninger gitt av instruksjonene fra Helsedepartementet.

Blant radionuklidmetodene skilles følgende: metoder for visualisering av radionuklider, radiografi, klinisk og laboratorieradiometri.

Begrepet «visualisering» er avledet fra det engelske ordet «vision». Det betegner å skaffe et bilde, i dette tilfellet ved bruk av radioaktive nuklider. Radionuklidvisualisering er å lage et bilde av den romlige fordelingen av radiofarmasøytika i organer og vev når det introduseres i pasientens kropp. Hovedmetoden for radionuklidvisualisering er gammascintigrafi (eller bare scintigrafi), som utføres på en enhet kalt et gammakamera. En variant av scintigrafi utført på et spesielt gammakamera (med en bevegelig detektor) er lag-for-lag radionuklidvisualisering - enkeltfotonemisjonstomografi. I sjeldne tilfeller, hovedsakelig på grunn av den tekniske kompleksiteten ved å skaffe ultrakortlivede positronemitterende radionuklider, utføres også tofotonemisjonstomografi på et spesielt gammakamera. Noen ganger brukes en utdatert metode for radionuklidvisualisering - skanning; den utføres på en enhet kalt en skanner.

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