Nuklearna medicina

Uvod

Instrumentacija

Prof. dr D. Šobić-Šaranović

**NUKLEARNA MEDICINA je grana medicine u kojoj NUKLEARNA MEDICINA je grana medicine u kojoj se primenjuju radioaktivni izotopi (otvoreni se primenjuju radioaktivni izotopi (otvoreni izvori zračenja) u cilju otkrivanja (dijagnostike) iizvori zračenja) u cilju otkrivanja (dijagnostike) ilečenja različitih bolesti.lečenja različitih bolesti.

*NUKLEARNA MEDICINA prati pre svega *NUKLEARNA MEDICINA prati pre svega funkcionalne i patofiziološke poremećaje u funkcionalne i patofiziološke poremećaje u organizmu.organizmu.

*U NUKLEARNOJ MEDICINI radioaktivni izotopi se*U NUKLEARNOJ MEDICINI radioaktivni izotopi sedaju najčešće i.v. bolesniku, a GAMA KAMERAdaju najčešće i.v. bolesniku, a GAMA KAMERApredstavlja detektor zračenja. predstavlja detektor zračenja.

Nuklearna medicina-podela

Nuklearna medicina

“In vivo”

dijagnostika

“In vitro”

dijagnostika

Radionuklidna

terapija

- Izotopi

Različit broj neutrona Isti atomski broj, Z

- Radionuklidi I-131, Tc-99m

- Element Proton = atomski broj, No (Z) Proton + neutron = atomska masa No (A)

A

ZX 12753

I

pr) I-13I (8 Ds)I-123 (13 hr)I-125 (60 Ds)

Radioaktivni izotopi

Izotopi T/2 Energija(KeV)

I-131

I-123

I-125

Tc-99m

T1-201

Ga-67

In-111

P-32

8.1 d

13 h

60 d

6 h

73 h

78 h

67 h

14.3 d

364

159

35

140

80,135,167

93,184

173,247,320

695(

Proizvodnja radioaktivnih izotopa

• Nuklearni reaktor 31I, 125I, 99Mo, 133Xe, 32P, 14C, 166Ho, 186

Re

• Ciklotron, akcelerator 201Tl, 67Ga, 123I, 111In, 57Co, 11C, 13N, 15O, 18F

• Generator 99mTc, 188Re

Radiofarmaci

• Radionuklid + Hemijska supstanca Radionuklid+biološka supstanca

99mTc – MDP (scintigrafija kostiju) 99mTc – MAA (scintigrafija pluca)

• Organ specificni mehanizam

• Optimalna energija (100 – 200 KeV)

Priprema radiofarmaka

Tc-99m

DPD

Radiofarmak99mTC-DPD

Metod

Razvoj bolesti i mogućnosti dijagnostike

Genetski Problem

Biohemijske Promene PET

Fizioloske Promene SPECT, MRI

Anatomske Promene X-ray, US, CT, MRI

• Anatomski modaliteti– Primarna morfologija– Ro, CT, MRI, US, video sequences,

• Funkcionalni modaliteti– Primarna informacija o funkciji i metaboliz

mu– Scintigrafija, SPECT, PET– fMRI, EEG, MEG, pMRI, EI

Modaliteti medicinske dijagnostike

Nuklearna medicina

Radiologija vs. Nuklearna Medicina

Detector

External Radiation Source

Detector

Internal Radiation Source

X-rayExtra-nucleus origin

Gamma-rayNucleus origin

Planarna slika: Ro snimak pluca

Planarna scintigrafija-nuklearna medicina

Tiroidni nodusi

(1) (2) (3)

(4) (5)

Tomografsko snimanje: CT

SPECT, Akumulacija NeoSPECta u SPN

PET-18FDG- karcinom pluća

*U NUKLEARNOJ MEDICINI se, kao rezultat*U NUKLEARNOJ MEDICINI se, kao rezultatprimene radioaktivnih izotopa i detekcijomprimene radioaktivnih izotopa i detekcijom

zračenja GAMA KAMEROM povezanom on line zračenja GAMA KAMEROM povezanom on line sa računarom, dobijaju slike raspodele sa računarom, dobijaju slike raspodele radioaktivnog izotopa u ciljnom organu.radioaktivnog izotopa u ciljnom organu.

*Te slike se nazivaju SCINTIGRAMI. *Te slike se nazivaju SCINTIGRAMI.

Detekcija radioaktivnosti

• Detekcija radioaktivnosti je osnov svih dijagnostičkih procedura u nuklearnoj medicini

• Detektori se koriste da izmere:

-Radioaktivnu dozu koja ce se dati bolesniku

-Radioaktivnost u “in vitro” uzorcima

-Akumulaciju radioaktivnosti “in vivo”

-Vizualizuju distribuciju radioaktivnosti u telu

Detekcija radioaktivnosti

Specifičnu detektori:

• Kalibrator doza

• Well counters

• Detektori u toku hiruških operacija

• Uredjaji za vizualizaciju:

-Gama kamera

- PET skener

Detektori

• U Nuklearnoj medicini se koriste gasni detektori i scintilacioni detektori

• Detekcija of γ-fotona zavisi od interakcije sa materijom (uglavnom Compton efekat i foto električni efekat) koji izazivaju jonizaciju, oslobadjaju elektrone i pobudjuju atome.

Detektori

• Direktna jonizacija u materijalu detektora ili merenje sekundarno stvorene svetlosti, scintilacije, dovodi do stvaranja električnog signala.

DETEKTORI

• IONIZACIONI (GASNI) DETEKTORI

• SCINTILACIONI DETEKTORI

SCINTILACIONI DETEKTORIUpotreba

• Surgical probes

• Thyroid uptake system

• Gamma camera

Scintilacioni Detektor

• Kada jonizujuce zračenje reaguje sa scintilatorom, elektroni se podižu na viši energetski nivo.

• Vraćajući se na početno energetsko stanje, emituje se vidljiva ultravioletna svetlost.

+Elektricni impuls

Scintilacioni kristal Fotokatoda

Opticko ogledalo

Radijacija

Anoda

Svetlost

• Pretvaranje svetlosnih fotona u električni signal u fotokatodi – jedan elektron se emituje sa fotokatode na svakih 5

svetlosnih fotona i multiplicira preko dinoda (51010 milliona).

• Pojačanje signala

VidljiviSvetlosni Foton

Strujni impuls

Fotocatoda Anoda

0 V 700 V

600 V

500 V300 V

200 V

100 V

Dynode

staklo

Fotomultiplikatorska cev, PMT

Scintillation Camera

Position Logic Circuits

Collimator

NaI (Tl) Crystal

PM-Tube Array

Pulse-HeightAnalyzer

Z-Pulse

Patient

Monitor

X-PositionSignal

Y-PositionSignal

Gama kamera

Collimator

NaI(Tl) crystal

Ispitivanja u nuklearnoj medicini

• Planarne scintigrafije– Anger scintillation camera

• Tomografsko snimanje– Single photon emission tomography (SPECT)– Positron emission tomography (PET)

Dinamske scintigrafije

Single Photon Imaging

Positron Imaging (Positron → 2 Photons)

VRSTE SCINTIGRAMA:VRSTE SCINTIGRAMA:

-PLANARNIPLANARNI

-DINAMSKIDINAMSKI

-WHOLE BODY (CELOG TELA)WHOLE BODY (CELOG TELA)

-TOMOGRAFSKITOMOGRAFSKI

Planarne scintigrafije

SCINTIGRAFIJA CELOG TELA

Lasix

Single Photon Emission

Computed Tomography

(SPECT)

SPECT

Positron Emission Tomography

(PET)

Nuclide T1/2 (min) Production

18F 110 18O(p, n)18F

20Ne(d, )18F

11C 20 14N(p, )11C

13N 10 16O(p, )13N

15O 2 14N(d, n)15O 15N(p, n)15O

Positron Emiteri za PETPositron Emiteri za PETPositron Emiteri za PETPositron Emiteri za PET

RadioisotopiRadioisotopi

• F-18 : 18F-FDG

• C-11 : 11C-methionine

• N-13 : 13NH3

• O-15 : H215O, C15O2

AnihilacijaAnihilacijaAnihilacijaAnihilacija

511 keV

5 11 keV

-ray

Positron(

Radiofarmaci

• Glucose metabolismF-18-fluorodeoxyglucose (FDG)

• Amino acid metabolismC-11-methionine, F-18-tyrosine

• Nucleic acid metabolismF-18-thymidine

• ProtokN-13-ammonia, O-18-water

• ReceptorF-18-estradiol, progesteron

Multi-modal Imaging (PET/CT, Fusion PET)

Karcinom pluca sa subkarinalnim LN metastazom u

levoj nadbubreznoj zlezdi

Metastaza u subkarinalnom LN

Metastaza u levoj nadbubreznoj zlezdi

Radionuklidna terapijabeta minus emiteri

1. I-131thyrotoxicosis, thyroid cancer

2. P-32polycythemia, essential throbocythemia

3. I-131 MIBGpheochrmocytoma, neuroblastoma

4. Y-90 colloidmalignant effusion

5. Re-188, Ho-166 lipiodol, microspherehepatoma, other cancer

6. Radioimmnotherapymonoclonal antibody