Міністерство загальної та професійної освіти РФ
Ульяновський Державний Університет
Інститут Медицини Екології та валеології
Медичний факультет
Кафедра променевої діагностікт та променевої терапії
РЕФЕРАТ
На тему:
«Фізичні та біологічні аспекти радіонуклідних досліджень.
Структура методів »
Реферат з дисципліни «Променева діагностика» на тему «Фізичні та біологічні аспекти радіоізотопних досліджень» студента групи Л-411, четвертого курсу Медичного Факультету Інституту Медицини Екології та валеології Ульяновського Державного Університету, Мальцева Андрія Олександровича.
Ульяновськ, 2000
ФІЗИЧНІ І БІОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ радіонуклідної діагностики.
СТРУКТУРА МЕТОДІВ.
Радіонуклідні методи дослідження це методи візуалізації функціонального і, почасти, анатомічного стану органів і тканин, за допомогою випромінювання, отриманого від введеного всередину радіофармацевтичних препаратів. Таким чином, відмінність цієї групи методів від інших методів променевої діагностики полягає в тому, що для відтворення використовується не проходить через тіло (трансмісійне) пацієнта (рентгенівські методи) і не відбите від тканин (ультразвукові методи), а виходить зсередини (емісійне) випромінювання.
Радіофармацевтичні препарати - це хімічні речовини, що містять у складі своєї молекули радіоактивні ізотопи, т.зв. «Мічені» ізотопом речовини. Залежно від мети дослідження застосовують або метаболічні радіофармацевтичні препарати (тобто молекула РФП є одним і ланок того чи іншого метаболічного процесу) - для вивчення метаболізму, або радіофармацевтичні препарати перфузійного типу розподілу (молекула РФП не є частиною метаболічної ланцюжка, і має певні розмірні характеристики, тобто розподіл РФП залежить здебільшого від перфузії того чи іншого органу, як правило, застосовуються мічені макроагрегати альбуміну). Так-же, в лабораторній практиці ісспользуют мічені антитіла для проведення радіоімунний аналізів. Використовують, як правило, препарати для внутрішньовенного введення. Для дослідження функції легень застосовують газоподібний РФП для інгаляції (Xe 133). Ідеальний Радіофармацевтичний препарат повинен поширюватися тільки в межах зацікавленої анатомічної області, період напіврозпаду радіоактивного компонента РФП повинен бути рівний приблизно 1 / 3 тривалості дослідження, період напіввиведення препарату повинен бути мінімальним, енергія випускається випромінювання повинна бути достатня для отримання читабельною картини, але не дуже великий, що-б не накладати на хворого надмірну променеве навантаження, і для найбільш оптимальної детекції (випромінювання дуже високої енергії проходить через сцинтиляційного кристал без поглощения). Найбільш оптимальна енергія випромінювання - 50 - 300 кеВ (150 кеВ). Використовуються ізотопи, що випускають при розпаді γ-кванти, тому що це випромінювання має найбільшу проникаючу здатність. Для позитронної емісійної томографії використовуються ізотопи з α-і β-розпадом, тому що реєструється анігіляційна γ-випромінювання, тобто виходить в результаті зіткнення α-і β-частинок.
Фізичні аспекти. В основі всіх радіонуклідних методів дослідження лежить явище радіоактивності. Радіоактивність - це здатність ядер атомів радіоактивних ізотопів розпадатися з випромінюванням звільнилася при розпаді енергії у вигляді α-, β-або γ-частинок. α-випромінювання - це потік ядер Гелія, тобто частинок, що мають позитивний заряд. Характкрізуется найменшою проникаючою здатністю. β-випромінювання - це потік електронів, негативно заряджених частинок. γ-випромінювання - це хвильове випромінювання, яке не має жодного заряду. Характеризується найбільшою енергією, проникаючу здатність і отже, максимальним ушкоджує, на живе. У радіонуклідної діагностиці використовується здебільшого, γ-випромінювання. Для реєстрації випромінювання використовують газорозрядні (лічильник Гейгера) або сцинтиляційного (сцинтиляційного пластина; гамма-камера) датчики з подальшою комп'ютерною обробкою інформації.
Біологічні аспекти. Як вже було сказано, основу радіонуклідної діагностики в клініці становить здатність радіофармацевтичному препарату накопичуватися в різних тканинах у різному ступені. Більш того, ступінь накопичення РФП залежить ще й від функціонального стану тканини, перфузії тканини, антигенних властивостей. Так-таки, деякі радіофармацевтичні препарати здатні накопичуватися в фагоцитуючих клітинах (клітинах ретикулоендотеліальної системи, макрофагах і т.п.). Відповідно, картину того чи іншого стану, отриману за допомогою будь-якого методу радіонуклідної діагностики визначатимуть: тропність РФП до тканини (характер тканини, склад тканини), перфузія ділянки тканини, функціональний стан тканини. Наприклад, на сцінтіграмм печінки виявлено т.зв. «Холодне» пляма, що свідчить про недостатній накопиченні РФП у даній ділянці печінкової паренхіми. Це наштовхує на думку про відсутність купферовских клітин в цьому вогнищі. Локальне відсутність клітин Фон-Купфера характерно для пухлинного процесу. Інший приклад: на перфузійної сцінтіграмм легень виявлено «холодне» пляма в області верхньої частки правої легені. Клінічно у хворого - гостре легеневе серце. У даному випадку недостатнє накопичення РФП у верхній частці правої легені пов'язане з тромбоемболією верхнедолевая гілки легеневої артерії.
Класифікація методів.
Радіометрія
Лабораторна
In vivo
In vitro
Клінічна
Гамма-хронометрія
Гамма-топографія
Статична γ-топографія
Динамічна γ-топографія
Емісійна комп'ютерна томографія
Однофотонна емісійна комп'ютерна томографія
Позитронна (двохфотонним) емісійна комп'ютерна томографія
Коротка характеристика методів.
Лабораторна радіометрія - вимірювання концентрації РФП в тому чи іншому речовині за його випромінювання. Це може бути аналіз будь-якої фізіологічної рідини, отриманої після введення РФП хворому (in vivo), або чисто лабораторне дослідження (in vitro), без контакту між РФП і хворим (радіоімунного аналізи тощо). Для реєстрації випромінювання (підрахунку сцінтіляцій) може бути исспользовать найпростіший детектор (лічильник Гейгера).
Клінічна радіометрія - безпосереднє вимірювання інтенсивності випромінювання над тим чи іншим ділянкою тіла в статиці. Дозволяє судити лише про ступінь накопичення РФП в тій чи іншій анатомічної області, при низькій швидкості зміни концентрації РФП.
Гамма-хронометрія - розгорнута за часом клінічна радіометрія, тобто радіометрія в динаміці. Показує не тільки концентрацію РФП в тій чи іншій області в різні періоди часу, а й ступінь приросту та зменшення цієї концентрації. Цей метод дозволяє візуалізувати швидко - протікають процеси.
Статична гамма-топографія - дозволяє отримати зображення органу та дослідити однорідність заповнення РФП, якщо є «холодні» або «гарячі» плями - характер цих плям, їх гомогенність, характер кордонів, відповідність анатомічним часткам органу.
Динамічна гамма-топографія - послідовність статичних сцінтіграмм. Метод володіє всіма перевагами статичної гамма-топографії, плюс до цього, дозволяє простежити динамічність зміни концентрації РФП в тому чи іншому осередку.
Емісійна комп'ютерна томографія - отримання томографічного зрізу шляхом комп'ютерної реконструкції зображення, отриманого при обертанні детектора (гамма-камери). Виділяють одно-і двохфотонним (позитронно) ЕКТ. При однофотонної ЕКТ реєструють гамма-випромінювання РФП. Реєстрація випромінювання проводиться на обертову одну гамма-камеру. Далі виробляється дигитальная реконструкція зображення.
При позитронної ЕКТ реєструють γ-випромінення отриманий в результаті анігіляції протона і електрона. При анігіляції частинок утворюються два γ-фотона з енергією по 511 кеВ, «розлітаються» в протилежні сторони. Енергія цих фотонів занадто велика для використання звичайних обертових гамма-камер. Використовують два спеціальних обертових детектора, розташованих один навпроти одного.
Таким чином, для цього дослідження необхідний РФП, до складу якого входив-б позитронно-емітує ізотоп (11 C, 13 N, 15 O, 18 F). Це являє собою найбільшу незручність, тому що ці ізотопи мають дуже короткі періоди напіврозпаду (15 O - 2 хв., 18 F - 110 хв.), для їх виробництва потрібні дуже дорогі циклотрони. Крім того, необхідно що-б циклотрон знаходився в безпосередній близькості від радіо-ізотопної лабораторії.