00. Введение в ядерную медицину - Radiation Protection of Patients
advertisement
International Atomic Energy Agency РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ Часть 0: Основы Ядерной Медицины Ядерная Медицина Диагностика и терапия с использованием открытых источников Клиническая задача Радиофармпрепарат Оборудование Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 2 РАДИОФАРМПРЕПАРАТЫ Радионуклид Фармпрепарат Орган Tc-99m + коллоид Печень + МАА Легкие Региональная перфузия Почки Функция почек (макроагрегаты альбумина сыворотки человеческой крови) + ДТПА Nuclear Medicine Параметр Часть 0: Основы Ядерной Медицины Ретикулоэндотелиальная система, РЭС 3 История - Радионуклиды 1896 1898 1911 1913 1930 1932 1934 1938 1942 1946 1962 Естественная радиоактивность Радий Атомное ядро Модель атома Циклотрон Нейтрон Искусственный радионуклид Производство и распознание Йод-131 Ядерный реактор Радионуклиды в продаже Tc-99m в ядерной медицине Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины Беккерель Кюри Резерфорд Бор Лоуренс Чедвик Жолио-Кюри Ферми и д.р. Ферми и д.р. Харвелл Харпер 4 Первооткрыватели Анри Беккерель Эрнест Резерфорд Мария Склодовская-Кюри Фредерик и Ирен Жолио-Кюри Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 5 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ – ТЕРАПИЯ Радиофармпрепарат Показания I-131 I-131 йодид йодид I-131 MIBG Способ введения Максимальная активность Тиреотоксикоз Рак щитовидной железы Онкология пероральный пероральный 1 ГБк 20 ГБк внутривенный 10 ГБк внутривенный или пероральный внутривенный внутрисуставный внутриполостной 200 МБк внутрисуставный внутрисуставный 50 МБк 150 МБк (метаиодобензилгуанидин) P-32 фосфат Polycythaemia vera Sr-89 Y-90 хлорид коллоид Метастазы в кости Артрит Злокачественные выпоты Артрит Артрит Yr-169 коллоид Re-186 коллоид Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 50 МБк 250 МБк 5 ГБк 6 ИСТОРИЯ - ТЕРАПИЯ 1936 1936 1941 1942 1945 1958 1963 Терапевтическое использование Na-24 (лейкоз) (Hamilton et al) Терапевтическое использование P-32 (лейкоз и истинная полицитемия) (Lawrence) Терапевтическое использование йода при гипертиреозе (Hertz et al) Терапевтическое использование йода в лечении метастаз рака щитовидной железы Терапевтическое использование Au-198 в лечении злокачественных выпотов (Muller) Лечение костных метастазов с помощью Р-32 (Maxfield) Медицинская синовэктомия с использованием Au-198 (Ansell) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 7 I-131 ТЕРАПИЯ Поглощенная доза излучения должна быть определена исходя из измерений накопления, периода полувыведения радиофармпрепарата (РФП) и размера щитовидной железы. Радиофармпрепарат вводят перорально Гипертиреоз Вылечен через 3-4 месяцев 1 год 85% 98% Nuclear Medicine Гипотиреоз через <7 лет через >7 лет 14.8% 27.9% Часть 0: Основы Ядерной Медицины 8 РАДИОСИНОВЭКТОМИЯ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 9 ПАЛЛИАТИВНОЕ ЛЕЧЕНИЕ Внутривенная инъекция радиофармацевтических препаратов, которые содержат, например, Sr-89 или Sm-153 Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 10 ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗА ГОД ТЕРАПИЯ (Швеция 1995) Количество больных на 1000 населения Щитовидная железа (опухоли и гипертиреоз) Истинная полицитемия Другие опухоли Другие 0.39 0.034 0.003 0.001 Всего 0.428 около 3% от всех процедур ядерной медицины Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 11 СОВРЕМЕННЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ • Визуализация Кости, мозг, легкие, щитовидная железа, почки, печень / селезенка, сердечно-сосудистая система, желудок / желудочно-кишечный тракт, опухоли, абсцессы... • Не связанные с визуализацией (функциональные) Поглощение в щитовидной железе, ренография, сердечный выброс, резорбция желчных кислот... • Лабораторные тесты скорость клубочковой фильтрации, эффективный почечный плазмоток, объем / выживание эритроцитов, определение абсорбции (B12, железа, жиров), объем крови, обмен электролитов, воды, костный метаболизм… • Радиоиммунные анализы (РИА) • Интраоперационное использование методов радионуклидной визуализации Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 12 ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ в ГОД ДИАГНОСТИКА (Швеция 1998) 15 обследований/1000 населения Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 13 Здравоохранение - уровень 1 Страна Аргентина Австралия Австрия Бельгия Болгария Канада Чешская Респуб. Дания Финляндия Франция Германия Италия Япония 197079 3.8 18.0 198084 8.9 198590 11.5 8.3 36.8 13.0 13.6 14.0 12.6 31.1 6.0 18.3 14.2 17.7 9.0 39.7 12.6 22.9 13.4 6.9 39.8 7.3 8.3 Страна Кувейт Люксембург Нидерланды Новая Зеландия Норвегия Румыния Швеция Швейцария СССР Великобритания США Югославия Среднее 197079 198084 5.6 3.9 7.3 3.0 9.8 44.9 198590 13.1 23.5 11.6 7.5 9.3 3.5 12.6 3.9 6.8 25.7 6.1 11 6.9 16 Общее число обследований методами ядерной медицины на 1000 населения (НКДАР ООН) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 14 Здравоохранение - уровень 2 Страна 1970-79 Барбадос Бразилия Китай Куба 0.8 Эквадор 0.5 Индия 1980-84 0.1 1985-90 1.0 1.7 0.6 0.8 0.2 Страна Ирак Ямайка Перу Тунис Турция 1970-79 1980-84 1985-90 1.2 2.0 0.2 1.0 2.5 0.1 0.5 2.8 Среднее 0.9 Здравоохранение - уровень 3 Страна Египет Мьянма 1970-79 0.07 0.54 1980-84 0.21 0.36 1985-90 0.48 0.11 Страна 1970-79 Судан 0.12 Таиланд 0.25 Среднее 0.25 1980-84 0.28 0.18 0.25 1985-90 0.28 0.26 0.30 Здравоохранение - уровень 4 Страна 1970-79 Эфиопия 1980-84 0.014 1985-90 0.10 1970-79 Среднее 1980-84 1985-90 0.014 0.10 Общее число обследований методами ядерной медицины на 1000 населения (НКДАР ООН) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 15 ИСТОРИЯ – ДИАГНОСТИКА 1927 1935 1939 1948 1956 1957 1961 1962 1964 1965 1971 Исследования кровотока (Bi-214) Blumgart-Weiss Костный метаболизм (P-32) Chiewitz-de Hevesy Исследования щитовидной железы (I-131) Hamilton и др. Радиокардиография (Na-24) Prinzmetal et al и др. Ренография (I-131) Taplin, Winter Сканирование печени (Au-198 коллоид) Friedell и др. Остеосцинтиграфия (Sr-85) Fleming и др. Сердце (Rb-86, Cs-131) Carr и др. Сканирование легких Taplin и др. Сканирование мозга (Tc99m-пертехнетат) Bollinger и др. Остеосцинтиграфия (Tc99m-комплекс)Subramanian и др. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 16 Джордж де Хевеши (George de Hevesy) 1885-1966 de Hevesy G & Paneth F. Die Lösligkeit des Bleisulfids und Bleichromats. Z. Anorg Chem 82, 323, 1913. de Hevesy G. III. Поглощение и транслокация свинца растениями (The absorption and translocation of lead by plants) Biochem J, 17, 439, 1923. Chiewitz O. & de Hevesy G. Радиоактивные индикаторы в исследовании метаболизма фосфора у крыс (Radioactive indicators in the study of phosphorous metabolism in rats) Nature 136, 754, 1935. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 17 МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН Göran C. H. Bauer Arvid Carlsson Bertil Lindquist МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН (Mineral Metabolism) (1961) ...исследования костей радионуклидными методами вышли за пределы методики и в настоящее время предоставляют данные имеющее непосредственное физиологическое и клиническое значение. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 18 Исследования костей Функция Nuclear Medicine Сканер Часть 0: Основы Ядерной Медицины Гамма-камера 19 ПРИБОРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ • Радиометр – дозкалибратор • Счётчик проб • Одно-и многодетекторные системы • Гамма-камеры • Однофотонный эмиссионный компьютерный томограф (ОФЭКТ) • Позитронно- эмиссионный томограф (ПЭТ) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 20 Почечный клиренс (Пробы плазмы) 300 кБк Пробы плазмы спустя 180-240 мин после введения РФП 51Cr-ЭДТА, 1000.0 Скорость выведения, клиренс (Cl) вычисляется по формуле: Cl = A / cpm/ml 100.0 10.0 1.0 C (t) * dt 0 100 p 200 300 Time (min) 0 A – введенная активность Cp – концентрация активности в плазме Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 21 НАКОПЛЕНИЕ ЙОДА ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗОЙ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 22 ИСТОРИЯ – ИНСТРУМЕНТЫ 1908 1927 1944 1948 1950 1957 1963 Nuclear Medicine Визуальная сцинтилляция (ZnS) Crookes Счетчик Гейгера Geiger Сцинтилляционный детектор (ZnS+PM) Curran Кристалл йодистого натрия Hofstadter Сканер Cassen Гамма-камера Anger Томография Kuhl Часть 0: Основы Ядерной Медицины 23 Первооткрыватели B. Cassen Nuclear Medicine H.O. Anger Часть 0: Основы Ядерной Медицины 24 Гамма камера? Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 25 Гамма камера ! Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 26 ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ Радионуклидная визуализация определяет функциональные (а не анатомические) свойства человеческой ткани. Изображение создаётся путем индикации распределения радиофармпрепаратов в организме с помощью гаммакамеры Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 27 Сцинтиграфия костей Поглощение 99mTc-МДФ(MDP) костью отражает костный метаболизм и кровоток и позволяет проводить функциональный анализ костной ткани Визуализация изменений костного метаболизма позволяет обнаруживать повреждения, такие как: костные метастазы доброкачественные и злокачественные опухоли травмы костей Для выявления остеомиелита требуется проведение трехфазной сцинтиграфии Остеосцинтиграфия также полезна для проведения последующего врачебного наблюдения при других заболеваниях костей, таких как болезнь Педжета Внутривенное введение 400-600 МБк 99mTcМДФ(MDP) . Визуализация через 3 часа после инъекции Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 28 Сцинтиграфия костей (Остеосцинтиграфия) норма Nuclear Medicine патология Часть 0: Основы Ядерной Медицины 29 Исследования легких Пропорциональная эмболизация легочных капилляров позволяет визуализировать перфузию легких (используя Tc99m MAA). Это изображение помогает в диагностике легочной эмболии. Внутривенное введенияе100 МБк Tc99m MAA. Немедленное сканирование. Вентиляционные исследования (используя 99mTc-аэрозоли) отражают региональную и сегментарную вентиляции. Интерпретация исследования осуществляется в сочетании с результатами перфузионного сканирования, помогая дифференциальной диагностике легочной эмболии. Вдыхание 100 МБк Tc99m-аэрозоли. Немедленное сканирование Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 30 Вентиляционно-перфузионная сцинтиграфия легких Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 31 ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА Сцинтиграфия щитовидной железы (при использовании 123I, 131I или 99mTc пертехнетат) позволяет получить информацию о структуре и функции, визуализируя щитовидную железу и производя расчет накопления, объема органа и т.д. ОФЭКТ исследования дают отличную контрастность и разрешение по сравнению с планарным изображением, что способствует обнаружению и оценке узловых образований в щитовидной железе. Внутривенное введения 100 МБк Сканирование через 15 минут Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 99mTc-пертехнетата. 32 Сцинтиграфия ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 33 ЦЕРЕБРАЛЬНЫЙ КРОВОТОК 99mTc HMPAO или аналогичные соединения накапливаются в мозге пропорционально регионарному мозговому кровотоку Локализуется преимущественно в сером веществе и не перераспределяется Помогает в обнаружении: деменций мозга, таких как болезнь Альцгеймера; локализации судорожных очагов; церебральных сосудистых проблем, таких как ишемия головного мозга; травмы и смерть мозга Внутривенное введение 800 МБк 99mTc HMPAO. Томография через 30 минут Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 34 ЦЕРЕБРАЛЬНЫЙ КРОВОТОК Нормальный Nuclear Medicine Болезнь Альцгеймера Часть 0: Основы Ядерной Медицины 35 Функция почек • Определение почечного клиренса с 51Cr-ЭДТА или 99мТс-ДТПА. • Динамическая сцинтиграфия почек отражает почечную перфузию крови, накопление и экскрецию. Во время проведения обследования набирается серия изображений. При вычислении скорости счета в определенной области интереса (ROI), получается ренограмма, которая предоставляет количественные данные. Для оценки почечного клиренса и функции используются различные радиофармпрепараты, такие как 99mTc-MAG3, 99mTc-ДТПА и 123I-Hippuran • Для оценки паренхиматозной анатомии и функции использует 99mTc-DMSA Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 36 ФУНКЦИЯ ПОЧЕК (99mTc-ДТПА) В идеале, участок фона должен выбираться таким образом, чтобы исключить артерии и область почечной лоханки. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 37 ФУНКЦИЯ ПОЧЕК (Tc99m-DMSA) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 38 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРВОГО ПРОХОЖДЕНИЯ • Внутривенно вводится высокая активность (400-800 МБк) Тс-99м болюсом, а затем производится краткосрочный сбор данных (4-20 кадров в секунду в течение 1 минуты). Таким образом демонстрируется функция миокарда с устранением влияния фоновой активности. • Анализ первого прохождения позволяет оценить: • Визуализацию движения стенки • Расчет фракции выброса ЛЖ и ПЖ • Обнаружение наличия внутрисердечного • • • Nuclear Medicine шунтирования слева направо Расчет сердечного выброса Расчет объема желудочка Расчет времени транзита Часть 0: Основы Ядерной Медицины 39 ИЗМЕРЕНИЕ ВНУТРИСЕРДЕЧНОГО выБРОСА Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 40 РАДИОИЗОТОПНАЯ ВЕНТРИКУЛОГРАФИЯ • Путем маркировки красных кровяных клеток (Tc99m), а затем проведения ЭКГсинхронизированного динамического сканирования и измерения изменений скорости счета, производится измерение объема крови ЛЖ и ПЖ. Анализ движения стенки желудочка, систолической / диастолической функций, и фракции выброса, используется для оценки коронарной недостаточности, стратификации риска, и контроле кардиотоксичности в химиотерапии • Внутривенное введение 600-800 МБк Tc99m, сканирование спустя 10-15 минут Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 41 Радиоизотопная вентрикулография Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 42 • • • • ПЕРФУЗИЯ МИОКАРДА Накопление 201Tl в миокарде зависит от кровотока и клеточного метаболизма, следовательно, оно отражает регионарную перфузию и жизнеспособность сердечной мышцы Оценка пациента с предполагаемой или установленной коронарной недостаточностью основывается на интерпретации изображения или количественном анализе реконструированных томографических срезов, который также дает информацию о региональной перфузии. Исследование проводится под нагрузкой и в состоянии покоя введение 70-100 МБк 201Tl. Томографическое исследование. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 43 ПЕРФУЗИЯ МИОКАРДА Нагрузка Nuclear Medicine Покой Часть 0: Основы Ядерной Медицины 44 ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ СРЕЗЫ фронтальный сагиттальный поперечный Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 45 ПЕРФУЗИЯ МИОКАРДА Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 46 ПЕРФУЗИЯ МИОКАРДА • Физические свойства 99mTc-МИБИ или 99mTc-Tetrofosmin позволяют проводить оценку перфузии и функции миокарда, путем выполнения ЭКГ-синхронизированных ОФЭКТ исследований перфузии, начиная с первого прохождения. Состояние пациента с установленной или с подозреваемой коронарной недостаточностью оценивается исходя из количественного анализа и оценке регионарной перфузии коронарной артерии, восстановленной из множества реконструированных томографических срезов. • Внутривенное введение 800-1000 МБк. ЭКГсинхронизированное томографическое исследование Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 47 ЭКГ-синхронизированное исследование перфузии миокарда Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 48 ЭКГ-синхронизированная ОФЭКТ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 49 ПЭТ Позитронно-эмиссионная томография Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 50 АННИГИЛЯЦИЯ 511 кэВ позитрон + + 511 кэВ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 51 РАДИОНУКЛИДЫ Радионуклид C-11 N-13 O-15 F-18 Cu-62 Ga-68 Rb-82 Nuclear Medicine Время Энергия позитрона полураспада (средняя) 20.4 мин 10 мин 2.2 мин 110 мин 9.2 мин 68.3 мин 1.25 мин Часть 0: Основы Ядерной Медицины 0.39 МэВ 0.50 МэВ 0.72 МэВ 0.25 МэВ 1.3 МэВ 0.83 МэВ 1.5 МэВ 52 ПЕРВООТКРЫВАТЕЛИ Мишель Тер-Погосян готовит радиофармпрепарат для обследования Генриха Вагнера младшего с использованием одного из первых ПЭТ-томографов (1975). Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 53 ПЭТ-установка Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 54 ПЭТ С ГАММА-КАМЕРОЙ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 55 ЦИКЛОТРОН Стэнли Ливингстон и Эрнест Лоуренс с их 8 МэВ циклотроном (1935) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 56 ЦИКЛОТРОНЫ В БОЛЬНИЦАХ Компьютерный терминал Nuclear Medicine Биосинтезатор Часть 0: Основы Ядерной Медицины Циклотрон 57 F18-ФДГ (F18-FDG) Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 58 ФДГ В КАРДИОЛОГИИ Кровоток Nuclear Medicine Метаболизм Часть 0: Основы Ядерной Медицины 59 ФДГ В ОНКОЛОГИИ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 60 ФДГ В НЕВРОЛОГИИ Болезнь Альцгеймера Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины Норма 61 БУДУЩЕЕ Методы диагностики •Новые радиофармпрепараты на основе позитронных излучателей. •Радиофармпрепараты с высокой специфичностью. •Более продвинутое программное обеспечение, которое позволит улучшить чувствительность и специфичность исследований. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 62 Совмещенная ПЭТ-КТ визуализация ПЭТ КТ Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 63 БУДУЩЕЕ приборы • Улучшение характеристик гамма-камеры • Улучшение обнаружения позитронных излучателей • Более изощренные методы для реконструкции и коррекции томографических исследований • Улучшенные электронные системы отчетности. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 64 ЯДЕРНАЯ МЕДИЦИНА - НЕЯСНАЯ МЕДИЦИНА? Нет! Ядерная медицина является эффективным диагностическим и терапевтическим инструментом и необходима с медицинской точки зрения. Nuclear Medicine Часть 0: Основы Ядерной Медицины 65
