Studi radionuklida

Sejarah penemuan diagnostik radionuklida

Jarak antara laboratorium fisika, tempat para ilmuwan merekam jejak partikel nuklir, dan praktik klinis sehari-hari tampak sangat jauh. Gagasan untuk menggunakan fenomena fisika nuklir untuk memeriksa pasien mungkin tampak, jika tidak gila, maka luar biasa. Namun, ini adalah gagasan yang lahir dalam eksperimen ilmuwan Hungaria D. Hevesi, yang kemudian memenangkan Hadiah Nobel. Pada suatu hari di musim gugur tahun 1912, E. Rutherford menunjukkan kepadanya tumpukan timbal klorida yang tergeletak di ruang bawah tanah laboratorium dan berkata: "Ini, urus tumpukan ini. Cobalah untuk mengisolasi radium D dari garam timbal."

Setelah berbagai percobaan yang dilakukan oleh D. Hevesi bersama dengan ahli kimia Austria A. Paneth, menjadi jelas bahwa tidak mungkin untuk memisahkan timbal dan radium D secara kimia, karena keduanya bukanlah unsur yang terpisah, tetapi isotop dari satu unsur - timbal. Perbedaannya hanya pada salah satu unsur tersebut yang bersifat radioaktif. Saat meluruh, unsur tersebut memancarkan radiasi pengion. Ini berarti bahwa isotop radioaktif - radionuklida - dapat digunakan sebagai penanda saat mempelajari perilaku kembarannya yang non-radioaktif.

Prospek yang menarik terbuka bagi para dokter: memasukkan radionuklida ke dalam tubuh pasien dan memantau lokasinya menggunakan perangkat radiometrik. Dalam waktu yang relatif singkat, diagnostik radionuklida menjadi disiplin medis yang independen. Di luar negeri, diagnostik radionuklida yang dikombinasikan dengan penggunaan radionuklida secara terapeutik disebut kedokteran nuklir.

Metode radionuklida adalah metode untuk mempelajari keadaan fungsional dan morfologi organ dan sistem menggunakan radionuklida dan indikator yang diberi label dengannya. Indikator ini - yang disebut radiofarmasi (RP) - dimasukkan ke dalam tubuh pasien, dan kemudian, menggunakan berbagai perangkat, kecepatan dan sifat pergerakannya, fiksasi dan pembuangannya dari organ dan jaringan ditentukan.

Selain itu, sampel jaringan, darah, dan sekresi pasien dapat digunakan untuk radiometri. Meskipun pengenalan indikator dalam jumlah yang dapat diabaikan (seperseratus dan seperseribu mikrogram) yang tidak memengaruhi proses kehidupan normal, metode ini memiliki sensitivitas yang sangat tinggi.

Radiofarmasi adalah senyawa kimia yang disetujui untuk diberikan kepada manusia untuk tujuan diagnostik dan mengandung radionuklida dalam molekulnya. Radionuklida harus memiliki spektrum radiasi dengan energi tertentu, menyebabkan paparan radiasi minimal, dan mencerminkan kondisi organ yang diperiksa.

Dalam hal ini, radiofarmasi dipilih dengan mempertimbangkan sifat farmakodinamik (perilaku dalam tubuh) dan sifat nuklir-fisiknya. Farmakodinamik radiofarmasi ditentukan oleh senyawa kimia yang menjadi dasar sintesisnya. Kemungkinan pendaftaran RFP bergantung pada jenis peluruhan radionuklida yang diberi label.

Ketika memilih radiofarmasi untuk pemeriksaan, dokter pertama-tama harus mempertimbangkan orientasi fisiologis dan farmakodinamiknya. Mari kita pertimbangkan ini dengan menggunakan contoh pengenalan RFP ke dalam darah. Setelah disuntikkan ke dalam vena, radiofarmasi awalnya didistribusikan secara merata dalam darah dan diangkut ke semua organ dan jaringan. Jika dokter tertarik pada hemodinamik dan pengisian darah organ, ia akan memilih indikator yang bersirkulasi dalam aliran darah untuk waktu yang lama, tanpa melampaui dinding pembuluh darah ke jaringan sekitarnya (misalnya, albumin serum manusia). Ketika memeriksa hati, dokter akan lebih memilih senyawa kimia yang ditangkap secara selektif oleh organ ini. Beberapa zat ditangkap dari darah oleh ginjal dan dikeluarkan dalam urin, sehingga digunakan untuk memeriksa ginjal dan saluran kemih. Beberapa radiofarmasi bersifat tropik ke jaringan tulang, yang membuatnya sangat diperlukan dalam pemeriksaan sistem muskuloskeletal. Dengan mempelajari waktu transportasi dan sifat distribusi serta eliminasi radiofarmasi dari tubuh, dokter menilai keadaan fungsional serta fitur struktural dan topografi organ-organ ini.

Akan tetapi, tidak cukup hanya mempertimbangkan farmakodinamika radiofarmasi. Perlu memperhitungkan sifat nuklir-fisik radionuklida yang termasuk dalam komposisinya. Pertama-tama, ia harus memiliki spektrum radiasi tertentu. Untuk memperoleh citra organ, hanya radionuklida yang memancarkan sinar-γ atau radiasi sinar-X karakteristik yang digunakan, karena radiasi ini dapat direkam dengan deteksi eksternal. Semakin banyak kuanta-γ atau kuanta sinar-X yang terbentuk selama peluruhan radioaktif, semakin efektif radiofarmasi ini dalam hal diagnostik. Pada saat yang sama, radionuklida harus memancarkan radiasi sel sesedikit mungkin - elektron yang diserap dalam tubuh pasien dan tidak berpartisipasi dalam memperoleh citra organ. Dari sudut pandang ini, radionuklida dengan transformasi nuklir dari jenis transisi isomerik lebih disukai.

Radionuklida dengan waktu paruh beberapa puluh hari dianggap berumur panjang, beberapa hari - berumur sedang, beberapa jam - berumur pendek, beberapa menit - berumur sangat pendek. Untuk alasan yang jelas, mereka cenderung menggunakan radionuklida berumur pendek. Penggunaan radionuklida berumur sedang dan terutama berumur panjang dikaitkan dengan peningkatan paparan radiasi, penggunaan radionuklida berumur sangat pendek sulit karena alasan teknis.

Ada beberapa cara untuk memperoleh radionuklida. Sebagian dibentuk di reaktor, sebagian lagi di akselerator. Namun, cara yang paling umum untuk memperoleh radionuklida adalah metode generator, yaitu produksi radionuklida secara langsung di laboratorium diagnostik radionuklida dengan menggunakan generator.

Parameter yang sangat penting dari radionuklida adalah energi kuanta radiasi elektromagnetik. Kuanta berenergi sangat rendah tertahan dalam jaringan dan, oleh karena itu, tidak mencapai detektor perangkat radiometrik. Kuanta berenergi sangat tinggi sebagian melewati detektor, sehingga efisiensi registrasinya juga rendah. Kisaran energi kuantum optimal dalam diagnostik radionuklida dianggap 70-200 keV.

Persyaratan penting untuk radiofarmasi adalah paparan radiasi minimum selama pemberiannya. Diketahui bahwa aktivitas radionuklida yang diaplikasikan menurun karena dua faktor: peluruhan atom-atomnya, yaitu proses fisik, dan eliminasinya dari tubuh - proses biologis. Waktu peluruhan setengah dari atom-atom radionuklida disebut waktu paruh fisik T 1/2. Waktu selama aktivitas obat yang dimasukkan ke dalam tubuh berkurang setengahnya karena eliminasinya disebut waktu paruh biologis. Waktu selama aktivitas radiofarmasi yang dimasukkan ke dalam tubuh berkurang setengahnya karena peluruhan fisik dan eliminasi disebut waktu paruh efektif (Ef).

Untuk studi diagnostik radionuklida, mereka mencoba memilih obat radiofarmasi dengan T 1/2 terpendek. Hal ini dapat dimengerti, karena beban radiasi pada pasien bergantung pada parameter ini. Namun, waktu paruh fisik yang sangat pendek juga tidak nyaman: Anda perlu memiliki waktu untuk mengirimkan radiofarmasi ke laboratorium dan melakukan studi. Aturan umumnya adalah: Tdar obat harus mendekati durasi prosedur diagnostik.

Seperti yang telah disebutkan, saat ini laboratorium paling sering menggunakan metode generator untuk memperoleh radionuklida, dan dalam 90-95% kasus, metode ini menggunakan radionuklida ^99m Tc, yang digunakan untuk memberi label pada sebagian besar radiofarmasi. Selain teknesium radioaktif, ¹³³ Xe, ⁶⁷ Ga, dan sangat jarang radionuklida lain digunakan.

Radiofarmasi yang paling sering digunakan dalam praktik klinis.

Permintaan Penawaran	Ruang lingkup aplikasi
99m Tc-albumin	Studi aliran darah
Eritrosit berlabel 99m 'Tc	Studi aliran darah
99m Tc-koloid (technifit)	Pemeriksaan hati
99m Tc-butil-IDA (bromida)	Pemeriksaan sistem bilier
99m Tc-pirofosfat (teknifor)	Pemeriksaan rangka
99m Ts MAA	Pemeriksaan paru-paru
133 Dia	Pemeriksaan paru-paru
67 Ga-sitrat	Obat Tumorotropik, Pemeriksaan Jantung
99m Ts-sestamibi	Obat Tumorotropik
Antibodi monoklonal 99m Tc	Obat Tumorotropik
201 T1-klorida	Penelitian jantung, otak, obat tumorotropik
99m Tc-DMSA (teknemek)	Pemeriksaan ginjal
131 T-hippuran	Pemeriksaan ginjal
99 Tc-DTPA (Pentatek)	Pemeriksaan ginjal dan pembuluh darah
99m Tc-MAG-3 (teknemag)	Pemeriksaan ginjal
99m Tc-perteknetat	Pemeriksaan kelenjar tiroid dan kelenjar ludah
18 F-DG	Penelitian Otak dan Jantung
123 I-MIBG	Pemeriksaan kelenjar adrenal

Berbagai perangkat diagnostik telah dikembangkan untuk melakukan studi radionuklida. Terlepas dari tujuan spesifiknya, semua perangkat ini dirancang berdasarkan satu prinsip: perangkat tersebut memiliki detektor yang mengubah radiasi pengion menjadi impuls listrik, unit pemrosesan elektronik, dan unit penyajian data. Banyak perangkat radiodiagnostik dilengkapi dengan komputer dan mikroprosesor.

Scintillator atau, yang lebih jarang, penghitung gas biasanya digunakan sebagai detektor. Scintillator adalah zat yang menghasilkan kilatan cahaya, atau sintilasi, di bawah aksi partikel atau foton bermuatan cepat. Sintilasi ini ditangkap oleh tabung pengganda foto (PMT), yang mengubah kilatan cahaya menjadi sinyal listrik. Kristal sintilasi dan PMT ditempatkan dalam casing logam pelindung, kolimator, yang membatasi "lapangan penglihatan" kristal sesuai ukuran organ atau bagian tubuh yang diteliti.

Biasanya, perangkat radiodiagnostik memiliki beberapa kolimator yang dapat diganti, yang dipilih oleh dokter tergantung pada tujuan penelitian. Kolimator memiliki satu lubang besar atau beberapa lubang kecil tempat radiasi radioaktif menembus detektor. Pada prinsipnya, semakin besar lubang di kolimator, semakin tinggi sensitivitas detektor, yaitu kemampuannya untuk mendaftarkan radiasi pengion, tetapi pada saat yang sama resolusinya lebih rendah, yaitu kemampuan untuk membedakan sumber radiasi kecil secara terpisah. Kolimator modern memiliki beberapa lusin lubang kecil, yang posisinya dipilih dengan mempertimbangkan "penglihatan" optimal dari objek penelitian! Dalam perangkat yang dirancang untuk menentukan radioaktivitas sampel biologis, detektor sintilasi digunakan dalam bentuk yang disebut penghitung sumur. Di dalam kristal terdapat saluran silinder tempat tabung reaksi dengan bahan yang diteliti ditempatkan. Desain detektor seperti itu secara signifikan meningkatkan kemampuannya untuk menangkap radiasi lemah dari sampel biologis. Scintillator cair digunakan untuk mengukur radioaktivitas cairan biologis yang mengandung radionuklida dengan radiasi β yang lembut.

Semua studi diagnostik radionuklida dibagi menjadi dua kelompok besar: studi di mana radiofarmasi dimasukkan ke dalam tubuh pasien – studi in vivo, dan studi terhadap darah, potongan jaringan, dan sekresi pasien – studi in vitro.

Setiap studi in vivo memerlukan persiapan psikologis pasien. Tujuan dari prosedur, pentingnya prosedur tersebut untuk diagnostik, dan prosedur tersebut harus dijelaskan kepadanya. Sangat penting untuk menekankan keamanan studi tersebut. Sebagai aturan, tidak diperlukan persiapan khusus. Pasien hanya perlu diperingatkan tentang perilakunya selama studi. Studi in vivo menggunakan berbagai metode pemberian radiofarmasi tergantung pada tujuan prosedur. Sebagian besar metode melibatkan penyuntikan radiofarmasi terutama ke dalam vena, lebih jarang ke dalam arteri, parenkim organ, atau jaringan lain. Radiofarmasi juga digunakan secara oral dan melalui inhalasi (inhalasi).

Indikasi pemeriksaan radionuklida ditentukan oleh dokter yang menangani setelah berkonsultasi dengan ahli radiologi. Biasanya, pemeriksaan ini dilakukan setelah prosedur radiasi klinis, laboratorium, dan non-invasif lainnya, ketika kebutuhan akan data radionuklida tentang fungsi dan morfologi organ tertentu menjadi jelas.

Tidak ada kontraindikasi terhadap diagnostik radionuklida, yang ada hanya pembatasan yang diatur dalam petunjuk Kementerian Kesehatan.

Di antara metode radionuklida, berikut ini dibedakan: metode visualisasi radionuklida, radiografi, radiometri klinis dan laboratorium.

Istilah "visualisasi" berasal dari kata bahasa Inggris "vision". Istilah ini menunjukkan perolehan gambar, dalam hal ini menggunakan nuklida radioaktif. Visualisasi radionuklida adalah pembuatan gambar distribusi spasial radiofarmasi dalam organ dan jaringan saat dimasukkan ke dalam tubuh pasien. Metode utama visualisasi radionuklida adalah skintigrafi gamma (atau cukup skintigrafi), yang dilakukan pada perangkat yang disebut kamera gamma. Varian skintigrafi yang dilakukan pada kamera gamma khusus (dengan detektor bergerak) adalah visualisasi radionuklida lapis demi lapis - tomografi emisi foton tunggal. Jarang, terutama karena kompleksitas teknis dalam memperoleh radionuklida pemancar positron yang berumur sangat pendek, tomografi emisi dua foton juga dilakukan pada kamera gamma khusus. Terkadang metode visualisasi radionuklida yang sudah ketinggalan zaman digunakan - pemindaian; metode ini dilakukan pada perangkat yang disebut pemindai.

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