Osnove nuklearne medicine
Osnove nuklearne medicine
Osnove nuklearne medicine
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
NUKLEARNA<br />
MEDICINA
NUKLEARNA MEDICINA<br />
Dijagnostka Dijagnostka<br />
i terapija otvorenim izvorima<br />
zračenja zra enja<br />
1. Klinički problem<br />
2. Radiofarmaceutik<br />
3. Instrumentacija
Slike u nuklearnoj medicini<br />
Slika predstavlja<br />
funkcionalne<br />
(nasuprot anatomskim)<br />
karakteristike ljudskog tkiva<br />
Slika se dobija trasiranjem<br />
distribucije<br />
radiofarmaceutika u telu<br />
pomoću gamakamere
Pioniri u nuklearnoj medicini - Nobelovci<br />
Maria Skłodowska-Curie<br />
(1867-1934) i Pjer<br />
Ernest Rutherford<br />
(1871-1937)<br />
Henri Becquerel (1852-1908)<br />
malteški krst<br />
Jean Frédéric Joliot-Curie (1900-<br />
1958)<br />
Irène Joliot-Curie (1897-1956)
NUKLEARNA MEDICINA<br />
1. Klinički problemi<br />
2. Radiofarmaceutici<br />
3. Instrumentacija
Skeniranje kostiju<br />
99m Tc IV<br />
(400-600) MBq<br />
Dijagnostika:<br />
Metastaze u kostima<br />
Benigne i maligne<br />
tumore kostiju<br />
Prelome kostiju<br />
Snimanje 3 sata<br />
posle unosa
Skeniranje pluća<br />
100 MBq Tc 99m IV<br />
Skeniranje odmah<br />
Detektuje: pulmonarnu<br />
emboliju
Tiroidea<br />
Radiofarmaceutci:<br />
•100 MBq Tc 99m IV<br />
•Skeniranje posle 15 minuta<br />
•Peroralno I 123 , I 131<br />
•Skeniranje posle 24 časa
Skeniranje srca<br />
Intraven Intravenozno ozno (600-800) (600 800) MBq<br />
MBq 99m<br />
Skeniranje posle (10-15) (10 15) minuta<br />
Tc,<br />
99m Tc,<br />
Dinamika miokarda<br />
Injekcija njekcija od (70 ( 70-100 100) ) MBq<br />
Tomografska Tomografska<br />
studija<br />
MBq 201 201Tl Tl
NUKLEARNA MEDICINA<br />
1. Klinički problemi<br />
2. Radiofarmaceutici<br />
3. Instrumentacija
Proizvodnja radionuklida<br />
Meta Reakcija Radionuklid<br />
Cr-50 (n,γ) Cr-51<br />
Mo-98 (n, γ) Mo-99<br />
Xe-124 (n, γ) Xe-125 => I-125<br />
Te-130 (n, γ) Te-131 => I-131<br />
Zn-68 (p,2n) Ga-67<br />
Cd-111 (p,n) In-111<br />
Tl-203 (p,3n) Pb-201 => Tl-201<br />
Te-124 (p,2n) I-123<br />
I-127 (p,5n) Xe-123 => I-123<br />
U-235 (n,f) Zr-99 => Nb-99 => Mo-99
Tehnecijum<br />
1 kg U sadrži 1 ng Tc<br />
Prva<br />
tehnecijumska<br />
krava (uređaj za<br />
separaciju 99m Tc iz<br />
99 Mo) napravljena<br />
je u BNL
NUKLEARNA MEDICINA<br />
1. Klinički problemi<br />
2. Radiofarmaceutici<br />
3. Instrumentacija
Instrumentacija u nuklearnoj<br />
medicini<br />
• Merila aktivnosti i referentni izvori za etaloniranje<br />
• Sonde i brojači<br />
• Oprema za morfološke i funkcionalne studije<br />
• Skener<br />
• Gamakamera<br />
• PET<br />
• Klinička dozimetrija
držač uzoraka<br />
Merilo aktivnosti sa jonizacionom<br />
komorom (“dozekalibrator“)<br />
napajanje<br />
4 π-γ jonizaciona komora, Pb<br />
oklopljena od uticaja fona<br />
(prirodnog ili parazitskog)<br />
Čitač sa izborom<br />
radionuklida<br />
Etaloniranje: prema zahtevima standarda IEC 1303
(A) Geometrija za<br />
staklene bočice<br />
Metrološki uslovi:<br />
Detektor: jonizaciona komora zapremine > 600 cm 3<br />
Gas punjenja: 99 % argon pod pritiskom obično 2 bara<br />
Prag detekcije: >10 kBq (1 kBq)<br />
Maksdimalna aktivnost: 500 GBq<br />
Energetski opseg: 35 keV –3 MeV<br />
Merna nesigurnost; ± 5 %, k=2<br />
Rezolucija: 1 kBq<br />
Etaloniranje: referentnim izvorima (u odnosu na aktivnost)<br />
+etaloniranje elektrometra<br />
Osetljivost: 10 pA/MBq<br />
(B) Geometrija<br />
za špriceve
Merilo aktivnosti sa scintilacionim<br />
detektorom (“dozekalibrator“)<br />
Metrološki uslovi:<br />
Detektor: NaI(Tl) scintilacioni detektor sa<br />
jamom<br />
Kristal: prečnik 5,1 cm x debljina 4,6 cm<br />
Efikasnost u 4π geometriji: 70 % za 129 I<br />
Prag detekcije: >10 kBq (1 kBq)<br />
Maksimalna aktivnost: do 3,7 GBq za beta i<br />
370 MBq za gama<br />
Merna nesigurnost; ± 5 %, k=2<br />
Rezolucija: 1 kBq<br />
Etaloniranje: etaloniranje referentnim<br />
izvorima+etaloniranje elektrometra
Merila aktivnosti za PET<br />
(“dozekalibrator“)<br />
18 F, 11 C, 13 N, 15 O<br />
Maksimalna aktivnost: do 1 GBq 18 F<br />
Detektor: Jonizaciona komora sa<br />
tankim zidom i jamom<br />
Gas punjenja: argon<br />
Rezolucija: 0,01 MBq<br />
Merna nesigurnost: ±5 %, k=2<br />
Osetljivost: 10 pA/MBq<br />
Energetski opseg: 25 keV – 3 MeV<br />
Donja granica detekcije: 0,01 MBq
Brojači uzoraka<br />
Gama brojači<br />
Tečni scintilacioni brojači
Upotreba brojača uzoraka<br />
RIA(radioimunološke analize)<br />
Funkcija bubrega<br />
Vitamin B12 manjak<br />
Ferokinetičke studije<br />
Sadržaj vode u telu<br />
Analize krvi<br />
125 I<br />
51 Cr<br />
57 Co, 58 Co<br />
59 Fe<br />
3 H<br />
125 I, 51 Cr, 99m Tc<br />
Biomedicinska istraživanja 3 H, 14 C
Kolimator<br />
Olovne<br />
vođice<br />
Fokalno<br />
rastojanje<br />
NaI (Tl)<br />
kristal<br />
Fokalna<br />
ravan Fokus<br />
Kolimator sa<br />
strane kristala<br />
Kolimator sa<br />
strane pacijenta
Postavljanje prozora<br />
Zadavanje energetskog prozora zavisi<br />
od energetske rezolucije detektora i energije fotona
Statički<br />
Dinamički<br />
ECG-gated<br />
Sken celog tela<br />
Tomografija<br />
ECG-gated tomografija<br />
Tomografija celog tela<br />
Gamakamera<br />
Akvizicija podataka
Šum<br />
Gustina brojanja
Gamakamera
Gama kamera je uređaj za dobijanje<br />
medicinske slike pomoću snimanja<br />
raspodele radionuklida -emitera gama<br />
zračenja u telu<br />
Kompleksan uređaj koji se sastoji od više<br />
detektora<br />
Detektor: scintilacioni kristal NaI(Tl)
Kosti<br />
perfuzija<br />
miokarda<br />
tumor<br />
bela krvna<br />
zrnca<br />
Tipičan protokol akvizicije SPECT<br />
rad.<br />
99m Tc,<br />
6 sati<br />
99m Tc,<br />
6 sati<br />
123 I, 13<br />
sati<br />
111 In,<br />
67 sati<br />
Energija<br />
[keV]<br />
aktivn<br />
ost<br />
[MBq]<br />
rota<br />
cija<br />
broj<br />
proje<br />
kcija<br />
140 800 360 0 120<br />
140 700 180 0 60<br />
159 400 360 0 60<br />
171 &<br />
245<br />
18 360 0 60<br />
rezol<br />
ucija<br />
slike<br />
128 x<br />
128<br />
128 x<br />
128<br />
64 x<br />
64<br />
64 x<br />
64<br />
vreme po<br />
projkciji [s]<br />
15<br />
30<br />
30<br />
30
Scintilacioni detektori<br />
NaI BaF 2<br />
Bizmut<br />
germanat<br />
BGO<br />
Lutecijum<br />
ortosilikat<br />
LSO<br />
Cerijumom dopiran<br />
gadolinijum<br />
ortosilikat GSO<br />
Z eff 51 54 74 66 59<br />
μ en [cm -1 ] 0.34 0.44 0.92 0.87 0.62<br />
Indeks<br />
refrakcije<br />
svetlosni<br />
prinos<br />
[%NaI:Tl]<br />
talasna<br />
dužina pika<br />
[nm]<br />
1.85 2.15 1.82 1.85<br />
100 5 15 75 41<br />
410 220 480 420 430
Gamakamera<br />
Oprecionalna razmatranja<br />
- Izbor kolimatora i montaža<br />
- Rastojanje kolimator-pacijent<br />
- Uniformnost<br />
- Zadavanje energetskog prozora<br />
- Korekcije (atenuacija, rasejanje)<br />
-Fon<br />
-Sistem zapisa<br />
-Tip ispitivanja
PET:<br />
Positron Emission Tomography
PET ”pozitronska emisiona<br />
tomografija”<br />
Smeše slične prostim<br />
šećerima (glukoza) se<br />
označavaju traserima<br />
pozitronskim emiterima<br />
FDG je najpoznatiji:<br />
traser metabolizma glukoze
Radionuklidi<br />
Radionuklid<br />
Radionuklid<br />
T1/2 1/2<br />
Esr sr<br />
11 C 20.4 min 0.39 MeV<br />
13 N 10 min 0.50 MeV<br />
15 O 2.2 min 0.72 MeV<br />
18 F 110 min 0.25 MeV<br />
Cu 9.2 min 1.3 MeV<br />
Ga 68.3 min 0.83 MeV<br />
Rb 1.25 min 1.5 MeV<br />
62 Cu<br />
68 Ga<br />
82 Rb
PET sa gamakamerom
Multimodularne slike<br />
PET<br />
CT
Sistemi detekcije u<br />
PET kameri
Raspad i detekcija gama zračenja<br />
Kada pozitron udari<br />
elektron u okolnom tkivu,<br />
dve čestice anihiliraju uz<br />
emisiju dva 511 keV γ zraka<br />
suprotnih momenata.<br />
Ti γ zraci umiču iz ljudskog<br />
tela i beleže se spoljašnjim<br />
detektorima.
Annihilation<br />
Scintillation<br />
Princip rada<br />
Koincidencija?<br />
Koincidens?<br />
DA! DA<br />
Registrera<br />
positionssignalerna<br />
Registruje<br />
från događaj båda<br />
iz detektorerna.<br />
oba detektora<br />
Rekonstruera!
Šema procesiranja<br />
koincidencije u PET kameri
DOZE ZRAČENJA U NUKLEARNOJ<br />
MEDICINI<br />
Doze koje primi pacijent u dijagnostičkim<br />
tehnikama <strong>nuklearne</strong> <strong>medicine</strong> nose vrlo mali<br />
rizik za pojavu karcinoma.<br />
Opseg efektivne doze: od 6 μSv (za 3 MBq<br />
51 Cr) do 37 mSv (za 150 MBq 201 Tl)<br />
Uobičajeno snimanje kostiju pomoću 600 MBq<br />
99m Tc izaziva efektivnu dozu od 3 mSv
Apsorbovana doza u organu se određuje<br />
iz podataka o:<br />
• Vrsti radionuklida<br />
• Aktivnosti koja je administratirana<br />
• Aktivnosti organa<br />
•Veličine i oblika organa<br />
• Aktivnosti u drugim organima<br />
• Kinetici radiofarmaceutika<br />
• Kvaliteta radiofarmaceutika
MIRD<br />
MIRD - Medical Internal Radiation Dosimetry<br />
(razvilo Društvo za nuklearnu medicinu)<br />
Organ koji sadrži radionuklid je: organ izvor<br />
(source)<br />
Želimo da izračunamo apsorbovanu dozu u ciljnom<br />
organu (target )<br />
Organ cilj i izvor MOGU biti isti organ<br />
Kolilina zračenja iz izvora ka cilju mora biti<br />
poznata
Izvođenje opšte MIRD jednačine<br />
E –srednja energija po čestici (fotonu ili elektronu)<br />
n – broj čestica emitovanih po dezintegraciji<br />
nE-srednja energija emitovana po dezintegraciji<br />
Δ i K n i E i<br />
prelazu<br />
= ⋅ ⋅ Srednja energija po nuklearnom<br />
∑ ∑ i<br />
Δ= Δ = K n ⋅E<br />
i<br />
i<br />
i i<br />
Ukupna energija po<br />
dezintegraciji
Izvođenje opšte MIRD<br />
jednačine (aktivnost)<br />
A – aktivnost izvora<br />
Kumulativna aktvinost – suma svih nuklearnih prelaza koji se<br />
događaju u izvoru u nekom vremenu<br />
ÃnE – ukupna energija zračenja emitovana izvorom<br />
ÃnEφ - energija apsorbovana u meti za određeno vreme (φ -<br />
frakcija apsorpcije)<br />
D = ÃnE φ /m - apsorbovana doza po masi m organa mete<br />
D = ÃS (S = nE φ /m)<br />
S zavisi od radionuklida i geometrije (literaturno)
Izvođenje opšte MIRD<br />
jednačine (aktivnost)<br />
Radionuklid emituje više od jedne čestice pa je:<br />
D = ÃΣ S i (S i - S faktor i-te čestice)<br />
U telu ima mnogo organa izvora r h koji utiču<br />
na organ metu r k , svi ti doprinosi se dodaju<br />
ukupnoj dozi organa mete:<br />
D(r k ) = Σ D(r k
Proračun kumulativne aktivnosti<br />
à h – suma svih nuklearnih prelaza u organu h u toku određenog vremena<br />
à h = ƒA h (t) dt<br />
Funkcija aktivnosti Ah(t) se može aproksimirati sumom<br />
eksponencijalnih funkcija<br />
A h (t) = Σ Aj e- λt<br />
λ– efektivna konstanta koja kombinuje fizički i biološki raspad<br />
1/T ef = 1/T fiz + 1/T biol<br />
Obično su granice integriranja 0-∝ pa je<br />
à = Σ A j / (λ j ) e<br />
= 1.443 Σ A j (T j ) e
Change language