РАДИОФАРМПРЕПАРАТЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ

ЛЕКЦИЯ 1 ПРОФЕССОР ДОКТ.ФАРМ.НАУК Петров А.Ю.

Природа радиоактивности

В основе радионуклидного метода диагностики и лечения лежит явление естественной радиоактивности, открытое в конце XIX века французским физиком Анри Беккерелем. Этот ученый впервые показал, что некоторые химические элементы способны испускать «невидимые лучи», которые засвечивают рентгеновскую пластину так же, как и рентгеновские лучи. За это открытие Анри Беккерель в 1903 г. был удостоен Нобелевской премии.

Альфа-излучение (4α2) представляет собой поток атомов гелия, лишенных электронов. Альфа-частица имеет двойной положительный заряд (два протона и два нейтрона) и массу, равную 4 атомным единицам. Пробег α-частиц в теле человека составляет несколько десятков микрон.

β- и γ-излучение

Бета-излучение - это поток β-частиц, т. е. электронов (e-1) или позитронов (β+). Каждая частица обладает одним элементарным положительным или отрицательным электрическим зарядом. Масса электрона составляет всего около 1/1840 массы атома водорода. Электроны, образовавшиеся при распаде радионуклидов, проникают на несколько миллиметров в ткани человека.

Гамма-излучение - электромагнитное излучение, испускаемое при радиоактивном распаде. В отличие от тормозного излучения спектр γ-излу-чения дискретный, так как переход ядра атома из одного энергетического состояния в другое осуществляется скачкообразно. Свойства γ-излучения определяются длиной волны (λ) и энергией кванта (E). Энергия γ-кван-тов находится в пределах от десятков килоэлектрон-вольт до мегаэлектронвольт, поэтому они имеют высокую проникающую способность и оказывают выраженное биологическое действие.

Радионуклидная диагностика

Современная радионуклидная диагностика основана на регистрации γ-квантов, либо испускаемых непосредственно радиоактивными нуклидами при их распаде (сцинтиграфия, однофотонная эмиссионная компьютерная томография), либо образующихся при взаимодействии позитронов, испускаемых нуклидом, с электронами окружающих атомов.

Регистрация γ-квантов производится несколькими способами - подсчетом ионизаций в ионизационных камерах, газоразрядных счетчиках и фиксацией пробега γ-квантов в некоторых веществах при попадании в них ионизирующих излучений (так называемых сцинтилляторах). Число ионизаций, или сцинтилляций, соответствует числу радиоактивных распадов и, соответственно, количеству радиоактивного нуклида.

Единицей активности радионуклида в системе СИ является беккерель (Бк). 1 Бк равен 1 ядерному превращению за 1 с. На практике еще используют внесистемную единицу кюри (Ки): 1 Ки = 3,7 х 1010 ядерных превращений за 1 с; 1 Бк равен 0,027 нКи.

Схема превращений атомов

В общем виде схема превращений атомов испусканием γ-квантов или позитронов выглядит для гамма-излучающих нуклидов:

атом радиоактивного нуклида - стабильный атом + γ-квант; для позитрон-излучающих нуклидов;

протон - позитрон (+) + нейтрино (0) + нейтрон (0); далее в организме происходит взаимодействие позитрона с электроном электронной оболочки атомов:

позитрон (+) + электрон (-) - γ-квант + γ-квант.

В связи с различиями в физических свойствах γ-квантов, образующихся при распаде γ-излучающих и позитрон- излучающих нуклидов, в современной ядерной медицине методики с использованием тех и других выделились в самостоятельные методы, которые будут рассмотрены отдельно.

радиофармпрепараты

Радиофармацевтическим препаратом (РФП) называется разрешенное для введения человеку с диагностической или лечебной целью химическое соединение, содержащее в своей молекуле определенный радиоактивный нуклид.

Большинство РФП, меченных γ-излучающими нуклидами, искусственно синтезированы эти химические соединения тем или иным образом отображают функцию органов и тканей или имитируют естественные метаболиты организма. В последние годы разработаны РФП на основе естественных химических соединений или их аналогов, которые более точно отражают течение биологических процессов при различных заболеваниях.

Для ядерной медицины в плане радиационной безопасности оптимальны короткоживущие гамма-излучающие нуклиды (99mTc,

In, 113In, 199T1, 201T1, 123I)

Основные требования, предъявляемые к РФП

- низкая радиотоксичность, от которой зависит лучевая нагрузка на пациента и персонал;

- относительно короткий период полураспада;

- удобный для регистрации γ-излучения энергетический спектр;

- соответствующие биологические свойства, определяющие участие в метаболизме и позволяющие решать конкретные диагностические задачи;

- соответствующая фармакодинамика, при которой РФП быстро выводится из организма.

Радионуклиды с физическим периодом полураспада в несколько недель принято считать долгоживущими, в несколько дней - среднеживущими, в несколько часов - короткоживущими, в несколько минут - ультракоротко-живущими.

Время пребывания радионуклида в организме характеризуется периодом физического полураспада нуклида (Т1/2) и временем биологического полувыведения РФП из организма (Тб). Эти величины комбинируются в интегральную величину скорости убывания активности (Тэфф): Тэфф=Т1/2х Тб / (Т1/2+ Тб).

Гамма-индуцирующие РФП

РФП можно подразделить на органотропные, туморотропные, или специфические, и соединения без выраженной

селективности.

По способности проникать или не проникать через гематотканевые и мембранные барьеры - на диффундирующие и недиффундирующие.

Органотропность РФП бывает направленной, если препарат создан специально для исследования определенного органа, в котором происходит его избирательное накопление, и косвенной, под которой понимают временную концентрацию РФП по пути его выведения из организма. Кроме того, существует понятие вторичной селективности, когда препарат претерпевает химические превращения, и возникают новые соединения, способные к накоплению в органах и тканях.

Органотропные соединения особенно характерны для γ- излучающих изотопов, например Технеций 99, Индий 113, индий 111, йод 123.

РЕГИСТРАЦИЯ γ-КВАНТОВ

γ-Кванты, испускаемые радионуклидами, в теле пациента распространяются прямолинейно во всех направлениях. Они улавливаются специальными детекторами, расположенными вблизи тела пациента. Поскольку детектор имеет плоскую поверхность и находится во время исследования в одной плоскости по отношению к телу, улавливаются только γ-кванты, распространяющиеся в этой плоскости.

Совершенствование γ-камер и разработка нового программного обеспечения привели к созданию γ-камер с функцией томографии. Методика исследования получила название однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). Основными преимуществами этих комплексов являются возможность получения срезов изучаемых органов и активное использование компьютера для управления процессом сканирования.

ОФЭКТ позволяет получить объемное представление о распределении РФП внутри исследуемого органа или области исследования. ОФЭКТ-изоб-ражения получают путем записи серии плоскостных сцинтиграмм при вращении детекторов γ-камеры вокруг тела пациента. Затем с помощью мощных компьютеров производится построение срезов в различных плоскостях. Многие современные аппараты совмещают полученные томографические срезы с компьютерно-томографическими или магнитно-резонансными изображениями и таким образом соединяют анатомическую информацию с функциональной.

РФП для сцинтиграфической диагностике опухолевого процесса

Применяемые для диагностики опухолей РФП разделяют на следующие группы:

1) способные накапливаться в тканях, окружающих опухоль (в интактных тканях и тканях, подверженных неспецифическим изменениям со стороны опухоли);

2) тропные к мембранам опухолевых клеток (по реакции «антиген-антитело» и по механизму клеточной рецепции);

3) проникающие в опухолевые клетки (специфические и неспецифические) [1].