Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Производство радиоактивных изотопов для медицинского применения. Учебное пособие
.pdf
2.1. Классификация РФП
Окончание табл. 1
Радиофарм-
препараты
Применение
Радиоактивные газы
133
127
Õå,
81m
Êã
Õå,
99m
Тс-технегаз
0,004—0,25 ìêì
Альвеолярнокапиллярная диффузия
Альвеолярнокапиллярная диффузия
Меченые хелаты
99m
Tc-MDP, HDP
Формирование
костной ткани
Нарушения
гематоэнце-
99m
Tc-DTPA
фалического барьера,
функция клубочковой
фильтрации
Ионные радиофармпрепараты
99m
Tc-пертехнетат (ТсО
Функция щитовидной
-
)
4
железы
Клетки крови, меченые радионуклидами
99m
Tc-эритроциты
Функция сердца,
«пул» крови
Радиофармпрепараты Применение
Радиофармпрепараты для связывания с рецепторами
99m
Tc-P280, Acutect GP II b/III а рецепторы
Меченые моноклональные антитела
99m
Tc-CEA-Scan,
IMMU = 4Fab’
ÑÅÀ
Меченые субстраты метаболизма
Жизнеспособность
18
F-Fluorodeoxyglucosa,
FDG
и метаболизм
опухолей, метаболизм
глюкозы
Рекомендации
для исследования
Вентиляция легких
Вентиляция легких
Метастазы опухолей
в кости, остеосаркома,
нейробластома
Опухоли головного мозга,
почечный кровоток
и сцинтиграфия почек
Сцинтиграфия
щитовидной железы
Фракция выброса
и подвижность
стенки желудочков
сердца, распознавание
гемангиомы и желудочнокишечного кровотечения
Рекомендации для
исследования
Визуализация тромбов,
диагностика тромбоза
глубоких вен
Злокачественные опухоли
толстого кишечника
Визуализация опухолей,
Сцинтиграфия головного
мозга и миокарда
11
2. Радиофармацевтические препараты (РФП)
Так, в качестве наиболее сложного функционального использования РФП можно привести следующий пример. В последние годы
появились предклинические сообщения о пептидных соединениях,
предназначенных для связывания с соматостатиновыми рецепторами.
Соматостатин — тетрадекапептид, секретируемый гипоталамусом
и подавляющий выделение таких гормонов, как гормон роста,
глюкагон, инсулин и гастрин. Во многих злокачественных образованиях
возникает гиперэкспрессия рецепторов соматостатина, что обеспечивает
возможность их дифференцировки от других тканей с помощью
радионуклидной диагностики. К настоящему времени создан синтетический пептид из 10-ти аминокислотных остатков с SSTR-связывающим доменом. Этот пептид (NeoSpect или depreotide) метят
99m-пертехнетатом. Получаемый таким образом радиофармпрепарат
обеспечивает возможность установления или исключения диагноза
злокачественного новообразования у пациентов с очаговыми образованиями в легких. В комбинации с данными рентгенографии грудной
клетки или компьютерной томографии отрицательная прогностическая
значимость колеблется от 87,5 % до 98 %.
Некоторые аналоги биологически активного соматостатина
типа octreotide локализуются в нейроэндокринных новообразованиях,
что при соответствующей метке (
90
Y) и обеспечивает возможность
подавления их злокачественного роста.
Все РФП проходят аттестацию, такую же, как другие лекарства
и фармацевтические препараты. Они должны иметь соответствующую
химическую, радиохимическую, радионуклидную чистоту, быть стерильными и апирогенными.
Химическая чистота РФП определяется наличием в нем других
нерадиоактивных веществ, особенно примесей тяжелых металлов.
Радиохимическая чистота РФП определяется долей радионуклида, находящегося в РФП в необходимой химической форме. Радиохимические примеси могут значительно влиять на достоверность
получаемой информации. Радионуклидная чистота РФП определяется
отсутствием примесей радионуклидов, которые могут создавать нежелательно высокие дозы облучения пациента, снижать точность и изменять
результаты исследования. Этот вид чистоты контролируется радиои спектрометрией.
Стерильность достигается стерилизацией одним из четырех
способов: паром, сухим теплом, фильтрацией, облучением (радиационная
стерилизация).
12
2.2. Требования к РФП
Апирогенность обеспечивается использованием апирогенных
реагентов, растворов, посуды и соблюдения соответствующих требований в процессе производства и приготовления препаратов.
Наиболее важно, чтобы препарат дал полезную диагностическую
информацию, был недорогим и невредным для пациентов.
Систематически радионуклиды для медицинских целей стали
применять с начала 40-х гг. Именно тогда была установлена строгая
закономерность распределения радиоактивного йода при различных
патологических состояниях щитовидной железы. В дальнейшем,
использование соединений, меченных радиоактивными нуклидами,
позволило определить локализацию и размеры первичных опухолей,
выявить распространение опухолевых процессов, контролировать
эффективность лекарственного лечения. В настоящее время благодаря большому разнообразию радионуклидов и меченных ими
препаратов можно изучать практически любую физиологическую
и морфологическую систему организма человека: сердечно-сосудистую
и кроветворную, мочевыделительную и водно-солевого обмена, дыхательную и пищеварительную, костную и лимфатическую, и т. п.
Радионуклидная диагностика — определение патологических
изменений органов и систем человека с помощью радиофармацевтических
препаратов, в которые входят соединения, меченные радионуклидами.
Такая диагностика включает два различных подхода:
y исследования in vivo (лат. буквально «в (на) живом»), при которых
радиоактивные вещества вводят в организм пациента как для оценки
функции органа, так и для получения его изображения;
y исследования in vitro (лат. «в стекле»), при которых радиоактивные
вещества смешиваются в пробирках с биологическими реагентами
пациента — вне живого организма. В общем смысле этот термин
противопоставляется термину in vivo.
Регистрируя распределение, перемещение, превращение и выведение из организма радиоактивных индикаторов, врач получает
возможность судить об участии соответствующих элементов в биохимических и физиологических процессах. Эти разнообразные
функциональные возможности позволяют своевременно осуществлять
радионуклидную диагностику (РНДИ) на ранних стадиях развития
болезней, оставаясь в ряде случаев единственным средством получения
необходимой диагностической информации. Смысл радионуклидных
13
3. Радионуклидная диагностика
диагностических исследований как раз заключается в изучении как
статических, так и биокинетических процессов в организме. Последним
они принципиально отличаются от рентгеновской диагностики и,
благодаря именно этому качеству в медицине существует потребность
в данном виде диагностики, несмотря на определенные лучевые
нагрузки на персонал и пациентов при проведении радионуклидных
исследований.
Общее между рентгенологическими исследованиями и радионуклидной диагностикой — использование ионизирующего излучения.
Все рентгенологические исследования, включая КТ, базируются
на фиксации прошедшего через тело пациента, т. е. пропущенного,
излучения. В то же время радионуклидная визуализация основана
на регистрации излучения, испускаемого находящимся внутри пациента
радиоактивным веществом. Радионуклидная (радиоизотопная) диагностика охватывает все виды применения открытых радиоактивных веществ
в диагностических и лечебных целях.
В зависимости от конкретного вида исследования в настоящее
время различают лабораторные и клинические радиологические методы,
а также радиоизотопное сканирование.
В клиническом радиологическом случае изучается скорость
накопления или выведения вещества определенным органом, что
отражает сохранность функционирования данного органа в целом.
Радиоизотопное сканирование позволяет отчетливо определить
границы органа, размеры, форму, расположение, а также оценить
распределение вещества в ткани органа, выявить гиперфункциональные
«теплые» (с повышенным накоплением РФП) и «холодные» узлы
(с пониженным накоплением РФП или его отсутствием), определить
новообразования и др.
Огромную роль в РНДИ играет выбор РФП. Идеальный
радиофармпрепарат накапливается только в органах и структурах,
предназначенных для визуализации. Накопление РФП может обусловливаться, например, метаболическими процессами (молекула-носитель
может быть частью метаболической цепочки) либо локальной перфузией
органа. Возможность изучения физиологических функций параллельно
с определением топографо-анатомических параметров — главное
преимущество радионуклидных методов диагностики.
Регистрация введенных в организм радиоактивных веществ
осуществляется с помощью методов сцинтиграфии, сканирования,
радиометрии, радиографии.
14
3.1. Радиометрия
Радиометрия предназначена для определения концентрации
радиофармпрепарата в органах и тканях человека, что позволяет
оценивать функциональное состояние изучаемого органа.
Различают:
y лабораторную радиометрию (для регистрации активности различ-
ных биопроб и образцов);
y медицинскую радиометрию (для измерения активности от всего
тела или отдельного органа);
y радиографию (для регистрации графиков изменений содержания
РФП в органах и системах);
y сканирование (для регистрации накопления РФП в органах
и тканях в виде графиков).
Лабораторная радиометрия основана на измерении содержания
того или иного меченного радионуклидом соединения в отдельных
порциях крови, мочи, кала и других биологических средах. Этим
методом можно определять объем плазмы крови и массу эритроцитов,
выделительную функцию почек, усвояемость жиров в кишечнике.
Сегодня одно из основных клинических применений лабораторной
радиометрии — определение уровня гормонов и других биологически
активных веществ и метаболитов в биологических средах.
Сцинтиграфия является наиболее распространенным способом
радионуклидной диагностики, она позволяет получать изображение
органа и по нему судить о его размерах и форме, выявлять
очаг патологии в виде участка повышенного или пониженного
накопления радионуклида, оценивать функциональное состояние
органа по скорости накопления и выведения радиофармпрепарата.
Исследование проводится с помощью гамма-камеры. На основании
полученной информации реконструируется двухмерное проекционное
изображение распределения РФП. Окончательное изображение может
быть представлено в аналоговом формате на фотопленке. Сегодня
большинство гамма-камер позволяет создавать и цифровые изображения.
Большинство сцинтиграфических исследований выполняется после
внутривенного введения РФП (исключение — вдыхание радиоактивного
ксенона при ингаляционной сцинтиграфии легких).
При перфузионной сцинтиграфии легких используются мечен-
99m
íûå
Тс макроагрегаты альбумина или микросферы, которые задер-
15
3. Радионуклидная диагностика
живаются в мельчайших легочных артериолах. Получают изображения
в прямых (передней и задней), боковых и косых проекциях.
Сцинтиграфия скелета выполняется с помощью меченных Тс-99m
дифосфонатов, накапливающихся в метаболически активной костной
ткани. Для исследования печени применяют гепатобили-сцинтиграфию
и гепатосцинтиграфию. Первый метод изучает желчеобразовательную
и желчевыделительную функцию печени и состояние желчевыводящих
путей — их проходимость, накопительную и сократительную
способность желчного пузыря, и представляет собой динамическое
сцинтиграфическое исследование. В его основе лежит способность
гепатоцитов поглощать из крови и транспортировать в составе желчи
некоторые органические вещества.
Введение радиофармпрепаратов в кровеносное русло и наблюдение
за продвижением их с помощью гамма-камеры дает возможность
исследовать кровоток в различных отделах сердечно-сосудистой
системы.
Томогрáфия (îò ãðå÷. tуmos — ломоть, слой и grapho — пишу), метод
неразрушающего послойного исследования внутренней структуры
объекта посредством многократного его просвечивания в различных
пересекающихся направлениях, число которых достигает 10
называемое сканирующее просвечивание). По виду просвечивающего
излучения различают электромагнитную томографию, например,
рентгеновскую, гамма-томографию или ядерно-магнитно-резонансную
(ЯМР) и др. С помощью томографии получают изображения слоев
определенной толщины.
При реализации данного метода послойной радиографии получают изображение выделенного слоя на фоне смазанного изображения
других слоев. Однако этот фон все же отрицательно влияет
на томограммы, снижая их контрастность и ухудшая выявляемость
деталей. Поиски путей устранения этого влияния привели к созданию
компьютерной (реконструктивной) томографии. При ее использовании
облучают только выбранный поперечный срез, сканируя его узким
пучком рентгеновского излучения в различных направлениях, лежащих
в плоскости среза. При этом измеряют коэффициенты ослабления,
позволяющие расчетным путем получить (или, как принято говорить
в данном случае, реконструировать) изображение среза в направлении,
перпендикулярном его плоскости.
6
(òàê
16
3.3. Томография. Классификация
В однофотонной эмиссионной компьютерной томографии
(ОФЭКТ) для получения изображения используется радионуклид,
испускающий гамма-кванты. Радионуклид входит в состав радиофармпрепарата, который накапливается в различных органах и тканях
пациента по-разному, в зависимости от биологических свойств объектов
и особенностей обмена веществ (метаболизма). В подавляющем
большинстве случаев радиофармпрепараты для диагностики вводят
внутривенно, после чего сразу или спустя определенное время,
в зависимости от метаболизма исследуемой области, производят
ОФЭКТ обследование.
Внешний вид ОФЭКТ-камер сегодня претерпел сильные изменения (см. рис. 1). Он состоит из двух подвижных блоков. Первый блок —
детектирующая система из одной, двух, трех или более гамма-камер,
которые вращаются вокруг пациента для получения томографического
изображения. Второй блок — стол, перемещающийся в горизонтальной
плоскости. Детекторы могут менять взаимное расположение для
удобства снятия информации разных локализаций объекта. Такая
детектирующая система позволяет использовать для реконструкции
изображения только гамма-кванты выделенного направления, что
в свою очередь позволяет определить положение источника излучения
в пространстве.
Рис. 1. Однофотонный эмиссионный компьютерный томограф
Принципиальная схема получения данных, с помощью
которых реконструируют изображения, показана на рис. 2 на примере
компьютерного томографа. Средством измерения интенсивности
излучения служит набор детекторов, например сцинтилляционных.
Круговое перемещение рентгеновской трубки и детекторов в плоскости
выбранного слоя позволяют получить серию данных, которую
17
3. Радионуклидная диагностика
называют проекцией. Затем систему трубка-детектор передвигают
на фиксированный шаг и производят повторное сканирование слоя.
Так продолжают до пор, пока не закончится полное сканирование
6
выбранной области. Получаемые данные (число их достигает более 10
)
после аналого-цифрового преобразования поступают в компьютер.
Рассчитываемое с его помощью пространственное распределение
значений коэффициента ослабления — µ в плоскости слоя может быть
преобразовано в соответствующее распределение яркости свечения
экрана дисплея, а также записано на носитель.
Рис. 2. Устройство и принцип работы компьютерной (реконструктивной)
томографии
Подобно КТ и МРТ, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)
позволяют получить изображение любого органа, например головного
мозга, на основе сложного компьютерного алгоритма реконструкции.
Однако в отличие от них при ПЭТ и ОФЭКТ удается получить более
детальную информацию как о структуре любого органа, например
головного мозга, так и о его функции. При ОФЭКТ используется гаммаизлучение радиоизотопа, введенного в мозг, при ПЭТ — позитроны,
испускаемые радиоизотопами биологически важных элементов —
кислорода, азота, углерода, фтора.
18
3.3. Томография. Классификация
3.3.1. Позитронная эмиссионная томография
В радионуклидной диагностике особое место принадлежит
позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ). С помощью ПЭТ-диагностики можно получать количественные оценки состояния пациента
в режиме реального времени, изучать медленные процессы метаболизма,
в частностипротеиновый синтез, рост и размножение клеток.
После испускания позитрона из ядра и сравнительно короткого
пробега он взаимодействует с электроном. Результатом этого взаимодействия является возникновение двух аннигиляционных фотонов
с энергией 511 кэВ, разлетающихся под углом приблизительно в 180°
один относительно другого. Принцип ПЭТ-диагностики состоит
в регистрации совпадений этих двух g-квантов с энергией 511 кэВ,
летящих в строго противоположных направлениях (рис. 3). Совпадение
скорости счета, т. е. детектирование этих двух фотонов с энергией 511 кэВ
противоположными детекторами в пределах данного временного окна
(обычно от 5 до 80 нс) исключает регистрацию рассеянных квантов
с другими энергиями и электронно коллимирует «поле зрения», что
обеспечивает точную локализацию аннигиляционного события.
Рис. 3. Принцип ПЭТ-диагностики и регистрации аннигиляции позитронов
В процессе накопления данных и обработки результатов измерений
на экране компьютера высвечивается телевизионное изображение,
позволяющее анализировать протекание процессов в мозгу и исследовать
метаболизм человеческого организма (см. рис. 3).
19
3. Радионуклидная диагностика
Подчеркнем, что в сравнении с однофотонной радионуклидной
диагностикой ПЭТ-исследования обладают несколькими существенными преимуществами:
1) более высокое разрешение и чувствительность;
2) при обработке получаемого изображения коррелируются процессы ослабления и рассеяния излучения, что способствует устранению
многих артефактов;
3) получение большей количественной информации;
4) многие препараты с меткой позитронными радионуклидами
не имеют однофотонных аналогов (например возможность исполь-
l8
зования
FDG).
Для проведения позитронной эмиссионной томографии наиболее
11
широко применяются изотопы
C, 13N, 15O, 18F, которые являются
β+-эмиттерами с малым периодом полураспада. Изотопы нарабатываются на компактных циклотронах, где после облучения выделяются
из мишени, проходят химическую обработку (рис. 4) и вводятся пациенту
непосредственно перед сеансом сканирования в ПЭТ-томографе.
И циклотрон, и томограф, и химическая лаборатория располагаются
в госпитале либо в диагностическом центре (рис. 5).
Рис. 4. Горячие камеры Рис. 5. Двойной позитронно-эмиссионный
и компьютерный томограф (биограф)
l8
В частности,
FDG является препаратом, под возможности
которого конструируется новая диагностическая аппаратура. Радиоактив-
18
ный изотоп фтора
F замещает природный фтор в растворе глюкозы
и вводится пациенту в кровь. С этим радиофармпрепаратом
удается не только с успехом дифференцировать различные стадии
жизнеспособности миокарда, но распознавать злокачественный
рост новообразований, отличать рецидив злокачественной опухоли
от рубцовых изменений тканей после лучевой терапии, диагностировать
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]