Види генераторів короткоживучих радіонуклідів

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені О.О.БОГОМОЛЬЦЯ

“Затверджено”

на методичній нараді кафедри радіології

З курсом радіаційної медицини

Завідувач кафедри

професор М.М.Ткаченко

“ 31” травня 2007 р.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ

ПРИ ПІДГОТОВЦІ ДО ПРАКТИЧНОГО (СЕМІНАРСЬКОГО) ЗАНЯТТЯ

Київ – 2007

1. Актуальність теми:Великі наукові відкриття кінця 19-го століття – рентгенівського випромінювання В.К.Рентгеном (1895) і природної радіоактивності А.А.Бекерелем (1896) – поклали початок бурхливому розвитку нових напрямків в хімії та фізиці. Почалось використання джерел іонізуючої радіації в різних сферах життя і діяльності людини.

Висока біологічна активність іонізуючого випромінювання (ІВ), небезпека наближених та віддалених несприятливих наслідків його впливу на здоров’я людей визначають необхідність знань механізмів біологічної дії радіації для оцінки її впливу при радіодіагностичних обстеженнях хворих та при лікувальному використанні (променевій терапії).

Широке клінічне використання променевих методів діагностики вимагає у студена знань принципів та засобів одержання діагностичної інформації, принципову будови радіо діагностичних апаратів, їх типи, фізико-технічні принципи магнітно-резонансної томографії (МРТ), можливості їх використання в діагностичному процесі

2. Конкретні цілі:

студент повинен знати :
а. Основнi методики і принципи радіонуклідної діагностики;
б. Фiзико-технiчнi принципи МРТ;

3. Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми (міждисциплінарна інтеграція)

Завдання для самостійної праці під час підготовки до заняття.

4.1. Перелік основних термінів, параметрів, характеристик, які повинен засвоїти студент при підготовці до заняття:

Види генераторів короткоживучих радіонуклідів

6. Всі РФП проходять атестацію, подібну до інших ліків та фармацевтичних препаратів. Вони повинні мати відповідну хімічну, радіохімічну, радіонуклідну чистоту і бути стерильними та апірогенними.

Хімічна чистота РФП визначається наявністю вньому інших не радіоактивних речовин, особливо домішок важких металів.

Радіохімічна чистотаРФП визначається часткою радіонукліда, яка знаходиться в препараті в відповідній хімічній формі. Радіохімічні домішки можуть значно впливати на достовірність отриманої інформації.

Радіонуклідна чистотаРФП полягає у відсутності домішок радіонуклідів, які можуть створювати небажано високі дози опромінення пацієнта, знизити точність і змінити результати дослідження. Цей вид чистоти контролюється радіо-та спектрометрією.

Стерильністьдосягається стерилізацією одним із 4 способів оброблення парою, сухим теплом, фільтрацією, опроміненням (радіаційна стерилізація).

Апірогенність забезпечується використанням апірогенних реагентів, розчинів, посуду і дотриманням відповідних вимог в процесі виробництва і приготування препаратів.

Найбільш важливо, щоб препарат давав корисну діагностичну інформацію, був не дорогим і не шкідливим для пацієнтів1.

7. 1. Найпростіший - це ентеральний (per os). При такому шляху введення РФП всмоктується в кров із шлунково-кишкового тракту та накопичується в досліджуваному органі. Наприклад, всмоктування радіоактивного йоду (неорганічний етап обміну йоду в організмі).

Коли ж РФП всмоктується повільніше, ніж накопичується органом, тоді цей шлях лімітується. Наприклад, ми не можемо визначити функцію нирок при пероральному введені РФП, тому що нирки швидше виводять цей препарат із крові, ніж він всмоктується в кишечнику. Частіше використовується.

2. внутрішньовенне введення РФП. Цей метод використовується для дослідження функції та топографії печінки, нирок, серцево-судинної системи, головного мозку та інших органів. Використовується також внутрішньоартеріальний шлях введення РФП.

3. Підшкірний - для проведення непрямої лімфографії з метою оцінки стану лімфатичних вузлів при діагностиці регіонарних метастазів.

4. Внутрішньошкірний - використовується для оцінки тканинної резорбції при захворюваннях судин.

5.Інгаляційний - для оцінки вентиляційної здатності легень та кровообігу мозку.

6.В лімфатичні судини - для проведення прямої лімфографії.

7.Безпосередньо в тканини - для оцінки м'язового кровообігу.

8.В спино-мозковий канал - для визначення його прохідності.

Умовно всі РФП поділяються:

1) за видом випромінювання:

- b-випромінювачі (³²Р, тритій);

- γ- випромінювачі (^99mТс, ¹²³I, ^113mІп);

- змішані (¹³¹І, ¹⁹⁸Аu).

2) за накопиченням в органах та тканинах:

- органотропні (¹⁹⁸Аu-колоїд,¹⁹⁷ Hg-промеран, ^99mТс-пертехнетат);

- туморотропні (⁶⁷Gа-цитрат);

- без селективного накопичення в організмі (тритієва вода)

Органотропність може бути направленою, коли препарат вибірково концентрується (жовчний міхур) і непрямою, коли РФП накопичується тимчасово на шляху його виведення із організму (нирки, сечовий міхур). Наприклад, направлену органотропність до щитовидної залози має ¹³¹I, ¹²⁵I, до печінки - колоїдний розчин ¹⁹⁸Аu; до підшлункової залози – ⁷⁵Se-метіонин та інші.

3) за періодом напіврозпаду:

- ультракороткоживучі (період напіврозпаду від хвилин до годин);

- короткоживучі (період напіврозпаду від годин до двох тижнів);

- довгоживучі (період напіврозпаду більше двох тижнів).

Радіонуклідна діагностика - це розділ медичної радіології, присвячений використанню РФП для діагностики захворювань на основі вивчення будови, функції організму та обміну речовин в нормі та при патології

9. Радіометри, які видають інформацію у вигляді імпульсів за хвилину чи за секунду, називаються звичайнимирадіометрами (лічильниками). Вони можуть бути:

а) клінічними - для вимірювання іонізуючого випромінювання людини або частини її тіла;

б) лабораторними, які використовуються при методах "in vitro". Вони більш складні, обладнані ЕОМ, аналізують інформацію, що надходить, і видають її у вигляді цифр (наприклад 50мг тироксину в 1мл крові або інших біологічно активних речовин). Процес вимірювання звичайно триває декілька хвилин.

іонізаційні і сцинтиляційні.Детектор - основна деталь кожного радіометру. Окрім детектора радіометр включає в себе реєстратор імпульсів та блок живлення - це високовольтний стабілізуючий випрямлювач електричного струму. Для детекторів різних конструкцій потрібен постійний струм високої напруги(до 1500-2000Вт)

10.Радіографивикористовують для вимірювання швидкоплинної зміни швидкоплинної зміни радіоактивності в часі. Електричний струм за допомоги самописця, перетворюється не криву у вигляді графіка. Радіографи або хронографи бувають одноканальні (однодетекторні) і багатоканальні (наприклад, при дослідженні функції нирок потрібно чотири детектори: для лівої і правої нирки, серця, сечового міхура).

11. Гамма-топографи - це сканери, планарні гамма-камери, одно- та двохфотонні емісійні томографи, які додають уявлення про розподілення РФП в межах організму або певного органу. Для того щоб "бачити" весь орган, детектор автоматично ступінчато переміщується спочатку в одному напрямку, потім робить крок вниз і далі рухається у зворотному напрямку. Швидкість переміщення детектора та густину штрихів можна регулювати. Цей процес називають скануванням, а подібні радіометри- сканерами. В сучасних гамма-топографах використовується ЕОМ, які аналізують сигнали, опрацьовують інформацію і можуть представити у вигляді двох- чи тривимірного зображення (картинки) або кривої, що характеризує зміни радіоактивності в часі. Для збільшення розрізняльної здатності гамма-камери використовується сильноколімований детектор, в “поле зору” якого потрапляє невелика ділянка

12.Гамма-камера може працювати в двох режимах: удинамічному і в статичному. В статичному режимі за певні проміжки часу отримуються гамма-топограми, а при динамічному режимі імпульси струму із всього органу або окремих ділянок ("зон інтересу"), сумуються за кожну секунду (хвилину), і на їх основі викреслюється крива зміни активності за певний час. Тобто за одне введення РФП ми можемо вивчити топографію і функцію органу, що значно підвищує діагностичну ефективність методу. Переваги метода також в тому, що зображення можна отримувати за долі секунди. Відпадає також потреба, як при скануванні, переміщувати детектор. Сканограму (статичну сцинтиграму) можемо отримати, якщо РФП затримується в об'єкті обстеження більш тривалий час, достатній для обстеження всієї площини органу.

Емісійні томографи дозволяють отримати пошарове зображення. В томографі детектор переміщується навколо повздовжньої осі тіла хворого і за допомогою ЕОМ зображення реконструюється у фронтальній, сагітальній площинах або по типу поперечних анатомічних зрізів Пирогова. Пошарове зображення можливо також отримати за допомогою позитронного емісійного томографа(ПЕТ).

В ПЕТ за рахунок анігіляції позитронів утворюється два гамма-кванти, які летять у діаметрально протилежних напрямках. І якщо з двох сторін об'єкта розмістити два детектори і використати принцип співпадіння сцинтиляцій, то при реконструкції сигналів за допомогою ЕОМ отримуємо об'ємне зображення. ПЕТ дуже коштовні і потребують циклотронів для отримання ультракороткоживучих РФП з періодом напіврозпаду в декілька хвилин (наприклад, фтор-17, період напіврозпаду якого становить 1,2 хвилини).

14.Основою радіонуклідної діагностики є вимірювання радіоактивності всього тіла або окремих ділянок, тобто органів, тканин та біологічного матеріалу, який ми беремо у пацієнта. При цьому вивчаються:

1.Розбавлення РФП.Частіше відбувається в рідких середовищах організму людини. Наприклад, за допомогою принципу розбавлення вимірюється об'єм циркулюючої крові (ОЦК). Внутрішньовенно вводиться альбумін сироватки крові, помічений ^99mТс-пертехнетатом , який циркулює з кров'ю і не виходить за межі судинного русла. Після його перемішування (через 15-20 хвилин) береться кров і в колодязному лічильнику вимірюється радіоактивність, яка порівнюється з радіоактивністю введеного РФП. Чим більший об'єм циркулюючої крові, тим менша буде концентрація в ній РФП. ОЦК розраховуємо по формулі розбавлення:

2.Швидкість переміщення.Наприклад, визначення швидкості венозного кровообігу нижніх кінцівок. Для цього вводиться у вену ступні РФП, детектор встановлений в ділянці пупартової зв'язки, включається самописець, який записує хронограму. Час появи підйому активності на кривій і буде мірою швидкості кровообігу (сек).

3.Накопичення і виведення.Якщо ми вводимо тропний до органу препарат, то чим кращий кровообіг в ньому, чим краще функціонує орган, тим швидше він захопить цей препарат із крові. Радіоактивність препарата при цьому зменшиться, і тим швидше він виведеться із організму, якщо він екскретується, наприклад нирками. В інших випадках, коли препарат, наприклад мічений колоїд, не екскретується печінкою фаза екскреції буде відсутньою. Тому на самописці підйом кривої буде високим і крутим. Якщо функція органу знижена, то цей підйом буде низький і пологий, а виведення дози повільним, відповідно більш повільно знижується і прекардіальна крива радіоактивності (крива кліренсу крові). Отримані параметри можуть розраховуватись у відносних або абсолютних величинах, що визначається за допомогою математичного моделювання фізіологічних процесів і дає можливість вивчити функцію органу

4. Розподілення РФП.Цей принцип дає можливість за допомогою органотропного препарату отримати гамма-топограму (сканограму, статичну сцинтиграму, емісійну томограму), вивчити топографію органу (місце розташування, розміри, форму, обриси), виявити вогнищеві і дифузні патологічні зміни завдяки нерівномірному розподіленню РФП в ньому

5. Взаємодія.Принцип використовується частіше при in vitro діагностиці, який базується на взаємодії (конкурентному сполученні) шуканих стабільних і аналогічних їм мічених сполук (антигенів) із специфічною сприймаючою системою - з антитілом. Для цього використовують комерційні набори, до складу яких входять: антиген радіоактивний (аналог того, який потрібно визначити), 5 пробірок зі стандартними відомими концентраціями для одержання калібруючої кривої. Ці компоненти вносять в пробірку, в яку додається сироватка крові хворого. Антитіл береться менше, ніж сумарно антигенів, котрі конкурують за зв'язок з антитілами. В такому випадку перевага буде на боці того антигену, якого більше. Після інкубації центрифугуємо і проводимо радіометрію зв'язаних комплексів, що випали в осадок. Якщо у сироватці крові вміст антигену високий, то осад буде менш радіоактивний. А якщо антигену у сироватці мало, то з антитілами зв'яжеться більше радіоактивного тироксину і осад буде більш радіоактивним, наприклад, для кількісного визначення тироксину, таке ж дослідження провадиться зі стандартними концентраціями нерадіоактивного антигену, наприклад, 30, 60, 90, 120, 150 нмоль/л тироксину. За результатами радіометрії креслимо графік залежності радіоактивності від концентрації, тобто отримується калібровочна крива. Від значення радіоактивності на осі ординат проводимо горизонтальну лінію до перетину з калібровочною кривою, опускаємо перпендикуляр на лінію абсцис і знімаємо показник концентрації тироксину в крові хворого. При оснащенні багатоканального лічильника (наприклад 12-канального Гамма-800), ЕОМ результати радіоімунологічного аналізу (РІА) розраховуються і виводяться на принтер автоматично. Поміченими можуть бути антитіла. В цьому випадку реакцію називають – імунорадіометричний аналіз (ІРМА).

1. РІА найбільш поширений в таких сферах медицини як:

1) in vivo діагностика;

2) in vitro діагностика.

При in vivo діагностиці РФП вводиться до організму людини різними шляхами і після цього проводиться реєстрація випромінювання. При таких методиках діагностичного дослідження людина опромінюється.

При in vitro діагностиці процес відбувається в пробірці, в якій знаходиться радіоактивний препарат, а до нього додають певні компоненти біологічних речовин людини: частіше сироватку крові, екстракти тканин, сеча та інші екскрети. На основі їх взаємодії з радіоактивним препаратом отримується важлива діагностична інформація. При такій методиці дослідження опромінення пацієнта відсутнє. Цей метод є різновидом сатураційного аналізу, що базується на "заміщенні" мічених і немічених лігандів речовини, яка підлягає визначенню.

До першої групи методів радіонуклідної діагностики відносяться:

· радіометрія(кількість імпульсів за секунду, хвилину);

· радіографія (хронографія) - отримується крива зміни радіоактивності в часі;

· сканування( сканографія) – вивчається розподіл РФП;

· сцинтиграфія: статична чи динамічна;

· емісійна комп'ютерна одно - і двофотоннатомографія.

15.1. Радіометрія - метод базується на підрахунку кількості випромінювань радіонуклідів за одиницю часу з певної ділянки (або всього тіла людини). Для цього використовують прилади - радіометри

15.2.Радіографія - суть методу полягає в тому, що реєстрація розпаду радіонуклідів із того чи іншого органу здійснюється не в цифровому вигляді, а у вигляді кривої зміни радіоактивності в часі. Для цього використовують прилади – радіографи

15.3. Сканування - метод площинного зображення на основі накопичення і розподілення в органі РФП, тропного до цього органу або до патологічного вогнища в ньому. Сканограма, як і рентгенограма є юридичним документом. Для сканування використовують сканери.

15.4. Сцинтиграфія - метод отримання площинного зображення органу на основі розподілення в ньому РФП по реєстрації сцинтиляцій на екрані осцилографу або на відіомоніторі ЕОМ. Для цього використовують гамма-камери. На відміну від сканування, сцинтиграфія може виконуватися не тільки в статичному, але і в динамічному режимах із записом інформації на комп'ютері.

15.5. Емісійна комп’ютерна томографія. Існує два види томографії: однофотонна (ОФЕКТ) і позитронна (ПЕТ).При ОФЕКТ зображення отримують, використовуючи звичайні радіонукліди, у яких один фотон вивільняється при одиночному розпаді.

Для позитронної емісійної томографії використання радіонуклідів, які випускають два протилежно спрямованих фотони необхідне в результаті анігіляції позитрону та електрону. Фотони, маючи енергію по 0,51 МеВ рухаються в протилежних напрямках, реєстрація їх відбувається в певних ділянках протилежно розташованих від тіла людини детекторів.

Важливою перевагою радіонуклідних методів діагностики є дуже велика чутливість, і чим вона вище, тим більша точність. Для того, щоб порівняти чутливість цих методів, достатньо сказати, що за допомогою біохімічних методів визначається приблизно 0,001г/мл певної речовини (це 10^-3 -10^-4 г/мл). Тоді як методом радіоіндикації визначаються речовини, а це вже 10^-12 г/мл(так в кількості 17 атомів був відкритий хімічний елемент менделєвій).

Таким чином, при радіонуклідній діагностиці в організм можна ввести таку кількість мічених атомів, яка практично не змінює загального вмісту хімічних елементів в організмі і тим самим не впливає на хід життєвих процесів та дозволяє отримувати високодостовірні результати. Метод малоінвазивний, тому що дози опромінення невеликі.

На сьогоднішній день радіонуклідний метод став надзвичайно важливим для біології та медицини тому. Що він якнайкраще відповідає сучасним вимогам проводити досліди в умовах максимально наближених до фізіологічних

Магнітно – резонансна томографія (МРТ) - винятково цінний метод дослідження, дозволяє одержувати зображення тонких шарів тіла людини в будь-якій проекції: у фронтальній, сагітальній, аксіальній і косих проекціях, при цьому повітря і кістки не є завадою для візуалізації.

Можна реконструювати об’ємні зображення органів, синхронізувати отримання томограм з зубцями електрокардіограми. Дослідження не обтяжливе для хворого і не супроводжується жодними відчуттями і ускладненнями.

17. Фізичні основи МРТ.МРТ базується на явищі ядерно-магнітного резонансу. Якщо тіло, що знаходиться в постійному потужному магнітному полі, опромінити зовнішніми електромагнітними імпульсами, частота яких дорівнює частоті переходу між енергетичними рівнями ядер атомів, то ядра розпочнуть переходити у вищерозташовані по енергії квантові стани. Інакше кажучи, спостерігається вибірне (резонансне) поглинання енергії електромагнітного поля. При припиненні впливу змінного магнітного поля виникає резонансне виділення енергії у вигляді МР - сигналу. Цей сигнал подається на детектор, а потім на ЕОМ для аналізу. МР - зображення визначається трьома характеристиками: щільністю протонів (тобто концентрацією ядер водню), часом релаксації Т₁(спін-решітковий) і поперечною релаксацією Т₂ (спін-спіновий) та швидкістю руху рідини. МРТ-зображенння отримується в основному завдяки аналізу часу релаксації. МРТ дослідження спирається на спроможності ядер інших атомів поводити себе як магнітні диполі. Цю властивість мають ядра, що містять непарне число нуклонів, що відрізняються не нульовим спином і відповідним йому магнітним моментом.

МРТ в порівнянні з рентгенівським і радіонуклідним методами, використовує промені дуже малої енергії. Вона на 19 порядків менша, ніж енергія, що використовується при рентгенівському і радіонуклідному методах.

МР - томографи можуть створювати зображення розтину будь-якої частини тіла. При цьому іонізувальне випромінювання не використовується. В порівнянні з ультрасонографією та рентгенівською КТ ця методика коштовніша, технічно складніша і теоретично важча для розуміння. Незважаючи на це, МРТ обумовила значний прогрес в діагностичній радіології. Оскільки більшість сучасних МР-томографів налагоджені на реєстрацію радіосигналів атомів водню, МР-томограма являє собою картину просторового розподілу молекул, що містять атоми водню. Система для МРТ складається з магніту, що створює статичне магнітне поле. Магніт порожнистий, в ньому є тунель, в якому розташовується пацієнт. Для радіохвильового збудження ядер водню всередині магніту встановлюють додаткову високочастотну котушку, яка також приймає сигнали релаксації.

Для клінічної МРТ використовуються поля силою від 0,1 до 2 Тл

(в експерименті допускається використання 7 Тл). В клінічній практиці служба радіаційної безпеки забороняє застосування МР-томографів з полем більш 2,5 Тл. Понад цієї межі поля вважаються потенційно небезпечними і можуть допускатися тільки для наукових лабораторій.Для порівняння, сила магнітного поля Землі коливається від 0,7 Гауса на полюсі до 0,3 Гауса на екваторі. (1 Тл=10000 Гауса).

Значний контраст м'яких тканин - одна з основних характеристик МРТ, що зумовила швидкий розвиток цієї техніки. Контрастність в основному пояснюється релаксаційними явищами Т₁ і Т₂.

Років 5-10 тому контрастні засоби для МРТ вважалися цілком непотрібними. В багатьох клінічних ситуаціях це справді так, але досвід показав, що контрастування при певних патологічних процесах збільшують обсяг діагностичної інформації. Тому за останні роки була розроблена велика кількість контрастних препаратів для МРТ. Всі вони мають магнітні властивості і підсилюють інтенсивність зображення тканин, в яких вони знаходяться, скорочуючи релаксацію (Т₁ і/або Т₂) навколишніх протонів. Найчастіше контрастні препарати містять парамагнітний іон металу гадолінію (Gd^З+), який зв'язаний з молекулою - носієм. Контрастні речовини вводяться внутрішньовенно і розподіляються по організму подібно водорозчиненим рентгеноконтрастним речовинам.

• ⇐ Назад
• 1
• 234
• Далее ⇒