Radionuklidová studie

Historie objevu radionuklidové diagnostiky

Vzdálenost mezi fyzikálními laboratořemi, kde vědci zaznamenávali stopy jaderných částic, a každodenní klinickou praxí se zdála depresivně dlouhá. Samotná myšlenka využití jevů jaderné fyziky k vyšetření pacientů se mohla zdát, ne-li šílená, tak báječná. Právě tato myšlenka se však zrodila v experimentech maďarského vědce D. Hevesiho, který později získal Nobelovu cenu. Jednoho podzimního dne v roce 1912 mu E. Rutherford ukázal hromadu chloridu olovnatého ležící ve sklepě laboratoře a řekl: „Tady se postarej o tuto hromadu. Zkus izolovat radium D z olovnaté soli.“

Po četných experimentech, které provedl D. Hevesi společně s rakouským chemikem A. Panethem, se ukázalo, že chemicky oddělit olovo a radium D není možné, protože se nejedná o samostatné prvky, ale o izotopy jednoho prvku - olova. Liší se pouze tím, že jeden z nich je radioaktivní. Při rozpadu emituje ionizující záření. To znamená, že radioaktivní izotop - radionuklid - lze použít jako marker při studiu chování jeho neradioaktivního dvojníka.

Lékařům se otevřely fascinující perspektivy: zavádění radionuklidů do těla pacienta a sledování jejich polohy pomocí radiometrických přístrojů. Během relativně krátké doby se radionuklidová diagnostika stala samostatnou lékařskou disciplínou. V zahraničí se radionuklidová diagnostika v kombinaci s terapeutickým využitím radionuklidů nazývá nukleární medicína.

Radionuklidová metoda je metoda studia funkčního a morfologického stavu orgánů a systémů za použití radionuklidů a indikátorů jimi označených. Tyto indikátory – nazývají se radiofarmaka (RF) – se zavádějí do těla pacienta a poté se pomocí různých zařízení určuje rychlost a povaha jejich pohybu, fixace a odstraňování z orgánů a tkání.

Kromě toho lze pro radiometrii použít vzorky tkání, krev a sekrety pacientů. Navzdory zavedení zanedbatelného množství indikátoru (setiny a tisíciny mikrogramu), které neovlivňují běžný průběh životních procesů, má metoda mimořádně vysokou citlivost.

Radiofarmakum je chemická sloučenina schválená pro podávání lidem pro diagnostické účely, která ve své molekule obsahuje radionuklid. Radionuklid musí mít radiační spektrum určité energie, způsobovat minimální radiační expozici a odrážet stav vyšetřovaného orgánu.

V tomto ohledu se radiofarmakum vybírá s ohledem na jeho farmakodynamické (chování v těle) a jaderno-fyzikální vlastnosti. Farmakodynamika radiofarmaka je určena chemickou sloučeninou, na jejímž základě je syntetizováno. Možnosti registrace RFP závisí na typu rozpadu radionuklidu, kterým je značeno.

Při výběru radiofarmaka k vyšetření musí lékař v první řadě zohlednit jeho fyziologickou orientaci a farmakodynamiku. Uvažujme to na příkladu zavedení RFP do krve. Po injekci do žíly je radiofarmakum zpočátku rovnoměrně distribuováno v krvi a transportováno do všech orgánů a tkání. Pokud se lékař zajímá o hemodynamiku a krevní náplň orgánů, zvolí indikátor, který cirkuluje v krevním řečišti po dlouhou dobu, aniž by překročil stěny cév do okolních tkání (například lidský sérový albumin). Při vyšetření jater lékař upřednostní chemickou sloučeninu, kterou tento orgán selektivně zachycuje. Některé látky jsou z krve zachyceny ledvinami a vylučovány močí, proto se používají k vyšetření ledvin a močových cest. Některá radiofarmaka jsou tropní vůči kostní tkáni, což je činí nepostradatelnými při vyšetřování pohybového aparátu. Studiem doby transportu a povahy distribuce a eliminace radiofarmaka z těla lékař posuzuje funkční stav a strukturální a topografické znaky těchto orgánů.

Nestačí však brát v úvahu pouze farmakodynamiku radiofarmaka. Je nutné vzít v úvahu jaderno-fyzikální vlastnosti radionuklidu obsaženého v jeho složení. V první řadě musí mít určité spektrum záření. Pro získání obrazu orgánů se používají pouze radionuklidy emitující γ-záření nebo charakteristické rentgenové záření, protože toto záření lze registrovat externí detekcí. Čím více γ-kvant nebo rentgenových kvant se během radioaktivního rozpadu tvoří, tím je toto radiofarmakum z diagnostického hlediska účinnější. Zároveň by měl radionuklid emitovat co nejméně korpuskulárního záření - elektronů, které jsou absorbovány v těle pacienta a nepodílejí se na získání obrazu orgánů. Z tohoto hlediska jsou výhodnější radionuklidy s jadernou transformací izomerního přechodového typu.

Radionuklidy s poločasem rozpadu několik desítek dní jsou považovány za dlouhodobé, několik dní - střednědobé, několik hodin - krátkodobé, několik minut - ultrakrátkodobé. Z pochopitelných důvodů se tíhne k používání krátkodobých radionuklidů. Použití střednědobých a zejména dlouhodobých radionuklidů je spojeno se zvýšenou radiační expozicí, použití ultrakrátkodobých radionuklidů je z technických důvodů obtížné.

Existuje několik způsobů, jak získat radionuklidy. Některé z nich vznikají v reaktorech, některé v urychlovačích. Nejběžnějším způsobem získávání radionuklidů je však generátorová metoda, tj. výroba radionuklidů přímo v laboratoři radionuklidové diagnostiky pomocí generátorů.

Velmi důležitým parametrem radionuklidu je energie kvant elektromagnetického záření. Kvanta s velmi nízkou energií jsou zadržována v tkáních, a proto se nedostanou k detektoru radiometrického zařízení. Kvanta s velmi vysokou energií detektorem částečně procházejí, takže jejich účinnost registrace je také nízká. Optimální rozsah kvantové energie v radionuklidové diagnostice se považuje za 70-200 keV.

Důležitým požadavkem na radiofarmakum je minimální radiační zátěž během jeho podávání. Je známo, že aktivita aplikovaného radionuklidu klesá v důsledku dvou faktorů: rozpadu jeho atomů, tj. fyzikálního procesu, a jeho vylučování z těla - biologického procesu. Doba rozpadu poloviny atomů radionuklidu se nazývá fyzikální poločas rozpadu T 1/2. Doba, během které se aktivita léčiva zavedeného do těla v důsledku jeho vylučování sníží na polovinu, se nazývá biologický poločas rozpadu. Doba, během které se aktivita radiofarmaka zavedeného do těla sníží na polovinu v důsledku fyzikálního rozpadu a vylučování, se nazývá efektivní poločas rozpadu (Ef).

Pro radionuklidové diagnostické studie se snaží vybrat radiofarmakum s nejkratším poločasem rozpadu (T1/2). To je pochopitelné, protože radiační zátěž pacienta závisí na tomto parametru. Velmi krátký fyzikální poločas rozpadu je však také nevýhodný: je třeba mít čas dodat radiofarmakum do laboratoře a provést studii. Obecné pravidlo zní: Tdar léku by se měl blížit době trvání diagnostického postupu.

Jak již bylo uvedeno, v současné době laboratoře nejčastěji používají generátorovou metodu získávání radionuklidů a v 90–95 % případů se jedná o radionuklid ^99mTc, který se používá k značení převážné většiny radiofarmak. Kromě radioaktivního technecia se používají ^133Xe, ^67Ga a velmi zřídka i jiné radionuklidy.

Radiofarmaka nejčastěji používaná v klinické praxi.

Výzva k nabídkám	Rozsah působnosti
99mTc -albumin	Studie průtoku krve
Erytrocyty značené 99m'Tc	Studie průtoku krve
99m Tc-koloid (Technifit)	Vyšetření jater
99m Tc-butyl-IDA (bromesid)	Vyšetření žlučových cest
99mTc -pyrofosfát (technifor)	Vyšetření skeletu
99m Ts-MAA	Vyšetření plic
133 On	Vyšetření plic
67 Ga-citrát	Tumorotropní lék, vyšetření srdce
99m Ts-sestamibi	Tumorotropní lék
99m Tc-monoklonální protilátky	Tumorotropní lék
201 T1-chlorid	Výzkum srdce, mozku, tumorotropní lék
99m Tc-DMSA (technemek)	Vyšetření ledvin
131 T-hippuran	Vyšetření ledvin
99 Tc-DTPA (pentatech)	Vyšetření ledvin a cév
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Vyšetření ledvin
99mTc -pertechnetát	Vyšetření štítné žlázy a slinných žláz
18 F-DG	Výzkum mozku a srdce
123 I-MIBG	Vyšetření nadledvin

Pro provádění radionuklidových studií byla vyvinuta různá diagnostická zařízení. Bez ohledu na jejich specifický účel jsou všechna tato zařízení navržena podle jediného principu: mají detektor, který převádí ionizující záření na elektrické impulsy, elektronickou procesorovou jednotku a jednotku pro prezentaci dat. Mnoho radiodiagnostických zařízení je vybaveno počítači a mikroprocesory.

Jako detektory se obvykle používají scintilátory nebo méně často počítače plynů. Scintilátor je látka, ve které působením rychle nabitých částic nebo fotonů vznikají záblesky světla neboli scintilace. Tyto scintilace jsou zachyceny fotonásobiči (PMT), které převádějí záblesky světla na elektrické signály. Scintilační krystal a PMT jsou umístěny v ochranném kovovém pouzdře, kolimátoru, který omezuje „zorné pole“ krystalu na velikost zkoumaného orgánu nebo části těla.

Radiodiagnostický přístroj má obvykle několik vyměnitelných kolimátorů, které lékař vybírá v závislosti na cílech studie. Kolimátor má jeden velký nebo několik malých otvorů, kterými radioaktivní záření proniká do detektoru. V zásadě platí, že čím větší je otvor v kolimátoru, tím vyšší je citlivost detektoru, tj. jeho schopnost registrovat ionizující záření, ale zároveň je nižší jeho rozlišení, tj. schopnost samostatně rozlišit malé zdroje záření. Moderní kolimátory mají několik desítek malých otvorů, jejichž poloha je volena s ohledem na optimální „vidění“ studovaného objektu! V zařízeních určených ke stanovení radioaktivity biologických vzorků se používají scintilační detektory ve formě tzv. jamkových počítačů. Uvnitř krystalu je válcový kanál, do kterého je umístěna zkumavka se studovaným materiálem. Taková konstrukce detektoru výrazně zvyšuje jeho schopnost zachytit slabé záření z biologických vzorků. Kapalinové scintilátory se používají k měření radioaktivity biologických tekutin obsahujících radionuklidy pomocí měkkého β-záření.

Všechny radionuklidové diagnostické studie se dělí do dvou velkých skupin: studie, ve kterých je radiofarmakum zavedeno do těla pacienta – studie in vivo, a studie pacientovy krve, kousků tkání a sekretů – studie in vitro.

Jakákoli studie in vivo vyžaduje psychologickou přípravu pacienta. Měl by mu být vysvětlen účel zákroku, jeho význam pro diagnostiku a samotný postup. Zvláště důležité je zdůraznit bezpečnost studie. Zpravidla není nutná žádná speciální příprava. Pacient by měl být pouze upozorněn na své chování během studie. Studie in vivo používají různé metody podávání radiofarmaka v závislosti na cílech zákroku. Většina metod zahrnuje injekční podávání radiofarmaka převážně do žíly, mnohem méně často do tepny, parenchymu orgánů nebo jiných tkání. Radiofarmakum se také používá orálně a inhalačně (vdechováním).

Indikace k radionuklidovému vyšetření stanoví ošetřující lékař po konzultaci s radiologem. Zpravidla se provádí po dalších klinických, laboratorních a neinvazivních ozařovacích procedurách, kdy je zřejmá potřeba radionuklidových údajů o funkci a morfologii konkrétního orgánu.

Neexistují žádné kontraindikace pro radionuklidovou diagnostiku, existují pouze omezení stanovená pokyny Ministerstva zdravotnictví.

Mezi radionuklidovými metodami se rozlišují: radionuklidové vizualizační metody, radiografie, klinická a laboratorní radiometrie.

Termín „vizualizace“ je odvozen z anglického slova „vision“. Označuje získání obrazu, v tomto případě pomocí radioaktivních nuklidů. Vizualizace radionuklidů je vytvoření obrazu prostorového rozložení radiofarmaka v orgánech a tkáních při jeho zavedení do těla pacienta. Hlavní metodou vizualizace radionuklidů je gama scintigrafie (nebo jednoduše scintigrafie), která se provádí na zařízení zvaném gama kamera. Variantou scintigrafie prováděné na speciální gama kameře (s pohyblivým detektorem) je vizualizace radionuklidů po vrstvách - jednofotonová emisní tomografie. Vzácněji, zejména kvůli technické složitosti získávání ultrakrátkodobých pozitrony emitujících radionuklidů, se provádí i dvoufotonová emisní tomografie na speciální gama kameře. Někdy se používá zastaralá metoda vizualizace radionuklidů - skenování; provádí se na zařízení zvaném skener.

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