Ядролық медицина және оның мүмкіндіктері
Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі
Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университеті
Таженов Абзал Бактиярович
Нуклидті-позитронды сәулелендіру негізіндегі радионуклидтік зерттеулер.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы 5В060500-Ядролық физика
Нұр-Сұлтан 2021
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министірлігі
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университеті
Қорғауға жіберілді
ЯФЖМжТ кафедра меңгерушісі
___________Жумадилов К.Ш.
______________ 2021 ж.
Дипломдық жұмыс
Нуклидті-позитронды сәулелендіру негізіндегі радионуклидтік зерттеулер.
мамандығы 5B060500 - Ядролық физика
Орындаған: Таженов А.Б
Ғылыми жетекші:
PhD, доктор Абуова Ф.У.
Нұр - Сұлтан 2021
Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті
Физика - техникалық факультеті
5В060500 - Ядролық физика мамандығы
Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар халықаралық кафедрасы
БЕКІТЕМІН:
Ядролық физика, жаңа материалдар
және технологиялар халықаралық
кафедрасының меңгерушісі
_________________Жумадилов К.Ш. ___________ 2021 ж.
Студент Таженов Абзал Бактиярович
(5 - курс, ЯФ - 51 тобы, күндізгі оқу бөлімі
5В060500 - Ядролық физика мамандығы)
диплом жұмысын орындауға арналған
ТАПСЫРМА
Университет бойынша 2020 ж. 12 қыркүйек № 67-n бұйрығымен бекітілген дипломдық жұмыс тақырыбы: Нуклидті-позитронды сәулелендіру негізіндегі радионуклидтік зерттеулер.
1) Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі 30.04.2020 жыл.
2) Жұмыс істеу үшін бастапқы деректер (әдебиеттер, заң, зертханалық және өндірістік мәліметтер): Тақырып бойынша әдебиеттер, диссертациялар,зерттеу мәліметтері.
3) Дипломдық жұмыста қарастырылатын сұрақтар тізімі:
oo Ядролық медицинаның мүмкіндіктері;
oo Позитронды-эмисиондық томография маңызы;
oo Жобаның негізгі этаптары;
oo Тәжірибелік бөлім;
4) Ұсынылған негізгі әдебиет тізімі:
1 Наркевич Б.Я. Ядерная медицина: перечень основных понятий и терминов. Онкологический журнал: лучевая диагностика, лучевая терапия. 2019;2(4):75-94. https:doi.org10.371742587-7593- 2019-2-4-75-94
2 Корсунский В.Н., Кодина Г.Е., Брускин А.Б. Ядерная медицинаАтомная стратегия XXI.- С.4-6; август, 2007.
3 Sheiko A.V. Target Volume Delineation for Radiation Therapy of High-Grade Gliomas. Journal of oncology: diagnostic radiology and radiotherapy. 2020 3(4):18-25. (In Russ.) https:doi.org10.371742587-7593- 2020-3-4-18-25
4 Х. Джонс Физика радиологии - М.: Атомиздат, 1965.-348 с.
5 Абрамов А.А., Бадун Г.А. Методическое руководство к курсу Основы радиохимии и радиоэкологии - Баку, 2011. - 140с.
6 Кундин В.Ю. Радионуклидная диагностика: современное состояние и ближайшие перспективыАВС Дiагностики. -№7(53).-С.94-97; 2008.
7 Радионуклидная диагностика для практических врачей. Под ред. Лишманова Ю.Б., Чернова В.И. - Томск, STT, 2004.- 394с.
8 Наркевич Б.Я., Костылев В.А. Физические основы ядерной медицины. Учебное пособие - М., АМФ-Пресс, 2001.- 60с.
9 Изотопы: свойства, получение, применение. Под ред. Баранова В.Ю. - М., ИздАТ, 2000.-704с.
10 Блан Д. Ядра, частицы, ядерные реакторы. Пер. с франц.- М., Мир, 1989.- 336с.
11
5.Дипломдық жұмыс бойынша кеңес беру
Бөлім атауы мен номері
Ғылыми жетекші, кеңесші
Тапсырма алу мерзімі
Тапсырма берді
(қолы)
Тапсырма алды
(қолы)
1. Кіріспе.Ядролық медицинаның қазіргі жағдайы және даму көрінісі
Абуова Ф.У.
30.11.2020
2. Циклотронды (iba-189) қолдану арқылы f18 радионуклидін өндіру
2.1 . F18 Радионуклидінің циклотрондағы(IBA-189) істелген жұмысы
2.2. ПЭТ-ке арналған дәрілік заттардың химиялық және радиохимиялық тазалығы және оларды анықтау әдістері
2.3 ПЭТКТ құрылғысының физикалық қасиеттері.Алынған нәтижелерді компьютерлік әдіспен өңдеу .
Абуова Ф.У.
09.03.2021
3 Пэткт зерттеуінің талдаулары және нәтижелері
3.1 ПЭТКТ нәтижелерін талқылау
3.2 Дозаның мөлшері және бөлінуі
Абуова Ф.У.
06.04.2021
1. Дипломдық жұмысты орындау кестесі
№
Жұмыс кезеңдері
Жұмыс кезеңдерін орындау мерзімі
Ескерту
1
Дипломдық жұмыс тақырыбын бекіту
30.11.2020
2
Дипломдық жұмыс әзірлеуге мәліметтер жинау
09.03.2021
3
Дипломдық жұмыстың теориялық бөлімін әзірлеу (1 бөлім)
16.03.2021
Тәжірибеге кеткенге дейін
4
Дипломдық жұмыстың практикалық бөлімін әзірлеу (2 бөлім)
06.04.2021
Тәжірибе кезінде
5
Дипломдық жұмыстың толық мәтінінің алғашқы нұсқасын аяқтау
20.04.2021
Тәжірибе соңында
6
Дипломдық жұмысты алдын ала қорғауға ұсыну
08.05.2021
Тәжірибе бойынша есеп беру кезінде
7
Дипломдық жұмысты пікірге (рецензияға) ұсыну
14.05.2021
8
Дипломдық жұмыстың толық мәтінінің соңғы нұсқасын, ғылыми жетекшінің және рецензент пкірімен ұсыну
20.05.2021
9
Дипломдық жұмысты қорғау
МАК кестесіне сай
Тапсырма берілген уақыты 30.11.2020 жыл.
Диплом жұмысының жетекшісі: Абуова Ф.У., P.h.D.
(қолы) (аты - жөні, ғылыми атағы, қызметі)
Тапсырманы орындауға
қабылдап алған студент: Таженов А.Б. (қолы) (аты - жөні)
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1 Тарау. ЯДРОЛЫҚ МЕДИЦИНАНЫҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ ЖӘНЕ
ДАМУ КӨРІНІСІ (ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ
НЕГІЗІНДЕГІ ДЕРЕКТЕРІ БОЙЫНША) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.1 Ядролық медицина және оның мүмкіндіктері ... ... ... ... ... .. ... ... ...6
1.2 Радиоизотоптарды үдеткіштерде және реакторларда өндіру ... ... ... ...8
1.3 Ядролық диагностикада(медицинада) радиоизотоптарды және
иондаушы сәулеленуді қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 11
1.4 Позитрондық-эмиссиондық томография диагностиканың алғашқы
әдісі ретінде ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
2 Тарау.ЦИКЛОТРОНДЫ (IBA-189) ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ
F18 РАДИОНУКЛИДІН ӨНДІРУ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... .16
2.1 F18 Радионуклидінің циклотрондағы(IBA-189)
істелген жұмысы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
2.2 ПЭТ-ке арналған дәрілік заттардың химиялық және
радиохимиялық тазалығы және оларды анықтау әдістері ... ... ... ... ... .18
2.3 ПЭТКТ құрылғысының физикалық қасиеттері.Алынған
нәтижелерді компьютерлік әдіспен өңдеу. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22
2.4 ПЭТ-тің құрылымы және жұмыс істеу принципі.ПЭТКТ
құрылғысында 18F-18FDG қолдану әдісі және дозалары ... ... ... ... ... .25
2.4.1 Суреттерді сканерлеу және саралау процедурасы ... ... ... ... ... ... ... .32
2.4.2 ПЭТ КТ суреттерін талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ..3 3
2.4.3 18F-FDG негізінде радиофармдәрілік затын алу ... ... ... ... ... ... ... ..33
3.Тарау.ПЭТКТ ЗЕРТТЕУІНІҢ ТАЛДАУЛАРЫ
ЖӘНЕ НӘТИЖЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
3.1 ПЭТКТ нәтижелерін талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
3.2 Радиация дозалары және өлшем бірліктері ... ... ... ... ... ... . ... ... ...47
3.3 Ядролық медицина құрамдастарының халықтың дозалары ... ... ... ...51
3.4 ПЭТКТ тексеріснен кейінгі тиімді дозаны есептеу ... ... ... ... ... ... ...5 3
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...55
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕРДІҢ ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...56
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта ядролық медицинада кең таралған онкологиялық, кардиологиялық, неврологиялық және басқа ауруларды диагностикалау үшін әртүрлі радиоактивті изотоптар мен иондаушы сәулелену көздері қолданылады. Осы мақсатта ядролық-физикалық әдістер, аспаптар мен жабдықтар, қуатты гамма-терапиялық қондырғылар, сондай-ақ түрлі үдеткіштер және т.б. қолданылады. [1].
Өз кезегінде радионуклидтік диагностика - бұл радиофармацевтикалық препараттарды тікелей науқастың организміне енгізгеннен кейін ағзалар мен тіндерден шығатын сәулеленудің сыртқы радиометриясына негізделген сәулелік диагностиканың бір түрі. Бұл зерттелетін мүшеде жұмыс істейтін тіндердің болуын сапалы және сандық бағалауға мүмкіндік беретін функционалды визуализация әдісі. Ядролық медицина технологиясының ерекшеліктері-патологиялық процесті молекулалық деңгейде және кейбір жағдайларда клиникаға дейінгі кезеңде анықтау.Радионуклидтік диагностика технологиялары функционалдық және физиологиялық болып табылады (яғни олар көрсететін орган мен жүйенің тіршілік әрекетінің қалыпты немесе патологиялық процесінің барысына әсер етпейді) [2].
Өз кезегінде Қазақстанда қатерлі ісіктермен, жүрек - қан тамырлары және психоневрологиялық аурулармен сырқаттану ұдайы өсуде. Сонымен қатар, бірқатар медициналық технологиялардың дамуындағы елеулі артықшылықтарға қарамастан, қолайсыз нәтиже (өлім, мүгедектік) жағдайлары едәуір артады. Мысалы, ҚР статистика деректері бойынша (2018 жылғы деректер бойынша) 100 мың тұрғынға 78,4 онкологиялық аурулар және қан айналымы жүйесі ауруларының 5,1 жағдайы келді. Әр түрлі ауруларды емдеудің тиімділігі, ең алдымен, кең таралған, ауыр, әлеуметтік маңызы бар (кардиологиялық, онкологиялық, нейропсихиатриялық), көбінесе уақтылы және нақты диагнозға байланысты.
Аталған мәселерді шешу ядролық-физикалық зерттеулер әдістерінің, ең алдымен позитрондық-эмиссиялық томографияның дамуымен және енгізілуімен байланысты.
Бұл жұмыста олар зерттелді және талданды:
1. Ядролық медицинаның қазіргі жағдайы және дамуы;
2. ПЭТ-КТ диагностикасында 18F-FDG өндіру бойынша технологиялық регламенттің артықшылықтары мен мәселелері;
3. Циклотрондағы 18F өңдеудің негізгі әдістері, 18F-FDG алу процестері;
4. ПЭТ КТ - ға 18F-FDG қолданумен радиоизотопты зерттеулер нәтижелері;
5. Науқастардың ішкі және сыртқы сәулеленуін, сондай-ақ ПЭТКТ зерттеулерінен кейінгі сәулелену дозасын есептеу.
ПЭТ әдісі зерттеу алдында енгізілген радиофармпрепараттан позитрондарды аннигиляциялау кезінде пайда болатын гамма-кванттар жұбын тіркеуге негізделген. Бұл әдіс позитрон шығаратын радионуклидтермен белгіленген биологиялық белсенді қосылыстардың ағзадағы таралуын бақылауға арналған арнайы детекторлы жабдықтың (ПЭТ - сканер) көмегімен негізделген. Сонымен қатар, позитрон шығаратын ультра қысқа өмір сүретін нуклидтер (УҚӨСН) бар көптеген элементтер, мысалы: 11C, 13N, 15O (сонымен қатар сутегі аналогы ретінде әрекет ететін 18F) адам ағзасының көптеген биологиялық процестеріне белсенді қатысады. Шын мәнінде, ПЭТ әдісімен дененің кез-келген қызметін зерттеуге болады. Бұл қызметті орындау үшін маңызды химиялық қосылысты таңдау қажет.
ПЭТ-тің сөзсіз артықшылығы-оның бірегей сезімталдығы, бір фотонды эмиссиялық компьютерлік томографияға қарағанда шамамен екі есе үлкен. Позитронды Эмитенттер арасында негізгі элементтер-органогендердің (көміртегі, азот, оттегі) радионуклидтерінің болуы қалыпты жұмыс істейтін тірі ағзада болатын осы радионуклидтермен белгіленген әртүрлі биологиялық белсенді қосылыстарды қолдануға мүмкіндік береді. Ми сияқты жүйелердің жұмысында нормадан бұрын белгісіз ауытқуларды анықтауға мүмкіндік беретін ПЭТ әдісі емхана қызметкеріне байқалған патологиялық ауытқуларды биохимиялық жәненемесе физиологиялық параметрлердің дисфункциясымен байланыстыруға және сандық бағалауға мүмкіндік береді, осылайша терапияда да, хирургияда да жаңа мүмкіндіктер ашады.
Ядролық медицинаның қазіргі заманғы дамуы, ең алдымен, дененің әртүрлі мүшелері мен тіндерінің жағдайын жасушалық деңгейде бағалауға мүмкіндік беретін бірегей жаңа радиофармпрепараттардың дамуымен сипатталады.
Қазіргі уақытта Қазақстанда Нұр-Сұлтан, Алматы және Семей қалаларында радионуклидтік зерттеулердің ядролық-физикалық әдістері қолданылады, бұл жағдайлар, ең алдымен, елдегі онкологиялық аурулардың өсуіне байланысты.
Осыған байланысты, іс жүзінде 2010 жылдан бастап "Республикалық диагностикалық орталық" АҚ негізінде қазіргі "UMC" КҚ Орталық Азия аумағында алғашқы позитронды-эмиссиялық томограф (бұдан әрі - ПЭТ) құрылды және жұмыс істейді.
Қазіргі уақытта, Нұрсұлтан қаласында үштен астам ПЭТ құрылғыларының саны және Алматы қаласында біреуі бар.
Бұл жұмыстың мақсаты 18F-FDG негізінде радиоактивті препаратты қолданумен позитронды-эмиссиялық томография әдісімен радионуклидтік зерттеулерді талдау және жүргізу болып табылады.
Осы зерттеулерде автор Нұр-сұлтан Қ. "UMC" КҚ базасында зерттеуге және зерттеу нәтижелерін өңдеуге тікелей қатысты.
18F-FDG негізіндегі радионуклидті препарат өндірісі 18IBA-9 үдеткішінде де жүргізілді.
Радионуклидтік диагностиканың негізгі әдісі ретінде позитронды-эмиссиялық томография (PETCT) әдісі пайдаланылды.
Әрбір зерттеудің қорытындысы бойынша КҚД және ӨБК құралдарын пайдалана отырып, науқастардың сәулелену дозасына бақылау жүргізілді.
Ядролық медицинаны дамыту диагностика мен радиотерапия кезінде радиациялық қорғауды жақсартуды талап етеді. Жұмыста жүргізілген тексерулер барысында алынған радиация дозалары келтірілген.
1 ЯДРОЛЫҚ МЕДИЦИНАНЫҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ ЖӘНЕ ДАМУ КӨРІНІСІ (ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ НЕГІЗІНДЕГІ ДЕРЕКТЕРІ БОЙЫНША)
1.1 Ядролық медицина және оның мүмкіндіктері
Ядролық медицина ХХ ғасырдың басында пайда болды. Радиоизотопты диагностика мен ядролық терапияның негізін қалаушы-Нобель сыйлығының лауреаты Мария Складовская-Кюри, ол радий-226-ны ашып, оны ісіктерді (түрлі ісіктерді) емдеу үшін пайдалануды ұйымдастырды. Сондай-ақ, ядролық терапия мен медицинаның негізін қалаушы-Нобель сыйлығының лауреаты Г.Хевеши, қалқанша безінің функцияларын зерттеу үшін йод-131 қолданған алғашқы адам [10-15].
Ядролық медицина ерте диагностика және терапия мақсатында, сондай-ақ ғылыми зерттеулер жүргізу кезінде иондаушы сәулеленудің ашық көздерін пайдалануға негізделген радиациялық медицинаның бір саласы болып табылады.
Ядролық медицина әдістері ағзадағы процестер туралы, сондай-ақ оның таралуы, неоплазмалардың болуы туралы бірегей ақпарат алуға мүмкіндік береді. Көптеген жағдайларда-иондаушы сәулеленудің ашық көздерін пайдаланудың баламалары болмайды, өйткені алынатын ақпарат ядролық-физикалық әдістердің функционалдық аспектісіне негізделеді.
2000 жылдың басында Nuclear Medicine жұмысында медициналық мақсаттағы радионуклидтерді 2020 жылға дейін пайдалану саласындағы маркетингтік зерттеулер баяндалған шолу жарияланды.
Бұл зерттеуде ядролық медицина әдістерінің жабдықтары мен технологияларын, әсіресе ПЭТ және радионуклидті терапия әдістерін қолданудың айтарлықтай өсуі көрсетілді. Әлемдегі пандемияға қарамастан, ұсынылған бағалардың дұрыстығын атап өтуге болады. АҚШ-та медицина үшін барлық радионуклидті өнімнің жартысына жуығы пайдаланылатындықтан, ядролық медицинаның жалпы бағыттары мен даму үрдістері бойынша. Әлем елдері бойынша радионуклидтік диагностика технологияларын пайдалану көптеген елдердегі диагностикалық аппаратуралар мен ядролық медицинаның мамандандырылған бөлімшелерінің санына тікелей байланысты [16-19].
Жалпы, ядролық медицина 1963 жылы гамма-камера - радионуклидті бейнелерді алуға арналған түбегейлі жаңа аспап-Ангер х.О. әзірлегеннен кейін белсенді дами бастады. Болашақта Ангер гамма-камерасын прототип ретінде қолдана отырып, әлемдегі ең ірі ядролық және медициналық жабдықтарды өндірушілер нарыққа осындай құрылғылардың әртүрлі модельдерін ұсынды. Гамма-камера пациенттің үстінен тексеру кезінде детекторды жылжытпай рфдз сәулеленуін тіркеуге мүмкіндік береді. Бұл гамма-камера детектордың механикалық қозғалысы арқылы радиофармпрепараттардың кеңістіктік таралуының суреттерін алуға мүмкіндік беретін көптеген ойлап табылған жабдықтардан айтарлықтай ерекшеленеді, бұл тез ағып жатқан процестерді визуализациялауға мүмкіндік бермейді.
Қазіргі уақытта заманауи компьютерлік құрылғылармен жабдықталған гамма-камералар жақсы кеңістіктік ажыратымдылықты және гамма-кванттарды тіркеудің жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді [18-20].
Қазіргі уақытта зерттелетін органда радионуклидтердің таралуының бейнесін алу сцинтиграфия деп аталады. Бұл термин 1955 жылы енгізілген және алдымен сканерлеуге қатысты. Стационарлық детекторлары бар жүйелер арасында Ангерем (1958) ұсынған гамма-камера ең көп таралған, Гамма-камера кескін алу уақытын едәуір төмендетіп, қысқа өмір сүретін изотоптарды қолдануға мүмкіндік берді. УҚӨСН қолдану пациенттің ағзасына радиациялық әсердің дозасын айтарлықтай азайтады және РФДЗ белсенділігін арттырады [21].
Осылайша, қазіргі әлемде ядролық медицина жоғары қарқынмен дамуда, жетілдірілген жабдықтар жасалуда, онкологиялық, кардиологиялық және неврологиялық ауруларды диагностикалауды, сондай-ақ терапия әдістерін жақсартатын жаңа РФДЗ синтезделуде.
1.2 Радиоизотоптарды үдеткіштерде және реакторларда өндіру
Ядролық медицинаға негізделген радионуклидтер табиғатта еркін түрде болмайды. Оларды өндірудің негізгі көздері зарядталған бөлшектердің үдеткіштері иатомды реактор болып табылады [22].
Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері ядролық реакторлармен қатар жасанды радионуклидтердің негізгі көзі болып табылады. МАГАТЭ деректері бойынша әлемде Радиоизотоптарды өндіруге арналған 200-ден астам түрлі үдеткіштер бар. Жеделдетілген зарядталған бөлшектер мақсатты затпен ядролық реакцияларға түседі. Нәтижесінде радиоактивті нуклидтер өмір сүру кезеңімен түзіледі. Осы элементтің радиохимиялық бөлінуінен кейін ол радиоактивті көзді ампула түрінде дайындау үшін пайдаланылуы немесе радиофармпрепараттың (РФП) құрамына енгізілуі мүмкін. Тиісінше, РН көлемін шартты түрде техникалық және медициналық деп бөлуге болады: диагностика (I) және терапия (II).
Ядролық диагностика өндірілетін барлық изотоптық өнімнің 50% - дан астамын тұтынады.РН және олармен белгіленген қосылыстар онкология, кардиология, урология, неврология және ядролық медицинаның басқа салаларында диагностикалық зерттеулер жүргізу үшін кеңінен қолданылады.
Тірі ағзаның құрамына 5 негізгі элементтен басқа: оттегі, сутегі, көміртек, азот және кальций 70-ке дейін басқа элементтер кіреді (йод, калий, темір, хлор және т.б.). Сондықтан белгілі бір элементтің-органогеннің химиялық қасиеттері бар РН енгізу немесе оны қолайлы химиялық қосылыс түрінде енгізу физиологиялық процестер мен органдарда болатын өзгерістер туралы ақпарат алуға мүмкіндік береді [23-26].
1927 жылы ғалымдар Блумгарт пен Вайсс жүрек патологиясы бар науқастарда геодинамиканы бағалау үшін радон газын қолданды.
Қазіргі уақытта диагностика мен терапияның радионуклидтік әдістері Күнделікті практикаға енді. Радионуклидтік зерттеулер жүргізу кезінде молекулада қажетті РН бар химиялық қосылыс болып табылатын дайындалған радиофармпрепарат (РФДЗ) пайдаланылады.
Диагностикалық мақсаттағы РФДЗ құрамында гамма - немесе позитрон - сәулеленуші РН бар, ол ақпарат тасымалдаушысы болып табылады, оның сәулеленуі организмнен тыс еніп, дененің органдары мен жекелеген бөліктерінде болып жатқан процестерді визуализациялау мақсатында сыртқы өлшеу кешенімен тіркеледі.
Терапиялық мақсаттағы рфдз құрамына кіретін радионуклидтер (α -, β -, γ - сәуле шығарғыштар) диагностикалық препараттарға қарағанда тікелей нысана-органда жергілікті дозаны құруға және тиісінше сау ағзалар мен тіндердің ең аз сәулеленуін қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін құрал болып табылады.
Көп жағдайда рфдз құрамына кіретін химиялық қосылыстардың өз белсенділігі болмайды және белгілі бір әрекеттерді тудырмайтын мөлшерде пайдаланылады [24-26].
Көктамыр ішіне енгізу кезінде зерттеулер жүргізу кезінде пайдаланылатын диагностикалық радиоизотоптар дененің сыни мүшелері деп аталатын ағзаға жүктеменің минималды деңгейін қамтамасыз етуі керек. Екінші міндетті шарт-зерттелетін органға (сүйек тіндері, жүрек, бүйрек, ми және т.б.) қатысты РФДЗ изотропиясы.
РН радиотоксикалылығының шамасы едәуір дәрежеде олардың ядролық-физикалық сипаттамаларына: жартылай шығарылу кезеңіне және сәулелену спектріне байланысты.
Қазіргі уақытта қазіргі радиоизотопты диагностиканың негізгі үрдісі пайдаланылатын РФДЗ жалпы көлемінде ұзақ өмір сүретін РН үлесін төмендету және оларды қысқа өмір сүретін радиоизотоптарға (КЖР) ауыстыруға сәйкес келеді. Бұдан басқа, диагностикалық рфдз дайындау үшін қолданылатын радионуклидтер мынадай талаптарға жауап беруі тиіс:
1. Тіркеуге ыңғайлы Еу=(70-200) кэВ шамасы;
2. Т1\2 шағын кезеңі=ондаған минут, өлшеулерді орындау ұзақтығына жақын сағат;
3. Ядроның ыдырауы изомерлі ауысу арқылы немесе әртүрлі сәулелер шығарумен орбитальды электронды ұстап алу арқылы жүреді;
4. Қатарлас α, β, γ-сәулелердің ыдырауы кезінде болмауы
Медициналық мақсаттағы РН алудың негізгі көзі ядролық реакторлар мен зарядталған бөлшектердің үдеткіштері, негізінен барлық деңгейдегі циклотрондар болып табылады. Сондықтан оларды шартты түрде реактор мен циклотрон деп бөлуге болады.
Соңғы уақытта артықшылық мамандандырылған медициналық жоғары дәлдіктегі циклотрондарға беріледі, бұл оларға фармацевтика (радиоизотоптық) талаптарына неғұрлым жақын жауап беретін оңтайлы ядролық-физикалық қасиеттері бар РН алу мүмкіндігімен түсіндіріледі. Олар Протондарды, дейтрондар мен гелиондарды-3 және -4 EU-ға дейін жылдамдатады=(15-30), (8-20), (15-45) және (20-45) МэВ сәйкесінше. Бұл энергия аралықтарын таңдау мақсатты радиоизотоптың шығуының артуы мен бөлшектердің энергиясының өсуімен өндіріс құнының артуы арасындағы ымыраға келу арқылы анықталады. Радиоизотоптарды өндіру үшін әртүрлі үдеткіштер қолданылады.
Ядролық медицинада жеделдетілген бөлшектердің максималды энергиясына байланысты 5 деңгейлі циклотрондар қолданылады (1-кестені қараңыз). Радиоизотоптарды өндіруге арналған I-IV деңгейдегі циклотрондардың мүмкіндіктері 4-кестеде көрсетілген. 5-ші деңгейдегі үдеткіштер - радионуклидтер өндірісі үшін EP200 МэВ жоғары дәлдіктегі үдеткіштер қолданылады. Сондықтан, мұндай Радиоизотоптарды аз деңгейдегі үдеткіштерде (циклотрондарда) өндіру мүмкін емес [26].
Кесте1 (I-IV) деңгейлердегі үдеткіштерде (циклотрондарда) радиоизотоптар өндіру
Циклотрон
Е протон, МэВ
Ядролық реакция
Алынатын изотоптар
Деңгей I
= 10
(p,n), (p,α)
[11]C, [13]N, [15]O, 18F
Деңгей II
= 20
(p,n), (p,α)
11C, 13N, 15O, 18F, 67Ga,
103Pd, 109Cd, 111In,
123I, 124I, 186Re
Деңгей III
= 45
(p,pn), (p,2n), (p,3n) және т.б
22Na, 38K, 57Co, 67Ga,68Ge,
73Se, 75-77Br, 81Rb (81Kr),
111In, 123I, 201Tl, 225Ac
Деңгей IV
= 200
(p,4), (p,5n) және т.б
22Na, 28Mg, 52Fe 67Cu,
72Se (72As), 81Rb (81Kr),
82Sr (82Rb), 103Pd, 109Cd, 117mSn, 123I, 149Tb, 201Tl
Радиоизотоптардың өндірісі екі кезеңнен тұрады: мақсатты сәулелендіру және одан соңғы радиоактивті РФДЗ дайындау. Мақсатты үдеткіштің вакуумдық камерасына орналастыруға болады (немесе камерадан тыс).
Бірінші жағдайда сіз нысанды өте жоғары токтармен сәулелендіре аласыз - (102 және 103) мкА. Ішкі мақсаттың кемшілігі-ондаған кВтсм2 дейін өте жоғары жылу шығаруға төтеп бере алатын материалдардың шектеулі болуы. Бұл жағдайда вакуумды сақтауға байланысты қосымша проблемалар туындайды. Кейбір үдеткіштер мен циклотрондарда жоғары өнімділікті қамтамасыз ету үшін тек ішкі мақсаттар қолданылады. Мысалы, Эмершемдегі (UK) радиохимиялық орталықтың циклотронында нысана-бұл субстрат ретінде қолданылатын мыс дискіге қолданылатын жұқа жабын. Негізді салқындату ол арқылы айналатын сумен жүзеге асырылады. Нысан I=750 мкА дейінгі токтарда жұмыс істейді.
Нысананың жоғары бағытталған белсенділігі, ең бастысы, нысанды үдеткіш камерасынан, циклотроннан шығару үшін автоматты құрылғыларды қолдануға мәжбүр етеді, содан кейін нысанды радиохимиялық өңдеу үшін ыстық камераға тасымалдайды.
Сыртқы нысана үшін сәулелену фольга арқылы өткен ауытқыған шоқ арқылы, токтары айтарлықтай аз (мкА), бірақ 100 мкА-дан аспайтын кезде жүргізіледі.
Нысан әртүрлі металдар, ұнтақ заттар мен газдар болуы мүмкін. Негізінде жүргізіліп өңделетін және жылуөткізгіштік рөлі, нысана жағылады әртүрлі тәсілдермен [26-29].
Металдар үшін бұл металл пластинаны механикалық бекіту, негізді гальваникалық жабу немесе оның бетіне төсеу. Соңғы әдіс тұзды мақсат үшін де қолданылады. Ұнтақ заттар фольгамен негізге бекітіледі, кейде вакуумда бүрку қолданылады.
1.3 Ядролық диагностикада(медицинада) радиоизотоптарды және иондаушы сәулеленуді қолдану
Иондаушы сәулелену (радионуклидтер)неоплазмалар мен қатерлі ісіктердің айырмашылығын емдеу үшін белсенді қолданылады.
ПЭТ орталығының жұмыс істеуінің технологиялық процесі жалпы түрде келесі операцияларды қамтиды:
* бастапқы радиоактивті емес заттарды (мақсатты заттарды) дайындау);
* мақсатты құрылғыны дайындау;
* циклотрондағы нысаналарды сәулелендіру;
* Сәулеленген затты сәулелендіру аймағынан өңдеу және пайдалану аймағына беру;
* УҚӨСДЗ бөлу және таңбаланған қосылыстар синтезі;
* препараттардың сапасын бақылау;
* дайын препаратты ПЭТ-ке беру;
* препаратты пациентке енгізу және ақпарат жиынтығы;
* алынған ақпаратты математикалық өңдеу;
* томограммаларды зерттеу және диагноз қою.
ПЭТ әлеуетін әзірленген РФДЗ арсеналы анықтайды. Қолайлы РФДЗ (радиофармпрепараттар) айтарлықтай таңдауы ПЭТКТ көмегімен метаболизм, заттардың тасымалдануы, лиганд-рецепторлық өзара әрекеттесу, ген экспрессиясы және т.б. сияқты түрлі процестерді зерттеуге мүмкіндік береді [29].
Биологиялық белсенді қосылыстардың әртүрлі кластарына жататын РФДЗ қолдану ПЭТ-ны ядролық медицинаның әмбебап құралы етеді. Осыған байланысты, жаңа РФДЗ оларды синтездеудің тиімді әдістерін әзірлеу позитрондық-эмиссиялық томография (ПЭТ, БФЭКТ) әдістерін дамытудағы негізгі фактор болып табылады.
Радиоиммундық талдау (РИТ) радионуклидтік медициналық диагностиканың жеке бағытын білдіреді және биологиялық сұйықтықтардағы физиологиялық белсенді заттарды сандық анықтау әдістерінің бірі болып табылады. РИА радио Спектрометрлерде оларды кейіннен тіркей отырып, радионуклидпен белгіленген тұрақты және соған ұқсас заттарды арнайы байланыстырушы жүйелермен бәсекелес байланыстыруға негізделеді. Сонымен, радиоиммунды талдау мен иммуноферментті талдаудың басты айырмашылығы-ферменттің орнына антидене радионуклидпен белгіленеді. Антиденелерді (антигендерді) белгілеу үшін I125 жиі қолданылады.
Бұл әдіс 80-ші жылдары кеңінен танымал болды, әсіресе HBV маркерлерін және басқа да өңделмеген вирустарды анықтау үшін. РИТ көмегімен қалқанша безінің жағдайын зерттеу белсенді жүргізілуде.
Қазіргі ядролық медицинада ауруларды, ең алдымен онкологиялық ауруларды иондаушы сәулеленудің көмегімен емдеудің бірнеше әдістері қолданылады. Радионуклидтік терапияның негізгі міндеті-сау органдар мен тіндерге минималды радиациялық әсері бар қатерлі ісік жасушаларын жою. Ісік жасушалары иондаушы сәулеленудің әсеріне көбірек сезімтал. Иондаушы сәулеленумен емдеу сыртқы көздерді де қамтиды
сәуле шығару (рентген сәулесі, γ-сәуле, медициналық үдеткіштерден элементар бөлшектер шоғыры), сондай - ақ пациенттің организміне құрамында β-және α-сәуле шығаратын, к-қармауды бастан кешіретін радионуклидтер бар Рфдз енгізу.
Тіндік терапия үшін локализацияланған ісікті толығымен жою қажет болған кезде" гамма пышақ " деп аталатын-γ - сәулеленудің қуатты көзі қолданылады, ол ретінде Со (кобальт) зеңбіректері жиі қолданылады , сәулелену көзі 60со радионуклиді болып табылады. Локализацияланбаған диффузды ісіктер жағдайында және метастаздармен күресу үшін α және β эмитенттері бар әртүрлі РФДЗ қолданылады. Бүкіл денеге дозалық жүктемені азайту үшін кішкентай Т1\2 бар Радиоизотоптарды қолданыңыз. Сондай-ақ, препарат ісікте селективті түрде жиналуы маңызды. Бұл жағдайда қатерлі ісікке сәулеленудің максималды дозасы жасалады, ол рак клеткаларын өлтіреді, ал тіндердегі сәулеленудің аз болуына байланысты пациент сәулеленудің салыстырмалы түрде аз мөлшерін алады. Терапия үшін ОЖЕ электрондарын қолдану өте аз зақымдану аймағына (1 мкм) байланысты өте перспективалы болып көрінеді.
Радионуклидтік диагностикада (терапияда) негізінен ісікке немесе оның жанына тікелей орналастырылуы мүмкін иондаушы сәулеленудің жабық көздері пайдаланылады, бұл да емдік әсер береді (брахитерапия).
Қазіргі уақытта ядролық медицина (терапия) науқастарды тәуелсіз және аралас емдеудің тиімді құралдарының біріне айналды, терапияның басқа түрлеріне төзімді қатерлі ісік ауруын емдеу үшін, сондай-ақ ағзаның метастатикалық зақымдануларындағы ауырсынуды жеңілдету үшін жаңа Радиоизотоптарды қолдана отырып көптеген ғылыми әзірлемелер мен шешімдер пайда болды. Радиациялық терапия ретінде жеделдетілген бөлшектерді, ең алдымен Протондарды қолдану өте тиімді әдіс болып табылады. Жеделдетілген протондардың әсерінен ісік жасушаларының өлу механизмі басқа иондаушы сәулелермен бірдей. Жеделдетілген протондардың затпен әрекеттесуі α-бөлшектер сияқты жүреді, тек бөлшектің массасы 4 есе аз, ал заряды 2 есе аз. Сондай-ақ, жеделдетілген протондардың α бөлшектері ұлпада аздап көлденең шашырауды сезінеді және олардың бойлық жүгірісінің дисперсиясы өте аз. Сондықтан протондар шоғырын қоршаған сау тіндерге зақым келтірместен ісікке бағыттауға болады.
Сәулелік терапия кемшіліктерсіз болмайды. Мысалы, сәулелі күйіктер әсер ету орнында пайда болуы мүмкін, тамырлардың сынғыштығы артады, ұсақ ошақтық қан кетулер пайда болуы мүмкін. Сонымен қатар, организм өлі сәулелендірілген жасушалардың ыдырауына байланысты улы улануға ұшырайды. Сәулеленудің күшті дозаларында радиациялық аурудың көріністерін болдырмауға болмайды. Науқаста әлсіздік, шаршау, жүрек айну, құсу пайда болады, шаш түсіп кетеді, тырнақтар сынғыш болады, қан көрінісі өзгереді, гемопоэз депрессиясы пайда болады. Алайда, сәулелік терапия қазіргі заман онкологиялық аурулардың көптеген түрлерімен күресудің ең тиімді әдістерінің бірі болып табылады [29].
Позитрондық-эмиссиондық томография диагностиканың алғашқы әдісі ретінде 1931 жылы ғалым Ворбург қатерлі ісіктердің глюкоза қабылдау деңгейінің жоғарылауымен сипатталатынын анықтады.
1977 жылы Соколов радиоактивті көміртегі изотопымен белгіленген дезоксиглюкозаны қолдана отырып, егеуқұйрықтардың миындағы глюкозаның метаболикалық тұтынылуының жергілікті деңгейін өлшеуді ұсынды.
Белгілі маман, ғалым Фелпс 1979 жылы адамдарда бірдей параметрді 18F фторының радиоактивті изотопымен (фтородезоксиглюкоз) белгіленген дезоксиглюкозамен өлшеуді ұсынды. Фтордезоксиглюкоза (ФДГ) оның метаболизмінің бірнеше сатысында глюкозаның аналогы болып табылады, бірақ глюкозадан айырмашылығы, ФДГ метаболизмі мерзімінен бұрын тоқтатылады және оның өнімі тіндерде жиналады. Радиоактивті 18F (T1\2 = 109 мин) β+позитронымен ыдырайды. Бұл жұмыстар ПЭТ негізін қалады [29].
ПЭТ-тің клиникалық маңыздары:
күрделі ауруларды ерте диагностикалауды жүзеге асыру;
мүшелер мен тіндердің функционалдық күйін, өміршеңдігін бағалау;
метастаздың ерте диагнозын, онкологиядағы процесті жалпылау барысын жүзеге асыру;
зерттеулер жұмысы кезіндегі дозалық жүктемелер іс жүзінде кеміту тәртібі;
дәрілік, сәулелік және химиотерапияның тиімділігін жедел бағалау, сондай-ақ емдеудің тиімді және қолайлы тактикасын таңдау [27-29].
ПЭТ қатерлі ісіктердің (қатерсіз) ісіктері мен ісік емес аурулардың сенімді дифференциалды диагностикасын жүргізуге, ісік процесінің аймақтық және алыс таралуын дәл анықтауға, емдеудің тиімділігін объективті бағалауға, қайталануды ерте анықтауға мүмкіндік береді.
ПЭТ диагностикалық процесті зақымдану орындарындағы метаболикалық бұзылулар туралы ақпаратпен толықтырады, бұл аурудың сипаттамасын айтарлықтай анықтайды.
Әдістің кемшілігі-бұл тек қысқа өмір сүретін және ультра қысқа өмір сүретін изотоптарды қолдануды қажет етеді. Соңғылары үдеткіште, циклотронда тікелей клиникада жасалуы керек, бұл осы әдісті қолдануды айтарлықтай шектейді. Дегенмен, соңғы жылдары, ПЭТ зерттеулер санының айтарлықтай өсуі байқалады.
Ең жаңа диагностикалық технологиялардың бірі-бұл PETCT комбинациясы.
Бұл диагностиканың ең дәл заманауи әдістерінің бірі. Бұл әдіс құрылымды ғана емес, сонымен қатар органның қызметін де зерттеуге мүмкіндік береді. Сіз бірнеше жасушадан тұратын ісіктерді анықтай аласыз және қатерлі ісіктерді қатерлі ісіктерден ажырата аласыз.
ПЭТ қолданудың негізгі дәлелі-позитрон шығаратын радионуклидтер организмдегі көптеген биологиялық процестерге белсенді қатысады. Фтор18, оттек15, көміртек11, азот13, рубидий82, галлий68 сияқты радионуклидтер ПЭТ үшін жарамды.
Ең жиі қолданылатын РФДЗ 18F-фтордезоксиглюкоз (18F-FDG). Бұл препаратты қолдану арқылы ПЭТ шешетін тапсырмалар тұрғысынан да, жартылай шығарылу кезеңі (110 мин) тұрғысынан да ыңғайлы. Бұл РФДЗ-ны медициналық үдеткіш, циклотрон бар орталықта синтездеуге болады, содан кейін циклотрон мен үдеткіштер жоқ жақын маңдағы клиникаларға тасымалдауға болады, бірақ позитронды эмиссиялық томографтар (ПЭТ) бар. Бұл ПЭТ орталықтарының жұмыс схемасы деп аталады. ПЭТ онкологияда (барлық зерттеулердің 75%), кардиологияда және неврологияда үлкен маңызға ие. Халықаралық стандарттарға сәйкес 1 млн.халыққа позитронды эмиссиялық томографтарға қажеттілік (0,2 - 0,4).
Сурет 1 Позитрондық-эмиисиондық томографтың жалпы көрінісі [30-31]
2 ЦИКЛОТРОНДЫ (IBA-189) ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ F18 РАДИОНУКЛИДІН ӨНДІРУ
F18 Радионуклидінің циклотрондағы(IBA-189) істелген жұмысы Циклотрон нысанасында 18F алу үшін 20 - дан астам ядролық реакциялар белгілі, бірақ тек біреуі кең таралған-18o(p,n) 18F. Бір жағдайда бұл су ерітіндісі [18F] F, екіншісінде газ тәрізді [18F] F2.
Циклотрон үлкен электромагниттің полюстері арасында орналасқан екі қуыс жартылай шеңберлі металл электродтардан (дуант деп аталады) тұрады (суретте көрсетілмеген). Дуанттар тар саңылаумен бөлінеді. Дуант орталығына жақын жерде зарядталған бөлшектердің генераторы ретінде қызмет ететін иондар көзі (әдетте газдағы электр доғасы) орналасқан. 2-суретте медициналық циклотронның жалпы көрінісі көрсетілген.
Сурет 2 медициналық циклотронның жалпы көрінісі
Жұмыс кезінде бөлшектер, біздің жағдайда сутегі иондары-протондар ион көзі арқылы импульсті түрде түзіледі. Иондар көзінде орналасқан жіп сутегі иондарына екі электронды сутекке қосу арқылы теріс заряд жасайды. Теріс зарядталған иондар вакуумдық камераға ұшқанда, олар дуанттарда пайда болған жоғары жиілікті айнымалы электр өрісінің арқасында энергия алады. Теріс иондар көзден қозғалса, олар сипатталған электр өрісі мен екі магниттік полюстен (вакуумдық камераның жоғарғы және төменгі жағында) пайда болатын күшті магнит өрісіне ұшырайды. Олар магнит өрісіндегі зарядталған бөлшектер болғандықтан, теріс иондар дөңгелек траектория бойымен қозғалады. Теріс зарядталған иондар дуанттың шетіне ұшып, саңылауға ұшқанда, рж осцилляторы дуанттардағы полярлықты өзгертеді [30-32]. Теріс зарядталған иондар бұрын оң, ал қазір теріс зарядталған дуантқа кірген кезде кері итеріледі. Саңылаудың әр өтуімен бөлшектердің энергиясы артады, осылайша орбиталық радиус біртіндеп артады және бөлшектер сыртқы спиральға қарай кеңейеді. Бөлшектер бір дуанттан итеріліп, дөңгелек траектория бойымен қозғалады, заряд оң болған басқа дуантпен тартыла бастағанға дейін. Нәтижесінде теріс зарядталған иондар спираль арқылы сыртқа қарай жылжиды.
Сурет 3 циклотрон құрылысы: иондық көзі, дуанттар [31]
Теріс иондардың ағыны үдеткіштер мен А мақсатты камерасының арасында орналасқан бірінші карусельге бағытталған.карусельдер екі электронды Н-ионынан қорғайтын жұқа көмір тақталарынан тұрады. Теріс иондар екі электронды жоғалтқанда, олар Н + ионына немесе Протонға айналады (суретте бұл сары түсті екі электронның жоғалуымен көрсетілген).
Компьютердің көмегімен басқарылатын экстракторды жылжыту арқылы протондар шоғырын бөліп, екі түрлі мақсатқа бағыттауға болады. Бөлу тақтасы ішінара сәуленің жолында орналасады, осылайша сәуленің бір бөлігі алынады. Қалған бөлшектер қосымша айналымды аяқтап, дөңгелек қозғалуды жалғастырады.
Теріс иондар жүйесінде Протон сәулесі оны (h-) төрт карусельдің бірінде орналасқан жұқа көмір плитасы арқылы бөлу арқылы бөлінеді. Бөлу тақталары екі электронды әр Н атомынан бөледі, 4-суретте мақсатты камера көрсетілген.
Сурет 4 Нысана камерасы
Теріс зарядталған сутегі иондары екі электронды жоғалтқанда, олар Н + ионына немесе Протонға айналады. Протондар пластинадан өтеді. Заряд керісінше өзгерді, бірақ әлі де магнит өрісінің (МП) әсерінен, дөңгелек орбитада тангенс бойымен циклотрон орталығынан бұрынғы траекториясына қарай жылжиды. Бұл Протон ағыны мақсатты камераға бағытталған. Бөлетін пластиналар қалыңдығы 5-тен 25 мкр-ге дейін және қызмет ету мерзімі ⁓100 сағ.
Сурет 5 циклотрон схемасы: катушкалар орналасқан аймақ, вакуумдық камера [31]
Нысаналар [34-36] екі нысананың және жүйенің басқа бөліктерінің: циклотрон, шоқты тасымалдау желісі, қорғау және компьютерлік басқару жүйесінің өнімділігін оңтайландыру үшін радионуклидтер өндірісінің жалпы жүйесіне біріктірілген. Мақсатты камералар ықшам, бұл техникалық қызмет көрсету үшін экрандауды, орнатуды және жоюды жеңілдетеді және қарапайым және берікті дизайнға ие. Атқылауға дайындық кезінде мақсатты камераның ішіне тұрақты химиялық изотоп орналастырылған. Циклотрондағы протон сәулесі мақсатты камераға түсіп, ядролық реакция арқылы тұрақты мақсатты материалды радиоактивті изотопқа айналдырады. Радиоизотоптар тұрақсыз және ыдырайды, бұл позитрондардың шығарылуын тудырады. Бұл мүмкіндік позитронды эмиссиялық томографияны визуализациялауда қолданылады.
2.2 ПЭТ-ке арналған дәрілік заттардың химиялық және радиохимиялық тазалығы және оларды анықтау әдістері
РФДЗ радиохимиялық тазалығын мақсатты өнімнің радиоактивтілігінің препарат сынамасында өлшенген жалпы белсенділікке пайыздық қатынасы ретінде анықтайды. Қатаң айтқанда, радиохимиялық тазалықты тек радиотонқабаттық хроматография (РТСХ) әдісімен алынған деректер ғана барабар көрсетеді. ПЭТ үшін РФДЗ талдауының ерекшелігі радионуклидтердің аз өмір сүру уақытына байланысты талдау уақытын барынша қысқарту қажеттілігі болып табылады. TLC үшін қарапайым нұсқада алюминий ("Силуфол", Merck) немесе пластик ("Сорбфил") субстраты бар тақталар қолданылады. Хроматографиялаудан кейін пластинкалар кептіріледі, сорбенттің бетіне жабысқақ лентаны желімдейді және тең шамадағы жолақтарға кеседі [36-45].
Әр жолақты санау жылдамдығы коллоидтық есептегішінің көмегімен өлшенеді және алынған мәліметтердің радиохимиялық тазалығын анықтайды. Қазіргі уақытта жұқа қабатты хроматограммалардың радиосының жекелеген бөлімдерінің белсенділігін сынама ізімен бір уақытта өлшеуге мүмкіндік беретін қондырғылар құрылды, мысалы, TLC-Tracemaster, Berthold lb 282 немесе дәйекті, мысалы, сол компанияның TLC-сканері.
Қоспаларды бөлу мүмкін болмаған кезде немесе бөлу уақытының қолайсыз кезінде препараттағы жекелеген радиоактивті қоспалардың салыстырмалы құрамын анықтау үшін газ (ГХ) және сұйықтық (ВЭЖХ) хроматография әдістері пайдаланылады. Бұл жағдайда талдаудың қажетті шарты-мақсатты өнім мен қызығушылық қоспаларын бөлу және мақсатты өнімнің радиоактивтілігін анықтау мүмкіндігі. HC және HPLC әдістері RTSH-тен компоненттердің бөліну жылдамдығы мен селективтілігінде артықшылығы болуы мүмкін. Алайда, оларды радиохимиялық тазалықты анықтау үшін пайдалану, Егер алдын ала РТШХ әдісімен немесе өзге әдістермен өнімнің құрамында талдаудың осы жағдайларында хроматографиялық бағанда қалуы мүмкін радиоактивті қоспалар жоқ екендігі көрсетілсе ғана мүмкін болады. HC және HPLC, әдетте, препараттың түпнұсқалығын растау үшін қолданылады. Талдау үшін кез-келген қол жетімді хроматографиялық жабдықты қолдануға болады. Хроматографиялық жүйенің жалғыз қажетті қосымша компоненті радиоактивтілік детекторы болып табылады, ол әдетте хроматографиялық сызықтың шығысында детектормен қатар орналасады, бұл радиоактивті емес "куәгерлердің"сақталу уақытын анықтауға мүмкіндік береді. Иондаушы, кристалды немесе жартылай өткізгіш детекторлар қолданылады, олар сыртқы радиациялық әсерлерден қорғалған.
Шыңдарды сәйкестендіру радиоактивтілік бойынша детектордың көмегімен анықталған Rt1 препаратын ұстап қалу уақытын (немесе көлемін) және ультракүлгін немесе өзге де детекторды пайдалана отырып анықталған RT2 куәгерін ұстап қалу уақыты (көлемі) бойынша есептелген Rtвыч препаратын ұстап қалу уақытын (көлемін) мынадай формула бойынша салыстыру негізінде жүргізіледі
Rtвыч = (V + Rt2*W0)W0 мұндағы V сіңірілмейтін зат арқылы анықталған ішкі байланыс көлемі, ал W0 - элюент ағынының көлемдік жылдамдығы. Байқалған радиоактивті шыңның куәгерге сәйкес келуінің дәлелі R1 және R T мәндерінің сәйкес келуі болып табылады.
ПЭТ үшін РФДЗ химиялық тазалығы хроматографияның әртүрлі нұсқаларын пайдалану арқылы анықталады. Әдетте, улы болуы мүмкін синтез процесінде қолданылатын заттардың құрамын арнайы анықтайды. Мысалы, [18F] алынған ФДГ препараттарында катализатор ретінде синтез процесінде қолданылатын криптофикс канцерогенінің құрамы анықталады. Тасымалдағышты қосу арқылы жүргізілген синтездер жағдайында тасымалдаушының құрамы оның мәні науқасты зерттеу деректерін есептеу кезінде маңызды болған жағдайда немесе тасымалдаушы улы болса, мысалы, көміртегі оксиді жағдайында анықталады [15О] CO. Мысал ретінде американдық фармакопея ұсынған [18F]-2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза (FDG) радиохимиялық тазалығын талдау ережелерін келтіреміз.
Кесте 2 ФДГ сапасын бақылаудың хроматографиялық әдістері
Әдіс
Талдау шарты
Ортақ өнімдері
ТСХ
Силикагельдік плиталар:
(а) СHCl3CH3OHH2O - 3091
(б) CH3CNH2O - 955 (Rf = 0,46)
(в) н-C4H9OHAcOHH2O - 511 (Rf = 0,52)
Силикагельдік плиталар, сіңдірілген NaH2PO4
CH3CNH2O - 95,5
ФДГ және ФДМ фторидттен және ЧНП-ға
ФДМ-нан ФДГ-ға
ВЭЖХ
Көмірсулы бағана С18RP
СH3CNH2O - 8515
FR = 1,5 млмин, RT = 6 мин
Аминобағана
СH3CNH2O - 8416
ФДГ және ФДМ ЧНП-дан
ГХ
10 % SE30, 6"х125", 180[о] С,
20 млмин Не, RT = 24 и 30 мин
4 % SE30 + 6 %OV210, 6"х125", 150[о] С,
20 млмин Не, RT = 20,4 и 28,7 мин
ФДМ-нан ФДГ-ға силиляциядан соң
*ФДМ - 2-фтор-2-дезокси-D-манноза; ** CHNP-ФДГ тетраацетилді туындысының толық емес гидролизі өнімдері;***FR - элюент ағынының жылдамдығы;****RT - беріктік уақыты
ПЭТ-ке арналған препараттарды тазалаудың негізгі әдісі Дайын инъекциялық ерітінділерді кеуек диаметрі 0,22 мкм стерильді сүзгілер арқылы стерильді құтыларға өткізу болып табылады, бұл микроорганизмдерден босатуға кепілдік береді. Пирогендік емес радиофармацевтикалық препараттарды өндіру үшін пирогендік емес реагенттерді, еріткіштерді, бір рет қолданылатын стерильді инелер мен жабдықтарды пайдалану қажет.
Сақтауға арналған құтылар мен синтездеуге арналған жабдықты қолмен стерильді қолғаппен алу керек, мақсатты препараттарды бөлудің соңғы сатыларындағы жұмыстарды ламинарлық бокстарда жүргізу ұсынылады. Синтезде қолданылатын шыны ыдыстардың бетінен пирогендерді кетіру үшін олар 1900 С температурада 2 сағат ішінде құрғақ жылу әсеріне ұшырайды, ПЭТ үшін радиофармпрепараттардың стерильділігі мен пирогенділігін бақылау оларды қауіпсіз қолданудың маңызды шарттарының бірі болып табылады. Ресейде стерильділік пен пирогенді бақылау әдістері Мемлекеттік Фармакопеямен реттеледі. Препарат қоректік ортада микрорганизмдердің өсуі болмаған кезде стерильді болып саналады. Ортадағы дақылдарды инкубациялау ұзақтығы 14 күнді құрайды, бұл, әрине, радиофармпрепараттардың қысқа сақтау мерзіміне байланысты науқасқа енгізу үшін дайындалған әрбір препараттағы микроорганизмдердің құрамын анықтауға мүмкіндік бермейді. Американдық Фармакопея USP XXI науқасқа енгізілгеннен кейін осындай препараттардың аликвоттарын зарарсыздандыруға сынауға мүмкіндік береді. Пирогенді сынау салмақ жоғалтпайтын сау қояндарда жүргізіледі. 3 тәулік ішінде сынақтар алдында температураны өлшеу жүргізіледі, ол 0,4 о С шегінде ауытқуға тиіс, егер үш қояндағы температураның жоғарылау сомасы 1,4 о С - тан аспаса, инъекциялық ерітінділер пирогендік емес болып саналады, егер бұл сома 1,5-2,2 о С шегінде болса, сынақтар 5 қоянда қайталанады. Бұл ретте егер барлық сегіз қоянда температураның жоғарылау сомасы 3,7 о С-тан аспаса, препарат пирогендік емес болып саналады, егер 3 қоянда температураның жоғарылау сомасы 2,2 о С-тан асса, онда сыналатын ерітінділер пирогендік болып саналады [44-50].
2.3. ПЭТКТ құрылғысының физикалық қасиеттері.Алынған нәтижелерді компьютерлік әдіспен өңдеу
Клиникалық тәжірибеде белгілі бір бағдарламалар жиынтығы қолданылады. Ақпаратты жинау және кейіннен өңдеу үшін сканерді автоматты түрде баптаудың мұндай рәсімдері стандартты медициналық хаттамаларға енгізілді.
Құрылғыны баптау процедураларын қолдану қысқа мерзімде тексеруге мүмкіндік береді. Медициналық физикаға сканерлеу уақыты, кесу саны, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университеті
Таженов Абзал Бактиярович
Нуклидті-позитронды сәулелендіру негізіндегі радионуклидтік зерттеулер.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы 5В060500-Ядролық физика
Нұр-Сұлтан 2021
Қазақстан Республикасының білім және ғылым министірлігі
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университеті
Қорғауға жіберілді
ЯФЖМжТ кафедра меңгерушісі
___________Жумадилов К.Ш.
______________ 2021 ж.
Дипломдық жұмыс
Нуклидті-позитронды сәулелендіру негізіндегі радионуклидтік зерттеулер.
мамандығы 5B060500 - Ядролық физика
Орындаған: Таженов А.Б
Ғылыми жетекші:
PhD, доктор Абуова Ф.У.
Нұр - Сұлтан 2021
Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті
Физика - техникалық факультеті
5В060500 - Ядролық физика мамандығы
Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар халықаралық кафедрасы
БЕКІТЕМІН:
Ядролық физика, жаңа материалдар
және технологиялар халықаралық
кафедрасының меңгерушісі
_________________Жумадилов К.Ш. ___________ 2021 ж.
Студент Таженов Абзал Бактиярович
(5 - курс, ЯФ - 51 тобы, күндізгі оқу бөлімі
5В060500 - Ядролық физика мамандығы)
диплом жұмысын орындауға арналған
ТАПСЫРМА
Университет бойынша 2020 ж. 12 қыркүйек № 67-n бұйрығымен бекітілген дипломдық жұмыс тақырыбы: Нуклидті-позитронды сәулелендіру негізіндегі радионуклидтік зерттеулер.
1) Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі 30.04.2020 жыл.
2) Жұмыс істеу үшін бастапқы деректер (әдебиеттер, заң, зертханалық және өндірістік мәліметтер): Тақырып бойынша әдебиеттер, диссертациялар,зерттеу мәліметтері.
3) Дипломдық жұмыста қарастырылатын сұрақтар тізімі:
oo Ядролық медицинаның мүмкіндіктері;
oo Позитронды-эмисиондық томография маңызы;
oo Жобаның негізгі этаптары;
oo Тәжірибелік бөлім;
4) Ұсынылған негізгі әдебиет тізімі:
1 Наркевич Б.Я. Ядерная медицина: перечень основных понятий и терминов. Онкологический журнал: лучевая диагностика, лучевая терапия. 2019;2(4):75-94. https:doi.org10.371742587-7593- 2019-2-4-75-94
2 Корсунский В.Н., Кодина Г.Е., Брускин А.Б. Ядерная медицинаАтомная стратегия XXI.- С.4-6; август, 2007.
3 Sheiko A.V. Target Volume Delineation for Radiation Therapy of High-Grade Gliomas. Journal of oncology: diagnostic radiology and radiotherapy. 2020 3(4):18-25. (In Russ.) https:doi.org10.371742587-7593- 2020-3-4-18-25
4 Х. Джонс Физика радиологии - М.: Атомиздат, 1965.-348 с.
5 Абрамов А.А., Бадун Г.А. Методическое руководство к курсу Основы радиохимии и радиоэкологии - Баку, 2011. - 140с.
6 Кундин В.Ю. Радионуклидная диагностика: современное состояние и ближайшие перспективыАВС Дiагностики. -№7(53).-С.94-97; 2008.
7 Радионуклидная диагностика для практических врачей. Под ред. Лишманова Ю.Б., Чернова В.И. - Томск, STT, 2004.- 394с.
8 Наркевич Б.Я., Костылев В.А. Физические основы ядерной медицины. Учебное пособие - М., АМФ-Пресс, 2001.- 60с.
9 Изотопы: свойства, получение, применение. Под ред. Баранова В.Ю. - М., ИздАТ, 2000.-704с.
10 Блан Д. Ядра, частицы, ядерные реакторы. Пер. с франц.- М., Мир, 1989.- 336с.
11
5.Дипломдық жұмыс бойынша кеңес беру
Бөлім атауы мен номері
Ғылыми жетекші, кеңесші
Тапсырма алу мерзімі
Тапсырма берді
(қолы)
Тапсырма алды
(қолы)
1. Кіріспе.Ядролық медицинаның қазіргі жағдайы және даму көрінісі
Абуова Ф.У.
30.11.2020
2. Циклотронды (iba-189) қолдану арқылы f18 радионуклидін өндіру
2.1 . F18 Радионуклидінің циклотрондағы(IBA-189) істелген жұмысы
2.2. ПЭТ-ке арналған дәрілік заттардың химиялық және радиохимиялық тазалығы және оларды анықтау әдістері
2.3 ПЭТКТ құрылғысының физикалық қасиеттері.Алынған нәтижелерді компьютерлік әдіспен өңдеу .
Абуова Ф.У.
09.03.2021
3 Пэткт зерттеуінің талдаулары және нәтижелері
3.1 ПЭТКТ нәтижелерін талқылау
3.2 Дозаның мөлшері және бөлінуі
Абуова Ф.У.
06.04.2021
1. Дипломдық жұмысты орындау кестесі
№
Жұмыс кезеңдері
Жұмыс кезеңдерін орындау мерзімі
Ескерту
1
Дипломдық жұмыс тақырыбын бекіту
30.11.2020
2
Дипломдық жұмыс әзірлеуге мәліметтер жинау
09.03.2021
3
Дипломдық жұмыстың теориялық бөлімін әзірлеу (1 бөлім)
16.03.2021
Тәжірибеге кеткенге дейін
4
Дипломдық жұмыстың практикалық бөлімін әзірлеу (2 бөлім)
06.04.2021
Тәжірибе кезінде
5
Дипломдық жұмыстың толық мәтінінің алғашқы нұсқасын аяқтау
20.04.2021
Тәжірибе соңында
6
Дипломдық жұмысты алдын ала қорғауға ұсыну
08.05.2021
Тәжірибе бойынша есеп беру кезінде
7
Дипломдық жұмысты пікірге (рецензияға) ұсыну
14.05.2021
8
Дипломдық жұмыстың толық мәтінінің соңғы нұсқасын, ғылыми жетекшінің және рецензент пкірімен ұсыну
20.05.2021
9
Дипломдық жұмысты қорғау
МАК кестесіне сай
Тапсырма берілген уақыты 30.11.2020 жыл.
Диплом жұмысының жетекшісі: Абуова Ф.У., P.h.D.
(қолы) (аты - жөні, ғылыми атағы, қызметі)
Тапсырманы орындауға
қабылдап алған студент: Таженов А.Б. (қолы) (аты - жөні)
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1 Тарау. ЯДРОЛЫҚ МЕДИЦИНАНЫҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ ЖӘНЕ
ДАМУ КӨРІНІСІ (ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ
НЕГІЗІНДЕГІ ДЕРЕКТЕРІ БОЙЫНША) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.1 Ядролық медицина және оның мүмкіндіктері ... ... ... ... ... .. ... ... ...6
1.2 Радиоизотоптарды үдеткіштерде және реакторларда өндіру ... ... ... ...8
1.3 Ядролық диагностикада(медицинада) радиоизотоптарды және
иондаушы сәулеленуді қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 11
1.4 Позитрондық-эмиссиондық томография диагностиканың алғашқы
әдісі ретінде ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
2 Тарау.ЦИКЛОТРОНДЫ (IBA-189) ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ
F18 РАДИОНУКЛИДІН ӨНДІРУ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... .16
2.1 F18 Радионуклидінің циклотрондағы(IBA-189)
істелген жұмысы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
2.2 ПЭТ-ке арналған дәрілік заттардың химиялық және
радиохимиялық тазалығы және оларды анықтау әдістері ... ... ... ... ... .18
2.3 ПЭТКТ құрылғысының физикалық қасиеттері.Алынған
нәтижелерді компьютерлік әдіспен өңдеу. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22
2.4 ПЭТ-тің құрылымы және жұмыс істеу принципі.ПЭТКТ
құрылғысында 18F-18FDG қолдану әдісі және дозалары ... ... ... ... ... .25
2.4.1 Суреттерді сканерлеу және саралау процедурасы ... ... ... ... ... ... ... .32
2.4.2 ПЭТ КТ суреттерін талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ..3 3
2.4.3 18F-FDG негізінде радиофармдәрілік затын алу ... ... ... ... ... ... ... ..33
3.Тарау.ПЭТКТ ЗЕРТТЕУІНІҢ ТАЛДАУЛАРЫ
ЖӘНЕ НӘТИЖЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
3.1 ПЭТКТ нәтижелерін талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
3.2 Радиация дозалары және өлшем бірліктері ... ... ... ... ... ... . ... ... ...47
3.3 Ядролық медицина құрамдастарының халықтың дозалары ... ... ... ...51
3.4 ПЭТКТ тексеріснен кейінгі тиімді дозаны есептеу ... ... ... ... ... ... ...5 3
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...55
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕРДІҢ ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...56
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта ядролық медицинада кең таралған онкологиялық, кардиологиялық, неврологиялық және басқа ауруларды диагностикалау үшін әртүрлі радиоактивті изотоптар мен иондаушы сәулелену көздері қолданылады. Осы мақсатта ядролық-физикалық әдістер, аспаптар мен жабдықтар, қуатты гамма-терапиялық қондырғылар, сондай-ақ түрлі үдеткіштер және т.б. қолданылады. [1].
Өз кезегінде радионуклидтік диагностика - бұл радиофармацевтикалық препараттарды тікелей науқастың организміне енгізгеннен кейін ағзалар мен тіндерден шығатын сәулеленудің сыртқы радиометриясына негізделген сәулелік диагностиканың бір түрі. Бұл зерттелетін мүшеде жұмыс істейтін тіндердің болуын сапалы және сандық бағалауға мүмкіндік беретін функционалды визуализация әдісі. Ядролық медицина технологиясының ерекшеліктері-патологиялық процесті молекулалық деңгейде және кейбір жағдайларда клиникаға дейінгі кезеңде анықтау.Радионуклидтік диагностика технологиялары функционалдық және физиологиялық болып табылады (яғни олар көрсететін орган мен жүйенің тіршілік әрекетінің қалыпты немесе патологиялық процесінің барысына әсер етпейді) [2].
Өз кезегінде Қазақстанда қатерлі ісіктермен, жүрек - қан тамырлары және психоневрологиялық аурулармен сырқаттану ұдайы өсуде. Сонымен қатар, бірқатар медициналық технологиялардың дамуындағы елеулі артықшылықтарға қарамастан, қолайсыз нәтиже (өлім, мүгедектік) жағдайлары едәуір артады. Мысалы, ҚР статистика деректері бойынша (2018 жылғы деректер бойынша) 100 мың тұрғынға 78,4 онкологиялық аурулар және қан айналымы жүйесі ауруларының 5,1 жағдайы келді. Әр түрлі ауруларды емдеудің тиімділігі, ең алдымен, кең таралған, ауыр, әлеуметтік маңызы бар (кардиологиялық, онкологиялық, нейропсихиатриялық), көбінесе уақтылы және нақты диагнозға байланысты.
Аталған мәселерді шешу ядролық-физикалық зерттеулер әдістерінің, ең алдымен позитрондық-эмиссиялық томографияның дамуымен және енгізілуімен байланысты.
Бұл жұмыста олар зерттелді және талданды:
1. Ядролық медицинаның қазіргі жағдайы және дамуы;
2. ПЭТ-КТ диагностикасында 18F-FDG өндіру бойынша технологиялық регламенттің артықшылықтары мен мәселелері;
3. Циклотрондағы 18F өңдеудің негізгі әдістері, 18F-FDG алу процестері;
4. ПЭТ КТ - ға 18F-FDG қолданумен радиоизотопты зерттеулер нәтижелері;
5. Науқастардың ішкі және сыртқы сәулеленуін, сондай-ақ ПЭТКТ зерттеулерінен кейінгі сәулелену дозасын есептеу.
ПЭТ әдісі зерттеу алдында енгізілген радиофармпрепараттан позитрондарды аннигиляциялау кезінде пайда болатын гамма-кванттар жұбын тіркеуге негізделген. Бұл әдіс позитрон шығаратын радионуклидтермен белгіленген биологиялық белсенді қосылыстардың ағзадағы таралуын бақылауға арналған арнайы детекторлы жабдықтың (ПЭТ - сканер) көмегімен негізделген. Сонымен қатар, позитрон шығаратын ультра қысқа өмір сүретін нуклидтер (УҚӨСН) бар көптеген элементтер, мысалы: 11C, 13N, 15O (сонымен қатар сутегі аналогы ретінде әрекет ететін 18F) адам ағзасының көптеген биологиялық процестеріне белсенді қатысады. Шын мәнінде, ПЭТ әдісімен дененің кез-келген қызметін зерттеуге болады. Бұл қызметті орындау үшін маңызды химиялық қосылысты таңдау қажет.
ПЭТ-тің сөзсіз артықшылығы-оның бірегей сезімталдығы, бір фотонды эмиссиялық компьютерлік томографияға қарағанда шамамен екі есе үлкен. Позитронды Эмитенттер арасында негізгі элементтер-органогендердің (көміртегі, азот, оттегі) радионуклидтерінің болуы қалыпты жұмыс істейтін тірі ағзада болатын осы радионуклидтермен белгіленген әртүрлі биологиялық белсенді қосылыстарды қолдануға мүмкіндік береді. Ми сияқты жүйелердің жұмысында нормадан бұрын белгісіз ауытқуларды анықтауға мүмкіндік беретін ПЭТ әдісі емхана қызметкеріне байқалған патологиялық ауытқуларды биохимиялық жәненемесе физиологиялық параметрлердің дисфункциясымен байланыстыруға және сандық бағалауға мүмкіндік береді, осылайша терапияда да, хирургияда да жаңа мүмкіндіктер ашады.
Ядролық медицинаның қазіргі заманғы дамуы, ең алдымен, дененің әртүрлі мүшелері мен тіндерінің жағдайын жасушалық деңгейде бағалауға мүмкіндік беретін бірегей жаңа радиофармпрепараттардың дамуымен сипатталады.
Қазіргі уақытта Қазақстанда Нұр-Сұлтан, Алматы және Семей қалаларында радионуклидтік зерттеулердің ядролық-физикалық әдістері қолданылады, бұл жағдайлар, ең алдымен, елдегі онкологиялық аурулардың өсуіне байланысты.
Осыған байланысты, іс жүзінде 2010 жылдан бастап "Республикалық диагностикалық орталық" АҚ негізінде қазіргі "UMC" КҚ Орталық Азия аумағында алғашқы позитронды-эмиссиялық томограф (бұдан әрі - ПЭТ) құрылды және жұмыс істейді.
Қазіргі уақытта, Нұрсұлтан қаласында үштен астам ПЭТ құрылғыларының саны және Алматы қаласында біреуі бар.
Бұл жұмыстың мақсаты 18F-FDG негізінде радиоактивті препаратты қолданумен позитронды-эмиссиялық томография әдісімен радионуклидтік зерттеулерді талдау және жүргізу болып табылады.
Осы зерттеулерде автор Нұр-сұлтан Қ. "UMC" КҚ базасында зерттеуге және зерттеу нәтижелерін өңдеуге тікелей қатысты.
18F-FDG негізіндегі радионуклидті препарат өндірісі 18IBA-9 үдеткішінде де жүргізілді.
Радионуклидтік диагностиканың негізгі әдісі ретінде позитронды-эмиссиялық томография (PETCT) әдісі пайдаланылды.
Әрбір зерттеудің қорытындысы бойынша КҚД және ӨБК құралдарын пайдалана отырып, науқастардың сәулелену дозасына бақылау жүргізілді.
Ядролық медицинаны дамыту диагностика мен радиотерапия кезінде радиациялық қорғауды жақсартуды талап етеді. Жұмыста жүргізілген тексерулер барысында алынған радиация дозалары келтірілген.
1 ЯДРОЛЫҚ МЕДИЦИНАНЫҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ ЖӘНЕ ДАМУ КӨРІНІСІ (ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ НЕГІЗІНДЕГІ ДЕРЕКТЕРІ БОЙЫНША)
1.1 Ядролық медицина және оның мүмкіндіктері
Ядролық медицина ХХ ғасырдың басында пайда болды. Радиоизотопты диагностика мен ядролық терапияның негізін қалаушы-Нобель сыйлығының лауреаты Мария Складовская-Кюри, ол радий-226-ны ашып, оны ісіктерді (түрлі ісіктерді) емдеу үшін пайдалануды ұйымдастырды. Сондай-ақ, ядролық терапия мен медицинаның негізін қалаушы-Нобель сыйлығының лауреаты Г.Хевеши, қалқанша безінің функцияларын зерттеу үшін йод-131 қолданған алғашқы адам [10-15].
Ядролық медицина ерте диагностика және терапия мақсатында, сондай-ақ ғылыми зерттеулер жүргізу кезінде иондаушы сәулеленудің ашық көздерін пайдалануға негізделген радиациялық медицинаның бір саласы болып табылады.
Ядролық медицина әдістері ағзадағы процестер туралы, сондай-ақ оның таралуы, неоплазмалардың болуы туралы бірегей ақпарат алуға мүмкіндік береді. Көптеген жағдайларда-иондаушы сәулеленудің ашық көздерін пайдаланудың баламалары болмайды, өйткені алынатын ақпарат ядролық-физикалық әдістердің функционалдық аспектісіне негізделеді.
2000 жылдың басында Nuclear Medicine жұмысында медициналық мақсаттағы радионуклидтерді 2020 жылға дейін пайдалану саласындағы маркетингтік зерттеулер баяндалған шолу жарияланды.
Бұл зерттеуде ядролық медицина әдістерінің жабдықтары мен технологияларын, әсіресе ПЭТ және радионуклидті терапия әдістерін қолданудың айтарлықтай өсуі көрсетілді. Әлемдегі пандемияға қарамастан, ұсынылған бағалардың дұрыстығын атап өтуге болады. АҚШ-та медицина үшін барлық радионуклидті өнімнің жартысына жуығы пайдаланылатындықтан, ядролық медицинаның жалпы бағыттары мен даму үрдістері бойынша. Әлем елдері бойынша радионуклидтік диагностика технологияларын пайдалану көптеген елдердегі диагностикалық аппаратуралар мен ядролық медицинаның мамандандырылған бөлімшелерінің санына тікелей байланысты [16-19].
Жалпы, ядролық медицина 1963 жылы гамма-камера - радионуклидті бейнелерді алуға арналған түбегейлі жаңа аспап-Ангер х.О. әзірлегеннен кейін белсенді дами бастады. Болашақта Ангер гамма-камерасын прототип ретінде қолдана отырып, әлемдегі ең ірі ядролық және медициналық жабдықтарды өндірушілер нарыққа осындай құрылғылардың әртүрлі модельдерін ұсынды. Гамма-камера пациенттің үстінен тексеру кезінде детекторды жылжытпай рфдз сәулеленуін тіркеуге мүмкіндік береді. Бұл гамма-камера детектордың механикалық қозғалысы арқылы радиофармпрепараттардың кеңістіктік таралуының суреттерін алуға мүмкіндік беретін көптеген ойлап табылған жабдықтардан айтарлықтай ерекшеленеді, бұл тез ағып жатқан процестерді визуализациялауға мүмкіндік бермейді.
Қазіргі уақытта заманауи компьютерлік құрылғылармен жабдықталған гамма-камералар жақсы кеңістіктік ажыратымдылықты және гамма-кванттарды тіркеудің жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді [18-20].
Қазіргі уақытта зерттелетін органда радионуклидтердің таралуының бейнесін алу сцинтиграфия деп аталады. Бұл термин 1955 жылы енгізілген және алдымен сканерлеуге қатысты. Стационарлық детекторлары бар жүйелер арасында Ангерем (1958) ұсынған гамма-камера ең көп таралған, Гамма-камера кескін алу уақытын едәуір төмендетіп, қысқа өмір сүретін изотоптарды қолдануға мүмкіндік берді. УҚӨСН қолдану пациенттің ағзасына радиациялық әсердің дозасын айтарлықтай азайтады және РФДЗ белсенділігін арттырады [21].
Осылайша, қазіргі әлемде ядролық медицина жоғары қарқынмен дамуда, жетілдірілген жабдықтар жасалуда, онкологиялық, кардиологиялық және неврологиялық ауруларды диагностикалауды, сондай-ақ терапия әдістерін жақсартатын жаңа РФДЗ синтезделуде.
1.2 Радиоизотоптарды үдеткіштерде және реакторларда өндіру
Ядролық медицинаға негізделген радионуклидтер табиғатта еркін түрде болмайды. Оларды өндірудің негізгі көздері зарядталған бөлшектердің үдеткіштері иатомды реактор болып табылады [22].
Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері ядролық реакторлармен қатар жасанды радионуклидтердің негізгі көзі болып табылады. МАГАТЭ деректері бойынша әлемде Радиоизотоптарды өндіруге арналған 200-ден астам түрлі үдеткіштер бар. Жеделдетілген зарядталған бөлшектер мақсатты затпен ядролық реакцияларға түседі. Нәтижесінде радиоактивті нуклидтер өмір сүру кезеңімен түзіледі. Осы элементтің радиохимиялық бөлінуінен кейін ол радиоактивті көзді ампула түрінде дайындау үшін пайдаланылуы немесе радиофармпрепараттың (РФП) құрамына енгізілуі мүмкін. Тиісінше, РН көлемін шартты түрде техникалық және медициналық деп бөлуге болады: диагностика (I) және терапия (II).
Ядролық диагностика өндірілетін барлық изотоптық өнімнің 50% - дан астамын тұтынады.РН және олармен белгіленген қосылыстар онкология, кардиология, урология, неврология және ядролық медицинаның басқа салаларында диагностикалық зерттеулер жүргізу үшін кеңінен қолданылады.
Тірі ағзаның құрамына 5 негізгі элементтен басқа: оттегі, сутегі, көміртек, азот және кальций 70-ке дейін басқа элементтер кіреді (йод, калий, темір, хлор және т.б.). Сондықтан белгілі бір элементтің-органогеннің химиялық қасиеттері бар РН енгізу немесе оны қолайлы химиялық қосылыс түрінде енгізу физиологиялық процестер мен органдарда болатын өзгерістер туралы ақпарат алуға мүмкіндік береді [23-26].
1927 жылы ғалымдар Блумгарт пен Вайсс жүрек патологиясы бар науқастарда геодинамиканы бағалау үшін радон газын қолданды.
Қазіргі уақытта диагностика мен терапияның радионуклидтік әдістері Күнделікті практикаға енді. Радионуклидтік зерттеулер жүргізу кезінде молекулада қажетті РН бар химиялық қосылыс болып табылатын дайындалған радиофармпрепарат (РФДЗ) пайдаланылады.
Диагностикалық мақсаттағы РФДЗ құрамында гамма - немесе позитрон - сәулеленуші РН бар, ол ақпарат тасымалдаушысы болып табылады, оның сәулеленуі организмнен тыс еніп, дененің органдары мен жекелеген бөліктерінде болып жатқан процестерді визуализациялау мақсатында сыртқы өлшеу кешенімен тіркеледі.
Терапиялық мақсаттағы рфдз құрамына кіретін радионуклидтер (α -, β -, γ - сәуле шығарғыштар) диагностикалық препараттарға қарағанда тікелей нысана-органда жергілікті дозаны құруға және тиісінше сау ағзалар мен тіндердің ең аз сәулеленуін қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін құрал болып табылады.
Көп жағдайда рфдз құрамына кіретін химиялық қосылыстардың өз белсенділігі болмайды және белгілі бір әрекеттерді тудырмайтын мөлшерде пайдаланылады [24-26].
Көктамыр ішіне енгізу кезінде зерттеулер жүргізу кезінде пайдаланылатын диагностикалық радиоизотоптар дененің сыни мүшелері деп аталатын ағзаға жүктеменің минималды деңгейін қамтамасыз етуі керек. Екінші міндетті шарт-зерттелетін органға (сүйек тіндері, жүрек, бүйрек, ми және т.б.) қатысты РФДЗ изотропиясы.
РН радиотоксикалылығының шамасы едәуір дәрежеде олардың ядролық-физикалық сипаттамаларына: жартылай шығарылу кезеңіне және сәулелену спектріне байланысты.
Қазіргі уақытта қазіргі радиоизотопты диагностиканың негізгі үрдісі пайдаланылатын РФДЗ жалпы көлемінде ұзақ өмір сүретін РН үлесін төмендету және оларды қысқа өмір сүретін радиоизотоптарға (КЖР) ауыстыруға сәйкес келеді. Бұдан басқа, диагностикалық рфдз дайындау үшін қолданылатын радионуклидтер мынадай талаптарға жауап беруі тиіс:
1. Тіркеуге ыңғайлы Еу=(70-200) кэВ шамасы;
2. Т1\2 шағын кезеңі=ондаған минут, өлшеулерді орындау ұзақтығына жақын сағат;
3. Ядроның ыдырауы изомерлі ауысу арқылы немесе әртүрлі сәулелер шығарумен орбитальды электронды ұстап алу арқылы жүреді;
4. Қатарлас α, β, γ-сәулелердің ыдырауы кезінде болмауы
Медициналық мақсаттағы РН алудың негізгі көзі ядролық реакторлар мен зарядталған бөлшектердің үдеткіштері, негізінен барлық деңгейдегі циклотрондар болып табылады. Сондықтан оларды шартты түрде реактор мен циклотрон деп бөлуге болады.
Соңғы уақытта артықшылық мамандандырылған медициналық жоғары дәлдіктегі циклотрондарға беріледі, бұл оларға фармацевтика (радиоизотоптық) талаптарына неғұрлым жақын жауап беретін оңтайлы ядролық-физикалық қасиеттері бар РН алу мүмкіндігімен түсіндіріледі. Олар Протондарды, дейтрондар мен гелиондарды-3 және -4 EU-ға дейін жылдамдатады=(15-30), (8-20), (15-45) және (20-45) МэВ сәйкесінше. Бұл энергия аралықтарын таңдау мақсатты радиоизотоптың шығуының артуы мен бөлшектердің энергиясының өсуімен өндіріс құнының артуы арасындағы ымыраға келу арқылы анықталады. Радиоизотоптарды өндіру үшін әртүрлі үдеткіштер қолданылады.
Ядролық медицинада жеделдетілген бөлшектердің максималды энергиясына байланысты 5 деңгейлі циклотрондар қолданылады (1-кестені қараңыз). Радиоизотоптарды өндіруге арналған I-IV деңгейдегі циклотрондардың мүмкіндіктері 4-кестеде көрсетілген. 5-ші деңгейдегі үдеткіштер - радионуклидтер өндірісі үшін EP200 МэВ жоғары дәлдіктегі үдеткіштер қолданылады. Сондықтан, мұндай Радиоизотоптарды аз деңгейдегі үдеткіштерде (циклотрондарда) өндіру мүмкін емес [26].
Кесте1 (I-IV) деңгейлердегі үдеткіштерде (циклотрондарда) радиоизотоптар өндіру
Циклотрон
Е протон, МэВ
Ядролық реакция
Алынатын изотоптар
Деңгей I
= 10
(p,n), (p,α)
[11]C, [13]N, [15]O, 18F
Деңгей II
= 20
(p,n), (p,α)
11C, 13N, 15O, 18F, 67Ga,
103Pd, 109Cd, 111In,
123I, 124I, 186Re
Деңгей III
= 45
(p,pn), (p,2n), (p,3n) және т.б
22Na, 38K, 57Co, 67Ga,68Ge,
73Se, 75-77Br, 81Rb (81Kr),
111In, 123I, 201Tl, 225Ac
Деңгей IV
= 200
(p,4), (p,5n) және т.б
22Na, 28Mg, 52Fe 67Cu,
72Se (72As), 81Rb (81Kr),
82Sr (82Rb), 103Pd, 109Cd, 117mSn, 123I, 149Tb, 201Tl
Радиоизотоптардың өндірісі екі кезеңнен тұрады: мақсатты сәулелендіру және одан соңғы радиоактивті РФДЗ дайындау. Мақсатты үдеткіштің вакуумдық камерасына орналастыруға болады (немесе камерадан тыс).
Бірінші жағдайда сіз нысанды өте жоғары токтармен сәулелендіре аласыз - (102 және 103) мкА. Ішкі мақсаттың кемшілігі-ондаған кВтсм2 дейін өте жоғары жылу шығаруға төтеп бере алатын материалдардың шектеулі болуы. Бұл жағдайда вакуумды сақтауға байланысты қосымша проблемалар туындайды. Кейбір үдеткіштер мен циклотрондарда жоғары өнімділікті қамтамасыз ету үшін тек ішкі мақсаттар қолданылады. Мысалы, Эмершемдегі (UK) радиохимиялық орталықтың циклотронында нысана-бұл субстрат ретінде қолданылатын мыс дискіге қолданылатын жұқа жабын. Негізді салқындату ол арқылы айналатын сумен жүзеге асырылады. Нысан I=750 мкА дейінгі токтарда жұмыс істейді.
Нысананың жоғары бағытталған белсенділігі, ең бастысы, нысанды үдеткіш камерасынан, циклотроннан шығару үшін автоматты құрылғыларды қолдануға мәжбүр етеді, содан кейін нысанды радиохимиялық өңдеу үшін ыстық камераға тасымалдайды.
Сыртқы нысана үшін сәулелену фольга арқылы өткен ауытқыған шоқ арқылы, токтары айтарлықтай аз (мкА), бірақ 100 мкА-дан аспайтын кезде жүргізіледі.
Нысан әртүрлі металдар, ұнтақ заттар мен газдар болуы мүмкін. Негізінде жүргізіліп өңделетін және жылуөткізгіштік рөлі, нысана жағылады әртүрлі тәсілдермен [26-29].
Металдар үшін бұл металл пластинаны механикалық бекіту, негізді гальваникалық жабу немесе оның бетіне төсеу. Соңғы әдіс тұзды мақсат үшін де қолданылады. Ұнтақ заттар фольгамен негізге бекітіледі, кейде вакуумда бүрку қолданылады.
1.3 Ядролық диагностикада(медицинада) радиоизотоптарды және иондаушы сәулеленуді қолдану
Иондаушы сәулелену (радионуклидтер)неоплазмалар мен қатерлі ісіктердің айырмашылығын емдеу үшін белсенді қолданылады.
ПЭТ орталығының жұмыс істеуінің технологиялық процесі жалпы түрде келесі операцияларды қамтиды:
* бастапқы радиоактивті емес заттарды (мақсатты заттарды) дайындау);
* мақсатты құрылғыны дайындау;
* циклотрондағы нысаналарды сәулелендіру;
* Сәулеленген затты сәулелендіру аймағынан өңдеу және пайдалану аймағына беру;
* УҚӨСДЗ бөлу және таңбаланған қосылыстар синтезі;
* препараттардың сапасын бақылау;
* дайын препаратты ПЭТ-ке беру;
* препаратты пациентке енгізу және ақпарат жиынтығы;
* алынған ақпаратты математикалық өңдеу;
* томограммаларды зерттеу және диагноз қою.
ПЭТ әлеуетін әзірленген РФДЗ арсеналы анықтайды. Қолайлы РФДЗ (радиофармпрепараттар) айтарлықтай таңдауы ПЭТКТ көмегімен метаболизм, заттардың тасымалдануы, лиганд-рецепторлық өзара әрекеттесу, ген экспрессиясы және т.б. сияқты түрлі процестерді зерттеуге мүмкіндік береді [29].
Биологиялық белсенді қосылыстардың әртүрлі кластарына жататын РФДЗ қолдану ПЭТ-ны ядролық медицинаның әмбебап құралы етеді. Осыған байланысты, жаңа РФДЗ оларды синтездеудің тиімді әдістерін әзірлеу позитрондық-эмиссиялық томография (ПЭТ, БФЭКТ) әдістерін дамытудағы негізгі фактор болып табылады.
Радиоиммундық талдау (РИТ) радионуклидтік медициналық диагностиканың жеке бағытын білдіреді және биологиялық сұйықтықтардағы физиологиялық белсенді заттарды сандық анықтау әдістерінің бірі болып табылады. РИА радио Спектрометрлерде оларды кейіннен тіркей отырып, радионуклидпен белгіленген тұрақты және соған ұқсас заттарды арнайы байланыстырушы жүйелермен бәсекелес байланыстыруға негізделеді. Сонымен, радиоиммунды талдау мен иммуноферментті талдаудың басты айырмашылығы-ферменттің орнына антидене радионуклидпен белгіленеді. Антиденелерді (антигендерді) белгілеу үшін I125 жиі қолданылады.
Бұл әдіс 80-ші жылдары кеңінен танымал болды, әсіресе HBV маркерлерін және басқа да өңделмеген вирустарды анықтау үшін. РИТ көмегімен қалқанша безінің жағдайын зерттеу белсенді жүргізілуде.
Қазіргі ядролық медицинада ауруларды, ең алдымен онкологиялық ауруларды иондаушы сәулеленудің көмегімен емдеудің бірнеше әдістері қолданылады. Радионуклидтік терапияның негізгі міндеті-сау органдар мен тіндерге минималды радиациялық әсері бар қатерлі ісік жасушаларын жою. Ісік жасушалары иондаушы сәулеленудің әсеріне көбірек сезімтал. Иондаушы сәулеленумен емдеу сыртқы көздерді де қамтиды
сәуле шығару (рентген сәулесі, γ-сәуле, медициналық үдеткіштерден элементар бөлшектер шоғыры), сондай - ақ пациенттің организміне құрамында β-және α-сәуле шығаратын, к-қармауды бастан кешіретін радионуклидтер бар Рфдз енгізу.
Тіндік терапия үшін локализацияланған ісікті толығымен жою қажет болған кезде" гамма пышақ " деп аталатын-γ - сәулеленудің қуатты көзі қолданылады, ол ретінде Со (кобальт) зеңбіректері жиі қолданылады , сәулелену көзі 60со радионуклиді болып табылады. Локализацияланбаған диффузды ісіктер жағдайында және метастаздармен күресу үшін α және β эмитенттері бар әртүрлі РФДЗ қолданылады. Бүкіл денеге дозалық жүктемені азайту үшін кішкентай Т1\2 бар Радиоизотоптарды қолданыңыз. Сондай-ақ, препарат ісікте селективті түрде жиналуы маңызды. Бұл жағдайда қатерлі ісікке сәулеленудің максималды дозасы жасалады, ол рак клеткаларын өлтіреді, ал тіндердегі сәулеленудің аз болуына байланысты пациент сәулеленудің салыстырмалы түрде аз мөлшерін алады. Терапия үшін ОЖЕ электрондарын қолдану өте аз зақымдану аймағына (1 мкм) байланысты өте перспективалы болып көрінеді.
Радионуклидтік диагностикада (терапияда) негізінен ісікке немесе оның жанына тікелей орналастырылуы мүмкін иондаушы сәулеленудің жабық көздері пайдаланылады, бұл да емдік әсер береді (брахитерапия).
Қазіргі уақытта ядролық медицина (терапия) науқастарды тәуелсіз және аралас емдеудің тиімді құралдарының біріне айналды, терапияның басқа түрлеріне төзімді қатерлі ісік ауруын емдеу үшін, сондай-ақ ағзаның метастатикалық зақымдануларындағы ауырсынуды жеңілдету үшін жаңа Радиоизотоптарды қолдана отырып көптеген ғылыми әзірлемелер мен шешімдер пайда болды. Радиациялық терапия ретінде жеделдетілген бөлшектерді, ең алдымен Протондарды қолдану өте тиімді әдіс болып табылады. Жеделдетілген протондардың әсерінен ісік жасушаларының өлу механизмі басқа иондаушы сәулелермен бірдей. Жеделдетілген протондардың затпен әрекеттесуі α-бөлшектер сияқты жүреді, тек бөлшектің массасы 4 есе аз, ал заряды 2 есе аз. Сондай-ақ, жеделдетілген протондардың α бөлшектері ұлпада аздап көлденең шашырауды сезінеді және олардың бойлық жүгірісінің дисперсиясы өте аз. Сондықтан протондар шоғырын қоршаған сау тіндерге зақым келтірместен ісікке бағыттауға болады.
Сәулелік терапия кемшіліктерсіз болмайды. Мысалы, сәулелі күйіктер әсер ету орнында пайда болуы мүмкін, тамырлардың сынғыштығы артады, ұсақ ошақтық қан кетулер пайда болуы мүмкін. Сонымен қатар, организм өлі сәулелендірілген жасушалардың ыдырауына байланысты улы улануға ұшырайды. Сәулеленудің күшті дозаларында радиациялық аурудың көріністерін болдырмауға болмайды. Науқаста әлсіздік, шаршау, жүрек айну, құсу пайда болады, шаш түсіп кетеді, тырнақтар сынғыш болады, қан көрінісі өзгереді, гемопоэз депрессиясы пайда болады. Алайда, сәулелік терапия қазіргі заман онкологиялық аурулардың көптеген түрлерімен күресудің ең тиімді әдістерінің бірі болып табылады [29].
Позитрондық-эмиссиондық томография диагностиканың алғашқы әдісі ретінде 1931 жылы ғалым Ворбург қатерлі ісіктердің глюкоза қабылдау деңгейінің жоғарылауымен сипатталатынын анықтады.
1977 жылы Соколов радиоактивті көміртегі изотопымен белгіленген дезоксиглюкозаны қолдана отырып, егеуқұйрықтардың миындағы глюкозаның метаболикалық тұтынылуының жергілікті деңгейін өлшеуді ұсынды.
Белгілі маман, ғалым Фелпс 1979 жылы адамдарда бірдей параметрді 18F фторының радиоактивті изотопымен (фтородезоксиглюкоз) белгіленген дезоксиглюкозамен өлшеуді ұсынды. Фтордезоксиглюкоза (ФДГ) оның метаболизмінің бірнеше сатысында глюкозаның аналогы болып табылады, бірақ глюкозадан айырмашылығы, ФДГ метаболизмі мерзімінен бұрын тоқтатылады және оның өнімі тіндерде жиналады. Радиоактивті 18F (T1\2 = 109 мин) β+позитронымен ыдырайды. Бұл жұмыстар ПЭТ негізін қалады [29].
ПЭТ-тің клиникалық маңыздары:
күрделі ауруларды ерте диагностикалауды жүзеге асыру;
мүшелер мен тіндердің функционалдық күйін, өміршеңдігін бағалау;
метастаздың ерте диагнозын, онкологиядағы процесті жалпылау барысын жүзеге асыру;
зерттеулер жұмысы кезіндегі дозалық жүктемелер іс жүзінде кеміту тәртібі;
дәрілік, сәулелік және химиотерапияның тиімділігін жедел бағалау, сондай-ақ емдеудің тиімді және қолайлы тактикасын таңдау [27-29].
ПЭТ қатерлі ісіктердің (қатерсіз) ісіктері мен ісік емес аурулардың сенімді дифференциалды диагностикасын жүргізуге, ісік процесінің аймақтық және алыс таралуын дәл анықтауға, емдеудің тиімділігін объективті бағалауға, қайталануды ерте анықтауға мүмкіндік береді.
ПЭТ диагностикалық процесті зақымдану орындарындағы метаболикалық бұзылулар туралы ақпаратпен толықтырады, бұл аурудың сипаттамасын айтарлықтай анықтайды.
Әдістің кемшілігі-бұл тек қысқа өмір сүретін және ультра қысқа өмір сүретін изотоптарды қолдануды қажет етеді. Соңғылары үдеткіште, циклотронда тікелей клиникада жасалуы керек, бұл осы әдісті қолдануды айтарлықтай шектейді. Дегенмен, соңғы жылдары, ПЭТ зерттеулер санының айтарлықтай өсуі байқалады.
Ең жаңа диагностикалық технологиялардың бірі-бұл PETCT комбинациясы.
Бұл диагностиканың ең дәл заманауи әдістерінің бірі. Бұл әдіс құрылымды ғана емес, сонымен қатар органның қызметін де зерттеуге мүмкіндік береді. Сіз бірнеше жасушадан тұратын ісіктерді анықтай аласыз және қатерлі ісіктерді қатерлі ісіктерден ажырата аласыз.
ПЭТ қолданудың негізгі дәлелі-позитрон шығаратын радионуклидтер организмдегі көптеген биологиялық процестерге белсенді қатысады. Фтор18, оттек15, көміртек11, азот13, рубидий82, галлий68 сияқты радионуклидтер ПЭТ үшін жарамды.
Ең жиі қолданылатын РФДЗ 18F-фтордезоксиглюкоз (18F-FDG). Бұл препаратты қолдану арқылы ПЭТ шешетін тапсырмалар тұрғысынан да, жартылай шығарылу кезеңі (110 мин) тұрғысынан да ыңғайлы. Бұл РФДЗ-ны медициналық үдеткіш, циклотрон бар орталықта синтездеуге болады, содан кейін циклотрон мен үдеткіштер жоқ жақын маңдағы клиникаларға тасымалдауға болады, бірақ позитронды эмиссиялық томографтар (ПЭТ) бар. Бұл ПЭТ орталықтарының жұмыс схемасы деп аталады. ПЭТ онкологияда (барлық зерттеулердің 75%), кардиологияда және неврологияда үлкен маңызға ие. Халықаралық стандарттарға сәйкес 1 млн.халыққа позитронды эмиссиялық томографтарға қажеттілік (0,2 - 0,4).
Сурет 1 Позитрондық-эмиисиондық томографтың жалпы көрінісі [30-31]
2 ЦИКЛОТРОНДЫ (IBA-189) ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ F18 РАДИОНУКЛИДІН ӨНДІРУ
F18 Радионуклидінің циклотрондағы(IBA-189) істелген жұмысы Циклотрон нысанасында 18F алу үшін 20 - дан астам ядролық реакциялар белгілі, бірақ тек біреуі кең таралған-18o(p,n) 18F. Бір жағдайда бұл су ерітіндісі [18F] F, екіншісінде газ тәрізді [18F] F2.
Циклотрон үлкен электромагниттің полюстері арасында орналасқан екі қуыс жартылай шеңберлі металл электродтардан (дуант деп аталады) тұрады (суретте көрсетілмеген). Дуанттар тар саңылаумен бөлінеді. Дуант орталығына жақын жерде зарядталған бөлшектердің генераторы ретінде қызмет ететін иондар көзі (әдетте газдағы электр доғасы) орналасқан. 2-суретте медициналық циклотронның жалпы көрінісі көрсетілген.
Сурет 2 медициналық циклотронның жалпы көрінісі
Жұмыс кезінде бөлшектер, біздің жағдайда сутегі иондары-протондар ион көзі арқылы импульсті түрде түзіледі. Иондар көзінде орналасқан жіп сутегі иондарына екі электронды сутекке қосу арқылы теріс заряд жасайды. Теріс зарядталған иондар вакуумдық камераға ұшқанда, олар дуанттарда пайда болған жоғары жиілікті айнымалы электр өрісінің арқасында энергия алады. Теріс иондар көзден қозғалса, олар сипатталған электр өрісі мен екі магниттік полюстен (вакуумдық камераның жоғарғы және төменгі жағында) пайда болатын күшті магнит өрісіне ұшырайды. Олар магнит өрісіндегі зарядталған бөлшектер болғандықтан, теріс иондар дөңгелек траектория бойымен қозғалады. Теріс зарядталған иондар дуанттың шетіне ұшып, саңылауға ұшқанда, рж осцилляторы дуанттардағы полярлықты өзгертеді [30-32]. Теріс зарядталған иондар бұрын оң, ал қазір теріс зарядталған дуантқа кірген кезде кері итеріледі. Саңылаудың әр өтуімен бөлшектердің энергиясы артады, осылайша орбиталық радиус біртіндеп артады және бөлшектер сыртқы спиральға қарай кеңейеді. Бөлшектер бір дуанттан итеріліп, дөңгелек траектория бойымен қозғалады, заряд оң болған басқа дуантпен тартыла бастағанға дейін. Нәтижесінде теріс зарядталған иондар спираль арқылы сыртқа қарай жылжиды.
Сурет 3 циклотрон құрылысы: иондық көзі, дуанттар [31]
Теріс иондардың ағыны үдеткіштер мен А мақсатты камерасының арасында орналасқан бірінші карусельге бағытталған.карусельдер екі электронды Н-ионынан қорғайтын жұқа көмір тақталарынан тұрады. Теріс иондар екі электронды жоғалтқанда, олар Н + ионына немесе Протонға айналады (суретте бұл сары түсті екі электронның жоғалуымен көрсетілген).
Компьютердің көмегімен басқарылатын экстракторды жылжыту арқылы протондар шоғырын бөліп, екі түрлі мақсатқа бағыттауға болады. Бөлу тақтасы ішінара сәуленің жолында орналасады, осылайша сәуленің бір бөлігі алынады. Қалған бөлшектер қосымша айналымды аяқтап, дөңгелек қозғалуды жалғастырады.
Теріс иондар жүйесінде Протон сәулесі оны (h-) төрт карусельдің бірінде орналасқан жұқа көмір плитасы арқылы бөлу арқылы бөлінеді. Бөлу тақталары екі электронды әр Н атомынан бөледі, 4-суретте мақсатты камера көрсетілген.
Сурет 4 Нысана камерасы
Теріс зарядталған сутегі иондары екі электронды жоғалтқанда, олар Н + ионына немесе Протонға айналады. Протондар пластинадан өтеді. Заряд керісінше өзгерді, бірақ әлі де магнит өрісінің (МП) әсерінен, дөңгелек орбитада тангенс бойымен циклотрон орталығынан бұрынғы траекториясына қарай жылжиды. Бұл Протон ағыны мақсатты камераға бағытталған. Бөлетін пластиналар қалыңдығы 5-тен 25 мкр-ге дейін және қызмет ету мерзімі ⁓100 сағ.
Сурет 5 циклотрон схемасы: катушкалар орналасқан аймақ, вакуумдық камера [31]
Нысаналар [34-36] екі нысананың және жүйенің басқа бөліктерінің: циклотрон, шоқты тасымалдау желісі, қорғау және компьютерлік басқару жүйесінің өнімділігін оңтайландыру үшін радионуклидтер өндірісінің жалпы жүйесіне біріктірілген. Мақсатты камералар ықшам, бұл техникалық қызмет көрсету үшін экрандауды, орнатуды және жоюды жеңілдетеді және қарапайым және берікті дизайнға ие. Атқылауға дайындық кезінде мақсатты камераның ішіне тұрақты химиялық изотоп орналастырылған. Циклотрондағы протон сәулесі мақсатты камераға түсіп, ядролық реакция арқылы тұрақты мақсатты материалды радиоактивті изотопқа айналдырады. Радиоизотоптар тұрақсыз және ыдырайды, бұл позитрондардың шығарылуын тудырады. Бұл мүмкіндік позитронды эмиссиялық томографияны визуализациялауда қолданылады.
2.2 ПЭТ-ке арналған дәрілік заттардың химиялық және радиохимиялық тазалығы және оларды анықтау әдістері
РФДЗ радиохимиялық тазалығын мақсатты өнімнің радиоактивтілігінің препарат сынамасында өлшенген жалпы белсенділікке пайыздық қатынасы ретінде анықтайды. Қатаң айтқанда, радиохимиялық тазалықты тек радиотонқабаттық хроматография (РТСХ) әдісімен алынған деректер ғана барабар көрсетеді. ПЭТ үшін РФДЗ талдауының ерекшелігі радионуклидтердің аз өмір сүру уақытына байланысты талдау уақытын барынша қысқарту қажеттілігі болып табылады. TLC үшін қарапайым нұсқада алюминий ("Силуфол", Merck) немесе пластик ("Сорбфил") субстраты бар тақталар қолданылады. Хроматографиялаудан кейін пластинкалар кептіріледі, сорбенттің бетіне жабысқақ лентаны желімдейді және тең шамадағы жолақтарға кеседі [36-45].
Әр жолақты санау жылдамдығы коллоидтық есептегішінің көмегімен өлшенеді және алынған мәліметтердің радиохимиялық тазалығын анықтайды. Қазіргі уақытта жұқа қабатты хроматограммалардың радиосының жекелеген бөлімдерінің белсенділігін сынама ізімен бір уақытта өлшеуге мүмкіндік беретін қондырғылар құрылды, мысалы, TLC-Tracemaster, Berthold lb 282 немесе дәйекті, мысалы, сол компанияның TLC-сканері.
Қоспаларды бөлу мүмкін болмаған кезде немесе бөлу уақытының қолайсыз кезінде препараттағы жекелеген радиоактивті қоспалардың салыстырмалы құрамын анықтау үшін газ (ГХ) және сұйықтық (ВЭЖХ) хроматография әдістері пайдаланылады. Бұл жағдайда талдаудың қажетті шарты-мақсатты өнім мен қызығушылық қоспаларын бөлу және мақсатты өнімнің радиоактивтілігін анықтау мүмкіндігі. HC және HPLC әдістері RTSH-тен компоненттердің бөліну жылдамдығы мен селективтілігінде артықшылығы болуы мүмкін. Алайда, оларды радиохимиялық тазалықты анықтау үшін пайдалану, Егер алдын ала РТШХ әдісімен немесе өзге әдістермен өнімнің құрамында талдаудың осы жағдайларында хроматографиялық бағанда қалуы мүмкін радиоактивті қоспалар жоқ екендігі көрсетілсе ғана мүмкін болады. HC және HPLC, әдетте, препараттың түпнұсқалығын растау үшін қолданылады. Талдау үшін кез-келген қол жетімді хроматографиялық жабдықты қолдануға болады. Хроматографиялық жүйенің жалғыз қажетті қосымша компоненті радиоактивтілік детекторы болып табылады, ол әдетте хроматографиялық сызықтың шығысында детектормен қатар орналасады, бұл радиоактивті емес "куәгерлердің"сақталу уақытын анықтауға мүмкіндік береді. Иондаушы, кристалды немесе жартылай өткізгіш детекторлар қолданылады, олар сыртқы радиациялық әсерлерден қорғалған.
Шыңдарды сәйкестендіру радиоактивтілік бойынша детектордың көмегімен анықталған Rt1 препаратын ұстап қалу уақытын (немесе көлемін) және ультракүлгін немесе өзге де детекторды пайдалана отырып анықталған RT2 куәгерін ұстап қалу уақыты (көлемі) бойынша есептелген Rtвыч препаратын ұстап қалу уақытын (көлемін) мынадай формула бойынша салыстыру негізінде жүргізіледі
Rtвыч = (V + Rt2*W0)W0 мұндағы V сіңірілмейтін зат арқылы анықталған ішкі байланыс көлемі, ал W0 - элюент ағынының көлемдік жылдамдығы. Байқалған радиоактивті шыңның куәгерге сәйкес келуінің дәлелі R1 және R T мәндерінің сәйкес келуі болып табылады.
ПЭТ үшін РФДЗ химиялық тазалығы хроматографияның әртүрлі нұсқаларын пайдалану арқылы анықталады. Әдетте, улы болуы мүмкін синтез процесінде қолданылатын заттардың құрамын арнайы анықтайды. Мысалы, [18F] алынған ФДГ препараттарында катализатор ретінде синтез процесінде қолданылатын криптофикс канцерогенінің құрамы анықталады. Тасымалдағышты қосу арқылы жүргізілген синтездер жағдайында тасымалдаушының құрамы оның мәні науқасты зерттеу деректерін есептеу кезінде маңызды болған жағдайда немесе тасымалдаушы улы болса, мысалы, көміртегі оксиді жағдайында анықталады [15О] CO. Мысал ретінде американдық фармакопея ұсынған [18F]-2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза (FDG) радиохимиялық тазалығын талдау ережелерін келтіреміз.
Кесте 2 ФДГ сапасын бақылаудың хроматографиялық әдістері
Әдіс
Талдау шарты
Ортақ өнімдері
ТСХ
Силикагельдік плиталар:
(а) СHCl3CH3OHH2O - 3091
(б) CH3CNH2O - 955 (Rf = 0,46)
(в) н-C4H9OHAcOHH2O - 511 (Rf = 0,52)
Силикагельдік плиталар, сіңдірілген NaH2PO4
CH3CNH2O - 95,5
ФДГ және ФДМ фторидттен және ЧНП-ға
ФДМ-нан ФДГ-ға
ВЭЖХ
Көмірсулы бағана С18RP
СH3CNH2O - 8515
FR = 1,5 млмин, RT = 6 мин
Аминобағана
СH3CNH2O - 8416
ФДГ және ФДМ ЧНП-дан
ГХ
10 % SE30, 6"х125", 180[о] С,
20 млмин Не, RT = 24 и 30 мин
4 % SE30 + 6 %OV210, 6"х125", 150[о] С,
20 млмин Не, RT = 20,4 и 28,7 мин
ФДМ-нан ФДГ-ға силиляциядан соң
*ФДМ - 2-фтор-2-дезокси-D-манноза; ** CHNP-ФДГ тетраацетилді туындысының толық емес гидролизі өнімдері;***FR - элюент ағынының жылдамдығы;****RT - беріктік уақыты
ПЭТ-ке арналған препараттарды тазалаудың негізгі әдісі Дайын инъекциялық ерітінділерді кеуек диаметрі 0,22 мкм стерильді сүзгілер арқылы стерильді құтыларға өткізу болып табылады, бұл микроорганизмдерден босатуға кепілдік береді. Пирогендік емес радиофармацевтикалық препараттарды өндіру үшін пирогендік емес реагенттерді, еріткіштерді, бір рет қолданылатын стерильді инелер мен жабдықтарды пайдалану қажет.
Сақтауға арналған құтылар мен синтездеуге арналған жабдықты қолмен стерильді қолғаппен алу керек, мақсатты препараттарды бөлудің соңғы сатыларындағы жұмыстарды ламинарлық бокстарда жүргізу ұсынылады. Синтезде қолданылатын шыны ыдыстардың бетінен пирогендерді кетіру үшін олар 1900 С температурада 2 сағат ішінде құрғақ жылу әсеріне ұшырайды, ПЭТ үшін радиофармпрепараттардың стерильділігі мен пирогенділігін бақылау оларды қауіпсіз қолданудың маңызды шарттарының бірі болып табылады. Ресейде стерильділік пен пирогенді бақылау әдістері Мемлекеттік Фармакопеямен реттеледі. Препарат қоректік ортада микрорганизмдердің өсуі болмаған кезде стерильді болып саналады. Ортадағы дақылдарды инкубациялау ұзақтығы 14 күнді құрайды, бұл, әрине, радиофармпрепараттардың қысқа сақтау мерзіміне байланысты науқасқа енгізу үшін дайындалған әрбір препараттағы микроорганизмдердің құрамын анықтауға мүмкіндік бермейді. Американдық Фармакопея USP XXI науқасқа енгізілгеннен кейін осындай препараттардың аликвоттарын зарарсыздандыруға сынауға мүмкіндік береді. Пирогенді сынау салмақ жоғалтпайтын сау қояндарда жүргізіледі. 3 тәулік ішінде сынақтар алдында температураны өлшеу жүргізіледі, ол 0,4 о С шегінде ауытқуға тиіс, егер үш қояндағы температураның жоғарылау сомасы 1,4 о С - тан аспаса, инъекциялық ерітінділер пирогендік емес болып саналады, егер бұл сома 1,5-2,2 о С шегінде болса, сынақтар 5 қоянда қайталанады. Бұл ретте егер барлық сегіз қоянда температураның жоғарылау сомасы 3,7 о С-тан аспаса, препарат пирогендік емес болып саналады, егер 3 қоянда температураның жоғарылау сомасы 2,2 о С-тан асса, онда сыналатын ерітінділер пирогендік болып саналады [44-50].
2.3. ПЭТКТ құрылғысының физикалық қасиеттері.Алынған нәтижелерді компьютерлік әдіспен өңдеу
Клиникалық тәжірибеде белгілі бір бағдарламалар жиынтығы қолданылады. Ақпаратты жинау және кейіннен өңдеу үшін сканерді автоматты түрде баптаудың мұндай рәсімдері стандартты медициналық хаттамаларға енгізілді.
Құрылғыны баптау процедураларын қолдану қысқа мерзімде тексеруге мүмкіндік береді. Медициналық физикаға сканерлеу уақыты, кесу саны, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz