Nukleáris medicina a betegellátásban a hibrid leképezés jelentősége DR. GALUSKA LÁSZLÓ A napjainkra lassan áttekinthetetlenül sok orvosszakmai rövidítés- és betűszóhalmazból a radiológia és nukleáris medicina területére vonatkozók eredetét és jelentését értelmezi a szerző. További szándéka a multimodális vagy hibrid leképezések szakmai hovatartozásának jellemzése, a vizsgálatokat kérő, illetve a leleteket a betegek számára értelmező kollégák tájékozottságának segítése. Az orvoslás mindig pontos diagnosztikai adatokat igényelt és igényel ma is, amelyek birtokában a terápia jól tervezhető lehet. A részletes anatómiai ismeretek vezettek a sebészet robbanásszerű fejlődéséhez. Röntgen Nobel-díjas felfedezése, majd a többi radiológiai módszer fejlődése az in vivo anatómia és számos élettani funkció ma már igen részletgazdag megjelenítését biztosítja. A radiológiából indultak az emberi testen kívül levő (vagy a testüregbe helyezett) sugárforrásokkal végzett (főleg onkológiai) kezelések, amelyek a mai sugárterápia kialakulásához vezettek. A gyógyszerek alkalmazása az orvoslásban már a kezdetektől igényelte volna a kezelni kívánt kórfolyamat biokémiai, molekuláris biológiai jellemzőinek legalább részbeni ismeretét, de köztudott, hogy a ma már igen nagyszámú, nagy pontosságú laboratóriumi mintavételezési eljárás fejlődése és jelenlegi magas színvonala is jórészt az adott kor alaptudományainak, technikai fejlettségi szintjének függvénye volt és maradt. Hevesy György 1943. évi Nobel-díja alapozta meg a sugárzó izotópokkal jelzett molekulák (radiofarmakonok) in vivo eloszlásának és körülírt halmozódásának mérését. Mégis, az izotópdiagnosztikának, mai nevén nukleáris medicinának (a továbbiakban: NM) több mint fél évszázadra volt szüksége ahhoz, hogy a műszaki fejlődés olyan detektorrendszereket hozzon létre, amelyekkel akár a teljes emberi testből is a működő biológiai rendszer megzavarása nélkül molekuláris biológiai, képi és számszerű információkat kaphatunk. Az egyes sejtekhez szelektíven kötődő, de béta- vagy alfa-sugárzó izotópokkal jelzett radiofarmakonok a nem kívánt sejtpopuláció elpusztításával teszik lehetővé a belső, célzott sugárterápiát, vagyis az izotópterápiát. TRANSZMISSZIÓS ÉS EMISSZIÓS MÓDSZEREK A CT elvének kidolgozása forradalmasította a radiológiát. Az addig álló (vagy síkban mozgó) külső sugárforrásokból, áthatoló (transzmissziós) sugárzásból és szemben elhelyezett filmekből (detektorokból) álló rendszer körpályára állítása volt a kezdete az ún. metszeti képet alkotó radiológiai módszereknek. Ekkor már használatban voltak az NM-ben ugyancsak áttörést jelentő nagy látóterű (30 40 cm-es átmérőjű detektorokkal készült) gamma-kamerák, amelyekkel először csak egy-egy irányból lehetett a beteg testéből érkező (ezért emissziós, egy fotonként észlelt) DR. GALUSKA LÁSZLÓ Az MTA doktora, professor emeritus, Debreceni Egyetem, Orvosi Képalkotó Klinika, Nukleáris Medicina Tanszék gamma-sugárzást képekké konvertálni (1. ábra). De két (vagy több) gamma-kamera körpályán, kis lépésekkel történő körbeforgatása és a kapott képek számítógépes visszavetítése ugyancsak egyfajta komputertomográfiás eljárást eredményezett. Ezt a radiológiai CT-től elkülönítendő módszert emissziós komputertomográfiának keresztelték el. Így alakult ki ORVOSTOVÁBBKÉPZŐ SZEMLE 1
a SPECT (single photon emission computer tomography, 2. és 3. ábra). A SPECT kiegészíthető CT-vel, így lesz belőle SPECT- CT, amely az izotópvizsgálat eredményeit CT (computer tomograph). Komputertomográf. A vizsgált betegen (objektumon) kívül körpályán mozgó, egymással szemben levő röntgensugárforrás és detektor együttesével végzett radiológiai vizsgálatra alkalmas berendezés. Hibrid berendezés (SPECT-CT, PET-CT, PET- MR). A nukleáris medicinában alkalmazott diagnosztikai eszközök (SPECT, PET) CT-vel, ritkábban MRI-vel kiegészített változata. Nagy előnye, hogy a molekuláris biológiai adatokat anatómiai, strukturális információkkal kapcsolja össze. Radiofarmakon nélkül a rendszer nem működőképes! Képalkotó diagnosztika. Elsősorban a radiológiai módszerek gyűjtőfogalmaként használatos, de az utóbbi években a nukleáris medicinát is ide sorolják. Önmagában használva bizonytalan tartalmú fogalom, ezért előnyösebb elé tenni a radiológiai vagy a molekuláris jelzőt, ami a szakmacsoporton belüli hovatartozást egyértelműbbé teszi. A konkrét vizsgálat megnevezéséből lehet tudni, hogy milyen diagnosztikai információk várhatók a módszertől. Nukleáris medicina (molekuláris képalkotás). Kémiai Nobel-díjas felfedezéssel (Hevesy, 1943) indult, radiofarmakon-alkalmazáson alapuló, a radiofarmakon eloszlásából funkcionális-molekuláris biológiai információkat nyerő diagnosztikát, valamint belső, célzott radioizotóp-terápiát magába foglaló orvosi szakterület. Csak élő rendszerek vizsgálatára alkalmas. A megfelelő diagnosztikai eszközök (SPECT, PET) birtokában sem működhet radiofarmakonok nélkül! FOGALOMTÁR anatómiai információkkal javítja (4. ábra). A SPECT-CT elnevezésben a CT kétszer szerepel: egyszer az emissziós és egyszer a transzmissziós elv miatt. PET (positron emission tomography). Pozitronemissziós tomográfia. Egy időben keletkező, a beteg testébe korábban bejuttatott radiofarmakon pozitronsugárzó izotópjából kilépő pozitronok elektronokkal való találkozásakor kibocsátott, ellentétes irányba haladó fotonpárok (gamma-sugarak) köríven elhelyezett, stabil, nem mozgó detektorokkal történő begyűjtésére szolgáló berendezés. Radiofarmakon. Radioaktív izotóppal jelzett molekula. A gamma- és pozitronsugárzó izotópokkal jelzett molekulák diagnosztikára, a béta- és alfa-sugárzók izotópterápiára használhatók. Radiológia. Fizikai Nobel-díjas felfedezéssel (Röntgen, 1901) indult az emberi testen kívül gerjesztett hullámokkal röntgen, ultrahang, mágneses rezonancia képi elemzéseket végző, ezekből elsősorban morfológiai, anatómiai, élettani információkat nyerő diagnosztikai, valamint a külső besugárzással terápiát végző orvosi szakterület. A megfelelő diagnosztikai vagy terápiás berendezések birtokában képes alaptevékenységet végezni, élő és élettelen objektumokon. SPECT (single photon emission computer tomography). Egyfoton-emissziós komputertomográfia. A beteg testébe korábban bejuttatott radiofarmakon izotópjából kilépő gamma-sugarak mozgó (körpályán mozgó) detektorokkal történő begyűjtésére szolgáló berendezés. Tracer. Főleg angolszász nyelvterületen a radiofar ma kon szinonimájaként (de gyakran a kontrasztanyag szinonimájaként is) használt, elnagyolt kifejezés a képalkotó szakmai zsargonban. Magyar megfelelője a jelzőanyag. Eredetileg a radiofarmakont jelölő izotópot jelenti. A gamma-sugárzó izotópok speciális csoportját alkotják a pozitront sugárzó izotópok. Itt ellentétes irányba száguldó fotonpárokat regisztrálnak a beteget gyűrűszerűen körülvevő detektorrendszerrel, ami lehetőséget adott egy újabb komputertomográfiás módszer, a pozitronemissziós tomográfia (positron emission tomography) bevezetésére, amely PET rövidítéssel vált közismertté. Összefoglalva: a komputertomográfia olyan gyűjtőfogalom, amelybe transzmissziós radiológiai módszerként a CT és a nukleáris medicina két emissziós módszereként a SPECT és a PET is tartozik. ELŐFELTÉTEL A RADIOFARMAKON Az onkológiai (pl. tüdőrák-) vizsgálatok során derült ki először, hogy ha ugyanolyan fekvő testhelyzetben készült radiológiai CT és PET vizsgálat képeit megfelelő programmal együtt jelenítik meg fuzionálják, és így is elemzik, a daganat kimutatásának hatásfoka 15 20%-kal javul a külön-külön végzett elemzésekhez viszonyítva! Ezért (és még néhány technikai előnyért, mint pl. az elnyelés korrekciójára használt izotópforrás elhagyása) az utóbbi 15 évben már csak CT-vel kapcsolt PET kamerákat, ún. PET-CT berendezéseket találunk a nukleáris medicinában (5. ábra). Hazánkban a kétezres évek elején négy PET-CT készülék volt, de mára a számuk megduplázódott egymillió lakosra egy berendezés lenne ideális. A PET-CT vizsgálat sugárterhelésének csökkentése érdekében az utóbbi években egy másik hibrid rendszert is kifejlesztettek, amelyet PET-MR néven ismerünk. Ennek lényege egy nem mágnesezhető elemekből összeállított PET, amelyet a mágneses magrezonancia elvén működő berendezés foglal magába hazánkban Kaposvárott található. Az előzőek után önként adódik a kérdés, főleg a hibrid technikák vonatkozásában, hogy melyik szakma kompetens az összetett 2 ORVOSTOVÁBBKÉPZŐ SZEMLE
01. rendszer működtetésében, ki vagy kik felelősek a kiadott leletek tartalmáért. A választ az érvényes hatósági működési engedélyek írják elő és a sokéves tapasztalatok alapján kialakult hazai és nemzetközi szakmai szabályok tartalmazzák. Először nagyon leegyszerűsítve soroljuk fel a radiológia és az NM 02. Az ábra bal oldalán planáris gamma-kamera és a vezérlő-adatgyűjtőképfeldolgozó számítógép látható. A jobb oldalon a berendezéssel 99m Tc-pertechnetát iv. beadása után 20 perccel készült pajzsmirigyszcin tigram göbös strúmának megfelelő képe vizsgálati menetrendjének legalapvetőbb feltételeit, lépéseit: Radiológia: beteg készülék személy zet vizsgálat eredmény Nukleáris medicina: radiofarmakon beteg készülék személyzet vizsgálat eredmény Balra: négyfejes SPECT betegvizsgálat közben. Jobbra: az endokrin orbitopátiát jellemző szem körüli gyulladást 99m Tc-neospect radio far - ma kon felhasználásával ábrázoló koronális metszetsor. A bal felső, első képen a szemüreg elülső metszete, majd a 2 mm vastagságú képek a szemüreg csúcsa felé haladva mutatják a gyulladás kiterjedését, balról jobbra, majd lefelé haladva Kétoldai aktív EOP (Coronalis metszetképek 99m Tc-Neospect) A radiológia üzemképes eszközei birtokában képes bármikor működni, hiszen maga állítja elő a vizsgálathoz szükséges fizikai feltételeket. Döntően a készülék jellemzői szabják meg a kapott képi információk minőségét. Ezért lehet a radiológiát alapvetően alkalmazott fizikának tekinteni. Az NM viszont meg sem tud mozdulni radiofarmakon nélkül! Az izotóppal jelzett molekulák kulcsszerepe miatt ezt a szakmát alkalmazott kémiának lehet tekinteni, annak ellenére, hogy csak a vizsgálóeszköz nevét szokás emlegetni. A vizsgálatot kérő orvosnak előre ismernie kell a használt radiofarmakon legfontosabb molekuláris biológiai tulajdonságait, hiszen már a diagnosztikai kérdést is csak ennek a tudásnak a birtokában tudja jól megfogalmazni. (A napi vizsgálatkérések során persze elegendő a vizsgálandó szervrendszer vagy kórfolyamat megnevezése, a személyzet nagyon jól tudja, milyen radiofarmakont és vizsgálati protokollt kell választani a feltett kérdésre választ adó képi információk és számszerű adatok előállításához.) Míg egy radiológiai osztály teljesítőképességét berendezései alapvetően már minősítik, addig az NM osztályok teljesítőképessége a radiofarmakon-palettától és a hozzárendelt eszközparktól függ. A radiofarmakont jelölő izotópok gamma-sugárzása alapján két nagy csoportra oszthatók a mai hazai NM munkahelyek: a nagyobb csoportot a hagyományos, egyfotonos radiofarmakonokat alkalmazó osztályok teszik ki, ahol gamma-kamerával, hibrid SPECT-CT-vel végzik a vizsgálatokat. A négy egyetemi tanszéken kívül ezek az osztályok valamennyi megyei kórházban megtalálhatók. Az itt leggyakrabban használt radiofarmakonokat illetően a tankönyvi adatokra utalnék. 1 A radiofarmakonokat vagy jelölt formában, készen kapják, vagy helyben jelölik, többnyire 99m Tc izotóppal. A pozitronsugárzó izotóppal jelzett radiofarmakonokat használó és ezért PET- CT leképezést végző NM munkahelyekből ORVOSTOVÁBBKÉPZŐ SZEMLE 3
03. kevés van. Egyetemi környezetben vagy privát körülmények között működnek. A PET-izotópok mesterséges előállítása ciklotronokban történik, fizikai bomlási félidejük néhány perc és néhány óra között változik. A PET radiofarmakonok előállításához mindenképpen automatizált, tiszta térben elhelyezett radiokémiai egységek kellenek! Ezért az egyfotonos 04. Balra: a szív vizsgálatára kialakított kétfejes SPECT. A két, egymásra merőleges detektor a C alakú karosszériában található. Jobbra: a szívizom-aktivitásról a bal kamra tengelyére merőlegesen, 99m Tc-MIBI-vel készült, 0,4 mm vastagságú metszetsor. A gyűrű alakú vetületeken a piros szín a jó, a sárga és a zöld szín a csökkent perfúziójú kamrarészeket jelöli SPECT-CT az ábra bal oldalán. A vizsgálóasztalt a kétfejes SPECT, majd a 16-szeletes CT követi. Jobbra a berendezéssel készült képek balról az első képsoron a három síkú CT-vel, a második képsoron az ugyanerről a régióról 99m Tc-MDP vel készült SPECT metszeti képek, végül a harmadik képsoron a fuzionált képek technikákhoz viszonyítva jóval összetettebb és ezért drágább NM eljárások tartoznak ide, a vizsgálatok szervezését a jelölő izotóp fizikai bomlási félideje alapvetően megszabja. A 20 perc alatt felére bomló 11 C izotóppal jelzett metioninnal vagy kolinnal 2-3 beteg vizsgálatára lehet idő, míg a 110 perces bomlási félidejű 18 F izotóppal jelzett glükóz (FDG) lehetővé teszi a nagyobb vizsgálatszámot vagy a 200-300 km távolságba történő szállítást. A leggyakrabban használt PET radiofarmakonokat és alkalmazásukat illetően megint tankönyvi adatokra utalnék. 1 SZAKMASPECIFIKUS INDIKÁCIÓK Mint ahogy a különböző orvosi szakterületek változó mértékben támaszkodnak a radiológiai vizsgálatokra, ugyanúgy megvan az NM diagnosztikai vagy terápiás szeg mensük is. Az egyfotonos NM vizsgálati lehetőségek általában szervrend sze rekhez kötöttek, és vannak speciális terheléses vizsgálatok is. A neurológusokat az agyi perfúzió érdekelheti, az endo kri no ló gusok a pajzsmirigy vagy más endokrin szervek funkcionális állapotára kíváncsiak, amit speciális radio farma konnal képezhetünk le. A kardiológia a koszorúér-betegségek diagnosztikájában köz - ismerten katétercentrikus, de a betegek kiválasztásában, a beavatkozások eredményességének követésében a szívizom-perfúzió SPECT vizsgálata ( 99m Tc-MIBI radiofarmakonnal) nagy vizsgálatszámot jelent az NM-ben. Az onkológiai betegellátásban fontos a 99m Tc-MDP-vel végzett SPECT-CT egésztest-csontszcintigráfia és még fontosabb, nélkülözhetetlen a 18 F-FDG-PET-CT. Bár széles körben használt NM vizsgálatról van szó, és a PET-CT emle ge té sekor elsősorban erre gondolunk, ma már köztudott, hogy egyedül az említett radio far ma kon (FDG) nem alkalmas valamennyi malignus tumor vizsgálatára. Bár az OEP által finanszírozott PET-CT vizsgálatok indikációs listája ismert, sajnos még egész betegpopulációk hiányoznak erről a listáról, így pl. a prosztatarákos betegek, annak ellenére, hogy lenne hazai radiofarmakon ( 11 C-kolin) a PET-CT elvégzéséhez. Egyelőre a betegek kénytelek finanszírozni a mintegy 250 ezer forintba kerülő vizsgálatot. Az is tudni 4 ORVOSTOVÁBBKÉPZŐ SZEMLE
05. PHILIPS PET-CT készülék az ábra bal oldalán. A vizgálóasztal utáni kettős kör karosszériában először a 64-szeletes CT, majd utána a PET gyűrűrendszer található. Jobbra a 18 F-FDG beadása után 1 órával készült fuzionált kép koronális síkú metszete. A kóros dúsulás a lépkapuban látható Jelen közleményben nem térhetek ki a részletes indikációkra, és nem szóltam az izotópterápiáról sem. Ezért utalok a hazai NM tankönyvre 1 és több klinikai szakma tankönyveire, amelyek ugyancsak tartalmazzák a saját szakterületükre vonatkozó NM fejezeteket. 2,3,4,5 Remélem, hogy eredeti célomat az egyre bonyolultabbá váló egyes képalkotó eljárások alapjainak jobb megértetését és a közöttük való jobb eligazodást elő tudtam segíteni. Ettől talán a vizsgálati indikációk is célzottabbá, költséghatékonyabbá válhatnak. Levelezési cím: galuska@internal.med.unideb.hu való, hogy egy biológiailag összetett kórfolyamat (pl. gyulladás) kiterjedésének és biológiai aktivitásának kimutatására több radiofarmakon is alkalmas lehet. Ezek bekerülési költsége néhány ezertől több százezer forintig terjedhet; ezért is fontos, hogy az indikáló orvos a megfelelőt válassza. Ha pl. egy fokális purulens folyamat holléte a kérdés, a jelzett leukocita vizsgálat lehet célravezető, mivel a gyulladás egyik celluláris komponensét teszi láthatóvá. Ha egy krónikus, de biológiailag aktív szarkoidózis kiterjedését kell dokumentálni a kezelés előtt, majd a terápiát követően, akkor a jóval drágább FDG-PET-CT a megfelelő módszer. Irodalom: 1. Szilvási I, szerk. Nukleáris medicina. Medicina, Bp., 2010 2. Leövey A, Nagy VE, Paragh Gy, Rácz K, szerk. Az endokrin és anyagcsere betegségek gyakorlati kézikönyve. Medicina, Bp., 2011, 56 65 3. Tulassay Zs, szerk. A belgyógyászat alapjai. Medicina, Bp., 2011, 231 254 és 474 482 4. Préda I, Czuriga I, Édes I, Merkely B, szerk. Kardiológiai alapok és irányelvek. Medicina, Bp., 2010 5. Tóth Cs, szerk. Urológia. Medicina, Bp., 2010, 59 70 ORVOSTOVÁBBKÉPZŐ SZEMLE 5