Nukleární medicína je obor zabývající se diagnostikou a léčbou pomocí otevřených radioaktivních zářičů, aplikovaných do vnitřního prostředí organismu.
zobrazovací (in vivo) diagnostika laboratorní (in vitro) diagnostika léčba
Zobrazovací metoda se nazývá SCINTIGRAFIE podle scintilačního detektoru (základ klasické scintilační kamery), nebo GAMAGRAFIE podle záření gama emitovaného radionuklidy používanými v diagnostice
Indikátorový (stopovací) princip maďarský chemik Gyorgy Hevesy 1913 (Děrd Heveši) Podstata: shodné chemické chování izotopů: radioaktivní izotopy reagují chemicky stejně jako stabilní izotopy téhož prvku Jsou viditelné prostřednictvím radioaktivního záření, které vzniká při rozpadu jejich atomových jader
Sloučeniny označené radioaktivními prvky lze sledovat a jejich množství měřit detektory záření gama. 1943 Nobelova cena za chemii za objev indikátorového principu a využití radionuklidů při studiu chemických reakcí
počátky využití radioaktivních indikátorů v lékařské diagnostice 20-30 léta 20 století radionuklidy jódu pro studium fyziologie a později pro diagnostiku chorob štítné žlázy
50 léta rozvoj přístrojové techniky gamagraf skenuje oblast nad vyšetřovaným orgánem a zaznamenává homogenitu rozložení radiofarmaka v něm
50 léta rozvoj přístrojové techniky scintigrafické sondy během celého vyšetření umístěny nad jedním místem (orgánem) a sledují průtok radiofarmaka tímto orgánem
Výhody a nevýhody - gamagraf: zobrazí rozložení farmaka v orgánu, ne jeho dynamiku -scintigrafické sondy: zobrazí dynamiku farmaka, ne jeho rozložení v orgánu
IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ: alfa jádro He (2p 2n), dolet do 10 cm ve vzduchu, <mm v tkáni elektron, dolet mm, radioterapie jódem betabeta+ gama pozitron, dolet mm, vznik anihilačního záření 511 kev, biogenní prvky, PET fotony, energie 90-400 kev
BIOLOGICKÉ ÚČINKY ZÁŘENÍ
ZÁSAHOVÁ A RADIKÁLOVÁ TEORIE Zásahová přímého účinku : poškození buňky nastává při přímém zásahu kvantem záření, při němž dochází k lokální absorbci energie, ionizaci a následné chemické změně zasažené struktury Radikálová nepřímého účinku : vlivem ionizace dochází k radiolýze vody, přičemž vznikají i velmi reaktivní volné radikály H, OH a produkty schopné oxidace (H 2 O 2, HO 2 ).
OCHRANA PACIENTA správná volba vyšetření snížení radiační zátěže - blokáda štítné žlázy - vylučování: přes ledviny hodně pít přes GIT - projímadla
RIZIKO PRO OKOLÍ PACIENTA jen z radioterapie, provádí se na uzavřeném oddělení, domů propuštěn až když neohrožuje
VYŠETŘENÍ MLADÝCH ŽEN před ovulací riziko ozáření plodu: - 6-8 den nejvyšší, buňky mohou být nahrazeny - 2-8 týden malformace (velké morfologické změny) - 8-40 týden pravděpodobnost poškození klesá odložení těhotenství kvůli vyšetření není nutné
VYŠETŘENÍ PŘI KOJENÍ nutno přerušit na dobu závislou na radiofarmaku: jód 3 týdny Tc 4-12 hodin
OCHRANA PRACOVNÍKŮ PŘED ZÁŘENÍM vzdáleností časem stíněním používání ochranných pomůcek
VZDÁLENOSTÍ
STÍNĚNÍM
KONTROLOVANÉ PÁSMO zákaz pití, jídla,... používat ochranné a pracovní pomůcky
LIKVIDACE RADIOAKTIVNÍHO za 10 poločasů klesne aktivita zdroje na méně než 1 promile, tj. můžeme likvidovat jako normální infekční materiál ODPADU terapie
detekce záření vlastní detektor + stínění + kolimátor elektronická vyhodnocovací aparatura
scintilační detektor
krystal fotonásobič
scintilační kamera
paralelní kolimátory
konvergentní divergentní
pinhole kolimátor
prostorové rozlišení
Slant-hole kolimátor
digitalizace obrazu
MÓD: NORMÁLNÍ ZOOM snímáno na počítači
obrazy uloženy v bytech (8 bitů, max. 255 imp.) slovech (16 bitů, max. 65535 imp.)
TYP STUDIE: planární statická (1, více obr., celotělové vyšetření) dynamická (hradlovaná) tomografické
STATICKÉ STUDIE provádí se po aplikaci radiofarmaka, v době kdy již je vychytáno ve vyšetřovaném orgánu. podle homogenity distribuce radiofarmaka se usuzuje na funkci/postižení orgánu
Léze horký uzel místo s vyšší akumulací než ve zdravé tkáni studený uzel místo s nižší akumulací než ve zdravé tkáni
AP PA PAO LAO
klikni
DYNAMICKÁ STUDIE Snímání se spouští současně s aplikací radiofarmaka, každý obraz se vytváří předem definovanou dobu Vznikne sekvence obrazů, z nichž je možno posuzovat dynamiku radiofarmaka orgánem
dynamika ledvin funkce perfůze
HRADLOVANÁ VYŠETŘENÍ
klikni
KVALITATIVNÍ POSOUZENÍ OBRAZŮ změny kontrastu barevné tabulky filtrace obrazu
ZMĚNA KONTRASTU horní práh 100% 70% 50% 30% 20%
dolní práh 40% 0% 20%
BAREVNÉ TABULKY
FILTRACE OBRAZU odstranění šumu z obrazu chyba měření = sqrt(n) 20 000 imp. 500 000 imp. filtrovaný
KVANTIFIKACE OBRAZŮ profily ROI (region of interest) a křivky parametrické obrazy
PROFILY
ROI A KŘIVKY
a+b.x c.exp(-d.x)
PARAMETRICKÉ OBRAZY V každém bodě matice obrazu proložíme histogram četnosti impulsů funkcí aproximující kinetiku radiofarmaka obrazy vytvořené z parametrů proložených funkcí (parametrické obrazy) ukazují regionální kinetiku farmaka v každém bodě vyšetřovaného orgánu
acos(ωt+ϕ) ϕ a
TOMOGRAFICKÉ STUDIE SPECT: Single Photon Emission Computed Tomography
klikni
METODY REKONSTRUKCE ŘEZU filtrovaná zpětná projekce iterativní metody
ZPĚTNÁ PROJEKCE
ZPĚTNÁ PROJEKCE ORIGINÁL počet projekcí: 4 8 16 128
FILTROVANÁ ZPĚTNÁ PROJEKCE
ITERATIVNÍ REKONSTRUKCE 1) Odhadneme počáteční rozložení radiofarmaka v řezu 2) Spočteme co bychom naměřili, kdyby rozložení odpovídalo odhadu 3) Porovnáme se skutečně naměřenými hodnotami 4) Korigujeme odhad z rozdílu mezi naměřenými a odhadnutými hodnotami Opakujeme iteraci (body 2-4 )
originál 1 iterace 2 iterace 3 iterace 5 iterací 15 iterací
PET Pozitron Emission Tomography
Bulls eye
Statistické mapy, významně snížená perfuze
fúze obrazů