NUKLEARNA MEDICINAkelm.ftn.uns.ac.rs/literatura/Nuklearnamedicina.pdf · Tipičan protokol...
Transcript of NUKLEARNA MEDICINAkelm.ftn.uns.ac.rs/literatura/Nuklearnamedicina.pdf · Tipičan protokol...
NUKLEARNA MEDICINA
1. Klinički problem
2. Radiofarmaceutik
Dijagnostka i terapija otvorenim izvorima zračenja
3. Instrumentacija
Slike u nuklearnoj medicini
n Slika predstavlja funkcionalne
(nasuprot anatomskim) karakteristike ljudskog tkiva
n Slika se dobija trasiranjem distribucije radiofarmaceutika u telu pomoću gamakamere
Skeniranje kostiju99mTc Intravenozno (400-600) MBq
Dijagnostika:Metastaze u kostimaBenigne i maligne tumore kostijuPrelome kostiju
Snimanje 3 sata posle unosa
Normalno stanje Patološko stanje
Skeniranje pluća
100 MBq Tc99m
IV
Skeniranje odmah
Detektuje: pulmonarnu emboliju
Tiroidea
Radiofarmaceutci: • 100 MBq Tc99m IV•Skeniranje posle 15 minuta •Peroralno I123, I131
•Skeniranje posle 24 časa
Cerebralni protok krvin 99mTc Intravenozno 800 MBq
n Tomografija posle 30 minuta
n Lokalizuje se u sivoj masi
nDetekcija demencije mozga (Alchajmerova bolest, cerebrovaskularni problemi)
Functional Image
Registration
(FIRE)
Proizvodnja radionuklida
Svi radionuklidi koji se koriste u nuklearnoj
medicini su veštački proizvedeni u:
- nuklearnom reaktoru
- ciklotronu (PET)
- generatoru radionuklida
Proizvodnja radionuklida
Meta Reakcija RadionuklidCr-50 (n,γ) Cr-51Mo-98 (n, γ) Mo-99Xe-124 (n, γ) Xe-125 => I-125Te-130 (n, γ) Te-131 => I-131Zn-68 (p,2n) Ga-67Cd-111 (p,n) In-111Tl-203 (p,3n) Pb-201 => Tl-201Te-124 (p,2n) I-123I-127 (p,5n) Xe-123 => I-123U-235 (n,f) Zr-99 => Nb-99 => Mo-99
Generatori radionuklida
Mo-99 (66 sati) Tc-99m (6 sati)
Instrumentacija u nuklearnoj medicini
• Merila aktivnosti i referentni izvori za etaloniranje
• Sonde i brojači
• Oprema za morfološke i funkcionalne studije
• Skener
• Gamakamera *ukljuc.SPECT
• PET- pozitronska kamera
• Klinička dozimetrija
“Hot Lab”
Administriranje radiofarmaceutika
Merilo aktivnosti sa jonizacionom komorom (“dozekalibrator“)
4 - jonizaciona komora, Pb oklopljena od uticaja fona (prirodnog ili parazitskog)
Čitač sa izborom radionuklida
napajanjedržač uzoraka
Etaloniranje: prema zahtevima standarda IEC 1303
Brojači uzoraka
Gama brojači
Tečni scintilacioni brojači
U ~±(5-10) %, 1
Gama kamera je uređaj za dobijanje medicinske slike pomoću snimanja raspodele radionuklida -emitera gama zračenja u telu
Kompleksan uređaj koji se sastoji od više detektora
Detektor: scintilacioni kristal NaI(Tl)
Princip rada
PM (fotomultiplikacione cevi)
Detektor
Kolimator
Pozicija X
Pozicija Y
Energija Z
Postavljanje prozora
Zadavanje energetskog prozora zavisiod energetske rezolucije detektora i energije fotona
Širi prozor – veći broj
detektovanih dogaĎaja
ali lošiji kontrast
SPECT (Single photon emission computed tomography)
SPECT slika se dobija gamakamerom koja skuplja višestruke slike (projekcije) iz više uglova. Kompjuter se koristi da napravi tomografsku rekonstrukciju i pruži 3D set podataka.
Akvizicija SPECT kamerom: kamera rotira oko pacijenta i skuplja sliku na svaka 3-6 stepena. Optimalna rekonstrukcija: 3600
Vreme potrebno za jednu projekciju: (15-20) s, totalni sken: (15-20) minuta.
Rezolucija rekonstruisane slike: 64x64 ili 128x128 piksela.
Veličina piksela je od (3 – 6) mm.
Moderna SPECT oprema ima integrisan CT skener koji daje mapu atenuacije u tkivu što se pridružuje rekonstrukciji slike SPECT-om.
Tipičan protokol akvizicije SPECT
rad.Energija keV
aktivnost
MBq
rotacija
brojprojekcija
rezolucijaslike
vreme po projkciji s
Kosti99mTc, 6 sati
140 800 3600 120128 x 128
15
perfuzija miokarda
99mTc, 6 sati
140 700 1800 60128 x 128
30
tumor123I, 13 sati
159 400 3600 6064 x 64
30
bela krvna zrnca
111In, 67 sati
171 & 245
18 3600 6064 x 64
30
Grafička prezentacija Colour Look-Up Table (CLUT) koja konvertuje sivu skalu u spektar duginih boja
Efektivne doze pri razlicitim
dijagnostickim procedurama
NM dijagn.procedura
Pregled gornjeg GI trakta
Donji GI trakt
CT Glava
CT Grudni kos
CT Abdomen
4.6 mSv
4.5 mSv
6 mSv
1.5 mSv
5.4 mSv
3.9 mSv – 6.1 mSv
24
Terapija u nuklearnoj medicini(podvrgava se 3 % pacijenata)
Terapija malignih oboljenja 131I
(Karcinoma štitne žljezde: papillary,
follicular, medullary ili anaplastic)
Terapija benignih oboljenja: 131I
(hyperthyroidism)
Palijativna terapija 89Sr ili 153Sm
64 % radioterapijskih procedura
koristi natrijum jodid
25
Preporučene aktivnosti Na131I
(kapsule ili rastvor)
1.Za ablaciju tkiva tiroidee: (3.7 - 7.4) GBq
2. Za hyperthyroidism: 148 MBq - 370 MBqAktivnost (MBq)=
23.4 x masa tiroidee(g) xdose (Gy)
vezivanje t=0 (%) x Teff (d)
Terapija u nuklearnoj medicini je
stalna borba “protiv”štetnih efekata zračenja
26
Bezbedno administriranje
27
Da li pacijenta treba
hospitalizovati?
Maksimalna ekvivalentna doza: 5 mSv za dozvolu posete
28
Otpušteni pacijent je
NEKONTROLISANI IZVOR
ZRAČENJA i može kontaminirati
stanovništvo
Van radnog mesta: 6d
Bliski kontakt sa decom i trudnicama: 20 d
Javni transport : 1h/d (prve nedelje
29
Pacijent kao izvor izlaganja(terapija karcinoma jodom)
1000 MBq
I-131
0 0.5 1 2 m
0.5 0.1 0.06 0.03 mSv/h
Kontaminacija Eksterno zračenje
pljuvačka
znoj
dah
urin
30
Pacijent kao izvor
palijativna terapija
3 μSv /h* GBq , 0 m
0 0,5 1 m
26 9 3μSv/h* GBq
6 μSv /h* GBq , 0 m
153Sm
Koncentracija aktivnosti u urinu: 0.3 MBq/ml*GBq
31
Soba za terapiju jodom
(kontrolisana zona)
No
entryUnsealed
Radionuclides
Risk of
contamination
Risk from
external radiation
No entry when red
light is on
Radiation
Controlled
Area
X-rays
Authorised persons only
Odgovarajuće oznake i uputstvo za kontrolu pristupa
32
- pakovanje i priprema radiofarmaceutika
- primena radiofarmaceutika
- pacijent ( izlučevine, novine, posuĎe...)
Generisanje RAO u nuklearnoj
medicini
33
OTPAD u nuklearnoj medicini
•Biološki – uglavnom razgradiv (dekompozicija)
•Infektivni –zahteva sterilizaciju i skladištenje
•Polomljene staklene posude i špricevi - odlažu
se u posebne kontejnere i skladište (VINČA)
•Generatori radionuklida – vraćaju se proizvoĎaču
•Posteljina i odeća - VINČA
•Tečni scintilator iz brojača - VINČA
• Ekskreti pacijenata - VINČA
34
MIRD• MIRD - Medical Internal Radiation Dosimetry
(razvilo Društvo za nuklearnu medicinu)
• Organ koji sadrži radionuklid je: organ izvor (source)
• Želimo da izračunamo apsorbovanu dozu u ciljnom organu (target )
• Organ cilj i izvor MOGU biti isti organ
• Količina zračenja iz izvora ka cilju mora biti poznata
35
Primarna čestica i fizika
Fantom
Geometrija
Monte Karlo modelovanje
2 2 2
0 0 0
2 2 2
0 0 0
1
1
x x y y z z
a b c
x x y y z z
a d b d c d
36
Materijali
Tri osnovna materijala za definisanje delova
tela:
- Skelet: gustina1.4 gcm-3
- Pluća: 0.296 gcm-3
- Meko tkivo: ostali delovi tela 1.04 gcm-3
Sastav mekog tkiva:
10.6 % H + 11.5 % C + 2.2 % N + 75.1 % O +
0.1 % Na + 0.1 % P + 0.1 % S + 0.2 % Cl + 0.1 % K
MCNP 4b software package
37
PRETPOSTAVKE
- Klinička praksa: terapija se uvek daje na
“prazan stomak"
- Kapsule joda su pale na dno želuca i
leže na njegovom zidu
Organs Tkivni težinski faktor Dose equivalent Effective dose
doprinos
(Sv) (Sv)
Površina kosti 0.01 5.56x10-7 5.56x10-9
Stomaak 0.12 6.19x10-1 7.43x10-2
D.crevo 0.12 7.84x10-3 9.41x10-4
Jetra 0.05 1.15x10-4 5.75x10-6
Pluća 0.12 2.52x10-5 3.03x10-6
Testess 0.2 2.40x10-3 4.81x10-4
Bešika 0.05 9.95x10-3 4.98x10-4
KOža 0.01 1.33x10-4 1.33x10-6
TOTAL 0.0762
38
PETPositron Emission Tomography
39
PET: kako radi
Skener beleži signale iz trasera koji putuju kroz telo i akumuliraju se u različitim organima
Smeše slične prostim šećerima (glukoza) se označavaju traserima pozitronskim emiterima
40
Injektuju se kratkoživeći radionuklidiemiteri pozitrona
Pozitron anihilira sa elektronom formirajućipar gama fotona po 0,511 MeV
Oba gama zraka se detektuju brzomkoincidencijom ( 5 ns) i daju liniju odziva(Line of Response LOR)
Rekonstrukcija distribucije trasera sličnokao CT
41
Proizvodnja 18F
• Proton se ubrzava
• Udara u 18O metu(bombardovanje traje 2 sata)
• Nestaje 18O
• Neutron se izbacuje
nFpO1
1
18
9
1
1
18
8
42
Proizvodnja i transport
Duanti
Ekstraktor snopa
Magnetni kalem
Meta
Ionski
izvor
43
PET Radiofarmaceutici
Nuklid T1/2 Traser-
nosač
Primena
O-15 2 min. avoda Kontrola protoka krvi
C-11 20 min Metanin Sinteza tumorskih proteina
N-13 10 min Amonium Miokardialni protok krvi
F-18 110 min FDG Metabolizam glukoze,
vezuje se za vecinu tumora
Ga-68 68 min DOTANOC Neuroendokrina ispitivanja
Rb-82 72 s Rb-82 Miokardijalne promene
44
Za ranu procenu terapijskih efekata. Npr.može pokazatisupresiju posle dva ciklusa hemo ili radioterapije iako nepostoji smanjenje tumorske mase vidljivo nekom od dostupnihimidžing tehnika.
Rano određivanje rezistencije na terapiju takođe je važan efekat PET u sprečavanju toksičnog uticaja neefikasne terapije.
FDG može razdvojiti benigni od malignog tumora i time sprečiti nepotrebnu skupu hirušku intervenciju.
Procena miokardijalnog metabolizma korišćenjem FDG omogućava identifikaciju povećanja rizika od nastanka srčanih udara bez korišćenja koronarne arteriografije i revaskularizacije.
Sve ovo smanjuje troškove zdravstvenog osiguranja.
45
Klinička primena: Ref IAEA
• Onkologija
• Kardiologija
• Neurologija
Onkologija
85%
Kardiologija
5%
Neurologija
10%
46
Standardna vrednost vezivanja
radiofarmaka (SUV, Standard Uptake Value )
SUV = Aktivnost u ROI (MBq) / zapremina (ml)
injektovana aktivnost (MBq)/masa pac. (g)
• Zone sa vezivanjem iznad srednjeg SUV >1.
• Veći SUV veći rizik od bolesti
• SUV se prati tokom terapije
• ROI – Region Of Interest
Pre hemoterapije
SUV = 17.2
7.Dan hemoterapije
SUV = 3.9
12. Dan hemoterapije
SUV = 1.8
ROI
47
PET skeneri – detekcija
koincidentnih dogaĎaja
Detector
Detector
48
Šema procesiranja koincidencije u
PET kameriKoincidencija povećava osetljivost u smislu poboljšanja
rezolucije (5-10) mm, u odnosu na SPECT (15-20) mm.
49
50
PET/CT-Scanner
51
CT
• Anatomska slika
• Ne pravi diferencijaciju
maligne i benigne
kanceroze
• Bolja rezolucija od PET
• Dobar dinamički opseg
od kostiju do pluća
52
PET/CT
• Kombinuje
funkcionalnu
informaciju sa
anatomskim detaljima
• Precizna anatomska
registracija
• Bolja dijagnoza nego
kod pojedinačnih CT ili
PET snimaka
53
Multimodularna slika
PET
CT