5 WOJSKOWY SZPITAL KLINICZNY

MEDYCYNA NUKLEARNA

Medycyna nuklearna to dział medycyny zajmujący się bezpiecznym wykorzystaniem radioizotopów w diagnostyce medycznej i terapii. Technikę obrazowania wykonywanego w medycynie nuklearnej nazywa się scyntygrafią. Oprócz niej medycyna nuklearna ma jeszcze dwa działy - terapię izotopową oraz diagnostykę in vitro, służącą do oznacznia pozimu niektórych hormonów we krwi.

Podstawy fizyczne i medyczne

Podstawy fizyczne i medyczne scyntygrafii

Pacjent skierowany na badanie scyntygraficzne otrzymuje dożylnie, wziewnie lub doustnie (rzadko) tzw. radiofarmaceutyk odpowiedni do zobrazowania narządu, który ma być zbadany. Radiofarmaceutyk jest substancją powstałą z połączenia chemicznego dwóch ważnych składników:

• radioizotopu, czyli promieniotwórczego izotopu pewnego pierwiastka - promieniowanie emitowane przez ten izotop jest następnie rejestrowane i pozwala odtworzyć rozmieszczenie radiofarmaceutyku w ciele pacjenta.
• ligandu, czyli związku chemicznego, cząsteczki lub komórki wykazującej gromadzenie w obrazowanym narządzie lub tkance. .

Ligand jest zatem nośnikiem, który "dostarcza" radioizotop w odpowiednie miejsce umożliwiając zobrazowanie danej tkanki. Ligandy dobiera się w oparciu o znajomość funkcji pełnionych przez daną tkankę - są one w tej tkance wychwytywane, metabolizowane lub uczestniczą w niej w fizjologicznych procesach. Na przykład do zobrazowania:

• kości - związki fosforanowe wbudowywane do kości
• wątroby - związki koloidowe wychwytywane przez układ siateczkowo-śródbłonkowy wątroby
• mózgu - lipofilne związki mogące przenikać przez barierę krew-mózg
• stanów zapalnych - leukocyty lub immunoglobuliny - komórki i cząsteczki gromadzące się fizjologicznie w miejscu przebiegu procesu zapalnego

Niejednokrotnie również sam izotop wykazuje powinowactwo do gromadzenia się w pewnych tkankach, np. izotopy jodu gromadzone są w tarczycy a izotop talu 201-Tl w sercu.

Promieniowanie emitowane przez radiofarmaceutyki, zwane w skrócie znacznikami, jest rejestrowane przez odpowiednią aparaturę zwaną kamerą scyntylacyjną lub gammakamerą i przetwarzane na obrazy - "mapy" rozmieszczenia znacznika w ciele.

Uzyskane w ten sposób obrazy scyntygraficzne - scyntygramy - określają kształt, wielkość, położenie oraz makrostrukturę badanego narządu, ale poprzez jego funkcję. Nie jest to jednak taki sam rodzaj obrazowania jak ten, z którym mamy do czynienia w tomografii komputerowej, tomografii rezonansu magnetycznego czy ultrasonografii

Czynnościowy charakter obrazu scyntygraficznego

Ze względu na specyfikę metody obrazy scyntygraficzne mają charakter czynnościowy i w odróżnieniu od badań radiologicznych przedstawiają obraz funkcji badanych narządów. Jest to konsekwencją samej zasady, na której opiera się ta metoda. Mianowicie gromadzenie radiofarmaceutyku w narządzie jest procesem fizjologicznym - zachodzi ono, ogólnie mówiąc, kiedy w narządzie nie ma zmian chorobowych. Wówczas na obrazie obserwujemy zarys narządu i ocenić możemy jego kształt, wielkość i położenie. Jednak w przypadku uszkodzenia narządu gromadzenie znacznika jest w jakiś sposób zaburzone - zwiększone lub zmniejszone - wówczas na obrazie widzimy niejednorodności zwane ogniskami "gorącymi" lub "zimnymi". Uzyskuje się w ten sposób informację o strukturze narządu, ale poprzez informację o pełnieniu przez niego swojej funkcji. W tym tkwi zasadnicza różnica pomiędzy metodami scyntygraficznymi a innymi technikami obrazowania. Najjaskrawszym przykładem może być tu badanie nerek - w przypadku uszkodzenia nerki, niespełniania przez nią funkcji filtracyjnej, jest ona niewidoczna na obrazie scyntygraficznym. Jednak jest ona obecna w organizmie i uwidacznia się na obrazie tomograficznym czy ultrasonograficznym.

Podstawy fizyczne i medyczne terapii izotopowej

Zasada terapii izotopowej jest podobna jak scyntygrafii z jedną jednakże różnicą. Podobnie jak w diagnostyce - używa się tu odpowiednich ligandów "niosących" radioizotop do tkanki, która ma być leczona, ale inaczej dobiera się sam izotop. W diagnostyce izotop emituje przenikliwe promieniowanie elektromagnetyczne (gamma lub X), którego detekcja na zewnątrz ciała pacjenta umożliwia odtworzenie rozmieszczenia znacznika w ciele. Izotopy stosowane w terapii emitują inny rodzaj promieniowania - jest to korpuskularne (czyli cząsteczkowe) promieniowanie beta, czyli promieniowanie elektronowe. Zasięg tego rodzaju promieniowania jest w tkance rzędu milimetrów. Izotop dla celów terapeutycznych podawany jest w większej dawce a emitowane przez niego promieniowane niszczy precyzyjnie chorą tkankę.

Terapia izotopowa najczęściej stosowana jest w terapii schorzeń tarczycy - nadczynności i raka (stosowana jest w jako uzupełnienie leczenia operacyjnego, na wypadek niecałkowitego usunięcia gruczołu, oraz w przypadkach nieoperacyjnego raka). Pacjentowi podaje się wówczas przygotowaną dla niego indywidualnie dawkę jodu 131-I (obliczenie dawki odbywa się w oparciu o wykonany wcześniej test jodochwytności), który po zgromadzeniu się w tarczycy niszczy znowotworzałą lub nadczynną tkankę.

Terapię izotopową stosuje się też w przypadku innych chorób, przy użyciu różnych izotopów promieniotwórczych:

Podstawy fizyczne i medyczne diagnostyki in vitro

Diagnostyka radioizotopowa in vitro opiera się na wykorzystaniu reakcji immunologicznych: antygen - przeciwciało. Ze względu na przebieg reakcji immunologicznej metody radioizotopowe podzielona na dwie grupy:

• kompetycyjne - w których występuje nadmiar antygenu w stosunku do przeciwciała, są to tzw. metody RIA (z ang. Radio-Immuno Assay), czyli radioimmunologiczne
• niekompetycyjne - w których w nadmiarze występują dwa przeciwciała, są to tzw. metody IRMA (z ang. Immuno-Radio-Metric Assay), czyli immunoradiometryczne

Metoda RIA

Do układu zawierającego oznaczaną substancję (A - antygen) dodaje się przeciwciało (P) i pewną (znaną) ilość tej substancji znakowanej izotopem (A*). Reakcję zachodzącą w tym układzie można zapisać następująco:

A + A* + P = AP + A*P + Awolny + A*wolny

W oznaczaniu ilości antygenu w próbce wykorzystuje się fakt, że dzięki nadmiarowi antygenu w stosunku do przeciwciała stosunek ilości kompleksów z antygenem znakowanym (A*P) do ilości kompleksów z antygenem nieznakowanym (AP) będzie taki sam jak stosunek ilości antygenu znakowanego (A*) do ilości antygenu nieznakowanego (A). Mierząc aktywność kompleksów A*P wyseparowanych z próbki i znając ilość dodanego przeciwciała (P) i antygenu znakowanego (A*) obliczyć można zawartość antygenu nieznakowanego w próbce (A).

Metoda IRMA

Występują tu w nadmiarze dwa przeciwciała, z których jedno jest znakowane radioizotopem (P*) a drugie, skierowane przeciwko innej determinancie antygenowej badanej substancji (A), jest przytwierdzone do wewnętrznej powierzchni probówki i służy do separacji. Reakcja immunologiczna przebiega następująco:

P* + A + Pzwiązane = PzwiązaneAP* + Pzwiązane + P*

Wprowadzenie do probówki zawierającej przeciwciało przytwierdzone na ściankach, antygenu i przeciwciała znakowanego (P*), powoduje powstawanie kompleksów przeciwciało-antygen-przeciwciało (PzwiązaneAP*) o charakterze tzw. kanapki. Dzięki nadmiarowi przeciwciał praktycznie cały antygen zostaje związany z przeciwciałami natomiast nie związana czećć przeciwciała znakowanego jest następnie wypłukiwana a radioaktywność, która została w probówce pochodząca od kompleksów przeciwciało-antygen-przeciwciało jest miarą ilości antygenu związanego w próbówce.

Bezpieczeństwo radiologicznes

Należy uświadomić sobie, że w metodzie tej źródłem promieniowania jest sam pacjent - aparatura diagnostyczna służy jedynie do rejestracji tego promieniowania. Długość trwania badania nie wpływa więc na narażenie radiologiczne pacjenta. Wbrew powszechnemu przekonaniu narażenie radiologiczne pacjenta podczas badań scyntygraficznych jest mniejsze niż np. w przypadku wykonywania tomografii komputerowej.

Wdłużenie czasu badania nie zwiększa narażenia radiologicznego, ponieważ pierwiastek promieniotwórczy znajduje się w ciele pacjenta. Dlatego też w miarę możliwości stosuje się znaczniki o krótkim czasie połowicznego zaniku (zarówno fizycznym jak i biologicznym). Musi on być odpowiednio szybko usuwany z organizmu ale musi też zapewniać możliwość wykonania badania, co oznacza że jego zawartość w organizmie w ciągu kilku godzin od podania powinna być odpowiednio duża. W przypadku znaczników zawierających technet 99mTc, aktywność całkowicie znika z ciała pacjenta po około 48 godzinach. Po zakończeniu badania zaleca się pacjentom spożywanie dużych ilości płynów (w niektórych przypadkach spożycie pokarmu) aby przyspieszyć wydalanie znacznika z organizmu.

Skutki popromienne dzieli się na dwie grupy - tzw. skutki deterministyczne, czyli takie, których wystąpienie jest pewne po przekroczeniu pewnego poziomu narażenia radiologicznego (należą tu poparzenia popromienne). Oraz skutki stochastyczne (losowe), czyli takie, których prawdopodobieństwo wystąpienia jest proporcjonalne do wielkości otrzymanej dawki (należą tu mutacje genetyczne, zachorowania na raka).
W zakresie dawek stosowanych w medycynie nuklearnej pierwszy rodzaj skutków nie występuje (występują one tylko w przypadkach awarii urządzeń związanych z wytwarzaniem promieniowania lub radioizotopów oraz wskutek zastosowania broni jądrowej). Natomiast skutki stochastyczne mogą wystąpić, są na nie jednak narażenie także ludzie otrzymujący dawki promieniowania jedynie ze źródeł naturalnych. W poniższej tabeli zawarto przykładowe informacje dotyczące szacowanego wzrostu ryzyka zachorowalności na raka na skutek otrzymania dawek promieniowana.

Wzrost ryzyka zachorowania na raka wskutek poddania się badaniu radioizotopowemu (wg ICRP-60 (1990 r.) współczynnik ryzyka wynosi 0,005%/mSv)

Lekarz kierujący pacjent na badanie izotopowe powinien rozważyć korzyści i ryzyko związane z jego wykonaniem - nie narażać pacjenta niepotrzebnie ale nie unikać tego badania jeśli może ono przynieść pacjentowi korzyści w postaci ustalenia diagnozy lub dostarczenia informacji potrzebnych do zaplanowania zabiegu operacyjnego czy terapii farmakologicznej.

Kontrola jakości

Wszystkie preparaty stosowane zarówno w diagnostyce in vivo, in vitro jak i terapii kontrolowane są pod względem zawartości w nich substancji szkodliwych dla pacjenta. Ich wytwarzanie, przechowywanie, transport i przygotowanie do podania choremu podlega rygorystycznym normom.

Kierunki rozwoju

Wciąż poszukuje się nowych radiofarmaceutyków, cechujących się coraz bardziej korzystnymi właściwościami i umożliwiających poszerzenie zakresu badań i zapewnienie wiarygodności ich wynikom - jest to jeden z podstawowych kierunków rozwoju medycyny nuklearnej. Drugim kierunkiem jest rozwój urządzeń służących do obrazowania tak by zapewnić jak najlepszą ich jakość a jednocześnie uczynić badanie mniej uciążliwym dla pacjenta.

Mimo wielu zalet scyntygrafia jest w Polsce wykonywana stosunkowo nieczęsto. Głównie z powodu niewystarczającej ilości specjalistycznej aparatury, ale także w wyniku niedoinformowania środowisk medycznych. Dość powszechnie uważa się, że scyntygrafia ma zastosowanie jedynie w najbardziej skomplikowanych jednostkach chorobowych, a nie jest to prawdą. W krajach wysoko rozwiniętych badania scyntygraficzne wykonuje się często i chętnie.

Powrót

Webdesign Marcin Sikora
Webmaster Urszula Jeleń