Радионуклидные обследования

Тема: Радионуклидные обследования

Вступление

В основу радиоизотопной диагностики положена способность некоторых радиоактивных изотопов или меченных ими более сложных химических соединений избирательно и с различной скоростью поглощаться отдельными органами и тканями, в том числе и патологически измененными.

Эти исследования ведутся в радионуклидной лаборатории - специальном подразделении лечебно-профилактического или научно-исследовательского учреждения, предназначенных для проведения радионуклидных исследований.

Выделяют следующие виды радиоизотопной диагностики:

· исследования в целостном организме,

· в биологических образцах жидкостей и тканей

В 1 группу входят исследования, проводимые в живом организме (in vivo): РФП вводят в/в, per os, в/м, ингаляционно.

Во 2 группу входят методы, проводимые вне организма (in vitro), без введения больному радиоактивного вещества (радиоиммунный анализ - РИА). Их особенностью является возможность определения искомого вещества в пробирке с помощью диагностических тест-наборов, содержащих радиоактивную метку. Для анализа достаточно 1-5 мл крови иди другой биологической среды. Лучевая нагрузка на пациента при этом отсутствует.

Радионуклидные методы 1 группы можно разделить на три вида:

1. методы оценки функционального состояния без получения изображения изучаемого органа (радиометрия, радиография);

2. морфологические методы изучения структурно-топографических особенностей органов и систем (сканирование, сцинтиграфия) с последовательным получением изображения изучаемого органа в каждой его точке на бумаге (сканограмма) или одновременным изображением всех точек на дисплее ЭВМ статическая сцинтиграмма);

3. морфо-функциональные методы, обеспечивающие одновременно визуализацию внутренних органов и регистрацию их функциональной деятельности (динамическая сцинтиграфия). Современные g-камеры и эмиссионный томограф позволяют визуализировать такие быстрые процессы, как прохождение РФП по камерам сердца, сосудам головного мозга, легких, почек

Так как радиоизотопные исследования живого организма связаны с введением внутрь радиоактивных изотопов, это связано с определенным риском. Поэтому всех обследуемых пациентов делят на 3 категории:

1. к 1 категории (АД) относят пациентов, которым радионуклидное исследование назначено по жизненным показаниям (для выяснения локализации и характера опухоли, в том числе у детей);

2. ко 2 категории (БД) принадлежат неонкологические больные, которым необходимо уточнить диагноз заболевания или выбрать оптимальный способ лечения;

3. к 3 категории (ВД) причисляют людей, которым радионуклидные исследования назначается в порядке проверочного обследования.

Радиодиагностические исследования не производятся женщинам категорий БД и ВД в период установленной или возможной беременности, а также детям до 16 лет категории ВД.

Женщинам в период кормления грудью могут проводиться радиодиагностические исследования при условии, что на время пребывания радионуклида в организме матери кормление грудью прекращается.

Исследования, проводимые in vitro - безопасны для пациента.

Методы изучения распределения в органах и тканях введенного РФП с получением их изображения на бумаге, фотографиях (поляроидах) или экране дисплея носят названия сканирование и сцинтиграфия. При этом врач получает объективные данные о величине, форме, топографии органа и наличие в нем диффузных или очаговых патологических изменений.

Статическое сканирование (выполняется на сканере) и статическая сцинтиграфия (выполняется на g-камере) проводятся с РФП, которые после введения в организм стабильно фиксируются в органах и тканях.

Сцинтиграфия имеет преимущество в быстроте выполнения исследования (не более затрачивается 30-40 мин.), а также в возможности компьютерной обработки изображения (сглаживание, цифровая и цветовая обработка и др.)

Динамическая сцинтиграфия проводится на g-камерах, оснащенных ЭВМ, и позволяет одновременно получить информацию об анатомо-топографическом, морфологическом состоянии органа и его функции. С помощью видеопульта в ЭВМ вводятся условия исследования: ф. и. о. больного, название методики, РФП, число и последовательность кадров, время исследования и другие данные, которые нельзя менять во время проведения процедуры исследования. Получаемая информация от органов больного воспроизводится на экране дисплея ЭВМ в виде серии кадров g-топограмм, отражающих динамику прохождения РФП через исследуемый орган. На суммарной g-топограмме врач выбирает зону интереса - область исследуемого органа (проток, желчный пузырь, лоханку, мочеточник), с которых ЭВМ строит кривые (гистограммы), отражающие его функцию. Показатели динамической сцинтиграфии бывают качественные и количественные. Под качественными показателями понимают визуальный анализ серии g-топограмм. При этом оцениваются положение органа, его форма, размеры, четкость контуров, наличие очаговых изменений. Количественная обработка сводится к построению компьютером кривых позволяющих оценить временные показатели функции того или иного органа. К данному типу исследований относят серийную гепатобилисцинтиграфию, радионуклидную ангиографию, динамическую сцинтиграфию почек, легких.

РАДИОФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ

Радиофармацевтический препарат (РФП) - это химическое соединение, разрешенное для введения человеку с диагностической или лечебной целью, содержащее в своей молекуле определенный радиоактивный нуклид. Все РФП до использования в практическом здравоохранении проходят клинические испытания после чего им присваивается фармакопейная статья. Разрешение клинического использования РФП оформляется приказом Министерстве охраны здоровья Украины. В приказе дается описание препарата, указываются его фармакологические свойства, поведение в организме (фармакокинетика), показания и противопоказания к применению, способы введения и дозировки, форма выпуска, условия и сроки хранения.

Радиофармацевтические препараты поступают в лечебно - диагностические учреждения как в виде готовых к применению форм, так и в виде наборов для приготовления. В последнем случае РФП готовится в лаборатории из набора реагентов и радиоактивной метки непосредственно перед использованием.

От обычных фармацевтических средств они отличается не только радиоактивностью, но и еще одной важной особенностью -- количество основного вещества настолько мало, что при введении в организм не вызывает побочных фармакологических эффектов (например, аллергических).

Специфичность РФП по отношению к определенным морфофункциональным структурам определяет его органотропность. Понимание механизмов локализации РФП служит основой для адекватной интерпретации радионуклидных исследований.

Введение РФП связано с небольшой дозой облучения, неспособной вызвать какие-либо неблагоприятные специфические эффекты. В этом случае принято говорить об опасности переоблучения, однако при этом не учитываются темпы развития современной радиофармацевтики.

Лучевая нагрузка определяется физическими характеристиками радиоиндикатора (период полураспада) и количеством введенного РФП. Сегодняшний день радионуклидной диагностики -- использование короткоживущих радионуклидов.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ДЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основными источниками получения радионуклидов медицинского назначения являются ядерный реактор (облучение протонами, продукты деления), циклотрон, радионуклидные генераторы (как вторичные источники). Наиболее часто используемой в ядерных реакторах реакцией является деление ²³⁵U под действием нейтронов. Ядро ²³⁵U при этом расщепляется на два нуклида с разной массой. Известно более 60 первичных продуктов деления, большинство из которых радиоактивны.

Вторым источником получения радионуклидов является циклотрон. Для проникновения в ядро атома с последующим его превращением положительно заряженная частица должна обладать достаточной энергией (минимум в несколько МэВ), чтобы преодолеть электростатическое отталкивание. Во всех случаях продукт облучения является изотопом другого элемента и для его выделения из мишени приемлемы химические методы. Метод получения радионуклидов на циклотроне облучением заряженных частиц отличается от предыдущего следующими моментами: образовавшийся в результате реакции нуклид не является изотопом элемента мишени, в связи с чем возможно его химическое выделение, однако высокая стоимость ограничивает применение циклотронных радионуклидов.

Третий способ получения радионуклидов -- генераторные системы. Основное требование к любой подобной системе заключается в том, что интересующий радионуклид должен быть короткоживущим дочерним относительно долгоживущего материнского радионуклида, от которого он должен быть отделен физическим или химическим методом.

Принцип работы генераторной системы можно рассмотреть на примере применяющегося в клинической практике генератора ⁹⁹Mo--⁹⁹mTc (основные положения применимы и к другим генераторам).

Основные элементы любого генератора -- защитный кожух, колонка и система коммуникаций. Колонка содержит сорбент, на котором фиксируется материнский радионуклид. Используются как органические (ионообменные смолы), так и минеральные (окись алюминия, окись циркония) сорбенты. Образующийся в результате распада материнского радионуклида дочерний радионуклид вымывают (элюируют) из генератора. Элюирование можно осуществлять двумя путями -- пропусканием элюента через колонку с помощью шприца либо вакуумного флакона, в который насасывается элюент, проходящий через колонку. Для получения стерильного элюата колонку помещают в свинцовый контейнер и стерилизуют.

В результате распада молибдена образуется ⁹⁹mTc в форме ионов пертехнетата. При промывании колонки раствором натрия хлорида происходит обмен между ионами хлора и (Тс04) * (Мо04).

В результате пропускания через колонку раствора натрия хлорида образуется радиоактивный пертехнетат--Na+(⁹⁹mTc04)-. Объем элюата колеблется от 10 до 25 мл (чаще всего 10 мл), в зависимости от конструкции колонки. В качестве элюента используют изотонический раствор натрия хлорида. В элюате ⁹⁹mTc содержится без носителя, как и все другие радионуклиды, получаемые с помощью генераторных систем. Концентрация радиоактивного элемента обычно составляет 10-9 моль.

Следует отметить, что при промывании колонки элюируется не весь радиоактивный препарат. Основной причиной этого является радиолиз, происходящий под влиянием излучения колонки. При этом образуются свободные, чрезвычайно химически активные радикалы, которые могут восстанавливать дочерний радионуклид до более низкого валентного состояния. Поэтому в некоторых случаях в элюент или непосредственно в колонку добавляют окисляющие агенты (например, хлористоводородную кислоту в качестве элюента) для повышения выхода дочернего радионуклида при элюировании. Обычно выход составляет около 80 % радиоактивного препарата, содержащегося в колонке.

Радионуклидные примеси могут быть установлены с помощью гамма-спектрометра. При этом предпочтительнее использовать полупроводниковые детекторы, поскольку они имеют высокое энергетическое разрешение.

Время накопления в генераторе до полного равновесия генераторных систем составляет 18--24 ч. Следовательно, для получения максимального количества активности вымывание ⁹⁹mTc из генератора следует проводить через сутки.

Для выделения и очистки радионуклида может быть использован любой химический способ.

Первоначально получают исходный радионуклид, а затем переводят его в соответствующую химическую форму.

Химическое соединение (основное вещество) определяет фармакокинетику РФП -- накопление и время локализации в конкретном органе, выведение из организма, т. е. функциональную его пригодность.

Различная фармакокинетика РФП в организме обусловливается физиологическими и биохимическими механизмами (метаболические процессы, фагоцитоз, диффузия, физико-химическая адсорбция, секвестрация клеток, временная капиллярная блокада, локализация в определенном «пространстве» организма, реакции антиген -- антитело и фермент -- субстрат).

Таким образом РФП получают тремя основными методами: химическим синтезом, биосинтезом и реакцией обмена. Наиболее часто используют первый из указанных методов. Особую группу составляют РФП, приготовленные на основе короткоживущих радионуклидов, получаемых из генераторов и специальных наборов реагентов. Эти РФП содержат необходимые нерадиоактивные химические вещества в стерильном виде и приготовляются в медицинских учреждениях непосредственно перед использованием. Методы приготовления этих препаратов сравнительно просты и в большинстве случаев сводятся к добавлению элюата во флакон со смесью реагентов с соблюде нием правил асептики.

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РФП

РФП относятся к терапевтическим и диагностическим средствам и поэтому должны отвечать всем установленным требованиям и подвергаться особо строгому контролю (химическая, радиохимическая и радионуклидная чистота, стерильность, апирогенность).

Химическая чистота РФП определяется наличием в нем посторонних нерадиоактивных химических веществ и зависит от того, какая часть основного вещества присутствует в препарате в требуемой химической форме. Особое внимание при этом уделяют примесям таких тяжелых металлов, как Ar, Be, Cz, Mn, Fe, Pb и др. Нежелательные примеси могут не только привести к изменению фармакокинетики радиоактивного соединения, но и вызвать побочные реакции со стороны отдельных органов и систем организма.

Радиохимическая чистота определяется долей радионуклида, находящегося в РФП в необходимой химической форме. Например, если радиохимическая чистота ¹³¹I-гиппурана составляет 98 %, это означает, что в препарате 98 % ¹³¹I связано с гиппураном. Радиохимические примеси могут значительно влиять на достоверность получаемой информации.

Контроль радиохимической и химической чистоты обычно проводят с помощью различных методов хроматографии, спектрофотометрии, эмиссионного спектрального анализа, позволяющих разделить химические вещества или химические формы радионуклида.

Радионуклидная чистота -- доля общей активности препарата, обусловленная необходимым радионуклидом. Радионуклидные примеси могут создавать нежелательно высокие дозы облучения организма больного, снижать точность и искажать результаты исследования. Объемная активность (содержание радионуклида в 1 мл препарата) устанавливается с учетом метода применения и срока хранения РФП. Удельная активность (содержание радионуклида в единице массы основного вещества) определяется возможным влиянием количества последнего на биологическое поведение препарата и его фармакологическими (токсическими) свойствами. Радионуклидная чистота контролируется с помощью радиометрии и спектрометрии.

Все растворы для инъекций подвергаются стерилизации предписанным методом и контролю на апирогенность. Это требование не всегда может быть выполнено в отношении РФП, так как необходимое для стерилизации время в ряде случаев превышает период полураспада радионуклида.

При изготовлении РФП используют четыре метода стерилизации:

1. паром;

2. сухим теплом;

3. фильтрацией;

4. облучением (радиационная стерилизация).

Апирогенность обеспечивается использованием апирогенных реагентов, растворов, посуды и соблюдением соответствующих требований в процессе приготовления и в производстве препаратов.

Как и обычные лекарственные средства, РФП (особенно растворы) могут подвергаться разложению, в связи с чем следует соблюдать условия и сроки их хранения.

При производстве РФП используются физические (определение радионуклидной чистоты, объемной и удельной активности), химические (установление радиохимической и химической чистоты) и биологические (определение стерильности и апирогенности) методы контроля.

Таким образом основные требования к радиофармпрепаратам следующие:

· Они должны испускать гамма - излучение

· Обладать тропностью к конкретному органу

· Иметь как можно более короткий период полураспада, который достаточен для проведения исследования на имеющемся аппарате,

· Обладать химической и физической чистотой

· Легко дозироваться и фасоваться

· Быть нетоксичными и апирогенными

КРИТЕРИИ ВЫБОРА РАДИОАКТИВНОГО НУКЛИДА ДЛЯ МЕТКИ РФП

В настоящее время для метки РФП наиболее часто используют следующие радионуклиды: ³²Р, ⁶⁷Ga, ⁷⁵Se, ⁹⁹mТе, ¹¹¹In, ¹³¹I, ¹⁹⁸Au, ¹⁹⁷Hg.

При попадании любого радионуклида в кровь происходит вначале равномерное распределение его в организме, а затем накопление в отдельных органах и тканях. Условно все используемые РФП можно разделить на три группы:

1. Органотропные

2. Туморотропные

3. РФП без выраженного селективного накопления в организме

Органотропность может быть направленной, т. е. препарат синтезируют специально для исследования определенного органа, в котором происходит его избирательная концентрация, и косвенной.

Под косвенной органотропностью следует понимать временную концентрацию РФП по пути его выведения из организма (например, в почках, мочевом пузыре при выведении с мочой).

Туморотропными РФП называют препараты, избирательно накапливающиеся в опухолях вне зависимости от их месторасположения и гистологической структуры. Если препарат после введения в организм претерпевает химические превращения с возникновением новых соединений, способных к накоплению в определенных органах и тканях, он не имеет выраженного селективного накопления в организме.

Критерием, обусловливающим радиотоксичность нуклида, является эффективный период полувыведения то есть суммарное действие самораспада изотопа и его выведеия из организма различными путями (с выдыхаемым воздухом, содержимым кишечника и т.п.

Для регистрации радиоактивного нуклида, находящегося в организме человека, необходимо, чтобы его излучение обладало достаточным уровнем энергии гамма-квантов, а большая его часть проникала с минимальным рассеиванием в тканях. Ценным является отсутствие у радионуклида бета-излучения, которое обусловливает дополнительную лучевую нагрузку на организм пациента. Важными показателями качества РФП являются объемная и удельная активность, радионуклидная чистота.

Таким образом, с клинической точки зрения радиофармацевтические препараты должны характеризоваться:

1. низкой радиотоксичностью (под радиотоксичностью РФП следует понимать не только химическую безвредность, но и степень лучевой нагрузки на организм больного);

2. максимальной тропностью к изучаемым органам и тканям, однако этот критерий не является первостепенным, т. к. в настоящее время стало возможным включать радионуклиды в состав различных химических соединений, биологические свойства которых резко отличаются от используемого нуклида (например, распределение в организме ⁹⁹Тс в соединении с технефитом, пентатехом, броммезидой и др. совершенно иное, чем собственно ⁹⁹Тс);

3. оптимальной энергией гамма излучения (100--300 кэВ);

4. минимальным процентом и низком значении энергии бета-излучения;

5. относительно коротким периодом полураспада (физическим, биологическим, эффективным), но достаточным для полного решения диагностических задач;

6. РФП, вводимые внутрь организма, не должны содержать токсических примесей или радиоактивных веществ, которые в процессе распада образуют долгоживущие дочерние нуклиды.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА