Osnove nuklearne medicine
Osnove nuklearne medicine
Osnove nuklearne medicine
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
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