Студија радионуклида

Историја открића радионуклидне дијагностике

Удаљеност између физичких лабораторија, где су научници бележили трагове нуклеарних честица, и свакодневне клиничке праксе деловала је депресивно дуго. Сама идеја о коришћењу феномена нуклеарне физике за испитивање пацијената могла би деловати, ако не лудо, онда бајковито. Међутим, то је била идеја која се родила у експериментима мађарског научника Д. Хевешија, који је касније добио Нобелову награду. Једног јесењег дана 1912. године, Е. Радерфорд му је показао гомилу оловног хлорида која је лежала у подруму лабораторије и рекао: „Ево, побрини се за ову гомилу. Покушај да изолујеш радијум Д из оловне соли.“

Након бројних експеримената које је спровео Д. Хевеши заједно са аустријским хемичарем А. Панетом, постало је јасно да је немогуће хемијски раздвојити олово и радијум D, пошто нису били одвојени елементи, већ изотопи једног елемента - олова. Разликују се само по томе што је један од њих радиоактиван. Приликом распада емитује јонизујуће зрачење. То значи да се радиоактивни изотоп - радионуклид - може користити као маркер при проучавању понашања његовог нерадиоактивног близанца.

Фасцинантне перспективе су се отвориле лекарима: уношење радионуклида у тело пацијента и праћење њихове локације помоћу радиометријских уређаја. За релативно кратко време, радионуклидна дијагностика је постала самостална медицинска дисциплина. У иностранству, радионуклидна дијагностика у комбинацији са терапијском употребом радионуклида назива се нуклеарна медицина.

Радионуклидна метода је метода проучавања функционалног и морфолошког стања органа и система помоћу радионуклида и индикатора обележених њима. Ови индикатори - називају се радиофармацеутици (РФ) - уносе се у тело пацијента, а затим се, помоћу различитих уређаја, одређује брзина и природа њиховог кретања, фиксације и уклањања из органа и ткива.

Поред тога, за радиометрију се могу користити узорци ткива, крв и пацијентови секрети. Упркос увођењу занемарљивих количина индикатора (стотине и хиљадите делове микрограма) које не утичу на нормалан ток животних процеса, метода има изузетно високу осетљивост.

Радиофармацеутски лек је хемијско једињење које је одобрено за примену код људи у дијагностичке сврхе и које у свом молекулу садржи радионуклид. Радионуклид мора имати спектар зрачења одређене енергије, изазвати минималну изложеност зрачењу и одражавати стање органа који се испитује.

У том смислу, радиофармацеутски лек се бира узимајући у обзир његова фармакодинамска (понашање у телу) и нуклеарно-физичка својства. Фармакодинамику радиофармацеутског лека одређује хемијско једињење на основу којег је синтетисан. Могућности регистровања РФП зависе од врсте распада радионуклида којим је обележен.

Приликом избора радиофармацеутика за испитивање, лекар мора пре свега узети у обзир његову физиолошку оријентацију и фармакодинамику. Размотримо ово на примеру уношења РФП-а у крв. Након ињекције у вену, радиофармацеутик се прво равномерно распоређује у крви и транспортује до свих органа и ткива. Ако је лекар заинтересован за хемодинамику и испуњеност органа крвљу, он ће изабрати индикатор који дуго циркулише у крвотоку, не прелазећи зидове крвних судова у околна ткива (на пример, хумани серумски албумин). Приликом испитивања јетре, лекар ће преферирати хемијско једињење које овај орган селективно хвата. Неке супстанце се хватају из крви путем бубрега и излучују урином, па се користе за испитивање бубрега и уринарног тракта. Неки радиофармацеутици су тропни према коштаном ткиву, што их чини неопходним при испитивању мишићно-скелетног система. Проучавајући време транспорта и природу дистрибуције и елиминације радиофармацеутика из тела, лекар процењује функционално стање и структурне и топографске карактеристике ових органа.

Међутим, није довољно разматрати само фармакодинамику радиофармацеутика. Потребно је узети у обзир нуклеарно-физичка својства радионуклида који је укључен у његов састав. Пре свега, мора имати одређени спектар зрачења. За добијање слике органа користе се само радионуклиди који емитују γ-зраке или карактеристично X-зрачење, пошто се ова зрачења могу регистровати спољашњом детекцијом. Што се више γ-кваната или X-зрака формира током радиоактивног распада, то је овај радиофармацеутик ефикаснији у дијагностичком смислу. Истовремено, радионуклид треба да емитује што мање корпускуларног зрачења - електрона који се апсорбују у телу пацијента и не учествују у добијању слике органа. Са овог становишта, пожељнији су радионуклиди са нуклеарном трансформацијом типа изомерног прелаза.

Радионуклиди са временом полураспада од неколико десетина дана сматрају се дугоживућим, неколико дана - средњевекућим, неколико сати - краткоживућим, неколико минута - ултракраткоживућим. Из очигледних разлога, теже се ка коришћењу краткоживућих радионуклида. Употреба средњевекућих, а посебно дугоживућих радионуклида повезана је са повећаним излагањем зрачењу, употреба ултракраткоживућих радионуклида је отежана из техничких разлога.

Постоји неколико начина за добијање радионуклида. Неки од њих се формирају у реакторима, неки у акцелераторима. Међутим, најчешћи начин добијања радионуклида је генераторска метода, односно производња радионуклида директно у лабораторији за радионуклидну дијагностику помоћу генератора.

Веома важан параметар радионуклида је енергија кванта електромагнетног зрачења. Кванти веома ниске енергије се задржавају у ткивима и, стога, не доспевају до детектора радиометријског уређаја. Кванти веома високе енергије делимично пролазе кроз детектор, па је и њихова ефикасност регистрације ниска. Оптимални опсег квантне енергије у радионуклидној дијагностици сматра се 70-200 keV.

Важан захтев за радиофармацеутски препарат је минимално излагање зрачењу током његове примене. Познато је да се активност примењеног радионуклида смањује због два фактора: распада његових атома, односно физичког процеса, и његовог излучивања из организма - биолошког процеса. Време распада половине атома радионуклида назива се физичко време полураспада T 1/2. Време током којег се активност лека унетог у организам смањује за половину због његовог излучивања назива се биолошко време полураспада. Време током којег се активност радиофармацеутика унетог у организам смањује за половину због физичког распада и излучивања назива се ефективно време полураспада (Ef).

За радионуклидне дијагностичке студије, покушавају да изаберу радиофармацеутски лек са најкраћим Т 1/2. То је разумљиво, јер оптерећење зрачењем на пацијента зависи од овог параметра. Међутим, веома кратко физичко време полураспада је такође незгодно: потребно је имати времена да се радиофармацеутски лек достави у лабораторију и спроведе студија. Опште правило је: Тдар лека треба да буде близу трајања дијагностичке процедуре.

Као што је већ напоменуто, тренутно лабораторије најчешће користе генераторску методу добијања радионуклида, а у 90-95% случајева то је радионуклид ^99mTc, који се користи за обележавање велике већине радиофармацеутских средстава. Поред радиоактивног технецијума, користе се ^133Xe, ^67Ga, а веома ретко и други радионуклиди.

Радиофармацеутици који се најчешће користе у клиничкој пракси.

Захтев за понуду	Обим примене
99m Tc-албумин	Студија протока крви
99m'Tc -обележени еритроцити	Студија протока крви
99m Tc-колоид (технифит)	Преглед јетре
99m Tc-бутил-IDA (бромзид)	Преглед билијарног система
99m Tc-пирофосфат (технифор)	Преглед скелета
99m Ts-MAA	Преглед плућа
133 Он	Преглед плућа
67 Ga-цитрат	Туморотропни лек, преглед срца
99м Тс-сестамиби	Туморотропни лек
99m Tc-моноклонална антитела	Туморотропни лек
201 Т1-хлорид	Истраживање срца, мозга, туморотропни лек
99m Tc-DMSA (технемек)	Преглед бубрега
131 Т-хипуран	Преглед бубрега
99 Tc-DTPA (пентатек)	Преглед бубрега и крвних судова
99m Tc-MAG-3 (технемаг)	Преглед бубрега
99m Tc-пертехнетат	Преглед штитне жлезде и пљувачних жлезда
18 Ф-ДГ	Истраживање мозга и срца
123 I-MIBG	Преглед надбубрежне жлезде

Развијени су различити дијагностички уређаји за извођење радионуклидних студија. Без обзира на њихову специфичну намену, сви ови уређаји су дизајнирани према једном принципу: имају детектор који претвара јонизујуће зрачење у електричне импулсе, електронску јединицу за обраду и јединицу за презентацију података. Многи радиодијагностички уређаји су опремљени рачунарима и микропроцесорима.

Сцинтилатори или, ређе, бројачи гасова се обично користе као детектори. Сцинтилатор је супстанца у којој се бљескови светлости, или сцинтилације, јављају под дејством брзо наелектрисаних честица или фотона. Ове сцинтилације се хватају фотомултипликаторским цевима (ФМЦ), које претварају бљескове светлости у електричне сигнале. Сцинтилациони кристал и ФМЦ се смештају у заштитно метално кућиште, колиматор, које ограничава „видно поље“ кристала на величину органа или дела тела који се проучава.

Обично радиодијагностички уређај има неколико заменљивих колиматора, које лекар бира у зависности од циљева студије. Колиматор има једну велику или више малих рупа кроз које радиоактивно зрачење продире у детектор. У принципу, што је рупа у колиматору већа, то је већа осетљивост детектора, односно његова способност да региструје јонизујуће зрачење, али истовремено је његова резолуција мања, односно могућност одвојеног разликовања малих извора зрачења. Савремени колиматори имају неколико десетина малих рупа, чији се положај бира узимајући у обзир оптималну „визију“ објекта проучавања! У уређајима намењеним за одређивање радиоактивности биолошких узорака, користе се сцинтилациони детектори у облику такозваних бројача бунара. Унутар кристала налази се цилиндрични канал у који се ставља епрувета са материјалом који се испитује. Такав дизајн детектора значајно повећава његову способност да хвата слабо зрачење из биолошких узорака. Течни сцинтилатори се користе за мерење радиоактивности биолошких течности које садрже радионуклиде меким β-зрачењем.

Све радионуклидне дијагностичке студије су подељене у две велике групе: студије у којима се радиофармацеутски препарат уноси у тело пацијента – студије in vivo, и студије пацијентове крви, комадића ткива и секрета – студије in vitro.

Свака ин виво студија захтева психолошку припрему пацијента. Треба му објаснити сврху поступка, његов значај за дијагностику и сам поступак. Посебно је важно нагласити безбедност студије. По правилу, нема потребе за посебном припремом. Пацијента треба само упозорити на његово понашање током студије. Ин виво студије користе различите методе примене радиофармацеутика у зависности од циљева поступка. Већина метода подразумева убризгавање радиофармацеутика углавном у вену, много ређе у артерију, паренхим органа или друга ткива. Радиофармацеутик се такође користи орално и инхалацијом (удисањем).

Индикације за радионуклидно испитивање одређује лекар након консултације са радиологом. По правилу се спроводи након других клиничких, лабораторијских и неинвазивних процедура зрачења, када се укаже потреба за радионуклидним подацима о функцији и морфологији одређеног органа.

Не постоје контраиндикације за радионуклидну дијагностику, постоје само ограничења предвиђена упутствима Министарства здравља.

Међу радионуклидним методама разликују се: методе визуелизације радионуклида, радиографија, клиничка и лабораторијска радиометрија.

Термин „визуализација“ је изведен од енглеске речи „vision“. Означава добијање слике, у овом случају коришћењем радиоактивних нуклида. Визуализација радионуклида је стварање слике просторне расподеле радиофармацеутика у органима и ткивима када се унесе у тело пацијента. Главна метода визуализације радионуклида је гама сцинтиграфија (или једноставно сцинтиграфија), која се изводи на уређају који се назива гама камера. Варијанта сцинтиграфије која се изводи на посебној гама камери (са покретним детектором) је визуализација радионуклида слој по слој - једнофотонска емисиона томографија. Ретко, углавном због техничке сложености добијања ултракраткоживућих позитронски емитованих радионуклида, изводи се и двофотонска емисиона томографија на посебној гама камери. Понекад се користи застарела метода визуализације радионуклида - скенирање; изводи се на уређају који се назива скенер.

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