Undersøgelse af radionuklider

Historien om opdagelsen af radionukliddiagnostik

Afstanden mellem fysiklaboratorierne, hvor forskerne registrerede sporene af nukleare partikler, og den daglige kliniske praksis virkede deprimerende lang. Selve ideen om at bruge nukleare fysikfænomener til at undersøge patienter kan virke, om ikke skør, så fabelagtig. Men det var denne idé, der blev født i eksperimenterne udført af den ungarske videnskabsmand D. Hevesi, der senere vandt Nobelprisen. En efterårsdag i 1912 viste E. Rutherford ham en bunke blyklorid, der lå i laboratoriets kælder, og sagde: "Her, pas på denne bunke. Prøv at isolere radium D fra blysaltet."

Efter adskillige eksperimenter udført af D. Hevesi sammen med den østrigske kemiker A. Paneth, blev det klart, at det var umuligt at adskille bly og radium D kemisk, da de ikke var separate grundstoffer, men isotoper af ét grundstof - bly. De adskiller sig kun ved, at et af dem er radioaktivt. Når det henfalder, udsender det ioniserende stråling. Det betyder, at en radioaktiv isotop - et radionuklid - kan bruges som en markør, når man studerer opførslen af dets ikke-radioaktive tvilling.

Fascinerende muligheder åbnede sig for læger: at introducere radionuklider i patientens krop og overvåge deres placering ved hjælp af radiometriske apparater. På relativt kort tid blev radionukliddiagnostik en uafhængig medicinsk disciplin. I udlandet kaldes radionukliddiagnostik i kombination med terapeutisk brug af radionuklider for nuklearmedicin.

Radionuklidmetoden er en metode til at studere den funktionelle og morfologiske tilstand af organer og systemer ved hjælp af radionuklider og indikatorer mærket med dem. Disse indikatorer - de kaldes radiofarmaceutiske midler (RP) - introduceres i patientens krop, og derefter bestemmes hastigheden og arten af deres bevægelse, fiksering og fjernelse fra organer og væv ved hjælp af forskellige apparater.

Derudover kan vævsprøver, blod og patientsekreter anvendes til radiometri. Trods tilførsel af ubetydelige mængder af indikatoren (hundrededele og tusindedele af et mikrogram), der ikke påvirker livets normale forløb, har metoden en usædvanlig høj følsomhed.

Et radiofarmaceutisk lægemiddel er en kemisk forbindelse, der er godkendt til administration til mennesker til diagnostiske formål, og som indeholder en radionuklid i sit molekyle. Radionuklidet skal have et strålingsspektrum med en bestemt energi, forårsage minimal strålingseksponering og afspejle tilstanden af det organ, der undersøges.

I denne henseende udvælges et radiofarmaceutisk middel under hensyntagen til dets farmakodynamiske (opførsel i kroppen) og nuklearfysiske egenskaber. Et radiofarmaceutisk middels farmakodynamik bestemmes af den kemiske forbindelse, på basis af hvilken det syntetiseres. Mulighederne for at registrere en RFP afhænger af typen af henfald af den radionuklid, som det er mærket med.

Når lægen vælger et radiofarmaceutisk lægemiddel til undersøgelse, skal vedkommende først og fremmest tage hensyn til dets fysiologiske orientering og farmakodynamik. Lad os betragte dette ved hjælp af eksemplet med indførelsen af et RFP i blodet. Efter injektion i en vene fordeles det radiofarmaceutiske lægemiddel i første omgang jævnt i blodet og transporteres til alle organer og væv. Hvis lægen er interesseret i organernes hæmodynamik og blodfyldning, vil vedkommende vælge en indikator, der cirkulerer i blodbanen i lang tid uden at gå ud over blodkarvæggene ind i det omgivende væv (for eksempel humant serumalbumin). Ved undersøgelse af leveren vil lægen foretrække en kemisk forbindelse, der selektivt optages af dette organ. Nogle stoffer optages fra blodet af nyrerne og udskilles i urinen, så de bruges til at undersøge nyrer og urinveje. Nogle radiofarmaceutiske lægemidler er tropiske for knoglevæv, hvilket gør dem uundværlige ved undersøgelse af bevægeapparatet. Ved at studere transporttiderne og arten af distribution og eliminering af det radiofarmaceutiske lægemiddel fra kroppen, bedømmer lægen den funktionelle tilstand og de strukturelle og topografiske træk ved disse organer.

Det er dog ikke nok kun at betragte et radiofarmaceutisk lægemiddel's farmakodynamik. Det er nødvendigt at tage højde for de nuklearfysiske egenskaber af den radionuklid, der er inkluderet i dets sammensætning. Først og fremmest skal det have et bestemt strålingsspektrum. For at opnå et billede af organer anvendes kun radionuklider, der udsender γ-stråler eller karakteristisk røntgenstråling, da disse stråler kan registreres ved ekstern detektion. Jo flere γ-kvanter eller røntgenkvanter der dannes under radioaktivt henfald, desto mere effektivt er dette radiofarmaceutiske lægemiddel diagnostisk. Samtidig bør radionuklidet udsende så lidt korpuskulær stråling som muligt - elektroner, der absorberes i patientens krop og ikke deltager i at opnå et billede af organer. Ud fra dette synspunkt foretrækkes radionuklider med en nuklear transformation af den isomere overgangstype.

Radionuklider med en halveringstid på flere ti dage betragtes som langlivede, flere dage - mellemlivede, flere timer - kortlivede, flere minutter - ultrakortlivede. Af åbenlyse grunde har de en tendens til at bruge kortlivede radionuklider. Brugen af mellemlivede og især langlivede radionuklider er forbundet med øget strålingseksponering, og brugen af ultrakortlivede radionuklider er vanskelig af tekniske årsager.

Der er flere måder at udvinde radionuklider på. Nogle af dem dannes i reaktorer, andre i acceleratorer. Den mest almindelige måde at udvinde radionuklider på er dog generatormetoden, dvs. produktion af radionuklider direkte i radionukliddiagnostiklaboratoriet ved hjælp af generatorer.

En meget vigtig parameter for et radionuklid er energien af elektromagnetiske strålingskvanter. Kvanter med meget lav energi tilbageholdes i væv og når derfor ikke detektoren i en radiometrisk enhed. Kvanter med meget høj energi passerer delvist gennem detektoren, så deres registreringseffektivitet er også lav. Det optimale område for kvanteenergi i radionukliddiagnostik anses for at være 70-200 keV.

Et vigtigt krav til et radiofarmaceutisk lægemiddel er den minimale strålingseksponering under dets administration. Det er kendt, at aktiviteten af det påførte radionuklid falder på grund af to faktorer: henfaldet af dets atomer, dvs. en fysisk proces, og dets eliminering fra kroppen - en biologisk proces. Henfaldstiden for halvdelen af atomerne i radionuklidet kaldes den fysiske halveringstid T1/2. Den tid, hvor aktiviteten af det lægemiddel, der introduceres i kroppen, halveres på grund af dets eliminering, kaldes den biologiske halveringstid. Den tid, hvor aktiviteten af det radiofarmaceutiske lægemiddel, der introduceres i kroppen, halveres på grund af fysisk henfald og eliminering, kaldes den effektive halveringstid (Ef).

Til diagnostiske undersøgelser af radionuklider forsøger man at vælge et radiofarmaceutisk lægemiddel med den korteste T1/2. Dette er forståeligt, fordi patientens strålingsbelastning afhænger af denne parameter. En meget kort fysisk halveringstid er dog også ubelejlig: man skal have tid til at levere det radiofarmaceutiske lægemiddel til laboratoriet og udføre undersøgelsen. Den generelle regel er: lægemidlets Tdar skal være tæt på varigheden af den diagnostiske procedure.

Som allerede nævnt bruger laboratorier i øjeblikket oftest generatormetoden til at udvinde radionuklider, og i 90-95% af tilfældene er dette radionuklidet ^99mTc, som bruges til at mærke langt de fleste radiofarmaceutiske stoffer. Ud over radioaktivt technetium anvendes ^133Xe, ^{67Ga og meget sjældent andre radionuklider.}

Radiofarmaceutiske midler, der oftest anvendes i klinisk praksis.

Udbudsanmodning	Anvendelsesområde
99m Tc-albumin	Blodgennemstrømningsundersøgelse
99m'Tc -mærkede erytrocytter	Blodgennemstrømningsundersøgelse
99m Tc-kolloid (technifit)	Leverundersøgelse
99m Tc-butyl-IDA (bromesid)	Undersøgelse af galdesystemet
99m Tc-pyrofosfat (technifor)	Skeletundersøgelse
99m Ts-MAA	Lungeundersøgelse
133 Han	Lungeundersøgelse
67 Ga-citrat	Tumortropisk lægemiddel, hjerteundersøgelse
99m Ts-sestamibi	Tumortropisk lægemiddel
99m Tc-monoklonale antistoffer	Tumortropisk lægemiddel
201 T1-klorid	Hjerte, hjerneforskning, tumortropisk lægemiddel
99m Tc-DMSA (technemek)	Nyreundersøgelse
131 T-hippuran	Nyreundersøgelse
99Tc -DTPA (pentatech)	Undersøgelse af nyrer og blodkar
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Nyreundersøgelse
99m Tc-pertechnetat	Undersøgelse af skjoldbruskkirtlen og spytkirtlerne
18 F-DG	Hjerne- og hjerteforskning
123 I-MIBG	Undersøgelse af binyrerne

Forskellige diagnostiske apparater er blevet udviklet til at udføre radionuklidundersøgelser. Uanset deres specifikke formål er alle disse apparater designet efter et enkelt princip: de har en detektor, der omdanner ioniserende stråling til elektriske impulser, en elektronisk behandlingsenhed og en datapræsentationsenhed. Mange radiodiagnostiske apparater er udstyret med computere og mikroprocessorer.

Scintillatorer eller, mindre almindeligt, gastællere bruges normalt som detektorer. En scintillator er et stof, hvor lysglimt, eller scintillationer, opstår under påvirkning af hurtigt ladede partikler eller fotoner. Disse scintillationer opfanges af fotomultiplikatorrør (PMT'er), som omdanner lysglimtene til elektriske signaler. Scintillationskrystallen og PMT'en er placeret i et beskyttende metalhus, en kollimator, som begrænser krystallens "synsfelt" til størrelsen af det organ eller den kropsdel, der undersøges.

Normalt har en radiodiagnostisk enhed flere udskiftelige kollimatorer, som vælges af lægen afhængigt af undersøgelsens mål. Kollimatoren har et stort eller flere små huller, hvorigennem radioaktiv stråling trænger ind i detektoren. I princippet gælder det, at jo større hullet i kollimatoren er, desto højere er detektorens følsomhed, dvs. dens evne til at registrere ioniserende stråling, men samtidig er dens opløsning lavere, dvs. evnen til separat at skelne mellem små strålingskilder. Moderne kollimatorer har flere dusin små huller, hvis position vælges under hensyntagen til den optimale "vision" af undersøgelsesobjektet! I apparater designet til at bestemme radioaktiviteten i biologiske prøver anvendes scintillationsdetektorer i form af såkaldte brøndtællere. Inde i krystallen er der en cylindrisk kanal, hvori et reagensglas med det undersøgte materiale placeres. Et sådant detektordesign øger dens evne til at opfange svag stråling fra biologiske prøver betydeligt. Væskescintillatorer bruges til at måle radioaktiviteten i biologiske væsker, der indeholder radionuklider med blød β-stråling.

Alle diagnostiske undersøgelser af radionuklider er opdelt i to store grupper: undersøgelser, hvor det radioaktive lægemiddel introduceres i patientens krop – in vivo-undersøgelser, og undersøgelser af patientens blod, vævsstykker og sekreter – in vitro-undersøgelser.

Enhver in vivo-undersøgelse kræver psykologisk forberedelse af patienten. Formålet med proceduren, dens betydning for diagnostik og proceduren bør forklares for ham. Det er især vigtigt at understrege undersøgelsens sikkerhed. Som regel er der ikke behov for særlig forberedelse. Patienten bør kun advares om sin adfærd under undersøgelsen. In vivo-undersøgelser bruger forskellige metoder til at administrere det radioaktive lægemiddel afhængigt af procedurens formål. De fleste metoder involverer injektion af det radioaktive lægemiddel primært i en vene, langt sjældnere i en arterie, organparenkym eller andet væv. Det radioaktive lægemiddel anvendes også oralt og ved inhalation (inhalation).

Indikationer for radionuklidundersøgelse bestemmes af den behandlende læge efter konsultation med en radiolog. Som regel udføres den efter andre kliniske, laboratorie- og ikke-invasive strålebehandlingsprocedurer, når behovet for radionukliddata om et bestemt organs funktion og morfologi bliver klart.

Der er ingen kontraindikationer for radionukliddiagnostik, der er kun begrænsninger fastsat i Sundhedsministeriets instruktioner.

Blandt radionuklidmetoderne skelnes følgende: radionuklidvisualiseringsmetoder, radiografi, klinisk og laboratorieradiometri.

Udtrykket "visualisering" stammer fra det engelske ord "vision". Det betegner at opnå et billede, i dette tilfælde ved hjælp af radioaktive nuklider. Radionuklidvisualisering er skabelsen af et billede af den rumlige fordeling af det radioaktive lægemiddel i organer og væv, når det introduceres i patientens krop. Den primære metode til radionuklidvisualisering er gammascintigrafi (eller blot scintigrafi), som udføres på en enhed kaldet et gammakamera. En variant af scintigrafi udført på et specielt gammakamera (med en bevægelig detektor) er lag-for-lag radionuklidvisualisering - enkeltfotonemissionstomografi. I sjældne tilfælde, primært på grund af den tekniske kompleksitet ved at opnå ultrakortlivede positronemitterende radionuklider, udføres tofotonemissionstomografi også på et specielt gammakamera. Nogle gange anvendes en forældet metode til radionuklidvisualisering - scanning; den udføres på en enhed kaldet en scanner.

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