Радионуклидно изследване

История на откриването на радионуклидната диагностика

Разстоянието между физическите лаборатории, където учените записваха следите от ядрени частици, и ежедневната клинична практика изглеждаше потискащо голямо. Самата идея за използване на явления от ядрената физика за изследване на пациенти можеше да изглежда, ако не безумна, то баснословна. Именно тази идея се ражда в експериментите на унгарския учен Д. Хевеши, който по-късно печели Нобелова награда. Един есенен ден през 1912 г. Е. Ръдърфорд му показва купчина оловен хлорид, лежаща в мазето на лабораторията, и казва: „Ето, погрижи се за тази купчина. Опитай се да изолираш радий D от оловната сол.“

След многобройни експерименти, проведени от Д. Хевеши съвместно с австрийския химик А. Панет, става ясно, че е невъзможно химическито разделяне на оловото и радия D, тъй като те не са отделни елементи, а изотопи на един елемент - оловото. Те се различават само по това, че единият от тях е радиоактивен. При разпадането си той излъчва йонизиращо лъчение. Това означава, че радиоактивен изотоп - радионуклид - може да се използва като маркер при изучаване на поведението на неговия нерадиоактивен близнак.

Пред лекарите се открили очарователни перспективи: въвеждане на радионуклиди в тялото на пациента и наблюдение на местоположението им с помощта на радиометрични устройства. За сравнително кратко време радионуклидната диагностика се превърнала в самостоятелна медицинска дисциплина. В чужбина радионуклидната диагностика в комбинация с терапевтичното приложение на радионуклиди се нарича ядрена медицина.

Радионуклидният метод е метод за изследване на функционалното и морфологичното състояние на органи и системи с помощта на радионуклиди и индикатори, обозначени с тях. Тези индикатори - те се наричат радиофармацевтици (РФ) - се въвеждат в тялото на пациента, след което с помощта на различни устройства се определя скоростта и характерът на тяхното движение, фиксиране и отстраняване от органите и тъканите.

Освен това, за радиометрия могат да се използват тъканни проби, кръв и секрети на пациенти. Въпреки въвеждането на незначителни количества от индикатора (стотни и хилядни от микрограма), които не влияят на нормалното протичане на жизнените процеси, методът има изключително висока чувствителност.

Радиофармацевтик е химично съединение, което е одобрено за приложение при хора за диагностични цели и което съдържа радионуклид в молекулата си. Радионуклидът трябва да има радиационен спектър с определена енергия, да причинява минимално радиационно натоварване и да отразява състоянието на изследвания орган.

В тази връзка, радиофармацевтик се избира, като се вземат предвид неговите фармакодинамични (поведение в организма) и ядрено-физични свойства. Фармакодинамиката на радиофармацевтика се определя от химичното съединение, на базата на което е синтезиран. Възможностите за регистриране на RFP зависят от вида на разпадане на радионуклида, с който е маркиран.

При избора на радиофармацевтик за изследване, лекарят трябва преди всичко да вземе предвид неговата физиологична ориентация и фармакодинамика. Нека разгледаме това на примера с въвеждането на радиофармацевтик (RFP) в кръвта. След инжектиране във вена, радиофармацевтикът първоначално се разпределя равномерно в кръвта и се транспортира до всички органи и тъкани. Ако лекарят се интересува от хемодинамиката и кръвопълненето на органите, той ще избере индикатор, който циркулира в кръвния поток дълго време, без да излиза извън стените на кръвоносните съдове в околните тъкани (например човешки серумен албумин). При изследване на черния дроб лекарят ще предпочете химично съединение, което селективно се улавя от този орган. Някои вещества се улавят от кръвта чрез бъбреците и се екскретират с урината, така че се използват за изследване на бъбреците и пикочните пътища. Някои радиофармацевтици са тропни към костната тъкан, което ги прави незаменими при изследване на опорно-двигателния апарат. Чрез изучаване на времето за транспортиране и естеството на разпределението и елиминирането на радиофармацевтика от организма, лекарят преценява функционалното състояние и структурните и топографските особености на тези органи.

Не е достатъчно обаче да се разглежда само фармакодинамиката на радиофармацевтика. Необходимо е да се вземат предвид ядрено-физичните свойства на радионуклида, включен в състава му. На първо място, той трябва да има определен спектър на излъчване. За да се получи изображение на органи, се използват само радионуклиди, излъчващи γ-лъчи или характеристично рентгеново лъчение, тъй като тези лъчения могат да бъдат регистрирани с външна детекция. Колкото повече γ-кванти или рентгенови кванти се образуват по време на радиоактивния разпад, толкова по-ефективен е този радиофармацевтик в диагностично отношение. В същото време радионуклидът трябва да излъчва възможно най-малко корпускуларна радиация - електрони, които се абсорбират в тялото на пациента и не участват в получаването на изображение на органи. От тази гледна точка, радионуклидите с ядрена трансформация от типа изомерен преход са за предпочитане.

Радионуклидите с период на полуразпад от няколко десетки дни се считат за дългоживеещи, няколко дни - средноживеещи, няколко часа - краткоживеещи, няколко минути - ултракраткоживеещи. По очевидни причини те са склонни да използват краткоживеещи радионуклиди. Използването на средноживеещи и особено дългоживеещи радионуклиди е свързано с повишено радиационно натоварване, използването на ултракраткоживеещи радионуклиди е трудно по технически причини.

Има няколко начина за получаване на радионуклиди. Някои от тях се образуват в реактори, други в ускорители. Най-разпространеният начин за получаване на радионуклиди обаче е генераторният метод, т.е. производството на радионуклиди директно в лабораторията за радионуклидна диагностика с помощта на генератори.

Много важен параметър на радионуклида е енергията на квантите на електромагнитното излъчване. Квантите с много ниска енергия се задържат в тъканите и следователно не достигат до детектора на радиометрично устройство. Квантите с много висока енергия преминават частично през детектора, така че ефективността им на регистрация също е ниска. Оптималният диапазон на квантовата енергия в радионуклидната диагностика се счита за 70-200 keV.

Важно изискване към радиофармацевтика е минималното радиационно натоварване по време на приложението му. Известно е, че активността на приложения радионуклид намалява поради два фактора: разпадането на неговите атоми, т.е. физичен процес, и елиминирането му от организма - биологичен процес. Времето на разпад на половината от атомите на радионуклида се нарича физичен полуживот T 1/2. Времето, през което активността на въведения в организма медикамент намалява наполовина поради неговото елиминиране, се нарича биологичен полуживот. Времето, през което активността на въведения в организма радиофармацевтик намалява наполовина поради физичен разпад и елиминиране, се нарича ефективен полуживот (Ef).

За радионуклидни диагностични изследвания се опитват да изберат радиофармацевтично лекарство с най-кратък T 1/2. Това е разбираемо, защото радиационното натоварване на пациента зависи от този параметър. Много краткият физически полуживот обаче е и неудобен: необходимо е да имате време да доставите радиофармацевтика в лабораторията и да проведете изследването. Общото правило е: Tdar на лекарството трябва да е близък до продължителността на диагностичната процедура.

Както вече беше отбелязано, в момента лабораториите най-често използват генераторния метод за получаване на радионуклиди и в 90-95% от случаите това е радионуклидът ^99mTc, който се използва за маркиране на по-голямата част от радиофармацевтиците. В допълнение към радиоактивния технеций се използват ^133Xe, ^67Ga и много рядко други радионуклиди.

Радиофармацевтици, най-често използвани в клиничната практика.

Заявка за предложения	Обхват на приложение
99mTc -албумин	Проучване на кръвния поток
99m'Tc -маркирани еритроцити	Проучване на кръвния поток
99m Tc-колоид (технифит)	Преглед на черния дроб
99m Tc-бутил-IDA (бромзид)	Изследване на жлъчната система
99m Tc-пирофосфат (технифор)	Скелетен преглед
99 м Ts-MAA	Преглед на белите дробове
133 Той	Преглед на белите дробове
67 Ga-цитрат	Туморотропно лекарство, сърдечно изследване
99 м Ts-сестамиби	Туморотропно лекарство
99m Tc-моноклонални антитела	Туморотропно лекарство
201 Т1-хлорид	Изследвания на сърцето, мозъка, туморотропно лекарство
99m Tc-DMSA (технемек)	Преглед на бъбреците
131 Т-хипуран	Преглед на бъбреците
99 Tc-DTPA (пентатех)	Изследване на бъбреците и кръвоносните съдове
99m Tc-MAG-3 (технемаг)	Преглед на бъбреците
99m Tc-пертехнетат	Изследване на щитовидната жлеза и слюнчените жлези
18 F-DG	Изследвания на мозъка и сърцето
123 I-MIBG	Преглед на надбъбречните жлези

Разработени са различни диагностични устройства за извършване на радионуклидни изследвания. Независимо от специфичното им предназначение, всички тези устройства са проектирани по един-единствен принцип: те имат детектор, който преобразува йонизиращото лъчение в електрически импулси, електронен процесор и устройство за представяне на данни. Много радиодиагностични устройства са оборудвани с компютри и микропроцесори.

Като детектори обикновено се използват сцинтилатори или, по-рядко, газови броячи. Сцинтилаторът е вещество, в което под действието на бързо заредени частици или фотони възникват светлинни проблясъци или сцинтилации. Тези сцинтилации се улавят от фотоумножителни тръби (ФУТ), които преобразуват светлинните проблясъци в електрически сигнали. Сцинтилационният кристал и ФУТ са поставени в защитен метален корпус, колиматор, който ограничава „зрителното поле“ на кристала до размера на изследвания орган или част от тялото.

Обикновено радиодиагностичният апарат има няколко сменяеми колиматора, които се избират от лекаря в зависимост от целите на изследването. Колиматорът има един голям или няколко малки отвора, през които радиоактивното лъчение прониква в детектора. По принцип, колкото по-голям е отворът в колиматора, толкова по-висока е чувствителността на детектора, т.е. способността му да регистрира йонизиращо лъчение, но същевременно разделителната му способност е по-ниска, т.е. способността да се разграничават отделно малки източници на лъчение. Съвременните колиматори имат няколко десетки малки отвора, чието положение се избира, като се взема предвид оптималното „зрение“ на обекта на изследване! В устройства, предназначени за определяне на радиоактивността на биологични проби, се използват сцинтилационни детектори под формата на така наречените кладенчови броячи. Вътре в кристала има цилиндричен канал, в който се поставя епруветка с изследвания материал. Такава конструкция на детектора значително увеличава способността му да улавя слабо лъчение от биологични проби. Течните сцинтилатори се използват за измерване на радиоактивността на биологични течности, съдържащи радионуклиди, с меко β-лъчение.

Всички радионуклидни диагностични изследвания се разделят на две големи групи: изследвания, при които радиофармацевтикът се въвежда в тялото на пациента – in vivo изследвания, и изследвания на кръвта, тъканните парченца и секретите на пациента – in vitro изследвания.

Всяко in vivo изследване изисква психологическа подготовка на пациента. Целта на процедурата, нейното значение за диагностиката и самата процедура трябва да му бъдат обяснени. Особено важно е да се подчертае безопасността на изследването. Като правило, няма нужда от специална подготовка. Пациентът трябва само да бъде предупреден за поведението си по време на изследването. In vivo изследванията използват различни методи за приложение на радиофармацевтика в зависимост от целите на процедурата. Повечето методи включват инжектиране на радиофармацевтика главно във вена, много по-рядко в артерия, органен паренхим или други тъкани. Радиофармацевтикът се използва също перорално и чрез инхалация (вдишване).

Показанията за радионуклидно изследване се определят от лекуващия лекар след консултация с рентгенолог. Като правило, то се провежда след други клинични, лабораторни и неинвазивни лъчетерапия, когато се изясни необходимостта от радионуклидни данни за функцията и морфологията на определен орган.

Няма противопоказания за радионуклидна диагностика, има само ограничения, предвидени от инструкциите на Министерството на здравеопазването.

Сред радионуклидните методи се разграничават следните: методи за визуализация на радионуклиди, рентгенография, клинична и лабораторна радиометрия.

Терминът „визуализация“ произлиза от английската дума „vision“. Той обозначава получаване на изображение, в този случай с помощта на радиоактивни нуклиди. Радионуклидната визуализация е създаването на картина на пространственото разпределение на радиофармацевтика в органи и тъкани, когато той се въведе в тялото на пациента. Основният метод за радионуклидна визуализация е гама-сцинтиграфията (или просто сцинтиграфия), която се извършва на устройство, наречено гама-камера. Вариант на сцинтиграфията, извършван на специална гама-камера (с подвижен детектор), е послойната радионуклидна визуализация - еднофотонна емисионна томография. Рядко, главно поради техническата сложност на получаване на ултракраткоживеещи позитронно-излъчващи радионуклиди, се извършва и двуфотонна емисионна томография на специална гама-камера. Понякога се използва остарял метод за радионуклидна визуализация - сканиране; то се извършва на устройство, наречено скенер.

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