Felfedezések, melyek a Nukleáris Medicina kialakulásához vezettek NUKLEÁRIS MEDICINA: célok, területek, eszközök

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Felfedezések, melyek a Nukleáris Medicina kialakulásához vezettek NUKLEÁRIS MEDICINA: célok, területek, eszközök"

Károly Balog
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Felfedezések, melyek a ukleáris Medicina kialakulásához vezettek UKLEÁRIS MEDICIA: célok, területek, eszközök Varga József Debreceni Egyetem EC Marie Curie ukleáris Medicina Intézet Henry Becquerel Hevesy György Túlmőködı pajzsmirigy adenoma Sugárzások: mi honnan jön? Radioaktív atom Áttekintés: ukleáris Medicina 2 UKLEÁRIS MEDICIA Ionizáló sugárzás 1924: A radioaktív nyomjelzés alkalmazásának elve: alfa-részecske röntgen-sugár Ha egy molekulában valamelyik atomot annak radioaktív izotópjára cseréljük, ez nem változtatja meg lényegesen a kémiai és biológiai tulajdonságait. béta-részecske Következmény: a molekula mozgása, eloszlása, HEVESY György felhalmozódása sugárzásméréssel kimutatható. ( ) 1943: Kémiai obel-dij az izotópok, mint nyomjelzık alkalmazásáért a kémiai folyamatok tanulmányozására gamma-sugár Áttekintés: ukleáris Medicina 3 Áttekintés: ukleáris Medicina 4 Áttekintés: ukleáris Medicina 5 Áttekintés: ukleáris Medicina 6 rvosi leképezı berendezések tartománya rvosi leképezési módok Eljárás Hullám Min alapul a szervezetrıl nyert információ? Információ Ultrahang hang visszaverıdés más rugalmasságú közeg határáról Röntgen, sőrőségtıl függı elnyelıdés CT (röntgen) + kontrasztanyag eloszlása MRI magrezonancia (proton) Energia Frekvencia Hullámhossz Röntgen- és gamma-sug. (rádiófrekvenciás) + kontrasztanyag eloszlása (megsemmisülési gamma) γ-sugárzó nyomjelzı anyag eloszlása mőködési pozitron-sugárzó nyomjelzı anyag eloszlása mőködési (gamma, rtg.) Áttekintés: ukleáris Medicina MRI RF tartomány 7 Áttekintés: ukleáris Medicina 8

Radioaktív atom Áttekintés: ukleáris Medicina 2 UKLEÁRIS MEDICIA Ionizáló sugárzás 1924: A radioaktív nyomjelzés alkalmazásának elve: alfa-részecske röntgen-sugár Ha egy molekulában valamelyik atomot

2 Funkcionális és leképezés: egymást kiegészítı szerep rvosi leképezı eljárások & SPECT funkcionális információ jelentıs résztérfogat-hatás nagyobb zaj az elnyelés és szórás lerontja a képet CT, MR strukturális / morfológiai információ jobb felbontás CT: magas betegdózis MR: inhomogén kép, geometriai torzítások (a mágneses mezı inhomogenitása miatt) M (gamma+) Áttekintés: ukleáris Medicina 9 Forrás: What is uclear Medicine? (SM) Áttekintés: ukleáris Medicina 10 Leképezı technikák érzékenysége a jelzı- ill. kontrasztanyagok kimutatására Az orvosi leképezés célpontjai és eszközei Leképezı jelzı/kontrasztanyag módszer koncentrációja (mol/kg testtömeg) UH 10-3 CT 10-3 gamma-kamera MRI 10-5 MRS 10-5 Forrás: G. von Schulthess, University Hospital, Zürich Áttekintés: ukleáris Medicina 11 Áttekintés: ukleáris Medicina 12 Radioizotópok orvosi-biológiai alkalmazásai A ukleáris Medicina részterületei: 1. In vitro koncentráció-mérés Gyógyászati alkalmazások (nukleáris medicina) Diagnosztika Terápia In vivo In vitro Kutatási alkalmazások (nukleáris medicina) Diagnosztikai módszerek kutatási alkalmazása Molekuláris leképezés Laboratóriumi analitikai módszerek kombinálása radioaktív nyomjelzéssel 1960: Yalow és Berson radioaktív nyomjelzésen (és sugárzásmérésen) alapuló telítési analízises eljárást dolgozott ki az inzulin plazma-koncentrációjának mérésére RIA: radioimmunoassay (versengés fehérje-kötésért; a mérendı molekula van jelezve) IRMA: immunoradiometric assay ( szendvics módszer) RSALY YALW (1921-) 1977: rvosi obel-díj peptide hormonok radioimmunoassay-einek kifejlesztéséért Áttekintés: ukleáris Medicina 13 Áttekintés: ukleáris Medicina 14 A ukleáris Medicina részterületei: 2. In vivo leképezés A. Gamma-sugárzó radionukliddal ( egyfotonos ) 1957: Anger-kamera 2. In vivo leképezés B. Pozitron-sugárzóval ( kétfotonos ) 1970-es évek eleje: Alapelv: sok fotoelektron-sokszorozó látja egyidejőleg ugyanazt az egyetlen nagy egykristályt; elektronikus áramkör dekódolja minden egyes becsapódás koordinátáit Hal Anger (Berkeley) az általa kifejlesztett pozitronkamerával A szcintillációs gammakamera kifejlesztıje Alapelv: A megsemmisülési sugárzás két, kb. 511 kev-es fotonja ellentétes irányba száll. Egyidejő detektálásukkal a bomlási helyet tartalmazó egyenes is meghatározható. Michel M. Ter-Pogossian, Mallinckrodt Institute Michael E. Phelps, UCLA Áttekintés: ukleáris Medicina 15 Áttekintés: ukleáris Medicina 16

Forrás: What is uclear Medicine? (SM) Áttekintés: ukleáris Medicina 10 Leképezı technikák érzékenysége a jelzı- ill.

3 Terápia nyílt radioizotópokkal yílt radioaktív preparátum beadása betegeknek terápiás céllal. A radioaktívan jelzett anyag az elpusztítandó sejt közvetlen közelébe kerül, és ott (lokálisan) fejti ki hatását. A terápiát általában béta-sugárzó radionuklidokkal végezzük (max. úthossz testszövetben: ~ mm) Brachytherapy Teletherapy Radionuclide therapy uclear imaging Interventional United ations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiations Average of health-care level I, (USCEAR) Therapy Diagnosis Angiography CT X-ray, medical X-ray, dental Áttekintés: ukleáris Medicina umber of procedures / million population Áttekintés: ukleáris Medicina 18 ukleáris medicina: megoszlás USA , nukleáris medicina USA, 2005 M leképezési módok, UK, 2003/04 USA, % SPECT 17% 2% 5% 95% Planáris 81% 95% Áttekintés: ukleáris Medicina 19 Áttekintés: ukleáris Medicina 20 Mesterséges radioaktív anyag elıállítása Emissziós leképezés: Vizsgálattípusok atomreaktorban (magas neutron-fluxus) gyorsítók felhasználásával (kör-körös: ciklotron) drága! Ernest Lawrence (Berkeley) a ciklotron feltalálója 1938 Csillebérc Debrecen: 2 Budapest: 1 Statikus: egyensúlyi eloszlás leképezése Egésztest: összekapcsolt statikus képek Dinamikus: képek sorozata a radiofarmakon beépülésérıl / kiválasztásáról Tomográfiás: gamma: single photon emission tomography (SPECT) pozitron: positron emission tomography () Áttekintés: ukleáris Medicina 21 Áttekintés: ukleáris Medicina 22 Különálló képek Példa: Dinamikus vesevizsgálat Egésztest csontszcintigram Áttekintés: ukleáris Medicina 23 Áttekintés: ukleáris Medicina 24

úthossz testszövetben: ~ mm) Brachytherapy Teletherapy Radionuclide therapy uclear imaging Interventional United ations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiations Average of health-care

4 Agyi vérátfolyás SPECT (Tc-99m HM-PA) : áttát-keresés [F-18] fluor-dezoxi-glükózzal coronalis transaxialis Áttekintés: ukleáris Medicina 25 Áttekintés: ukleáris Medicina 26 Agyi receptorok leképezése -ligandumok különbözı receptor-rendszerek leképezésére Az emissziós leképezés nehézségei [F-18] fluoro-2- deoxy-glucose [C-11]-flumazenil (benzodiazepinereceptor) [C-11]-b-CPPIT (dopamine transporter) [C-11]-raclopride (dopamine D 2 receptor) [F-18]-memantin (MDA-receptor) [C-11]-Mc 5652 (serotonin transporter) Zaj: Poisson közelítés: Gauss, a beütés szórása beütés Elnyelés: homogén közegben exponenciális Szórás: A felbontást csökkenti H H H F H F CH 3 CH 2 CH 3 H 3 C H H Ph H CH 2 CH 3 H CH 3 FH 2C H2 SCH 3 Tc-99m, 20%-os ablak: a szórt sugárzást belemérjük 60 o -os eltérítésig! CH 3 Forrás: G. von Schulthess, University Hospital, Zürich Áttekintés: ukleáris Medicina 27 Áttekintés: ukleáris Medicina 28 Hibrid készülékek Hibrid leképezés 1: CT és CT vagy SPECT és CT egy állványon Leképezés egymás után, de a beteg változatlan testhelyzetben fekszik Áttekintés: ukleáris Medicina 29 Áttekintés: ukleáris Medicina 30 Hibrid leképezés 2: Emissziós Effektív dózisok (msv) Szcintigráfia Hibrid Bonyolult radiológiai Egyszerő rtg Áttekintés: ukleáris Medicina 31 0 Pajzsmirigy Stat. vese Din. vese (DTPA) Din. vese (MAG3) Szívizom (terh+nyug) Agyi perfúzió Csont Perf. tüdı Epeút Gyulladás (Ga) Szívi. SPECT/CT (terh+nyug) FDG+LR-CT FDG+HR CT Iv. Pyelogram Barium nyelés Barium étel CT fej CT (mellkas) CT hasi CT medence CT (fej, mellkas) PTCA (szív) Coronary angiogram Mammogram Lumbaris gerinc sorozat Thoracalis gerinc sorozat Cervicalis gerinc sorozat Koponya (PA or AP) Mellkas (PA+old) Thoracalis gerinc (AP) Lumbaris gerinc (AP) Hasi Medence v. csípı Áttekintés: ukleáris Medicina 32

transporter) [C-11]-raclopride (dopamine D 2 receptor) [F-18]-memantin (MDA-receptor) [C-11]-Mc 5652 (serotonin transporter) Zaj: Poisson közelítés: Gauss, a beütés szórása beütés Elnyelés: homogén

5 Molekuláris leképezés célpontjai Hírvivı In vivo molekuláris leképezés elıfeltételei A lehetséges célpontok lehetnek a DS, RS vagy fehérjék szintjén Atom- v. molekulacsoport, amelyet más molekulákhoz v. sejtalkotókhoz kapcsolunk ezek tulajdonságainak tanulmányozása céljából. Gén Szerkezet A. Leképezendı sejtalkotók és szerepük 2. Biokompatibilis kötıdı anyag 1. Célpont kutatása Mőködés 3. Célba juttatás és gátlói Célpont Szám sejtenként Gén (DS) 2 Hírvivı Fehérje Mőködés tömeges B. Célpontok száma sejtenként. Célpontok 4. Jelerısítési megoldások 6. Értékelés 5. Leképezı rendszerek: - kísérleti - klinikai Áttekintés: ukleáris Medicina 33 Áttekintés: ukleáris Medicina 34 Mikro leképezési technikák és berendezések Micro-MR 50*50*500 µm Micro-CT 50 µm Micro- Micro-SPECT (1-) 2 mm ~0.5-2 mm Digitális autoradiográfia 25 µm Micro-ultrahang TRV: µm ldalra: µm ptical coherence tomogr. (az UH analógiájára) 10 µm Áttekintés: ukleáris Medicina Áttekintés: Bevezetés: ukleáris Medicina 36 ukleáris Medicina: segédanyagok ukleáris Medicina (Szerk. Szilvási I.; Medicina Kiadó, 2010) Biológiai izotóptechnika (Szerk.: ; DE EFK, 2006) Elektronikus segédanyagok: - tankönyv - ÁK elıadások diái Basic_Physics_of_uclear_Medicine Ld. még: Könyvek Áttekintés: ukleáris Medicina 37

Biokompatibilis kötıdı anyag 1. Célpont kutatása Mőködés 3. Célba juttatás és gátlói Célpont Szám sejtenként Gén (DS) 2 Hírvivı 50 1 000 Fehérje 100 1 000 000 Mőködés tömeges B.

Hasonló dokumentumok

Terápia az izotópok, mint nyomjelzık alkalmazásáért a kémiai folyamatok tanulmányozására

Terápia az izotópok, mint nyomjelzık alkalmazásáért a kémiai folyamatok tanulmányozására ucleáris Medicina: Segédanyagok BEVEZETÉS: UKLEÁRIS MEDICIA Kötelezı: ukleáris Medicina (Szerk. Szilvási I.; Medicina, 2010) Más források: Elektronikus tankönyv: http://www.nmc.dote.hu/nmtk/ Varga József