Radionukliidide uuring

Radionukliidide diagnostika avastamise ajalugu

Vahemaa füüsikalaborite, kus teadlased registreerisid tuumaosakeste jälgi, ja igapäevase kliinilise praktika vahel tundus masendavalt pikk. Juba idee kasutada patsientide uurimiseks tuumafüüsika nähtusi võib tunduda kui mitte hullumeelne, siis vapustav. Kuid just see idee sündis Ungari teadlase D. Hevesi, kes hiljem võitis Nobeli preemia, katsetes. Ühel 1912. aasta sügispäeval näitas E. Rutherford talle labori keldris lebavat pliikloriidi hunnikut ja ütles: "Siin, hoolitse selle hunniku eest. Proovige isoleerida raadium D pliisoolast."

Pärast arvukalt katseid, mille D. Hevesi viis läbi koos Austria keemiku A. Panethiga, selgus, et pliid ja raadium D-d ei ole võimalik keemiliselt eraldada, kuna need ei ole eraldi elemendid, vaid ühe elemendi - plii - isotoobid. Need erinevad ainult selle poolest, et üks neist on radioaktiivne. Lagunemisel kiirgab see ioniseerivat kiirgust. See tähendab, et radioaktiivset isotoopi - radionukliidi - saab kasutada markerina selle mitteradioaktiivse kaksiku käitumise uurimisel.

Arstidele avanesid põnevad väljavaated: radionukliidide viimine patsiendi kehasse ja nende asukoha jälgimine radiomeetriliste seadmete abil. Suhteliselt lühikese ajaga sai radionukliiddiagnostikast iseseisev meditsiinidistsipliin. Välismaal nimetatakse radionukliiddiagnostikat koos radionukliidide terapeutilise kasutamisega tuumameditsiiniks.

Radionukliidmeetod on meetod organite ja süsteemide funktsionaalse ja morfoloogilise seisundi uurimiseks radionukliidide ja nendega märgistatud indikaatorite abil. Need indikaatorid - neid nimetatakse radiofarmatseutilisteks aineteks (RP) - viiakse patsiendi kehasse ja seejärel määratakse erinevate seadmete abil nende liikumise, fikseerimise ja elunditest ja kudedest eemaldamise kiirus ja iseloom.

Lisaks saab radiomeetriaks kasutada koeproove, verd ja patsiendi eritisi. Vaatamata indikaatori ebaoluliste koguste (sajandik- ja tuhandikud mikrogrammi) kasutuselevõtule, mis ei mõjuta eluprotsesside normaalset kulgu, on meetodil erakordselt kõrge tundlikkus.

Radiofarmatseutiline ühend on keemiline ühend, mis on heaks kiidetud inimestele diagnostilistel eesmärkidel manustamiseks ja mille molekul sisaldab radionukliidi. Radionukliidil peab olema teatud energiaga kiirgusspekter, see peab põhjustama minimaalset kiirgusdoosi ja peegeldama uuritava organi seisundit.

Sellega seoses valitakse radiofarmatseutikum, võttes arvesse selle farmakodünaamilisi (käitumist organismis) ja tuumafüüsikalisi omadusi. Radiofarmatseutikumi farmakodünaamika määrab keemiline ühend, mille põhjal see sünteesitakse. RFP registreerimise võimalused sõltuvad radionukliidi lagunemise tüübist, millega see on märgistatud.

Radiofarmatseutikumi valimisel uuringuks peab arst kõigepealt arvestama selle füsioloogilise orientatsiooni ja farmakodünaamikaga. Vaatleme seda RFP verre manustamise näitel. Pärast veeni süstimist jaotub radiofarmatseutikum esialgu veres ühtlaselt ning transporditakse kõikidesse organitesse ja kudedesse. Kui arsti huvitab organite hemodünaamika ja verevarustus, valib ta indikaatori, mis ringleb vereringes pikka aega, ilma et see läheks veresoonte seintest kaugemale ümbritsevatesse kudedesse (näiteks inimese seerumi albumiin). Maksa uurimisel eelistab arst keemilist ühendit, mida see organ selektiivselt kinni püüab. Mõned ained kinnituvad verest neerude kaudu ja erituvad uriiniga, seega kasutatakse neid neerude ja kuseteede uurimiseks. Mõned radiofarmatseutikumid on luukoe suhtes troopilised, mis muudab need lihasluukonna uurimisel asendamatuks. Uurides radiofarmatseutikumi transpordiaega ning jaotumise ja eritumise olemust organismist, hindab arst nende organite funktsionaalset seisundit ning struktuurilisi ja topograafilisi omadusi.

Siiski ei piisa ainult radiofarmatseutikumi farmakodünaamika arvestamisest. On vaja arvestada ka selle koostises sisalduva radionukliidi tuumafüüsikalisi omadusi. Esiteks peab sellel olema kindel kiirgusspekter. Elundite kujutise saamiseks kasutatakse ainult γ-kiiri või iseloomulikku röntgenkiirgust kiirgavaid radionukliide, kuna neid kiirgusi saab registreerida välise detekteerimisega. Mida rohkem γ-kvante või röntgenkvante radioaktiivse lagunemise käigus tekib, seda efektiivsem on see radiofarmatseutikum diagnostilisest seisukohast. Samal ajal peaks radionukliid kiirgama võimalikult vähe korpuskulaarset kiirgust - elektrone, mis neelduvad patsiendi kehas ja ei osale elundite kujutise saamises. Sellest seisukohast on eelistatavad radionukliidid, mille tuumatransformatsioon on isomeerse ülemineku tüüpi.

Radionukliide, mille poolestusaeg on mitukümmend päeva, peetakse pikaealiseks, mitu päeva kestvaks - keskmise eluealiseks, mitu tundi kestvaks - lühikese eluealiseks, mitu minutit kestvaks - ülilühikese eluealiseks. Arusaadavatel põhjustel kiputakse kasutama lühikese elueaga radionukliide. Keskmise ja eriti pika elueaga radionukliidide kasutamine on seotud suurenenud kiirgusdoosiga, ülilühikese elueaga radionukliidide kasutamine on tehnilistel põhjustel keeruline.

Radionukliidide saamiseks on mitu võimalust. Mõned neist moodustuvad reaktorites, mõned kiirendites. Kõige levinum viis radionukliidide saamiseks on aga generaatormeetod, st radionukliidide tootmine otse radionukliidide diagnostika laboris generaatorite abil.

Radionukliidi väga oluline parameeter on elektromagnetkiirguse kvantide energia. Väga madala energiaga kvantid jäävad kudedesse kinni ja seetõttu ei jõua radiomeetrilise seadme detektorisse. Väga kõrge energiaga kvantid läbivad detektori osaliselt, seega on ka nende registreerimise efektiivsus madal. Radionukliidide diagnostikas peetakse optimaalseks kvantenergia vahemikuks 70–200 keV.

Radiofarmatseutikumi oluline nõue on minimaalne kiirgusdoos selle manustamise ajal. On teada, et manustatud radionukliidi aktiivsus väheneb kahe teguri tõttu: selle aatomite lagunemine ehk füüsikaline protsess ja selle eritumine organismist - bioloogiline protsess. Poole radionukliidi aatomite lagunemisaega nimetatakse füüsikaliseks poolestusajaks T 1/2. Aega, mille jooksul organismi viidud ravimi aktiivsus väheneb poole võrra selle eritumise tõttu, nimetatakse bioloogiliseks poolestusajaks. Aja, mille jooksul organismi viidud radiofarmatseutikumi aktiivsus väheneb poole võrra füüsikalise lagunemise ja eritumise tõttu, nimetatakse efektiivseks poolestusajaks (Ef).

Radionukliiddiagnostiliste uuringute puhul püütakse valida lühima T1/2-ga radiofarmatseutiline ravim. See on mõistetav, sest patsiendi kiirguskoormus sõltub sellest parameetrist. Väga lühike füüsiline poolväärtusaeg on aga ka ebamugav: radiofarmatseutikumi laborisse toimetamiseks ja uuringu läbiviimiseks peab olema aega. Üldreegel on: ravimi Tdar peaks olema lähedane diagnostilise protseduuri kestusele.

Nagu juba märgitud, kasutavad laborid praegu radionukliidide saamiseks kõige sagedamini generaatormeetodit ning 90–95% juhtudest on selleks radionukliid ^99mTc, mida kasutatakse enamiku radiofarmatseutiliste preparaatide märgistamiseks. Lisaks radioaktiivsele tehneetsiumile kasutatakse ka ^133Xe, ^67Ga ja väga harva ka teisi radionukliide.

Kliinilises praktikas kõige sagedamini kasutatavad radiofarmatseutikumid.

Pakkumiskutse	Kohaldamisala
99mTc -albumiin	Verevoolu uuring
99m 'Tc-märgistatud erütrotsüüdid	Verevoolu uuring
99m Tc-kolloid (tehniline)	Maksa uuring
99m Tc-butüül-IDA (bromesiid)	Sapiteede uurimine
99mTc -pürofosfaat (tehnifor)	Skeleti uuring
99m Ts-MAA	Kopsuuuring
133 Tema	Kopsuuuring
67 Ga-tsitraat	Tumorotroopne ravim, südameuuring
99m Ts-sestamibi	Tumorotroopne ravim
99m Tc-monoklonaalsed antikehad	Tumorotroopne ravim
201 T1-kloriid	Süda, aju-uuringud, kasvajavastane ravim
99m Tc-DMSA (tehnik)	Neeruuuring
131 T-hippuran	Neeruuuring
99 Tc-DTPA (pentatehn)	Neerude ja veresoonte uurimine
99m Tc-MAG-3 (tehnomag)	Neeruuuring
99mTc -pertehnetaat	Kilpnäärme ja süljenäärmete uuring
18 F-DG	Aju ja südame uuringud
123 I-MIBG	Neerupealiste uuring

Radionukliidide uuringute tegemiseks on välja töötatud mitmesuguseid diagnostikaseadmeid. Olenemata nende konkreetsest otstarbest on kõik need seadmed konstrueeritud ühe põhimõtte järgi: neil on detektor, mis muundab ioniseeriva kiirguse elektriimpulssideks, elektrooniline töötlusüksus ja andmete esitamise üksus. Paljud radiodiagnostilised seadmed on varustatud arvutite ja mikroprotsessoritega.

Detektoritena kasutatakse tavaliselt stsintillaatoreid või harvemini gaasiloendureid. Stsintillaator on aine, milles kiiresti laetud osakeste või footonite toimel tekivad valgussähvatused ehk stsintillatsioonid. Need stsintillatsioonid püütakse kinni fotokordistitorude (PMT) abil, mis muudavad valgussähvatused elektrilisteks signaalideks. Stsintillatsioonikristall ja PMT asetatakse kaitsvasse metallkestasse ehk kollimaatorisse, mis piirab kristalli "nägemisvälja" uuritava organi või kehaosa suurusega.

Tavaliselt on radiodiagnostilisel seadmel mitu vahetatavat kollimaatorit, mille valib arst olenevalt uuringu eesmärkidest. Kollimaatoril on üks suur või mitu väikest auku, mille kaudu radioaktiivne kiirgus tungib detektorisse. Põhimõtteliselt, mida suurem on kollimaatori auk, seda suurem on detektori tundlikkus ehk selle võime registreerida ioniseerivat kiirgust, kuid samal ajal on selle eraldusvõime madalam ehk võime eraldi eristada väikeseid kiirgusallikaid. Kaasaegsetel kollimaatoritel on mitukümmend väikest auku, mille asukoht valitakse uuritava objekti optimaalset "nägemist" arvestades! Bioloogiliste proovide radioaktiivsuse määramiseks mõeldud seadmetes kasutatakse stsintillatsioonidetektoreid nn kaevude loendurite kujul. Kristalli sees on silindriline kanal, kuhu asetatakse katseklaas uuritava materjaliga. Selline detektori konstruktsioon suurendab oluliselt selle võimet püüda kinni nõrka kiirgust bioloogilistest proovidest. Vedelasstsintillaatoreid kasutatakse radionukliide sisaldavate bioloogiliste vedelike radioaktiivsuse mõõtmiseks pehme β-kiirgusega.

Kõik radionukliiddiagnostika uuringud jagunevad kahte suurde rühma: uuringud, mille käigus radiofarmatseutilist ainet viiakse patsiendi organismi – in vivo uuringud, ja patsiendi vere, koetükkide ja eritiste uuringud – in vitro uuringud.

Igasugune in vivo uuring nõuab patsiendi psühholoogilist ettevalmistust. Talle tuleks selgitada protseduuri eesmärki, selle olulisust diagnostikas ja protseduuri ennast. Eriti oluline on rõhutada uuringu ohutust. Reeglina ei ole spetsiaalset ettevalmistust vaja. Patsienti tuleks hoiatada ainult tema käitumise eest uuringu ajal. In vivo uuringutes kasutatakse radiofarmatseutikumi manustamise erinevaid meetodeid, olenevalt protseduuri eesmärkidest. Enamik meetodeid hõlmab radiofarmatseutikumi süstimist peamiselt veeni, palju harvemini arterisse, elundi parenhüümi või muudesse kudedesse. Radiofarmatseutikumi kasutatakse ka suu kaudu ja inhalatsiooni (sissehingamise) teel.

Radionukliiduuringu näidustused määrab raviarst pärast radioloogiga konsulteerimist. Reeglina tehakse seda pärast teisi kliinilisi, laboratoorseid ja mitteinvasiivseid kiiritusprotseduure, kui selgub vajadus radionukliidandmete järele konkreetse organi funktsiooni ja morfoloogia kohta.

Radionukliidide diagnostikale ei ole vastunäidustusi, on ainult tervishoiuministeeriumi juhistega ette nähtud piirangud.

Radionukliidmeetodite hulgast eristatakse järgmisi: radionukliidide visualiseerimismeetodid, radiograafia, kliiniline ja laboratoorne radiomeetria.

Mõiste "visualiseerimine" on tuletatud ingliskeelsest sõnast "vision". See tähistab pildi saamist, antud juhul radioaktiivsete nukliidide abil. Radionukliidide visualiseerimine on pildi loomine radiofarmatseutikumi ruumilisest jaotusest organites ja kudedes, kui see sisestatakse patsiendi kehasse. Radionukliidide visualiseerimise peamine meetod on gammastsintigraafia (või lihtsalt stsintigraafia), mida tehakse seadmel, mida nimetatakse gammakaameraks. Spetsiaalsel gammakaameral (liikuva detektoriga) teostatava stsintigraafia variant on kiht-kihilt radionukliidide visualiseerimine - ühefootoni-emissioontomograafia. Harva, peamiselt ülilühiealiste positrone emiteerivate radionukliidide saamise tehnilise keerukuse tõttu, tehakse spetsiaalsel gammakaameral ka kahefootoni-emissioontomograafiat. Mõnikord kasutatakse radionukliidide visualiseerimise vananenud meetodit - skaneerimist; seda tehakse seadmel, mida nimetatakse skänneriks.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]