Radionuklidų tyrimas

Radionuklidų diagnostikos atradimo istorija

Atstumas tarp fizikos laboratorijų, kuriose mokslininkai fiksavo branduolinių dalelių pėdsakus, ir kasdienės klinikinės praktikos atrodė slegiančiai ilgas. Pati idėja naudoti branduolinės fizikos reiškinius pacientams tirti gali atrodyti jei ne beprotiška, tai pasakiška. Tačiau būtent ši idėja gimė vengrų mokslininko D. Hevesi, vėliau laimėjusio Nobelio premiją, eksperimentuose. Vieną 1912 m. rudens dieną E. Rutherfordas parodė jam laboratorijos rūsyje gulinčią švino chlorido krūvą ir pasakė: „Štai, sutvarkyk šią krūvą. Pabandyk išskirti radį D iš švino druskos.“

Po daugybės D. Hevesi kartu su austrų chemiku A. Panethu atliktų eksperimentų paaiškėjo, kad chemiškai atskirti švino ir radžio D neįmanoma, nes tai nėra atskiri elementai, o vieno elemento – švino – izotopai. Jie skiriasi tik tuo, kad vienas iš jų yra radioaktyvus. Skylėdamas jis skleidžia jonizuojančiąją spinduliuotę. Tai reiškia, kad radioaktyvus izotopas – radionuklidas – gali būti naudojamas kaip žymuo tiriant jo neradioaktyvaus dvynio elgesį.

Gydytojams atsivėrė žavios perspektyvos: radionuklidų įvedimas į paciento organizmą ir jų buvimo vietos stebėjimas radiometriniais prietaisais. Per gana trumpą laiką radionuklidų diagnostika tapo savarankiška medicinos disciplina. Užsienyje radionuklidų diagnostika kartu su terapiniu radionuklidų naudojimu vadinama branduoline medicina.

Radionuklidų metodas – tai organų ir sistemų funkcinės ir morfologinės būklės tyrimo metodas, naudojant radionuklidus ir jais paženklintus indikatorius. Šie indikatoriai – jie vadinami radiofarmaciniais preparatais (RP) – įvedami į paciento organizmą, o vėliau, naudojant įvairius prietaisus, nustatomas jų judėjimo, fiksacijos ir pašalinimo iš organų ir audinių greitis ir pobūdis.

Be to, radiometrijai gali būti naudojami audinių mėginiai, kraujas ir paciento išskyros. Nepaisant to, kad įvedamas labai mažas indikatoriaus kiekis (šimtosios ir tūkstantosios mikrogramo dalys), kuris neturi įtakos normaliai gyvenimo procesų eigai, metodas pasižymi itin dideliu jautrumu.

Radiofarmacinis preparatas – tai cheminis junginys, patvirtintas vartoti žmonėms diagnostikos tikslais ir kurio molekulėje yra radionuklidas. Radionuklido spinduliuotės spektras turi būti tam tikros energijos, jis turi sukelti minimalią radiacijos apšvitą ir atspindėti tiriamojo organo būklę.

Šiuo atžvilgiu radiofarmacinis preparatas parenkamas atsižvelgiant į jo farmakodinamines (elgesį organizme) ir branduolines-fizines savybes. Radiofarmacinio preparato farmakodinamiką lemia cheminis junginys, kurio pagrindu jis sintetinamas. RFP registravimo galimybės priklauso nuo radionuklido, kuriuo jis žymimas, skilimo tipo.

Rinkdamasis radiofarmacinį preparatą tyrimui, gydytojas pirmiausia turi atsižvelgti į jo fiziologinę orientaciją ir farmakodinamiką. Panagrinėkime tai pateikdami RFP įvedimo į kraują pavyzdį. Suleidus į veną, radiofarmacinis preparatas iš pradžių tolygiai pasiskirsto kraujyje ir pernešamas į visus organus bei audinius. Jei gydytoją domina organų hemodinamika ir kraujo pripildymas, jis pasirinks indikatorių, kuris ilgą laiką cirkuliuoja kraujyje, neperžengdamas kraujagyslių sienelių į aplinkinius audinius (pavyzdžiui, žmogaus serumo albuminą). Tirdamas kepenis, gydytojas pirmenybę teiks cheminiam junginiui, kurį šis organas selektyviai pasisavina. Kai kurias medžiagas iš kraujo pasisavina inkstai ir pašalina su šlapimu, todėl jos naudojamos inkstams ir šlapimo takams tirti. Kai kurie radiofarmaciniai preparatai yra tropiniai kauliniam audiniui, todėl jie yra būtini tiriant raumenų ir kaulų sistemą. Tirdamas radiofarmacinio preparato pernašos laiką ir pasiskirstymo bei pašalinimo iš organizmo pobūdį, gydytojas sprendžia apie šių organų funkcinę būklę, struktūrines ir topografines ypatybes.

Tačiau nepakanka atsižvelgti tik į radiofarmacinio preparato farmakodinamiką. Būtina atsižvelgti ir į jo sudėtyje esančio radionuklido branduolines-fizines savybes. Visų pirma, jis turi turėti tam tikrą spinduliuotės spektrą. Norint gauti organų vaizdą, naudojami tik γ spinduliuotę arba būdingą rentgeno spinduliuotę skleidžiantys radionuklidai, nes šią spinduliuotę galima užregistruoti išoriniu aptikimu. Kuo daugiau γ kvantų arba rentgeno kvantų susidaro radioaktyviojo skilimo metu, tuo šis radiofarmacinis preparatas yra efektyvesnis diagnostiniu požiūriu. Tuo pačiu metu radionuklidas turėtų skleisti kuo mažiau korpuskulinės spinduliuotės – elektronų, kurie absorbuojami paciento organizme ir nedalyvauja gaunant organų vaizdą. Šiuo požiūriu pirmenybė teikiama radionuklidams, kurių branduolinė transformacija yra izomerinio pereinamojo tipo.

Radionuklidai, kurių pusėjimo trukmė yra kelios dešimtys dienų, laikomi ilgaamžiais, kelios dienos – vidutinės trukmės, kelios valandos – trumpaamžiais, kelios minutės – itin trumpaamžiais. Dėl akivaizdžių priežasčių jie linkę naudoti trumpaamžius radionuklidus. Vidutinės trukmės ir ypač ilgaamžių radionuklidų naudojimas yra susijęs su padidėjusia radiacijos apkrova, itin trumpaamžių radionuklidų naudojimas yra sudėtingas dėl techninių priežasčių.

Yra keli radionuklidų gavimo būdai. Kai kurie iš jų susidaro reaktoriuose, kai kurie – greitintuvuose. Tačiau labiausiai paplitęs radionuklidų gavimo būdas yra generatoriaus metodas, t. y. radionuklidų gamyba tiesiogiai radionuklidų diagnostikos laboratorijoje naudojant generatorius.

Labai svarbus radionuklido parametras yra elektromagnetinės spinduliuotės kvantų energija. Labai mažos energijos kvantai sulaikomi audiniuose ir todėl nepasiekia radiometrinio prietaiso detektoriaus. Labai didelės energijos kvantai iš dalies praeina pro detektorių, todėl jų registracijos efektyvumas taip pat yra mažas. Optimalus kvantinės energijos diapazonas radionuklidų diagnostikoje laikomas 70–200 keV.

Svarbus radiofarmacinio preparato reikalavimas yra minimali radiacijos apkrova jo vartojimo metu. Yra žinoma, kad taikomo radionuklido aktyvumas mažėja dėl dviejų veiksnių: jo atomų skilimo, t. y. fizikinio proceso, ir jo pašalinimo iš organizmo – biologinio proceso. Pusės radionuklido atomų skilimo laikas vadinamas fizikiniu pusinės eliminacijos periodu T 1/2. Laikas, per kurį į organizmą patekusio vaisto aktyvumas sumažėja perpus dėl jo pašalinimo, vadinamas biologiniu pusinės eliminacijos periodu. Laikas, per kurį į organizmą patekusio radiofarmacinio preparato aktyvumas sumažėja perpus dėl fizinio skilimo ir pašalinimo, vadinamas efektyviuoju pusinės eliminacijos periodu (Ef).

Radionuklidiniams diagnostiniams tyrimams jie stengiasi pasirinkti radiofarmacinį vaistą su trumpiausiu T1/2. Tai suprantama, nes paciento radiacijos apkrova priklauso nuo šio parametro. Tačiau labai trumpas fizinis pusinės eliminacijos laikas taip pat nepatogus: reikia turėti laiko pristatyti radiofarmacinį preparatą į laboratoriją ir atlikti tyrimą. Bendroji taisyklė: vaisto Tdar turėtų būti artima diagnostinės procedūros trukmei.

Kaip jau minėta, šiuo metu laboratorijos dažniausiai naudoja generatoriaus metodą radionuklidams gauti, ir 90–95 % atvejų tai yra radionuklidas ^99mTc, kuris naudojamas daugumai radiofarmacinių preparatų žymėti. Be radioaktyviojo technecio, naudojami ^133Xe, ^{67Ga ir labai retai kiti radionuklidai.}

Radiofarmaciniai preparatai, dažniausiai naudojami klinikinėje praktikoje.

RFP	Taikymo sritis
99m Tc-albuminas	Kraujo tėkmės tyrimas
99m 'Tc žymėti eritrocitai	Kraujo tėkmės tyrimas
99m Tc-koloidas (technifit)	Kepenų tyrimas
99m Tc-butil-IDA (bromezidas)	Tulžies sistemos tyrimas
99m Tc-pirofosfatas (techniforas)	Skeleto tyrimas
99 m Ts-MAA	Plaučių tyrimas
133 Jis	Plaučių tyrimas
67 Ga-citratas	Tumorotropinis vaistas, širdies tyrimas
99 m Ts-sestamibi	Tumorotropinis vaistas
99m Tc-monokloniniai antikūnai	Tumorotropinis vaistas
201 T1-chloridas	Širdies, smegenų tyrimai, navikų tropinis vaistas
99m Tc-DMSA (technemek)	Inkstų tyrimas
131 T-hipuranas	Inkstų tyrimas
99 Tc-DTPA (pentatech)	Inkstų ir kraujagyslių tyrimas
99m Tc-MAG-3 (technemag)	Inkstų tyrimas
99m Tc-pertechnetatas	Skydliaukės ir seilių liaukų tyrimas
18 F-DG	Smegenų ir širdies tyrimai
123 I-MIBG	Antinksčių tyrimas

Radionuklidų tyrimams atlikti sukurti įvairūs diagnostiniai prietaisai. Nepriklausomai nuo jų konkrečios paskirties, visi šie prietaisai sukurti pagal vieną principą: jie turi detektorių, kuris jonizuojančiąją spinduliuotę paverčia elektriniais impulsais, elektroninį apdorojimo bloką ir duomenų pateikimo bloką. Daugelyje radiodiagnostinių prietaisų yra kompiuteriai ir mikroprocesoriai.

Kaip detektoriai dažniausiai naudojami scintiliatoriai arba, rečiau, dujų skaitikliai. Scintiliatorius – tai medžiaga, kurioje šviesos blyksniai, arba scintiliacijos, atsiranda veikiant greitai įkrautoms dalelėms arba fotonams. Šias scintiliacijas fiksuoja fotodaugintuvai (FMT), kurie šviesos blyksnius paverčia elektriniais signalais. Scintiliacinis kristalas ir FMT yra įdėti į apsauginį metalinį korpusą – kolimatorių, kuris riboja kristalo „regėjimo lauką“ iki tiriamo organo ar kūno dalies dydžio.

Paprastai radiodiagnostinis prietaisas turi kelis keičiamus kolimatorius, kuriuos gydytojas parenka atsižvelgdamas į tyrimo tikslus. Kolimatorius turi vieną didelę arba kelias mažas skylutes, pro kurias radioaktyvioji spinduliuotė prasiskverbia į detektorių. Iš principo, kuo didesnė kolimatoriaus skylutė, tuo didesnis detektoriaus jautrumas, t. y. jo gebėjimas registruoti jonizuojančiąją spinduliuotę, tačiau tuo pačiu metu jo skiriamoji geba yra mažesnė, t. y. gebėjimas atskirai atskirti mažus spinduliuotės šaltinius. Šiuolaikiniai kolimatoriai turi kelias dešimtis mažų skylučių, kurių padėtis parenkama atsižvelgiant į optimalų tyrimo objekto „matymą“! Prietaisuose, skirtuose biologinių mėginių radioaktyvumui nustatyti, scintiliaciniai detektoriai naudojami vadinamųjų šulinių skaitiklių pavidalu. Kristalo viduje yra cilindrinis kanalas, į kurį įdedamas mėgintuvėlis su tiriama medžiaga. Tokia detektoriaus konstrukcija žymiai padidina jo gebėjimą užfiksuoti silpną biologinių mėginių spinduliuotę. Skystieji scintiliatoriai naudojami biologinių skysčių, kuriuose yra radionuklidų, radioaktyvumui matuoti minkšta β spinduliuote.

Visi radionuklidų diagnostiniai tyrimai skirstomi į dvi dideles grupes: tyrimus, kurių metu radiofarmacinis preparatas įvedamas į paciento organizmą – in vivo tyrimai, ir paciento kraujo, audinių gabalėlių ir sekretų tyrimus – in vitro tyrimai.

Bet koks in vivo tyrimas reikalauja psichologinio paciento pasiruošimo. Jam turėtų būti paaiškintas procedūros tikslas, jos svarba diagnostikai ir pati procedūra. Ypač svarbu pabrėžti tyrimo saugumą. Paprastai specialaus pasiruošimo nereikia. Pacientą reikia tik įspėti apie savo elgesį tyrimo metu. In vivo tyrimuose naudojami įvairūs radiofarmacinio preparato skyrimo metodai, priklausomai nuo procedūros tikslų. Dauguma metodų apima radiofarmacinio preparato švirkštimą daugiausia į veną, daug rečiau į arteriją, organo parenchimą ar kitus audinius. Radiofarmacinis preparatas taip pat vartojamas per burną ir įkvepiant (įkvėpus).

Radionuklidų tyrimo indikacijas nustato gydantis gydytojas, pasikonsultavęs su radiologu. Paprastai jis atliekamas po kitų klinikinių, laboratorinių ir neinvazinių spindulinės terapijos procedūrų, kai paaiškėja radionuklidų duomenų apie konkretaus organo funkciją ir morfologiją poreikis.

Radionuklidų diagnostikai nėra kontraindikacijų, yra tik Sveikatos apsaugos ministerijos nurodymuose numatyti apribojimai.

Tarp radionuklidų metodų išskiriami šie: radionuklidų vizualizavimo metodai, radiografija, klinikinė ir laboratorinė radiometrija.

Terminas „vizualizacija“ kilęs iš angliško žodžio „vision“. Jis reiškia vaizdo gavimą, šiuo atveju naudojant radioaktyviuosius nuklidus. Radionuklidų vizualizavimas – tai radiofarmacinio preparato erdvinio pasiskirstymo organuose ir audiniuose vaizdo sukūrimas, kai jis įvedamas į paciento kūną. Pagrindinis radionuklidų vizualizavimo metodas yra gama scintigrafija (arba tiesiog scintigrafija), atliekama prietaisu, vadinamu gama kamera. Scintigrafijos variantas, atliekamas specialia gama kamera (su judančiu detektoriumi), yra sluoksnis po sluoksnio atliekamas radionuklidų vizualizavimas – vieno fotono emisijos tomografija. Retai, daugiausia dėl techninio sudėtingumo gauti itin trumpaamžius pozitronus skleidžiančius radionuklidus, dviejų fotonų emisijos tomografija atliekama ir specialia gama kamera. Kartais naudojamas pasenęs radionuklidų vizualizavimo metodas – skenavimas; jis atliekamas prietaisu, vadinamu skaitytuvu.

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