Презентация "Радиационная защита в ядерной медицине" – проект, доклад

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ

Часть 0: Основы Ядерной Медицины

Клиническая задача

Радиофармпрепарат Оборудование

Диагностика и терапия с использованием открытых источников

Ядерная Медицина

Радионуклид Фармпрепарат Орган Параметр + коллоид Печень Ретикулоэндотелиальная система, РЭС Tc-99m + МАА Легкие Региональная перфузия + ДТПА Почки Функция почек

РАДИОФАРМПРЕПАРАТЫ

(макроагрегаты альбумина сыворотки человеческой крови)

1896 Естественная радиоактивность Беккерель 1898 Радий Кюри 1911 Атомное ядро Резерфорд 1913 Модель атома Бор 1930 Циклотрон Лоуренс 1932 Нейтрон Чедвик 1934 Искусственный радионуклид Жолио-Кюри 1938 Производство и распознание Йод-131 Ферми и д.р. 1942 Ядерный реактор Ферми и д.р. 1946 Радионуклиды в продаже Харвелл 1962 Tc-99m в ядерной медицине Харпер

История - Радионуклиды

Анри Беккерель Эрнест Резерфорд Мария Склодовская-Кюри

Фредерик и Ирен Жолио-Кюри

Первооткрыватели

Радиофармпрепарат Показания Способ Максимальная введения активность I-131 йодид Тиреотоксикоз пероральный 1 ГБк I-131 йодид Рак щитовидной пероральный 20 ГБк железы I-131 MIBG Онкология внутривенный 10 ГБк (метаиодобензилгуанидин) P-32 фосфат Polycythaemia vera внутривенный 200 МБк или пероральный Sr-89 хлорид Метастазы в кости внутривенный 50 МБк Y-90 коллоид Артрит внутрисуставный 250 МБк Злокачественные внутриполостной 5 ГБк выпоты Yr-169 коллоид Артрит внутрисуставный 50 МБк Re-186 коллоид Артрит внутрисуставный 150 МБк

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ – ТЕРАПИЯ

1936 Терапевтическое использование Na-24 (лейкоз) (Hamilton et al) 1936 Терапевтическое использование P-32 (лейкоз и истинная полицитемия) (Lawrence) 1941 Терапевтическое использование йода при гипертиреозе (Hertz et al) 1942 Терапевтическое использование йода в лечении метастаз рака щитовидной железы 1945 Терапевтическое использование Au-198 в лечении злокачественных выпотов (Muller) 1958 Лечение костных метастазов с помощью Р-32 (Maxfield) 1963 Медицинская синовэктомия с использованием Au-198 (Ansell)

ИСТОРИЯ - 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 Гипотиреоз 3-4 месяцев 1 год через 7 лет 85% 98% 14.8% 27.9%

I-131 ТЕРАПИЯ

РАДИОСИНОВЭКТОМИЯ

ПАЛЛИАТИВНОЕ ЛЕЧЕНИЕ

Внутривенная инъекция радиофармацевтических препаратов, которые содержат, например, Sr-89 или Sm-153

Щитовидная железа (опухоли и гипертиреоз) 0.39 Истинная полицитемия 0.034 Другие опухоли 0.003 Другие 0.001 Всего 0.428

Количество больных на 1000 населения

около 3% от всех процедур ядерной медицины

ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗА ГОД - ТЕРАПИЯ (Швеция 1995)

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

СОВРЕМЕННЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ в ГОД - ДИАГНОСТИКА (Швеция 1998)

15 обследований/1000 населения

Кости Легкие Почки Щитовидная ж. Сердце Функциональные Лабораторные Мозг

1927 Исследования кровотока (Bi-214) Blumgart-Weiss 1935 Костный метаболизм (P-32) Chiewitz-de Hevesy 1939 Исследования щитовидной железы (I-131) Hamilton и др. 1948 Радиокардиография (Na-24) Prinzmetal et al и др. 1956 Ренография (I-131) Taplin, Winter 1957 Сканирование печени (Au-198 коллоид) Friedell и др. 1961 Остеосцинтиграфия (Sr-85) Fleming и др. 1962 Сердце (Rb-86, Cs-131) Carr и др. 1964 Сканирование легких Taplin и др. 1965 Сканирование мозга (Tc99m-пертехнетат) Bollinger и др. 1971 Остеосцинтиграфия (Tc99m-комплекс) Subramanian и др.

ИСТОРИЯ – ДИАГНОСТИКА

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.

Джордж де Хевеши (George de Hevesy) 1885-1966

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.

МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН

Функция Сканер Гамма-камера

Исследования костей

Радиометр – дозкалибратор Счётчик проб Одно-и многодетекторные системы Гамма-камеры Однофотонный эмиссионный компьютерный томограф (ОФЭКТ) Позитронно- эмиссионный томограф (ПЭТ)

ПРИБОРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ

51Cr-ЭДТА, 300 кБк Пробы плазмы спустя 180-240 мин после введения РФП Скорость выведения, клиренс (Cl) вычисляется по формуле:

A – введенная активность Cp – концентрация активности в плазме

Почечный клиренс (Пробы плазмы)

НАКОПЛЕНИЕ ЙОДА ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗОЙ

1908 Визуальная сцинтилляция (ZnS) Crookes 1927 Счетчик Гейгера Geiger 1944 Сцинтилляционный детектор (ZnS+PM) Curran 1948 Кристалл йодистого натрия Hofstadter 1950 Сканер Cassen 1957 Гамма-камера Anger 1963 Томография Kuhl

ИСТОРИЯ – ИНСТРУМЕНТЫ

B. Cassen H.O. Anger

Гамма камера?

Гамма камера !

Радионуклидная визуализация определяет функциональные (а не анатомические) свойства человеческой ткани. Изображение создаётся путем индикации распределения радиофармпрепаратов в организме с помощью гамма-камеры

ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ

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 99mTc- МДФ(MDP) . Визуализация через 3 часа после инъекции

Сцинтиграфия костей

норма патология

Сцинтиграфия костей (Остеосцинтиграфия)

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

Исследования легких

Вентиляционно-перфузионная сцинтиграфия легких

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 99mTc-пертехнетата. Сканирование через 15 минут

ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

Сцинтиграфия ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

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

Нормальный

Болезнь Альцгеймера

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

Функция почек

В идеале, участок фона должен выбираться таким образом, чтобы исключить артерии и область почечной лоханки.

ФУНКЦИЯ ПОЧЕК (99mTc-ДТПА)

ФУНКЦИЯ ПОЧЕК (Tc99m-DMSA)

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 шунтирования слева направо Расчет сердечного выброса Расчет объема желудочка Расчет времени транзита

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРВОГО ПРОХОЖДЕНИЯ

ИЗМЕРЕНИЕ ВНУТРИСЕРДЕЧНОГО выБРОСА

РАДИОИЗОТОПНАЯ ВЕНТРИКУЛОГРАФИЯ

Путем маркировки красных кровяных клеток (Tc99m), а затем проведения ЭКГ-синхронизированного 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

Радиоизотопная вентрикулография

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.

Нагрузка Покой

фронтальный поперечный сагиттальный

ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ СРЕЗЫ

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. ЭКГ-синхронизированное томографическое исследование

ЭКГ-синхронизированное исследование перфузии миокарда

ЭКГ-синхронизированная ОФЭКТ

ПЭТ

Позитронно-эмиссионная томография

АННИГИЛЯЦИЯ + - 511 кэВ позитрон

Радионуклид Время Энергия позитрона полураспада (средняя) C-11 20.4 мин 0.39 МэВ N-13 10 мин 0.50 МэВ O-15 2.2 мин 0.72 МэВ F-18 110 мин 0.25 МэВ Cu-62 9.2 мин 1.3 МэВ Ga-68 68.3 мин 0.83 МэВ Rb-82 1.25 мин 1.5 МэВ

РАДИОНУКЛИДЫ

ПЕРВООТКРЫВАТЕЛИ

Мишель Тер-Погосян готовит радиофармпрепарат для обследования Генриха Вагнера младшего с использованием одного из первых ПЭТ-томографов (1975).

ПЭТ-установка

ПЭТ С ГАММА-КАМЕРОЙ

Стэнли Ливингстон и Эрнест Лоуренс с их 8 МэВ циклотроном (1935)

ЦИКЛОТРОН

ЦИКЛОТРОНЫ В БОЛЬНИЦАХ

Компьютерный терминал

Биосинтезатор Циклотрон

F18-ФДГ (F18-FDG)

ФДГ В КАРДИОЛОГИИ Кровоток Метаболизм

ФДГ В ОНКОЛОГИИ

Норма ФДГ В НЕВРОЛОГИИ

Новые радиофармпрепараты на основе позитронных излучателей. Радиофармпрепараты с высокой специфичностью. Более продвинутое программное обеспечение, которое позволит улучшить чувствительность и специфичность исследований.

БУДУЩЕЕ Методы диагностики

Совмещенная ПЭТ-КТ визуализация

КТ

Улучшение характеристик гамма-камеры Улучшение обнаружения позитронных излучателей Более изощренные методы для реконструкции и коррекции томографических исследований Улучшенные электронные системы отчетности.

БУДУЩЕЕ приборы

ЯДЕРНАЯ МЕДИЦИНА - НЕЯСНАЯ МЕДИЦИНА?

Нет! Ядерная медицина является эффективным диагностическим и терапевтическим инструментом и необходима с медицинской точки зрения.