Radionuklid vizsgálat

A radionuklid diagnosztika felfedezésének története

A fizikai laboratóriumok, ahol a tudósok a nukleáris részecskék nyomait rögzítették, és a mindennapi klinikai gyakorlat közötti távolság lehangolóan hosszúnak tűnt. Maga az ötlet, hogy a nukleáris fizikai jelenségeket betegek vizsgálatára használják, ha nem is őrültségnek, de mesésnek tűnhet. Ez az ötlet azonban a későbbi Nobel-díjas magyar tudós, D. Hevesi kísérleteiben született meg. 1912 egyik őszi napján E. Rutherford megmutatott neki egy halom ólom-kloridot a laboratórium alagsorában, és azt mondta: "Tessék, gondoskodj erről a halomról. Próbáld meg izolálni a rádium-D-t az ólomsótól."

D. Hevesi és az osztrák vegyész, A. Paneth közösen végzett számos kísérlet után világossá vált, hogy az ólom és a rádium D kémiai szétválasztása lehetetlen, mivel ezek nem különálló elemek, hanem egyetlen elem – az ólom – izotópjai. Csak abban különböznek egymástól, hogy az egyik radioaktív. Bomláskor ionizáló sugárzást bocsát ki. Ez azt jelenti, hogy egy radioaktív izotóp – egy radionuklid – markerként használható a nem radioaktív ikertestvérének viselkedésének vizsgálatakor.

Lenyűgöző lehetőségek nyíltak meg az orvosok előtt: radionuklidok bejuttatása a beteg szervezetébe és helyük megfigyelése radiometrikus eszközökkel. A radionuklid diagnosztika viszonylag rövid idő alatt önálló orvosi diszciplínává vált. Külföldön a radionuklid diagnosztikát a radionuklidok terápiás alkalmazásával kombinálva nukleáris medicinának nevezik.

A radionuklid módszer a szervek és rendszerek funkcionális és morfológiai állapotának vizsgálatára szolgáló módszer radionuklidok és azokkal jelölt indikátorok felhasználásával. Ezeket az indikátorokat - radiofarmakonoknak (RP) nevezik - a beteg szervezetébe juttatják, majd különféle eszközök segítségével meghatározzák mozgásuk, rögzítésük és a szervekből és szövetekből való eltávolításuk sebességét és jellegét.

Ezenkívül szövetminták, vér és betegváladékok is felhasználhatók radiometriához. Annak ellenére, hogy az indikátorból csak elhanyagolható mennyiségű (a mikrogramm századai és ezredrészei) kerül bevezetésre, amelyek nem befolyásolják az életfolyamatok normális lefolyását, a módszer kivételesen magas érzékenységgel rendelkezik.

A radiofarmakon olyan kémiai vegyület, amelyet diagnosztikai célokra engedélyeztek embereknek történő alkalmazásra, és amelynek molekulája radionuklidot tartalmaz. A radionuklidnak egy bizonyos energiájú sugárzási spektrummal kell rendelkeznie, minimális sugárterhelést kell okoznia, és tükröznie kell a vizsgált szerv állapotát.

E tekintetben a radiofarmakont farmakodinamikai (a szervezetben mutatott viselkedés) és nukleáris-fizikai tulajdonságainak figyelembevételével választják ki. A radiofarmakon farmakodinamikáját az a kémiai vegyület határozza meg, amely alapján szintetizálják. Az RFP regisztrálásának lehetőségei a jelölt radionuklid bomlási típusától függenek.

A vizsgálatra szánt radiofarmakon kiválasztásakor az orvosnak mindenekelőtt figyelembe kell vennie annak fiziológiai orientációját és farmakodinamikáját. Nézzük ezt egy RFP vérbe juttatásának példáján keresztül. Vénába történő injekciózás után a radiofarmakon kezdetben egyenletesen oszlik el a vérben, és elszállítódik az összes szervbe és szövetbe. Ha az orvost a szervek hemodinamikája és vérellátottsága érdekli, akkor olyan indikátort választ, amely hosszú ideig kering a véráramban anélkül, hogy az erek falain túl a környező szövetekbe jutna (például humán szérumalbumin). A máj vizsgálatakor az orvos olyan kémiai vegyületet részesít előnyben, amelyet ez a szerv szelektíven köt meg. Egyes anyagokat a vesék kötnek meg a vérből, és a vizelettel ürülnek ki, ezért a vesék és a húgyutak vizsgálatára használják őket. Egyes radiofarmakonok tropikusak a csontszövettel szemben, ami nélkülözhetetlenné teszi őket a mozgásszervi rendszer vizsgálatában. A radiofarmakon szállítási idejének, valamint eloszlásának és a szervezetből való kiürülésének jellegének tanulmányozásával az orvos megítéli ezen szervek funkcionális állapotát, szerkezeti és topográfiai jellemzőit.

Azonban nem elegendő pusztán egy radiofarmakon farmakodinamikáját figyelembe venni. Figyelembe kell venni az összetételében lévő radionuklid magfizikai tulajdonságait is. Először is, rendelkeznie kell egy bizonyos sugárzási spektrummal. A szervek képének előállításához csak γ-sugarakat vagy karakterisztikus röntgensugárzást kibocsátó radionuklidokat használnak, mivel ezek a sugárzások külső detektálással regisztrálhatók. Minél több γ-kvant vagy röntgenkvant keletkezik a radioaktív bomlás során, annál hatékonyabb ez a radiofarmakon diagnosztikai szempontból. Ugyanakkor a radionuklidnak a lehető legkevesebb korpuszkuláris sugárzást kell kibocsátania - olyan elektronokat, amelyek a beteg testében elnyelődnek, és nem vesznek részt a szervek képének előállításában. Ebből a szempontból az izomer átmeneti típusú magátalakulású radionuklidok az előnyösebbek.

A több tíz napos felezési idejű radionuklidok hosszú felezési idejűek, a több naposak közepes felezési idejűek, a több órásak rövid felezési idejűek, a több percesek pedig ultrarövid felezési idejűek. Nyilvánvaló okokból hajlamosak rövid felezési idejű radionuklidokat használni. A közepes és különösen a hosszú felezési idejű radionuklidok használata fokozott sugárterheléssel jár, az ultrarövid felezési idejű radionuklidok alkalmazása technikai okokból nehézkes.

A radionuklidok előállításának többféle módja van. Némelyiket reaktorokban, némelyiket gyorsítókban állítják elő. A leggyakoribb módja azonban a radionuklidok előállításának a generátoros módszer, azaz a radionuklidok előállítása közvetlenül a radionuklid diagnosztikai laboratóriumban generátorok segítségével.

A radionuklid nagyon fontos paramétere az elektromágneses sugárzási kvantumok energiája. A nagyon alacsony energiájú kvantumok a szövetekben maradnak, ezért nem érik el a radiometriai eszköz detektorát. A nagyon nagy energiájú kvantumok csak részben áthaladnak a detektoron, ezért regisztrációs hatékonyságuk is alacsony. A radionuklid-diagnosztikában a kvantumenergia optimális tartománya 70-200 keV.

Egy radiofarmakonnal szemben támasztott fontos követelmény a minimális sugárterhelés a beadása során. Ismert, hogy az alkalmazott radionuklid aktivitása két tényező miatt csökken: atomjainak bomlása, azaz egy fizikai folyamat, és a szervezetből való kiürülése - egy biológiai folyamat. A radionuklid atomjainak felének bomlási idejét fizikai felezési időnek (T 1/2) nevezzük. Azt az időt, amely alatt a szervezetbe juttatott gyógyszer aktivitása a kiürülése miatt a felére csökken, biológiai felezési időnek nevezzük. Azt az időt, amely alatt a szervezetbe juttatott radiofarmakon aktivitása a fizikai bomlás és a kiürülés miatt a felére csökken, effektív felezési időnek (Ef) nevezzük.

Radionuklid diagnosztikai vizsgálatokhoz igyekeznek a lehető legrövidebb T1/2-vel rendelkező radiofarmakont választani. Ez érthető, mivel a beteg sugárterhelése ettől a paramétertől függ. A nagyon rövid fizikai felezési idő azonban kényelmetlen is: időt kell szánni a radiofarmakon laboratóriumba szállítására és a vizsgálat elvégzésére. Az általános szabály az, hogy a gyógyszer Tdar-jának közel kell lennie a diagnosztikai eljárás időtartamához.

Amint azt már említettük, a laboratóriumok jelenleg leggyakrabban a generátoros módszert alkalmazzák a radionuklidok előállítására, és az esetek 90-95%-ában ez a 99mTc radionuklid ^, amelyet a radiofarmakonok túlnyomó többségének jelölésére használnak. A radioaktív technécium mellett ^133Xe, ^67Ga és nagyon ritkán más radionuklidokat is használnak.

A klinikai gyakorlatban leggyakrabban használt radiofarmakonok.

Ajánlatkérés	Alkalmazási kör
99m Tc-albumin	Véráramlási vizsgálat
99m 'Tc-vel jelölt eritrociták	Véráramlási vizsgálat
99m Tc-kolloid (technikailag alkalmas)	Májvizsgálat
99m Tc-butil-IDA (bromezid)	Az epeúti rendszer vizsgálata
99mTc -pirofoszfát (technifor)	Csontvázvizsgálat
99m Ts-MAA	Tüdővizsgálat
133 Ő	Tüdővizsgálat
67 Ga-citrát	Tumortróp gyógyszer, szívvizsgálat
99m Ts-sestamibi	Tumortróp gyógyszer
99m Tc-monoklonális antitestek	Tumortróp gyógyszer
201 T1-klorid	Szív-, agykutatás, tumortróp gyógyszer
99m Tc-DMSA (technemek)	Vesevizsgálat
131 T-hippurán	Vesevizsgálat
99 Tc-DTPA (pentatech)	A vesék és az erek vizsgálata
99m Tc-MAG-3 (technemágnes)	Vesevizsgálat
99mTc -pertechnetát	A pajzsmirigy és a nyálmirigyek vizsgálata
18 F-DG	Agy- és szívkutatás
123 I-MIBG	Mellékvese vizsgálat

Különböző diagnosztikai eszközöket fejlesztettek ki radionuklid-vizsgálatok elvégzésére. Függetlenül a konkrét céljuktól, mindezeket az eszközöket egyetlen elv alapján tervezték: van egy detektoruk, amely az ionizáló sugárzást elektromos impulzusokká alakítja, egy elektronikus feldolgozó egységük és egy adatmegjelenítő egységük. Sok radiodiagnosztikai eszköz számítógéppel és mikroprocesszorral van felszerelve.

Detektorként általában szcintillátorokat, ritkábban gázszámlálókat használnak. A szcintillátor olyan anyag, amelyben gyorsan töltésű részecskék vagy fotonok hatására fényvillanások, vagy szcintillációk keletkeznek. Ezeket a szcintillációkat fotoelektronsokszorozó csövek (PMT-k) fogják fel, amelyek a fényvillanásokat elektromos jelekké alakítják. A szcintillációs kristályt és a PMT-t egy védő fémburkolatban, egy kollimátorban helyezik el, amely a kristály "látóterét" a vizsgált szerv vagy testrész méretére korlátozza.

Egy radiodiagnosztikai eszköz általában több cserélhető kollimátorral rendelkezik, amelyeket az orvos a vizsgálat céljaitól függően választ ki. A kollimátoron egy nagy vagy több kis lyuk található, amelyeken keresztül a radioaktív sugárzás behatol a detektorba. Elvileg minél nagyobb a lyuk a kollimátorban, annál nagyobb a detektor érzékenysége, azaz az ionizáló sugárzás regisztrálására való képessége, de ugyanakkor alacsonyabb a felbontása, azaz a kis sugárforrások külön-külön történő megkülönböztetésének képessége. A modern kollimátorokban több tucat kis lyuk található, amelyek helyzetét a vizsgálati tárgy optimális "látásának" figyelembevételével választják ki! A biológiai minták radioaktivitásának meghatározására tervezett eszközökben a szcintillációs detektorokat úgynevezett kútszámlálók formájában alkalmazzák. A kristály belsejében egy hengeres csatorna található, amelybe a vizsgált anyagot tartalmazó kémcsövet helyezik. Az ilyen detektorkialakítás jelentősen megnöveli a biológiai mintákból származó gyenge sugárzás befogására való képességét. A folyadékszcintillátorokat a radionuklidokat tartalmazó biológiai folyadékok radioaktivitásának lágy β-sugárzással történő mérésére használják.

Minden radioizotópos diagnosztikai vizsgálat két nagy csoportra oszlik: azokra a vizsgálatokra, amelyek során a radiofarmakont a beteg szervezetébe juttatják – in vivo vizsgálatok, valamint a beteg vérének, szövetdarabjainak és váladékainak vizsgálatára – in vitro vizsgálatok.

Bármely in vivo vizsgálat megköveteli a beteg pszichológiai felkészítését. El kell magyarázni neki az eljárás célját, diagnosztikai jelentőségét és magát az eljárást. Különösen fontos hangsúlyozni a vizsgálat biztonságosságát. Általános szabály, hogy nincs szükség speciális felkészítésre. A beteget csak a vizsgálat során tanúsított viselkedésére kell figyelmeztetni. Az in vivo vizsgálatokban a radiofarmakon beadásának különböző módszereit alkalmazzák, az eljárás céljaitól függően. A legtöbb módszer a radiofarmakon főként vénába, sokkal ritkábban artériába, szerv parenchymába vagy más szövetekbe történő befecskendezését jelenti. A radiofarmakont orálisan és inhalációval (inhalációval) is alkalmazzák.

A radioizotóp-vizsgálat indikációit a kezelőorvos határozza meg radiológussal folytatott konzultációt követően. Általában más klinikai, laboratóriumi és nem invazív sugárterápiás eljárások után végzik, amikor egyértelművé válik az adott szerv működésére és morfológiájára vonatkozó radioizotóp-adatok szükségessége.

A radionuklid diagnosztikának nincsenek ellenjavallatai, csak az Egészségügyi Minisztérium utasításai által előírt korlátozások vannak.

A radionuklid módszerek közül a következőket különböztetjük meg: radionuklid vizualizációs módszerek, radiográfia, klinikai és laboratóriumi radiometria.

A „vizualizáció” kifejezés az angol „vision” szóból származik. Képalkotást jelent, jelen esetben radioaktív nuklidok felhasználásával. A radioizotópok vizualizációja a radiofarmakon térbeli eloszlásának képalkotása a szervekben és szövetekben, amikor azt bejuttatják a beteg szervezetébe. A radioizotópok vizualizációjának fő módszere a gamma-szcintigráfia (vagy egyszerűen szcintigráfia), amelyet egy gamma-kamerának nevezett eszközön végeznek. A szcintigráfia egy speciális gamma-kamerán (mozgatható detektorral) végzett változata a rétegenkénti radioizotóp vizualizáció – egyfoton-emissziós tomográfia. Ritkán, főként az ultrarövid élettartamú pozitronemittáló radioizotópok előállításának technikai bonyolultsága miatt, a kétfoton-emissziós tomográfiát is speciális gamma-kamerán végzik. Néha egy elavult radioizotóp vizualizációs módszert alkalmaznak – a szkennelést; ezt egy szkennernek nevezett eszközön végzik.

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