Pag-aaral ng radionuclide

Kasaysayan ng pagtuklas ng radionuclide diagnostics

Ang distansya sa pagitan ng mga laboratoryo ng pisika, kung saan naitala ng mga siyentipiko ang mga track ng mga nuclear particle, at ang pang-araw-araw na klinikal na kasanayan ay tila napakahaba. Ang mismong ideya ng paggamit ng nuclear physics phenomena upang suriin ang mga pasyente ay maaaring mukhang, kung hindi baliw, pagkatapos ay hindi kapani-paniwala. Gayunpaman, ito ang ideya na ipinanganak sa mga eksperimento ng Hungarian scientist na si D. Hevesi, na kalaunan ay nanalo ng Nobel Prize. Isang araw ng taglagas noong 1912, ipinakita sa kanya ni E. Rutherford ang isang tumpok ng lead chloride na nakahiga sa basement ng laboratoryo at sinabi: "Narito, alagaan mo ang tumpok na ito. Subukang ihiwalay ang radium D mula sa lead salt."

Matapos ang maraming mga eksperimento na isinagawa ni D. Hevesi kasama ang Austrian chemist na si A. Paneth, naging malinaw na imposibleng paghiwalayin ang lead at radium D sa kemikal, dahil hindi sila hiwalay na mga elemento, ngunit isotopes ng isang elemento - lead. Naiiba lamang sila dahil ang isa sa kanila ay radioactive. Kapag nabubulok, naglalabas ito ng ionizing radiation. Nangangahulugan ito na ang isang radioactive isotope - isang radionuclide - ay maaaring gamitin bilang isang marker kapag pinag-aaralan ang pag-uugali ng non-radioactive na kambal nito.

Ang mga kaakit-akit na prospect ay binuksan para sa mga doktor: pagpapakilala ng mga radionuclides sa katawan ng pasyente at pagsubaybay sa kanilang lokasyon gamit ang mga radiometric device. Sa medyo maikling panahon, ang radionuclide diagnostics ay naging isang independiyenteng medikal na disiplina. Sa ibang bansa, ang radionuclide diagnostics kasama ang therapeutic na paggamit ng radionuclides ay tinatawag na nuclear medicine.

Ang radionuclide method ay isang paraan ng pag-aaral ng functional at morphological state ng mga organ at system gamit ang radionuclides at indicators na may label na kasama nila. Ang mga tagapagpahiwatig na ito - ang mga ito ay tinatawag na radiopharmaceuticals (RP) - ay ipinakilala sa katawan ng pasyente, at pagkatapos, gamit ang iba't ibang mga aparato, ang bilis at likas na katangian ng kanilang paggalaw, pag-aayos at pag-alis mula sa mga organo at tisyu ay tinutukoy.

Bilang karagdagan, ang mga sample ng tissue, dugo at mga pagtatago ng pasyente ay maaaring gamitin para sa radiometry. Sa kabila ng pagpapakilala ng mga hindi gaanong halaga ng tagapagpahiwatig (daan-daan at ika-1000 ng isang microgram) na hindi nakakaapekto sa normal na kurso ng mga proseso ng buhay, ang pamamaraan ay may napakataas na sensitivity.

Ang radiopharmaceutical ay isang kemikal na tambalan na inaprubahan para sa pangangasiwa sa mga tao para sa mga layuning diagnostic at naglalaman ng radionuclide sa molekula nito. Ang radionuclide ay dapat magkaroon ng radiation spectrum ng isang tiyak na enerhiya, maging sanhi ng minimal radiation exposure, at sumasalamin sa kondisyon ng organ na sinusuri.

Kaugnay nito, ang isang radiopharmaceutical ay pinili na isinasaalang-alang ang pharmacodynamic (pag-uugali sa katawan) at nuclear-physical na mga katangian nito. Ang pharmacodynamics ng isang radiopharmaceutical ay tinutukoy ng kemikal na tambalan batay sa kung saan ito ay synthesize. Ang mga posibilidad ng pagpaparehistro ng isang RFP ay depende sa uri ng pagkabulok ng radionuclide kung saan ito ay may label.

Kapag pumipili ng radiopharmaceutical para sa pagsusuri, dapat munang isaalang-alang ng doktor ang physiological orientation at pharmacodynamics nito. Isaalang-alang natin ito gamit ang halimbawa ng pagpapakilala ng isang RFP sa dugo. Pagkatapos ng iniksyon sa isang ugat, ang radiopharmaceutical ay una nang pantay na ipinamamahagi sa dugo at dinadala sa lahat ng mga organo at tisyu. Kung ang manggagamot ay interesado sa hemodynamics at pagpuno ng dugo ng mga organo, pipili siya ng isang tagapagpahiwatig na umiikot sa daluyan ng dugo sa loob ng mahabang panahon, nang hindi lalampas sa mga dingding ng mga daluyan ng dugo sa mga nakapaligid na tisyu (halimbawa, albumin ng serum ng tao). Kapag sinusuri ang atay, mas pipiliin ng manggagamot ang isang kemikal na tambalan na piling nakukuha ng organ na ito. Ang ilang mga sangkap ay nakukuha mula sa dugo ng mga bato at pinalabas sa ihi, kaya ginagamit ang mga ito upang suriin ang mga bato at daanan ng ihi. Ang ilang mga radiopharmaceutical ay tropiko sa tissue ng buto, na ginagawang kailangan ang mga ito sa pagsusuri sa musculoskeletal system. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga oras ng transportasyon at ang likas na katangian ng pamamahagi at pag-aalis ng radiopharmaceutical mula sa katawan, hinuhusgahan ng doktor ang functional na estado at istruktura at topographic na mga tampok ng mga organ na ito.

Gayunpaman, hindi sapat na isaalang-alang lamang ang mga pharmacodynamics ng isang radiopharmaceutical. Kinakailangang isaalang-alang ang mga nuklear-pisikal na katangian ng radionuclide na kasama sa komposisyon nito. Una sa lahat, dapat itong magkaroon ng isang tiyak na spectrum ng radiation. Upang makakuha ng imahe ng mga organo, tanging radionuclides na naglalabas ng γ-ray o katangiang X-ray radiation ang ginagamit, dahil ang mga radiation na ito ay maaaring mairehistro sa panlabas na pagtuklas. Ang mas maraming γ-quanta o X-ray quanta ay nabuo sa panahon ng radioactive decay, mas epektibo ang radiopharmaceutical na ito sa diagnostic terms. Kasabay nito, ang radionuclide ay dapat maglabas ng kaunting corpuscular radiation hangga't maaari - mga electron na nasisipsip sa katawan ng pasyente at hindi nakikilahok sa pagkuha ng imahe ng mga organo. Mula sa pananaw na ito, ang mga radionuclides na may nuclear transformation ng isomeric transition type ay mas mainam.

Ang mga radionuclides na may kalahating buhay ng ilang sampu-sampung araw ay itinuturing na pangmatagalan, ilang araw - medium-lived, ilang oras - panandalian, ilang minuto - ultra-maikli ang buhay. Para sa malinaw na mga kadahilanan, madalas silang gumamit ng mga panandaliang radionuclides. Ang paggamit ng medium-lived at lalo na long-lived radionuclides ay nauugnay sa pagtaas ng radiation exposure, ang paggamit ng ultra-short-lived radionuclides ay mahirap para sa mga teknikal na dahilan.

Mayroong ilang mga paraan upang makakuha ng radionuclides. Ang ilan sa mga ito ay nabuo sa mga reactor, ang ilan sa mga accelerator. Gayunpaman, ang pinakakaraniwang paraan upang makakuha ng radionuclides ay ang generator method, ibig sabihin, ang paggawa ng radionuclides nang direkta sa radionuclide diagnostics laboratory gamit ang mga generator.

Ang isang napakahalagang parameter ng isang radionuclide ay ang enerhiya ng electromagnetic radiation quanta. Ang napakababang dami ng enerhiya ay pinananatili sa mga tisyu at, samakatuwid, ay hindi umabot sa detektor ng isang radiometric na aparato. Ang napakataas na quanta ng enerhiya ay bahagyang dumaan sa detektor, kaya mababa rin ang kanilang kahusayan sa pagpaparehistro. Ang pinakamainam na hanay ng quantum energy sa radionuclide diagnostics ay itinuturing na 70-200 keV.

Ang isang mahalagang kinakailangan para sa isang radiopharmaceutical ay ang pinakamababang pagkakalantad sa radiation sa panahon ng pangangasiwa nito. Ito ay kilala na ang aktibidad ng inilapat na radionuclide ay bumababa dahil sa dalawang mga kadahilanan: ang pagkabulok ng mga atomo nito, ie isang pisikal na proseso, at ang pag-aalis nito mula sa katawan - isang biological na proseso. Ang oras ng pagkabulok ng kalahati ng mga atom ng radionuclide ay tinatawag na pisikal na kalahating buhay T 1/2. Ang oras kung saan ang aktibidad ng gamot na ipinakilala sa katawan ay bumababa ng kalahati dahil sa pag-aalis nito ay tinatawag na biological half-life. Ang oras kung saan ang aktibidad ng radiopharmaceutical na ipinakilala sa katawan ay bumababa ng kalahati dahil sa pisikal na pagkabulok at pag-aalis ay tinatawag na epektibong kalahating buhay (Ef).

Para sa radionuclide diagnostic studies, sinusubukan nilang pumili ng radiopharmaceutical na gamot na may pinakamaikling T 1/2. Ito ay naiintindihan, dahil ang pag-load ng radiation sa pasyente ay nakasalalay sa parameter na ito. Gayunpaman, ang isang napakaikling pisikal na kalahating buhay ay hindi rin maginhawa: kailangan mong magkaroon ng oras upang maihatid ang radiopharmaceutical sa laboratoryo at isagawa ang pag-aaral. Ang pangkalahatang tuntunin ay: ang Tdar ng gamot ay dapat na malapit sa tagal ng diagnostic procedure.

Tulad ng nabanggit na, sa kasalukuyan ang mga laboratoryo ay kadalasang gumagamit ng paraan ng generator ng pagkuha ng radionuclides, at sa 90-95% ng mga kaso ito ang radionuclide ^99m Tc, na ginagamit upang lagyan ng label ang karamihan ng mga radiopharmaceutical. Bilang karagdagan sa radioactive technetium, ¹³³ Xe, ⁶⁷ Ga, at napakabihirang iba pang radionuclides ay ginagamit.

Ang mga radiopharmaceutical na pinakamadalas na ginagamit sa klinikal na kasanayan.

RFP	Saklaw ng aplikasyon
99m Tc-albumin	Pag-aaral ng daloy ng dugo
99m 'Tc-labeled erythrocytes	Pag-aaral ng daloy ng dugo
99m Tc-colloid (technifit)	Pagsusuri sa atay
99m Tc-butyl-IDA (bromeside)	Pagsusuri ng biliary system
99m Tc-pyrophosphate (technifor)	Pagsusuri ng kalansay
99m Ts-MAA	Pagsusuri sa baga
133 Siya	Pagsusuri sa baga
67 Ga-citrate	Tumorotropic na gamot, pagsusuri sa puso
99m Ts-sestamibi	Tumorotropic na gamot
99m Tc-monoclonal antibodies	Tumorotropic na gamot
201 T1-chloride	Puso, pananaliksik sa utak, gamot na tumorotropic
99m Tc-DMSA (technemek)	Pagsusuri sa bato
131 T-hippuran	Pagsusuri sa bato
99 Tc-DTPA (pentatech)	Pagsusuri ng mga bato at mga daluyan ng dugo
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Pagsusuri sa bato
99m Tc-pertechnetate	Pagsusuri ng thyroid gland at salivary glands
18 F-DG	Pananaliksik sa Utak at Puso
123 I-MIBG	Pagsusuri ng adrenal gland

Iba't ibang diagnostic device ang binuo para magsagawa ng radionuclide studies. Anuman ang kanilang partikular na layunin, ang lahat ng mga aparatong ito ay idinisenyo ayon sa isang prinsipyo: mayroon silang isang detektor na nagko-convert ng ionizing radiation sa mga electrical impulse, isang electronic processing unit, at isang data presentation unit. Maraming radiodiagnostic device ang nilagyan ng mga computer at microprocessor.

Ang mga scintillator o, hindi gaanong karaniwan, ang mga gas counter ay karaniwang ginagamit bilang mga detektor. Ang scintillator ay isang sangkap kung saan ang mga pagkislap ng liwanag, o mga scintillation, ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mabilis na sisingilin na mga particle o photon. Ang mga scintillation na ito ay nakukuha ng mga photomultiplier tubes (PMTs), na nagko-convert ng mga flash ng liwanag sa mga electrical signal. Ang scintillation crystal at PMT ay inilalagay sa isang protective metal casing, isang collimator, na naglilimita sa "field of vision" ng kristal sa laki ng organ o bahagi ng katawan na pinag-aaralan.

Karaniwan, ang isang radiodiagnostic device ay may ilang mga maaaring palitan na collimator, na pinipili ng doktor depende sa mga layunin ng pag-aaral. Ang collimator ay may isang malaki o ilang maliliit na butas kung saan ang radioactive radiation ay tumagos sa detector. Sa prinsipyo, mas malaki ang butas sa collimator, mas mataas ang sensitivity ng detector, ibig sabihin, ang kakayahang magrehistro ng ionizing radiation, ngunit sa parehong oras ay mas mababa ang resolution nito, ibig sabihin, ang kakayahang magkahiwalay na makilala ang mga maliliit na mapagkukunan ng radiation. Ang mga modernong collimator ay may ilang dosenang maliliit na butas, ang posisyon kung saan ay pinili na isinasaalang-alang ang pinakamainam na "pangitain" ng bagay ng pag-aaral! Sa mga device na idinisenyo upang matukoy ang radyaktibidad ng mga biological sample, ang mga scintillation detector ay ginagamit sa anyo ng tinatawag na well counters. Sa loob ng kristal ay mayroong cylindrical channel kung saan inilalagay ang isang test tube na may materyal na pinag-aaralan. Ang ganitong disenyo ng detektor ay makabuluhang pinatataas ang kakayahang makuha ang mahinang radiation mula sa mga biological sample. Ginagamit ang mga liquid scintillator upang sukatin ang radyaktibidad ng mga biological fluid na naglalaman ng radionuclides na may malambot na β-radiation.

Ang lahat ng radionuclide diagnostic na pag-aaral ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: mga pag-aaral kung saan ang radiopharmaceutical ay ipinakilala sa katawan ng pasyente – sa mga pag-aaral sa vivo, at mga pag-aaral ng dugo, mga piraso ng tissue at pagtatago ng pasyente – sa mga pag-aaral sa vitro.

Ang anumang pag-aaral sa vivo ay nangangailangan ng sikolohikal na paghahanda ng pasyente. Ang layunin ng pamamaraan, ang kahalagahan nito para sa mga diagnostic, at ang pamamaraan ay dapat ipaliwanag sa kanya. Ito ay lalong mahalaga na bigyang-diin ang kaligtasan ng pag-aaral. Bilang isang patakaran, hindi na kailangan ng espesyal na paghahanda. Ang pasyente ay dapat lamang bigyan ng babala tungkol sa kanyang pag-uugali sa panahon ng pag-aaral. Ang mga pag-aaral sa vivo ay gumagamit ng iba't ibang paraan ng pangangasiwa ng radiopharmaceutical depende sa mga layunin ng pamamaraan. Karamihan sa mga pamamaraan ay kinabibilangan ng pag-inject ng radiopharmaceutical pangunahin sa isang ugat, mas madalas sa isang arterya, organ parenchyma, o iba pang mga tisyu. Ginagamit din ang radiopharmaceutical nang pasalita at sa pamamagitan ng paglanghap (inhalation).

Ang mga indikasyon para sa pagsusuri sa radionuclide ay tinutukoy ng dumadating na manggagamot pagkatapos ng konsultasyon sa isang radiologist. Bilang isang patakaran, ito ay isinasagawa pagkatapos ng iba pang mga klinikal, laboratoryo at hindi nagsasalakay na mga pamamaraan ng radiation, kapag ang pangangailangan para sa data ng radionuclide sa pag-andar at morpolohiya ng isang partikular na organ ay nagiging malinaw.

Walang mga contraindications sa radionuclide diagnostics, mayroon lamang mga paghihigpit na ibinigay para sa mga tagubilin ng Ministry of Health.

Kabilang sa mga radionuclide na pamamaraan, ang mga sumusunod ay nakikilala: radionuclide visualization method, radiography, clinical at laboratory radiometry.

Ang terminong "visualization" ay nagmula sa salitang Ingles na "vision". Ito ay nagpapahiwatig ng pagkuha ng isang imahe, sa kasong ito gamit ang radioactive nuclides. Ang radionuclide visualization ay ang paglikha ng isang larawan ng spatial distribution ng radiopharmaceutical sa mga organ at tissue kapag ito ay ipinakilala sa katawan ng pasyente. Ang pangunahing paraan ng radionuclide visualization ay gamma scintigraphy (o simpleng scintigraphy), na ginagawa sa isang device na tinatawag na gamma camera. Ang isang variant ng scintigraphy na ginawa sa isang espesyal na gamma camera (na may movable detector) ay layer-by-layer radionuclide visualization - single-photon emission tomography. Bihirang, higit sa lahat dahil sa teknikal na kumplikado ng pagkuha ng ultra-short-lived positron-emitting radionuclides, ang two-photon emission tomography ay ginagawa din sa isang espesyal na gamma camera. Minsan ang isang hindi napapanahong paraan ng radionuclide visualization ay ginagamit - pag-scan; ito ay ginagawa sa isang aparato na tinatawag na scanner.

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