Навигация
Радионуклидная диагностика
62346
знаков
1
таблица
3
изображения
2. Радионуклидная диагностика
Радионуклидная диагностика – один из видов лучевой диагностики, основанный на внешней радиометрии излучения, исходящего из органов и тканей после введения радиофармацевтических препаратов непосредственно в организм пациента. Это метод функциональной визуализации, позволяющий качественно и количественно оценить наличие функционирующей ткани в исследуемом органе. Особенности технологий ядерной медицины - распознавание патологического процесса на молекулярном уровне, в ряде случаев на доклинической стадии. Технологии радионуклидной диагностики являются функциональными и физиологичными (т.е. не влияющими на течение нормального или патологического процесса жизнедеятельности органа и системы, который они отражают).
Радионуклидная диагностика основана на дистанционной радиометрии и использовании радиофармпрепаратов (РПФ), отличительная черта которых – способность накапливаться и распределяться в исследуемом органе в зависимости от наличия функционирующей ткани и отражать динамику протекающих в органе процессов. Когда радиоактивный изотоп вводят в организм человека, появляется возможность с помощью счетчика измерить создаваемое излучение и определить локализацию, количество и характер распределения введенного изотопа. Подобная информация неоценима для диагностики ряда медицинских нарушений. Благодаря высокой чувствительности счетчиков, определяющих излучение, в организм человека вводят очень небольшое количество радиоактивных веществ. Поэтому подобные обследования проводят при довольно низких дозах облучения тканей, что одновременно означает необходимость введения очень небольшой массы радиопрепарата. Во многих происходящих в организме процессах, особенно включающих взимодействие с гормонами или витаминами, нормальное равновесие веществ легко нарушить. Радиоактивное же обследование редко когда требует введения более чем 1 мкг (одна миллионная часть грамма) вещества, путь которого в организме необходимо проследить, что не приведет к нарушению указанного выше нормального равновесия. Это ценное качество радиоизотопного метода, которое используют при проведении медицинских и биологических исследований. Радионуклидная диагностика – это метод диагностики основанный на введении пациенту радиофармакологического препарата (РФП), обладающего следующими свойствами: 1.тропностью (сродством) к исследуемому органу или ткани (например, участие в метаболизме исследуемой ткани) 2. наличие радиоактивной метки, позволяющей определить динамику и количество накопившегося РФП с помощью внешнего датчика.Радиофармацевтическим препаратом называется химическое соединение, предназначенное для введения человеку с диагностической или лечебной целью и содержащее в своей молекуле определенный радиоактивный нуклид. Он вводится в организм вместе с фармацептическими препаратами, при помощи инъекции, заглатывания или ингаляции. Это не больно и безопасно, а эффект феноменален: слабое радиоизлучение, идущее из организма, дает точнейшую информацию о различных органах и возможных патологиях; получение подобной информации другими способами требует дорогостоящих исследований или хирургического вмешательства, либо вовсе невозможно. Уникальность метода состоит в том, что радиоизлучение идет изнутри органа, а не транслируется извне, как при использовании рентгена, компьютерной томографии или отображения магнитного резонанса (излучателем является не внешнее устройство, а т.н. радиоизотоп - радиоактивная часть вводимого в организм препарата) . Это позволяет исследовать интересующий орган на более высоком уровне: полученная картина отображает не только анатомические аномалии, как в вышеупомянутых случаях, но и биологические процессы.Ядерная медицина использует гамма-лучи, подобные х-излучению, используемому в рентгеноскопии. Слабое излучение, идущее из исследуемого органа, фиксируется специальной камерой, которая устанавливается в нескольких сантиметрах от тела пациента. Это занимает несколько минут, камеры работают бесшумно, не беспокоя обследуемого, а получаемая информация может оказаться незаменимой в целом ряде случаев: при исследовании работы сердца и кровообращения в головном мозге, в исследованиях клеток головного мозга, адекватности работы почек, легких и желудка, усвояемости витаминов и исследования плотности костной ткани. Ядерная медицина позволяет обнаружить мельчайшие костные переломы до того, как они станут заметны при помощи рентгена. Она также может идентифицировать рак и возможность его излечимости, локализовать эпилептические схватки, болезнь Паркинсона и Альцхеймера, последствия сердечного приступа и состояние трансплантированных органов.В конце 20-х годов ХХ века впервые были использованы меченые соединения в клинической практике. Тогда Блюмгарт и Вейз в 1927 г. опубликовали работы по использованию газа радона для определения гемодинамики у больных с сердечной недостаточностью. Появление в распоряжении у медиков радиоактивно меченных атомов открыло целую область, известную как радиоизотопная медицина и уже вступившую в качестве новой специальности в свои законные права.
Новая область медицины основана на использовании радиоактивных изотопов. Химические свойства изотопа идентичны с таковыми обычного соответствующего элемента. Имея слишком много или слишком мало нейтронов в ядре, некоторые из изотопов являются радиоактивными, т. е. испускают излучение, которое можно обнаружить с помощью чувствительного прибора, например счетчика Гейгера или сцинтилляционного счетчика. Излучение может состоять из гамма- или альфа -лучей, или из лучей обоих видов. Существуют определенные изотопы, которые используют в радиоизотопной медицине. Выбор радиоактивного нуклида осуществляется со следующими требованиями: низкая радиотоксичность, приемлемый период полураспада (от нескольких минут до нескольких часов), удобное для регистрации гамма – излучение. Радиоактивный нуклид, который тем или иным способом был введен в структуру препарата, выполняет роль его маркера. Излучения радионуклида становятся переносчиками координированной информации от исследуемого пациента к информационно-измерительному комплексу.
Физическая характеристика излучений радионуклида решающим образом предопределяет объем и глубину залегания подлежащего исследованию участка тела. В этом случае радиоактивное излучение, исходящее из организма пациента, в неявном виде несет сведения о функциональном состоянии различных физиологических механизмов и структурно-топографических особенностях различных органов и систем. Наблюдая за особенностями распределения радиоактивного препарата во времени (динамику распределения), либо в выбранном объеме тела (органа), или в целом организме, мы получаем возможность судить о функциональном состоянии органов и систем.
Изучая же характер пространственного распределения, мы приобретаем сведения о стуктурно-топографических особенностях той или иной части тела, органа или системы. Поэтому по своим функциональным свойствам РПФ могут быть разделены на физиологически тропные и инертные. Из чего следует, что первые являются оптимальным средством для проведения структурно – топографических исследований, каждое из которых проводится, начиная с момента установления более или менее стабильного распределения РФП в исследуемом органе или системе. Вторые, которые часто называют индикаторами ” транзита ”, используются главным образом для исследования методами гамма – хронографии.
При этом высокая удельная активность препарата и приемлемая энергия гамма – квантов, испускаемых радионуклидом – меткой, гарантируют хорошие пространственное разрешение, а быстрый распад радионуклидов позволяет проводить серию динамических наблюдений через минимальный интервал времени при отсутствии органного фона от предшествовавшего радионуклидного обследования. Хорошей иллюстрацией использования радиоактивных веществ в медицине является закономерность распределения радиоактивного йода при различных заболеваниях щитовидной железы, проведенные в 1939 г. Гамильтоном.
Известно, что щитовидная железа непременно захватывает весь йод, попадающий в организм, независимо от пути проникновения. Пациенту было предложено принять внутрь раствор 131I, радиоактивность которого была предварительно сосчитана счетчиком Гейгера и принята за 100%. Тем же счетчиком проводились измерения радиоактивности в области щитовидной железы через 2 часа, через 4 часа и через сутки после введения радиоактивного йода.
Таким образом, была эмпирически определена норма накопления препарата в щитовидной железе. Если накопление произошло быстрее, то имеем дело с гиперфункцией щитовидной железы, а если накопление шло медленнее, чем в норме, то с гипофункцией. Этот пример использования радиоактивного индикатора в клинических целях наглядно демонстрирует сущность и возможности радионуклидной диагностики.
Несмотря на использование более совершенных регистраторов излучения, современных радиофармпрепаратов и радиоактивных меток, принцип регистрации и оценки накопления индикатора именно в функционирующей ткани остается неизменным. Радиобиологи утверждают, что малые дозы ионизирующего излучения увеличивают среднюю продолжительность жизни в популяции и стимулируют умственные способности. Люди, работающие в области применения радионуклидов, отличаются неординарностью и быстротой мышления. Поэтому радионуклидная диагностика всегда находилась на передовых рубежах медицинской науки и техники.
Важным этапом развития радионуклидной диагностики стало техническое переоснащение регистрирующей аппаратуры, замена счетчиков Гейгера, характеризующимися длительным временем ионизации и деионизации (т.е. «мертвым» временем), на сцинтилляционные датчики.
Сцинтилляционный датчик представляет собой кристалл соли галогена и щелочного металла (чаще соль KI), активированного 3-х валентным таллием. В середине 50-х годов, с развитием атомной промышленности, появилась возможность производить в достаточных количествах различные радионуклиды, что привело к расширению ассортимента органотропных радиофармпрепаратов. В это же время совершенствовались и радиометрические приборы. Так появилась возможность ввести радиоактивную метку в гиппуровую кислоту, которая традиционно использовалась для определения функционального состояния канальцевого аппарата почек. Для определения функции почек гиппуровую кислоту вводили пациенту и наблюдали динамику ее появление в моче. При введении меченого гиппурана и внешней радиометрии раздельно каждой из почек к датчику двухканального радиометра присоединяли самописец, который регистрировал изменение радиоактивности во времени. Получали две кривые, которые представляли собой суммарный график накопления и выведения препарата каждой из почек – ренограммы. Изменение формы и высоты кривых характеризовали ту или иную патологию.
Описанная методика представляет собой классический случай динамического, так называемого функционального, исследования. Следующим этапом в развитии радионуклидной визуализации стало создание сканера. Было предложено измерять радиоактивность, перемещая датчик радиометра по прямой линии вдоль исследуемого органа, останавливаясь на определенное время счета через равные значения расстояния, при этом получался линейный срез. Далее датчик перемещался на одно значение расстояния перпендикулярно предыдущему передвижению и снова двигался параллельно первой прямой. Подобное движение повторялось последовательно до получения полного изображения проекции органа. Такая совокупность линейных срезов или сканов получила название сканограммы, а метод – сканирование. Создание новых приборов стимулировало создание новых радиофармпрепаратов. Появилась возможность для визуализации на сканере различных органов: щитовидной железы с 131I, печени c 197Au, почек c 169Yb, сердца c 201Tl, легких c 133Xe, поджелудочной железы с 75Se, и т.д. При отсутствии ультразвуковой диагностики и компьютерной томографии радионуклидное сканирование являлось единственным методом визуализации очагового поражения органов и тканей.
Большинство из перечисленных радиофармпрепаратов имело повышенную радиотоксичность, в основном из-за большего периода полураспада (max у 75Se – 121 день). Оптимальным для проведения исследования являлся бы препарат с наименьшим периодом полураспада, идеально несколько часов или минут. Такие препараты практически не могли быть использованы на практике, т.к. для того, чтобы доставить необходимую для введения дозу от производителя до пользователя, приходится вывозить дозы препарата превышающие предельно допустимые уровни во много раз. Эта, на первый взгляд, не имеющая решения проблема была снята с помощью использования генераторов радиоактивных изотопов. Принцип работы генератора основывается на том, что распад некоторых нестабильных элементов заканчивается не образованием стабильного изотопа, а созданием дочернего, нового нестабильного элемента.
В медицинской диагностической практике используются чаще всего две генераторные пары 113Sn – 113mIn и 99Mo – 99mTc. В Росси чаще работают с радиоактивным изотопом 99mTc, имеющим идеальный для сцинтиграфии моноэнергетический спектр гамма излучения 140 кэВ и период полураспада - 6 часов. Для его получения используется 99Mo – период полураспада ~ 7 суток. Технологически 99MoО42– прочно соединяется с сорбентом – окисью алюминия и опускается в стеклянную колонку, заполненную стерильным физиологическим раствором. При этом оксид молибдена (99MoО42–) остается жестко присоединенным к сорбенту, и в результате ?– - распада превращается в водорастворимый оксид технеция (99mTcО42–), который оказывается в растворе в виде пертехнетата натрия – Na+(99mTcO4)–. В медицинское учреждение привозят генератор с находящимся внутри защитного контейнера молибденом 99MoО42–, из которого в течение недели и более, непосредственно на рабочем месте, можно получать соединения технеция 99mTc с периодом полураспада всего 6 часов.
Таким образом, создаются условия для минимальной лучевой нагрузки на пациента. Период полураспада радиоактивной метки всего 6 часов, т.е., если бы препарат вообще не выводился из организма, то через 6 часов его осталась половина, через 12 часов ?, через 18 – 1/8 и через сутки 1/16 часть от введенной дозы – значения близкие к естественному фону.
С учетом биологического выведения препарата (в случае с исследованием почек биологическое полувыведение – 15 минут) лучевые нагрузки на пациента невелики и в большинстве исследований не превышают облучение при флюорографии. [7]Технеций является радионуклидной меткой, общей для различных радиофармпрепаратов. Многие фирмы, в том числе и в России, производят леофилизированные химические наборы для приготовления технециевых радиофармпрепаратов. Большинство из них требует только добавления перхенетата, который после растворения леофилизата жестко соединяется с химическим веществом, тропным для того или иного органа.
Таблица 1
Коллективная эффективная доза и возможный риск отдаленных последствий.
| Вид обследования | Доза, чел-зв./год. | Возможное число дополнительных смертей, случай/год. |
| Рентгенография | 1,03*105 | 1700 |
| Рентгеноскопия | 2,12*105 | 3500 |
| Флюрография | 0,68*105 | 1120 |
| РФП | 0,09*105 | 132 |
| Всего | 3,92*105 | 6452 |
В конце 60-х, начале 70-х годов бурное развитие технологии создания крупных кристаллов, химии полимеров и радиоэлектроники позволили создать качественно новый вид радиометрического прибора – гамма-камеру (см. приложения 1). Проблема заключалась в том, что для ее создания требовался кристалл KI большего диаметра, с тщательно отполированными параллельными стенками, полностью изолированный от воздушной среды. Соль KI является исключительно гигроскопичной, при контакте с воздухом впитывает находящиеся там пары воды, и теряет свои оптические свойства.
Сложность заключалась в создании и напылении на кристалл прозрачной полимерной пленки, коэффициент преломления которой был бы равен коэффициенту преломления кристалла. Поверх кристалла на специальной смазке (для полного оптического контакта) устанавливались фотоэлектронные умножители для регистрации сцинтилляционных вспышек. При попадании гамма-частицы кристалл засвечивается целиком, но с разной интенсивностью, наибольшей в месте попадания частицы. Несложная плечевая электронная схема опроса ФЭУ позволяет определить координаты попадания частицы и вывести их на дисплей прибора. Изображения полученные на гамма-камере получили название сцинтиграмм, а метод – сцинтиграфии.
На первых гамма-камерах регистрация количества частиц происходила за счет длительного «запоминающего» свечения люминофора дисплея. С развитием компьютерной техники все гамма-камеры снабжались компьютерами, где сразу же были созданы программы обработки изображения. Бурное развитие компьютерной техники в 80-е годы привело к созданию новых систем обработки сцинтиграмм, в частности к созданию эмиссионного компьютерного томографа.
Эмиссионный компьютерный томограф представляет собой гамма-камеру, детектор которой имеет возможность вращаться вокруг стола с пациентом, делая несколько кадров под различными углами наклона.
Компьютерная программа реконструирует срезы в любом направлении и любой толщины и дает возможность получить объемное изображение исследуемого органа.
Новейшим достижением развития радионуклидной диагностики стало создание позитронного эмиссионного томографа (ПЭТ). Регистрирующее устройство – детекторы позитронного эмиссионного томографа – по принципу действия мало, чем отличается от регистрирующего устройства обычной 2-х детекторной гамма-камеры. Сам же позитрон сразу же после излучения аннигилирует с электроном, испуская при этом два фотона, двигающихся строго в противоположных направлениях. Регистрируются только те частицы, которые одновременно попали в идентичные координаты обоих детекторов. Это позволяет значительно увеличить разрешающую способность прибора при введении меньших доз радиофармпрепарата., Небольшой период полураспада не позволяет перевозить позитронные радиофармпрепараты на большие расстояния. На позитронном эмиссионном томографе можно исследовать сложные процессы метаболизма, диагностировать новообразования и т.д. (см. приложение 2).
Похожие работы
... число дополнительных смертей, случай/год. Рентгенография 1,03*105 1700 Рентгеноскопия 2,12*105 3500 Флюрография 0,68*105 1120 РФП 0,09*105 132 Всего 3,92*105 6452 -2- Способы получения радионуклидов для ядерной медицины. Основные источники производства радионуклидов для ядерной медицины следующие: ядерные реакторы, ускорители ...
... или химической обработки или теряющих при этом свои функциональные свойства, имеет большое значение. Широкое использование сульфаниламидов и антибиотиков в медицине и ветеринарии обусловливает особый интерес к стерильности этих препаратов и способам стерилизации их. Сульфаниламиды, обладая высокой радиорезистентностью, без особых трудностей подвергаются радиационной стерилизации. При дозе 2,5 ...
... области, находящиеся на территории Семипалатинского полигона подверглись влиянию радиоактивных элементов, которое проявляется как на молекулярном, клеточном уровне, так и на уровне целого организма. Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения, в нашей области является стронций-90. Некоторые районы Павлодарской области оказалась наиболее загрязнёнными областями Республ
... приводит к нарушениям в обмене веществ и приостанавливает размножение клеток (в том числе и здоровых). Поэтому в случаях использования лучевой терапии особое внимание уделяется тому, чтобы максимально оградить здоровые ткани от воздействия облучения. Ядерная физика в геологии Нетрудно предположить, что залежи минералов, обладающих естественной радиоактивностью, обнаружить несложно. Методы ...
0 комментариев