A nukleáris medicina alapjai: Biofizika és alapelvek. Zámbó Katalin Nukleáris Medicina Intézet

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A nukleáris medicina alapjai: Biofizika és alapelvek. Zámbó Katalin Nukleáris Medicina Intézet"

Nóra Pásztor
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 A nukleáris medicina alapjai: Biofizika és alapelvek Zámbó Katalin Nukleáris Medicina Intézet

2 Nukleáris medicina Lényege: a radioaktív izotópok diagnosztikai és terápiás célból való felhasználása.

3 Radioaktivitás Az egyes atommagoknak azon tulajdonsága, hogy külső behatás nélkül, spontán, bizonyos sugárzások kibocsátása révén elbomlanak, miközben a kezdeti mag más maggá alakul át.

4 A Bohr-féle atom-modell

5 Az atom részecskéi

6 Protonszám = rendszám Protonszám + neutronszám = tömegszám Az azonos rendszámú és eltérő tömegszámú atomokat izotópoknak nevezzük. Ugyanazon elem izotópjai a különböző biokémiai folyamatokban ugyanúgy viselkednek.

7 Radioaktiv izotóp A kedvezőtlen proton-neutron arány miatt valamilyen sugárzás kibocsátása közben magátalakuláson megy át, elbomlik.

8 Aktivitás A radioaktív izotópok mennyiségét aktivitásukkal adjuk meg. Az aktivitást az időegységre eső bomlások számával jellemezzük. Mértékegysége 1 Bq = 1 bomlás/sec 1 kbq = 10 3 bomlás/sec 1 MBq = 10 6 bomlás/sec (a diagnosztikában használt aktivitások nagyságrendje) Mérése Beütésszám: count/min (cpm), count/sec (cps)

9 Felezési idő Az az idő amely alatt a kiinduláskor meglévő atomok száma a felére csökken. - Fizikai felezési idő (egy adott izotópra nézve állandó, külső körülmények nem befolyásolják) - Biológiai felezési idő (befolyásolható pl. fokozott folyadék bevitellel) - Effektív felezési idő: 1/T eff = 1/T fiz + 1/T biol Energia A bomlás közben leadott energiamennyiség állandó, jellemző az adott izotópra. Mértékegysége: ev, kev vagy MeV

10 A radioaktív bomlást kísérő sugárzás Korpuszkuláris jellegű (, -, + ) Elektromágneses hullámtermészetű ( )

11 Korpuszkuláris sugárzás: - sugárzás pozitív töltésű hélium atommagok (2 proton + 2 neutron) ionizáló képessége és biológiai effektivitása igen nagy hatótávolsága kicsi, emberi szövetben mindössze néhány micrometer terápiára alkalmazzák, kívülről nem detektálható pl. 223-rádium (Xofigo) prostata carcinoma csontmetastasisai

13 Korpuszkuláris sugárzás: -sugárzás (nagy sebességű pozitív vagy negatív töltésű elektronok) - -sugárzás: - neutron felesleggel bíró atomok bomlása - biológiai hatásossága kisebb, mint az - sugárzásé - hatótávolsága emberi szövetben néhány mm, a testfelszínen nem detektálható - terápiára alkalmazzák - pl. 131-jód a pajzsmirigy betegségekben

átmérő 3 ) Rádium Ra 223 diklorid Csontvelő Csont Csontvelő Csont α β 1. Henriksen G, et al. Cancer Res.

15 Az α- részecskék rövid hatótávolsága csökkenti a csontvelő sugárexpozicióját a β-sugárzáshoz képest 1,2 α-részecskék hatótávolsága (rövid: 2-10 sejt átmérő 2 ) β-részecskék hatótávolsága (hosszú: sejt átmérő 3 ) Rádium Ra 223 diklorid Csontvelő Csont Csontvelő Csont α β 1. Henriksen G, et al. Cancer Res. 2002;62: Bruland Ø, et al. Clin Cancer Res. 2006;12:6250s-6257s. 3. Brechbiel M. Dalton Trans. 2007;43:

16 Korpuszkuláris sugárzás: -sugárzás (nagy sebességű pozitív vagy negatív töltésű elektronok) + -sugárzás: protonfelesleggel bíró atomok bomlása, mesterséges radioaktív izotópoknál élettartama rendkívül rövid, egy környezetében lévő elektronnal egyesül, miközben megsemmisülési vagy annihilációs sugárzás keletkezik (2x511 KeV) diagnosztikus jelentősége a PET-nél pl. 18F-FDG a cukoranyagcsere vizsgálatában

18 Elektromágneses hullámtermészetű sugárzás -sugárzás - nagy áthatoló képesség, a betegbe juttatva kívülről jól detektálható - a rutin diagnosztikában alkalmazható - a rtg sugárzással teljesen azonos hatású, a különbség: a rtg sugárzás fékezési sugárzás, a -sugárzás az atommagból származik - pl. 99meta-technetium (99mTc)

20 Mo-Tc generátor - metastabil állapot Az - és -bomlás során az új atom gerjesztett állapotban marad, ebből az állapotból -sugárzás kibocsátásával kerül alapállapotba. 99mTc (6 órás felezési idő, 140 KeV -sugárzás - diagnosztikához ideális)

21 Izotóp Energia (kev) Felezési idő Tc-99m h Vizsgálat agy, pajzsmirigy, szív, tüdő, máj, csont, vese, stb. Előállítás generátor Tl h szívizom ciklotron I nap pajzsmirigy dg + terápia reaktor I h pajzsmirigy ciklotron Ga , 185, h In nap tumor-keresés, gyulladás tumor-keresés, immunoszcintigráfia ciklotron ciklotron F (2x) 109 min PET ciklotron

22 Szcintillációs detektor

23 A leképezést szolgáló készülékek I. Gammakamera:

24 Gammakamera Számítógéppel összekapcsolva az időben gyorsan zajló folyamatok nyomon követése is lehetséges.

25 A leképezést szolgáló készülékek SPECT (Single Photon Emissziós Computer Tomográf) SPECT/CT (Multimodalitású készülék)

26 A SPECT működési elve

27 SPECT + CT fúziója 2007-től CT SPECT FÚZIÓ CT SPECT SPECT/CT

28 A leképezést szolgáló készülékek III. PET (Pozitron Emissziós Tomográf) PET/CT: multimodalitás!

29 PET működési elve - a beadott radiofarmakon pozitron sugárzó anyag, a megsemmisülési vagy annihilációs sugárzást detektálja - ultrarövid felezési idejű izotópok (11C, 15O, 13N, 18F) melyekkel az anyagcsere - folyamatok (glukóz, aminósav, amyloid, hypoxia, stb.) részletes megismerésére nyílik lehetőség

30 PET működési elve

31 PET/CT (2000-től) CT PET

32 SUGÁRTERHELÉS Kockázat-várható haszon (ALARA elv) megfelelő indikáció! Általános irányelvek: - terhességben csak kivételes esetben - gyermekeknél különösen nagy körültekintéssel (testsúly kg-ra számított dózis!)

33 Képalkotó módszerek Anatómia Fiziológia Metabolizmus Molekulák Rtg. / CT MRI NM / SPECT / PET MR spektroszkópia fmri Ultrahang Hibrid képalkotás: SPECT/CT, PET/CT, (PET/MRI)

34 Rövid történeti áttekintés - A radioaktivitás felfedezése (Bequerel 1885) - Radioaktív anyag nyomjelzőként való felhasználása (Hevesy György 1943) - A mesterséges radioaktivitás felfedezése (Irene Curie és Frederic Joliot 1934) - Gamma kamera (Anger 1951)

35 Izotópdiagnosztikai módszerek: szcintigráfiák - gamma sugárzó izotóp, amely kívülről detektálható - hordozó molekula, amely részt vesz a vizsgálandó szerv valamely funkciójában = radiofarmakon - steril fiziológiás NaCl-ban oldva intravénásan adjuk be - várakozási idő különböző - képalkotás szcintillációs detektorral

36 In vivo izotópdiagnosztikai módszerek általános jellemzői - egy adott szerv vagy szervrendszer funkcióján alapulnak - érzékeny, de aspecifikus módszerek - szervspecifikus: jelölő izotóp (99mTc) + hordozó molekula - könnyen kivitelezhetők - különösebb előkészítést nem igényelnek - szövődmény mentesek, kockázatuk minimális

37 In vivo izotópdiagnosztikai módszerek Statikus vizsgálatok vagy statikus szcintigráfiák: a radiofarmakon eloszlását vizsgáljuk egy adott szervben, optimális időpontban, különböző irányú szummációs, vagy réteg-felvételeket készítve (morfológia) Dinamikus vizsgálatok: sorozatfelvétel egy adott időintervallumban, idő-aktivitás görbékből számszerű paraméterek kalkulálása (funkció)

38 A test vértartalmának jelölésén alapuló vizsgálatok Farmakon Izotóp Dózis Vizsgált szerv Vizsgálat neve saját VVT-k Tc-99m 600 MBq szív vértartalma EKG kapuzott bal kamrai falmozgás és ejekciós frakció saját VVT-k Tc-99m 600 MBq máj vértartalma máj vértartalom

39 A szervek vérellátásán alapuló vizsgálatok Farmakon Izotóp Dózis Vizsgált szerv Vizsgálat neve makroalbumon tallium-klorid metoxiizobutilizonitril (MIBI), tetrofosmin hexametilénpropilénamin-oxim (HM-PAO) Tc-99m MBq tüdő perfúzió tüdőszcintigráfia Tl-201 Tc-99m 74 MBq 600 MBq szívizom perfúzió nyugalmi és terheléses szívizom perfúzió Tc-99m 800 MBq agyi vérátáramlás agyperfúzió dietiléntriaminpentaecetsav (DTPA) Tc-99m 600 MBq több szerv (szív, csont, vese, stb.) perfúziója dinamikus perfúziós vizsgálatok

40 A parenchyma sejtjeiben dúsuló radiofarmakonokkal végzett vizsgálatok Farmakon Izotóp Dózis Vizsgált szerv Vizsgálat neve pertechnetát Tc-99m MBq pajzsmirigy göbök pajzsmirigy szcintigráfia kolloidok Tc-99m MBq máj, lép RES sejtek máj-, lépszcintigráfia imino-diacetát (HIDA) Tc-99m MBq máj poligonális sejtek hepatobiliáris szcintigráfia dimerkaptoszukcinilamid (DMSA) dietiléntriaminpentaecetsav (DTPA) merkaptoacetiltriglicil (MAG3) Tc-99m MBq vese tubuláris sejtek veseszcintigráfia Tc-99m 400 MBq 200 MBq vese glomeruláris sejtek vese tubuláris sejtek vese perfúzió és kamerarenográfia

41 Tumorsejtekben halmozódó radiofarmakonokkal végzett vizsgálatok Farmakon Izotóp Dózis Dúsító tumor típusa Vizsgálat neve NaI I MBq (dg) MBq (ter) difoszfonátok Tc-99m 800 MBq metoxi-izobutilizonitril (MIBI) tetrofosmin tallium-klorid meta-jodo-benzilguanidin (MIBG) metilnorcholesterol octreotid depreotid humán szérum albumin (HSA)- nanokolloid fluoro-dezoxiglukóz (FDG) Tc-99m Tl-201 I-131 I MBq 74 MBq 40 MBq 185 MBq differenciált pajzsmirigy cc. csonttumor és metasztázisok mellékpajzsmirigy, emlő, stb. neuroblasztóma feokromocitóma pm szcintigráfia + radioterápia csontszcintigráfia tumor, metasztázis kersesés adrenerg receptor I MBq mellékvesekéreg adenóma hormonszintézis In-111 Tc-99m Tc-99m F MBq 800 MBq MBq 6 MBq/kg ( MBq) karcinoid, GEP tumorok tüdőtumorok szentinel (őrszem) nyirokcsomó többféle daganat szomatosztatin receptor limfoszcintigráfia cukor-anyagcsere PET-el

Hasonló dokumentumok

Nukleáris medicinai módszerek a mellkasi betegségek differenciál diagnosztikájában. Zámbó Katalin PTE Nukleáris Medicina Intézet

Nukleáris medicinai módszerek a mellkasi betegségek differenciál diagnosztikájában Zámbó Katalin PTE Nukleáris Medicina Intézet Képalkotó módszerek Anatómia Fiziológia Metabolizmus Molekulák Rtg. / CT