Radionuklidna študija

Zgodovina odkritja radionuklidne diagnostike

Razdalja med fizikalnimi laboratoriji, kjer so znanstveniki beležili sledi jedrskih delcev, in vsakdanjo klinično prakso se je zdela žalostno dolga. Že sama ideja o uporabi pojavov jedrske fizike za preiskovanje pacientov se morda zdi, če ne že nora, potem pa bajna. Vendar se je prav ta ideja rodila v poskusih madžarskega znanstvenika D. Hevesija, ki je kasneje prejel Nobelovo nagrado. Nekega jesenskega dne leta 1912 mu je E. Rutherford pokazal kup svinčevega klorida, ki je ležal v kleti laboratorija, in rekel: "Tukaj, poskrbi za ta kup. Poskusi izolirati radij D iz svinčeve soli."

Po številnih poskusih, ki jih je D. Hevesi izvedel skupaj z avstrijskim kemikom A. Panethom, je postalo jasno, da svinca in radija D ni mogoče kemično ločiti, saj nista bila ločena elementa, temveč izotopa enega elementa - svinca. Razlikujeta se le po tem, da je eden od njiju radioaktiven. Pri razpadu oddaja ionizirajoče sevanje. To pomeni, da se lahko radioaktivni izotop - radionuklid - uporabi kot označevalec pri preučevanju obnašanja njegovega neradioaktivnega dvojnika.

Zdravnikom so se odprle fascinantne možnosti: vnašanje radionuklidov v bolnikovo telo in spremljanje njihove lokacije z radiometričnimi napravami. V relativno kratkem času je radionuklidna diagnostika postala samostojna medicinska disciplina. V tujini se radionuklidna diagnostika v kombinaciji s terapevtsko uporabo radionuklidov imenuje nuklearna medicina.

Radionuklidna metoda je metoda preučevanja funkcionalnega in morfološkega stanja organov in sistemov z uporabo radionuklidov in z njimi označenih indikatorjev. Ti indikatorji – imenujemo jih radiofarmacevtiki (RF) – se vnesejo v bolnikovo telo, nato pa se z uporabo različnih naprav določi hitrost in narava njihovega gibanja, fiksacije in odstranjevanja iz organov in tkiv.

Poleg tega se za radiometrijo lahko uporabijo vzorci tkiva, kri in bolnikovi izločki. Kljub uvedbi zanemarljivih količin indikatorja (stotinke in tisočinke mikrograma), ki ne vplivajo na normalen potek življenjskih procesov, ima metoda izjemno visoko občutljivost.

Radiofarmak je kemična spojina, ki je odobrena za uporabo pri ljudeh v diagnostične namene in ki v svoji molekuli vsebuje radionuklid. Radionuklid mora imeti sevalni spekter določene energije, povzročati minimalno izpostavljenost sevanju in odražati stanje pregledanega organa.

V zvezi s tem se radiofarmak izbere ob upoštevanju njegovih farmakodinamičnih (obnašanje v telesu) in jedrsko-fizikalnih lastnosti. Farmakodinamiko radiofarmaka določa kemična spojina, na podlagi katere je sintetiziran. Možnosti registracije RFP so odvisne od vrste razpada radionuklida, s katerim je označen.

Pri izbiri radiofarmacevtskega sredstva za pregled mora zdravnik najprej upoštevati njegovo fiziološko usmerjenost in farmakodinamiko. Poglejmo si to na primeru vnosa RFP v kri. Po injiciranju v veno se radiofarmacevtsko sredstvo sprva enakomerno porazdeli po krvi in se prenese v vse organe in tkiva. Če zdravnika zanima hemodinamika in prekrvavitev organov, bo izbral indikator, ki dolgo kroži v krvnem obtoku, ne da bi prešel stene krvnih žil v okoliška tkiva (na primer humani serumski albumin). Pri pregledu jeter bo zdravnik dal prednost kemični spojini, ki jo ta organ selektivno zajame. Nekatere snovi se iz krvi zajamejo preko ledvic in izločijo z urinom, zato se uporabljajo za pregled ledvic in sečil. Nekateri radiofarmacevtski izdelki so tropni do kostnega tkiva, zaradi česar so nepogrešljivi pri pregledu mišično-skeletnega sistema. Z preučevanjem časov transporta ter narave porazdelitve in izločanja radiofarmacevtskega sredstva iz telesa zdravnik presodi o funkcionalnem stanju ter strukturnih in topografskih značilnostih teh organov.

Vendar pa ni dovolj upoštevati le farmakodinamiko radiofarmacevtika. Upoštevati je treba tudi jedrsko-fizikalne lastnosti radionuklida, ki je del njegove sestave. Najprej mora imeti določen spekter sevanja. Za pridobitev slike organov se uporabljajo le radionuklidi, ki oddajajo γ-žarke ali karakteristično rentgensko sevanje, saj je to sevanje mogoče registrirati z zunanjo detekcijo. Več γ-kvantov ali rentgenskih kvantov nastane med radioaktivnim razpadom, učinkovitejši je ta radiofarmak v diagnostičnem smislu. Hkrati naj bi radionuklid oddajal čim manj korpuskularnega sevanja - elektronov, ki se absorbirajo v bolnikovem telesu in ne sodelujejo pri pridobivanju slike organov. S tega vidika so bolj zaželeni radionuklidi z jedrsko transformacijo izomernega prehodnega tipa.

Radionuklidi z razpolovno dobo več deset dni veljajo za dolgožive, več dni - za srednježive, več ur - za kratkožive, nekaj minut - za ultra kratkožive. Iz očitnih razlogov se nagibajo k uporabi kratkoživih radionuklidov. Uporaba srednježivih in zlasti dolgoživih radionuklidov je povezana s povečano izpostavljenostjo sevanju, uporaba ultra kratkoživih radionuklidov pa je zaradi tehničnih razlogov otežena.

Obstaja več načinov za pridobivanje radionuklidov. Nekateri nastajajo v reaktorjih, nekateri v pospeševalnikih. Vendar pa je najpogostejši način pridobivanja radionuklidov generatorska metoda, torej proizvodnja radionuklidov neposredno v laboratoriju za radionuklidno diagnostiko z uporabo generatorjev.

Zelo pomemben parameter radionuklida je energija kvantov elektromagnetnega sevanja. Kvanti zelo nizkih energij se zadržijo v tkivih in zato ne dosežejo detektorja radiometrične naprave. Kvanti zelo visokih energij delno prehajajo skozi detektor, zato je tudi njihova učinkovitost registracije nizka. Optimalno območje kvantne energije v radionuklidni diagnostiki velja za 70–200 keV.

Pomembna zahteva za radiofarmak je minimalna izpostavljenost sevanju med njegovim dajanjem. Znano je, da se aktivnost apliciranega radionuklida zmanjša zaradi dveh dejavnikov: razpada njegovih atomov, torej fizikalnega procesa, in njegovega izločanja iz telesa - biološkega procesa. Čas razpada polovice atomov radionuklida se imenuje fizikalni razpolovni čas T 1/2. Čas, v katerem se aktivnost zdravila, vnesenega v telo, zaradi njegovega izločanja zmanjša za polovico, se imenuje biološki razpolovni čas. Čas, v katerem se aktivnost radiofarmaka, vnesenega v telo, zaradi fizikalnega razpada in izločanja zmanjša za polovico, se imenuje efektivni razpolovni čas (Ef).

Za radionuklidne diagnostične študije poskušajo izbrati radiofarmak z najkrajšim T1/2. To je razumljivo, saj je sevalna obremenitev pacienta odvisna od tega parametra. Vendar pa je zelo kratek fizični razpolovni čas tudi neprijeten: imeti morate čas, da radiofarmak dostavite v laboratorij in izvedete študijo. Splošno pravilo je: Tdar zdravila mora biti blizu trajanja diagnostičnega postopka.

Kot smo že omenili, trenutno laboratoriji najpogosteje uporabljajo generatorsko metodo pridobivanja radionuklidov, v 90–95 % primerov pa gre za radionuklid ^99mTc, ki se uporablja za označevanje velike večine radiofarmacevtskih izdelkov. Poleg radioaktivnega tehnecija se uporabljajo še ^133Xe, ^67Ga in zelo redko drugi radionuklidi.

Radiofarmakovci, ki se najpogosteje uporabljajo v klinični praksi.

RFP	Področje uporabe
99mTc -albumin	Študija pretoka krvi
99m'Tc -označeni eritrociti	Študija pretoka krvi
99m Tc-koloid (technifit)	Pregled jeter
99m Tc-butil-IDA (bromesid)	Pregled žolčnega sistema
99m Tc-pirofosfat (tehnifor)	Pregled skeleta
99m Ts-MAA	Pregled pljuč
133 On	Pregled pljuč
67 Ga-citrat	Tumorotropno zdravilo, pregled srca
99m Ts-sestamibi	Tumorotropno zdravilo
99mTc -monoklonska protitelesa	Tumorotropno zdravilo
201 T1-klorid	Raziskave srca, možganov, tumorotropno zdravilo
99m Tc-DMSA (technemek)	Pregled ledvic
131 T-hipuran	Pregled ledvic
99 Tc-DTPA (pentatech)	Pregled ledvic in krvnih žil
99m Tc-MAG-3 (tehnološki magnezij)	Pregled ledvic
99mTc -pertehnetat	Pregled ščitnice in žlez slinavk
18 F-DG	Raziskave možganov in srca
123 I-MIBG	Pregled nadledvične žleze

Za izvajanje radionuklidnih študij so bile razvite različne diagnostične naprave. Ne glede na njihov poseben namen so vse te naprave zasnovane po enem samem načelu: imajo detektor, ki pretvarja ionizirajoče sevanje v električne impulze, elektronsko procesno enoto in enoto za predstavitev podatkov. Številne radiodiagnostične naprave so opremljene z računalniki in mikroprocesorji.

Kot detektorji se običajno uporabljajo scintilatorji ali, redkeje, plinski števci. Scintilator je snov, v kateri se pod vplivom hitro nabitih delcev ali fotonov pojavijo svetlobni bliski ali scintilacije. Te scintilacije zajamejo fotopomnoževalne cevi (PMT), ki pretvarjajo svetlobne bliske v električne signale. Scintilacijski kristal in PMT sta nameščena v zaščitnem kovinskem ohišju, kolimatorju, ki omejuje "vidno polje" kristala na velikost organa ali dela telesa, ki ga preučujemo.

Običajno ima radiodiagnostični aparat več zamenljivih kolimatorjev, ki jih zdravnik izbere glede na cilje študije. Kolimator ima eno veliko ali več majhnih lukenj, skozi katere radioaktivno sevanje prodira v detektor. Načeloma velja, da večja kot je luknja v kolimatorju, večja je občutljivost detektorja, torej njegova sposobnost registracije ionizirajočega sevanja, hkrati pa je njegova ločljivost nižja, torej sposobnost ločenega razlikovanja majhnih virov sevanja. Sodobni kolimatorji imajo več deset majhnih lukenj, katerih položaj je izbran ob upoštevanju optimalnega "vida" preučevanega predmeta! V napravah, namenjenih določanju radioaktivnosti bioloških vzorcev, se uporabljajo scintilacijski detektorji v obliki tako imenovanih števcev jamic. V notranjosti kristala je valjast kanal, v katerega je nameščena epruveta s preučevanim materialom. Takšna zasnova detektorja znatno poveča njegovo sposobnost zajemanja šibkega sevanja iz bioloških vzorcev. Tekoči scintilatorji se uporabljajo za merjenje radioaktivnosti bioloških tekočin, ki vsebujejo radionuklide, z mehkim β-sevanjem.

Vse radionuklidne diagnostične študije so razdeljene v dve veliki skupini: študije, pri katerih se radiofarmak vnese v bolnikovo telo – študije in vivo, in študije bolnikove krvi, koščkov tkiva in izločkov – študije in vitro.

Vsaka študija in vivo zahteva psihološko pripravo pacienta. Pojasniti mu je treba namen postopka, njegov pomen za diagnostiko in sam postopek. Posebej pomembno je poudariti varnost študije. Praviloma ni potrebna posebna priprava. Pacienta je treba le opozoriti na njegovo vedenje med študijo. Študije in vivo uporabljajo različne metode dajanja radiofarmaka, odvisno od ciljev postopka. Večina metod vključuje injiciranje radiofarmaka predvsem v veno, veliko redkeje v arterijo, parenhim organa ali druga tkiva. Radiofarmak se uporablja tudi peroralno in z inhalacijo (vdihavanjem).

Indikacije za radionuklidno preiskavo določi lečeči zdravnik po posvetu z radiologom. Praviloma se izvaja po drugih kliničnih, laboratorijskih in neinvazivnih obsevalnih posegih, ko postane jasna potreba po radionuklidnih podatkih o delovanju in morfologiji določenega organa.

Za radionuklidno diagnostiko ni kontraindikacij, obstajajo le omejitve, ki jih določajo navodila Ministrstva za zdravje.

Med radionuklidnimi metodami ločimo naslednje: metode vizualizacije radionuklidov, radiografija, klinična in laboratorijska radiometrija.

Izraz "vizualizacija" izhaja iz angleške besede "vision". Označuje pridobitev slike, v tem primeru z uporabo radioaktivnih nuklidov. Vizualizacija radionuklidov je ustvarjanje slike prostorske porazdelitve radiofarmacevtika v organih in tkivih, ko ga vnesemo v bolnikovo telo. Glavna metoda vizualizacije radionuklidov je gama scintigrafija (ali preprosto scintigrafija), ki se izvaja na napravi, imenovani gama kamera. Različica scintigrafije, ki se izvaja na posebni gama kameri (s premičnim detektorjem), je vizualizacija radionuklidov po plasteh - enofotonska emisijska tomografija. Redko, predvsem zaradi tehnične zahtevnosti pridobivanja ultrakratkoživih pozitronsko oddajajočih radionuklidov, se na posebni gama kameri izvaja tudi dvofotonska emisijska tomografija. Včasih se uporablja zastarela metoda vizualizacije radionuklidov - skeniranje; izvaja se na napravi, imenovani skener.

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