Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ. Izotópdiagnosztikai eljárás lépései

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ. Izotópdiagnosztikai eljárás lépései"

János Orbán
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Izotópdiagnosztikai eljárás lépései Izotópok Alkalmas, radioaktív molekulák bejuttatása Az aktivitás eloszlásának, változásának követése diagnosztikai alkalmazásai A fiziológiás v. patológiás folyamatok felismerése, lokalizálása a mért eloszlás alapján. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ Anatomiai Röntgen Ultrahang MRI a szövetek eltérő fizikai tulajdonságai alapján differenciálnak Funkcionális Izotópdiagnosztika MRI a szövetek eltérő biokémiai/élettani jellemzői alapján differenciálnak Röntgen felvétel Információ a struktúráról Izotópdiagnosztikai felvétel Információ a metabolikus aktivitásról

2 A nukleáris medicina atyja Hevesy György ( ) Kémiai Nobel-díj 1943 az izotópos jelzéstechnika megalapozásáért Hevesy György és háziasszonya A múlt héten sem szerettem. Miért gondolja, hogy most szeretni fogom? Az izotóp kiválasztásának szempontjai a sugárzás fajtája Maximáljuk a nyerhető információt. Minimalizáljuk a kockázatot. Ennek megfelelően optimalizálandó Csak a γ-sugárzás áthatolóképessége elég nagy a sugárzás fajtája a sugárzás fotonenergiája az izotóp felezési ideje radiofarmakon előállíthatósága és tulajdonságai α β γ Optimális a tisztán γ-sugárzó mag

3 a sugárzás fotonenergiája az izotóp felezési ideje Legyen elég nagy az áthatolóképessége a testszövetekben! Λ = λn = 0,693 T N Legyen jó hatásfokkal detektálható! Csökkentésének határt szabnak a vizsgálat körülményei. Legyen minél rövidebb! A paciens védelmében minimalizáljuk! hf > 50 kev Csökkentésének határt szab vizsgálandó biológia folyamat időbeli lefolyása. radiofarmakonok radioaktív atomot hordozó molekula példák Vegyen rész a vizsgálni kívánt biokémiai/élettani folyamatban Ne módosítsa vizsgálni kívánt folyamatot. farmakon izotóp aktivitás (MBq) alkalmazási terület Pertechnetát Tc agy Pirofoszfát Tc szív Dietilén-triamin pentaecetsav (DTPA) Benzoilmercapto-acetiltriglicerin (MAG3) Tc tüdő Tc vese Metilén difosfonát (MDP) Tc csont

4 Izomer magátalakulás Némely gerjesztett magok felezési ideje néhány órától 600 évig is eltarthat Am A Z X ZX + γ Mo T 1/2 =67 óra - 99 Tc + β Tc γ T 1/2 =6 óra Technécium- generátor (0.9% NaCl) Na 99 MoO MBq Na TcO 4 Aktivitás (GBq) idő hf=140 kev első elúció második elúció Mekkora aktivitást használjunk? Maximáljuk a nyerhető információt. Minimalizáljuk a kockázatot. Λ ~ 100 MBq A kép típusai Statikus kép az izotóp/aktivitás eloszlása egy adott pillanatban Dinamikus kép az izotóp/aktivitás mennyiségének változása egy adott helyen Statikus és dinamikus együttese statikus felvételek egymásutánja Emissziós CT SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) PET (Positron Emission Tomography)

5 A kép típusai Statikus kép az izotóp/aktivitás eloszlása egy adott pillanatban Λ(MBq) A kép típusai Dinamikus kép az izotóp/aktivitás mennyiségének változása egy adott helyen Effektív felezési idő az aktivitás a felére csökken a célszervben Λ max pajzsmirigyben, Izotóp felhalmozódása vesében t(min) T eff Λ(MBq) 50 példa Λ max t(min) T eff Effektív felezési idő az aktivitás a felére csökken a célszervben Λ = Λ effektiv 0 e ( λ +λ fiz fiz biol λ = λ + λ 1 T eff 1 = T fiz 1 + T biol ) t biol Relatív aktivitás idő jobb vese bal vese vese izotóptárolási görbéje A biológiai felezési idő értékeléséhez a felvétel körülményeit (milyen radiofarmakon, milyen formában stb.) is figyelembe kell venni.

6 Tc-mal jelzett skorpioméreg eloszlása patkányban vér izom máj vese szív Relatív aktivitás Hal Anger t (óra) Hal Anger munkatársaival 1952 Gamma kamera kollimátor cc 40 cm fotoelektronsokszorozók detektorkristály kollimátor Jó abszorpcióképességű anyagból (ólom) álló csöves/lemezes rendszer. Csak bizonyos szög alatt érkező fotonokat enged át. A nyílások mérete, geometriája fontos az érzékenység és feloldóképesség szempontjából.

7 detektorkristály Na(Tl) szcintillációs kristály Megfelelő detektálási hatásfok 150 kev-os fotonra μ ~2.2 1/cm 10 mm rétegvastagságban ~ 90%-os elnyelődés Az emittált fény hullámhossza 415 nm megfelel a PMT követelményeinek. Sajnos törékeny, hőmérsékletérzékeny, higroszkópos. A szcintilláció befolyásolja a pozicionálást fotoelektronsokszorozók Fényimpulzusokat elektromos jellé alakítja. Tipikusan db, cm átmérőjű PM-cső A keletkező feszültségimpulzusok nagysága változatos, mert -egy γ-foton elnyelődése nemcsak egy fotoelektronsokszorozóban indukál elektromos jelet -az elnyelődés nemcsak fotoeffektussal történik γ-foton poziciója fényfolt kimenő elektromos jel fotoelektronsokszorozók Impulzus amplitúdó spektrum a fotoeffektus révén elnyelődő γ-foton energiájával arányos nagyságú feszültségimpulzust generál. Ez a többi* feszültségimpulzustól diszkriminálással (DD) megkülönböztethető. impulzusgyakoriság szórt fotocsúcs összes energia (kev) csatorna * Compton-szórás révén keletkező, vagy nem a térbeli lokalizációnak megfelelően becsapódó fényfotonok által kiváltott. fotoelektronsokszorozók detektorkristály kollimátor Gamma kamera A sugárzás forrásának hely szerinti azonosítását a kollimátor a fotoelektronsokszorozók a diszkriminátorok együttesen teszik lehetővé.

8 Pajzsmirigy pertechnetásos (intravénásan 80 MBq) felvételek Durva göbös májlézió normál struma diffusa multinodularis struma hideg göbök Tc- fyton csontszcintigráfia Tc-MDP: 600 MBq A gamma-kamera időbeli és térbeli felbontásra is alkalmas. Statikus és dinamikus képet is nyerhetünk. Jellemző paraméterek: térbeli felbontás energiaszelektivitás (felbontás) detektálási hatékonyság normal egésztest csontmetastasis

9 SPECT Single Photon Emission Computed Tomography különböző kameraelrendezések SPECT Több gamma kamera szkennel egy réteget adatgyűjtés 360 -ban. Keresztmetszeti képeket ad. Az egyes szeletekben az aktivitás eloszlását a számítógép rekonstruálja. Szinkódolt képrekostrukció. Egymást követő rétegek felvétele az x-tengely mentén. Fejről részült SPECT -felvételek PET Positron Emission Tomography Tc- HMPAO

10 Koincidencia a detektálásban koincidencia elemzés izotópeloszlás 1. csatorna adatfeldolgozás 2. csatorna összegzés annihiláció Egyidejű detektálás annihiláció képrekonstrukció A PET-ban leggyakrabban alkalmazott radionuklidok természetes szerves molekulákban is megtalálható elemek izotópjai. izotóp β + energia (MeV) β + hatótáv (mm) Τ felhasználás receptorfunkciók PET/CT A PET kombinálható pontosabb morfológiai képet adó módszerrel stroke onkológia/neurológia A rövid felezési idő miatt a felhasználás közelében kell előállítani ezeket.

11 Agyterületek aktivitásának vizsgálata CT PET PET/CT PET nyugalom hallás látás Sugárterápia Sugárterápia: ionizáló sugárzás károsító hatásának felhasználása (elsősorban) daganatos szövetek elpusztítására 1. Milyen típusú sugárzást használjunk? 2. Mekkora dózist alkalmazzunk? 3. Hogyan állítsuk elő? 4. Hogyan juttassuk el a besugározandó testrészbe (a többi szövet károsítása nélkül)?

12 α β -, e-, γ, Rtg, p n csak célzottan a tumorba juttatva Lineáris ionsűrűség: egységnyi úthosszon létrehozott ionpárok száma (n/l) LET (Linear Energy Transfer)v. linearis energiaátadás: egységnyi úthosszon leadott energia (ne ionpár /l) levegőben: E ionpár =34 ev α β - : e - : γ, Rtg, p n Energiája nem optimális folytonos energiaeloszlású tipikus energia: néhány MeV gyorsított elektron MeV Előállítása: lineáris gyorsító csak célzottan a tumorba juttatva hatótáv! 1cm/3MeV gyakorlatban: 6-21 Mev => 2-7 cm felületközeli tumorok Probléma: foton αelnyelődésének helye ionizáció helye = sugárkárosodás helye β - e- Az átlagos úthossz a energiától függ. α β - e- γ : Rtg, p n γ-kés: összesen kb. 200 db izotóp pl. 60 Co Eγ MeV, használt aktivitás: TBq γ, Rtg: p n Részecskegyorsító a rtg. sugárzás előállításában. Néhány MeV fotonenergia. Besugárzás ideje jól szabályozható. agysebészeti célra különösen alkalmas

13 α β - e- γ, Rtg, p : n Ideális lenne, de nagyon drága! Óriási gyorsító kell! Neutronsugár előállítása: nagy energiájú proton (66 MeV) ütközése berillium targetbe ( p(66) +Be) α β - A neutronok magreakciókat indukálnak. e- γ, Rtg, P, n: Nagy LET Primer ionizáció neutron DNS kiindulási atom Elektronok rtg-sugárzás hatására Elektronok neutron sugárzás hatására termékek Tipikus LET-értékek Kapcsolódó fejezetek: Damjanovich, Fidy, Szöllősi: Orvosi Biofizika LET-érték: Sugárfajta: Energia (MeV): LET(keV/µm): magas alacsony α -részecske gyors neutron protonok röntgensugár 60-Co γ sugarzás beta-sugár elektronok II VIII. 3.2 VIII. 4.4 IX.3

Hasonló dokumentumok

Izotópok. Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ

Izotópok. Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ Izotópok Izotópok diagnosztikai alkalmazásai diagnosztikai alkalmazásai Izotópdiagnosztikai eljárás lépései Alkalmas, radioaktív molekulák bejuttatása Az aktivitás eloszlásának, változásának követése Képalkotó