Методи радіонуклідної діагностики
Наступна група методів, пов'язана із застосуванням іонізуючих випромінювань – радіонуклідна діагностика (ядерна медицина): застосування з діагностичною метою мічених радіоактивними нуклідами речовин для дослідження функціонального та морфологічного стану організму.
Для радіонуклідної діагностики використовують радіофармацевтичні препарати (РФП) та різні типи радіодіагностичних приладів.
РФП називається хімічна сполука, що містить у своїй молекулі певний радіоактивний нуклід, яке дозволено для введення людині з діагностичною чи лікувальною метою.
У більшості випадків як індикатори застосовують фізіологічно активні або, як прийнято говорити, тропні до тих чи інших органів (фізіологічних систем) неорганічні або органічні сполуки, білкові тіла (у тому числі, антигени, антитіла, гормони), у ряді випадків формені елементи крові . У типовому варіанті мічений індикатор вводиться в кровоносне русло, і з цього моменту починається процес радіонуклідного діагностичного дослідження.
Усі етапи транспорту індикатора можуть бути представлені у систематизованому вигляді:
1. Введення у кровоносне русло порції розчину індикатора.
2. Механічний його транспорт по венозному руслу та до серця.
3. Поступове розмішування препарату в камерах серця та кровоносному руслі, а в ряді випадків і зв'язування з білками плазми.
4. Проникнення фізіологічно активної сполуки крізь гематотканевые бар'єри.
5. Проходження з проміжної речовини до тропних для даного індикатора клітини.
6. Концентрування препарату, реакції його з нейтралізуючими сполуками або білками-кондукторами тощо, а в ряді випадків навіть інкорпорування у спеціалізованих препаратах.клітинах або включення в сполуки, що синтезуються в організмі (амінокислоти, білки і т.д.).
7. Активний вихід препарату з клітин у протоки екскретуючих систем або в проміжну речовину, потім знову в кров'яне русло або лімфатичні капіляри.
8. Виведення препарату з організму через системи виділення.
Очевидно, що перший, другий, третій та восьмий етапи (перша група) мають бути віднесені до етапів біомеханічного транспорту препарату. Четвертий, п'ятий, шостий та сьомий етап (друга група) мають бути віднесені до етапів біохімічного чи метаболічного характеру. Вочевидь, що послідовність ця умовна.
Крім того, при ентеральному, інгаляційному або інтралюмбальному введенні з'являється додаткова кількість етапів транспорту. Навпаки, кількість етапів транспорту різко зменшується, якщо як індикатор використовується фізіологічно інертна високомолекулярна сполука або мічені елементи крові, які тривалий час не залишають кров'яне русло і циркулюють у ньому.
Радіонуклідна діагностика будується на застосуванні таких мічених сполук, поведінка яких в організмі відображає особливості стану його органів та функціональних систем. При цьому, завдяки високій чутливості радіодіагностичних приладів, РФП вводиться в індикаторних кількостях, не впливаючи на фізіологічні та морфологічні показники, а лише відображає їхній стан.
Вимогами, що висуваються до РФП, є:
1. Мала токсичність.
2. Випускання частинок або фотонів, які можна зареєструвати.
3. Діагностичний зміст.
Для реєстрації радіоактивного нукліду, що знаходиться в організмі людини, необхідно, щоб його випромінювання мало достатній рівень енергії гамма-квантів, а більша його частина проникала з мінімальним розсіюванням у тканинах. У цьому плані доцільні випромінювачі з енергією гамма-квантів від 50 до 150 кеВ (найчастіше застосовується 99m Tc, що утворює g-випромінювання з енергією 140 кеВ).
Кожен РФП піддається експериментальним та клінічним випробуванням, РФП затверджуються Міністерством Охорони Здоров'я. Здійснюється контроль РФП за їх хімічною, радіохімічною та радіонуклідною частотою, а також за стерильністю та апірогенністю.
Усі радіодіагностичні методики поділяються на групи, що характеризуються ідентичним способом отримання інформації, її первинною обробкою та використанням однакової техніки приладів. Ці методики дослідження поділяються на методики in vivo (в цілому організмі) та методики in vitro (у біологічних пробах). При дослідженнях in vitro РФП в організм не вводяться. Виконання будь-якого радіодіагностичного дослідження здійснюється за допомогою радіоелектронних приладів спеціально призначених для цих цілей. Весь комплекс радіодіагностичних приладів доцільно класифікувати за медико-функціональним призначенням.
У першу групу входять прилади (радіометри), за допомогою яких проводиться радіометрія – визначення накопичення g- та b-випромінювальних препаратів в органі, установки для визначення вмісту радіоактивної речовини в біологічних пробах та лічильники випромінювання всього тіла людини (СІЛ), що дозволяють вимірювати загальну радіоактивність в організмі людини.
Другу групу складають прилади, які називаються хронографами, або радіографами, які використовуються для дослідження тимчасових характеристик накопичення радіоактивного препарату в органах людини.
p align="justify"> Третя група приладів призначена для дослідження просторових характеристик розподілу РФП в організміпацієнта та представлена такими різновидами: приладами з рухомим детектором, що забезпечують отримання гамма-топографічної картини розподілу радіоактивних індикаторів у досліджуваному органі методом механічного переміщення детектора (сканування); установками із нерухомим детектором – гамма-камерами (сцинтиграфія). Гамма-камера є основним радіодіагностичним приладом, що дозволяє візуалізувати розподіл індикатора в органах людини. Виділяють статичну сцинтиграфію, коли досліджується розподіл і накопичення РФП в об'єкті, що досліджується, і динамічну сцинтиграфію, при якій досліджується розподіл РФП і тимчасові характеристики накопичення і виведення РФП в досліджуваному об'єкті.
Четверта група інструментів: гамма-томографи. На відміну від звичайних гамма-камер, детектор обертається навколо тіла пацієнта, що дозволяє вивчати накопичення індикатора в поперечній, сагітальній, фронтальній площинах і отримати тривимірну картину вмісту індикатора в об'єкті, що досліджується (однофотонна емісійна комп'ютерна томографія).
П'ята група приладів пов'язана з позитронною емісійною комп'ютерною томографією (ПЕТ): у цих приладах гамма-кванти реєструються за допомогою детекторів, що розташовані коллінсарно, гамма-камери. Особливістю ПЕТ є використання метаболічно активних субстанцій (найчастіше глюкози), які мітяться позитронними радіонуклідами (зазвичай 18 F), результатом чого є РФП - флюородеоксиглюкоза (18-ФДГ). Внаслідок гіперметаболізму, характерного для злоякісних пухлин, 18-ФДГ дуже активно включається до пухлинних клітин. Реєстрація розподілу 18-ФДГ ведеться з фотонного випромінювання, що виникає внаслідок анігіляції позитронів. В результаті отримують більш точні дані про поширеністьпухлинного процесу, ніж під час використання інших методів променевої діагностики. ПЕТ має колосальні потенційні можливості вивчення метаболічних процесів різних захворювань.
З погляду клінічної значимості, радіонуклідні дослідження можна розділити на 4 групи:
1. Повністю що забезпечують встановлення діагнозу захворювання.
2. Визначальні порушення функції досліджуваного органу чи системи, виходячи з яких розробляється план подальшого обстеження.
3. Встановлюючі особливості анатомо-топографічних положень внутрішніх органів.
4. Ті, хто дає можливість отримати додатково прогностичну інформацію в комплексі клініко-інструментального обстеження з метою більш повного діагностичного висновку.
До першої групи відносять комплекс радіонуклідних досліджень йодного обміну, що дозволяє здебільшого встановити діагноз захворювань щитовидної залози; сцинтиграфічне дослідження кістяка з пірофосфатом для розпізнавання МТС злоякісних пухлин; переломів кісток, обумовлених сумацією мікротравм.
До другої групи відносять дослідження функцій нирок та гепатобіліарної системи, результати яких визначають необхідність та показання до виконання інших досліджень. Таким чином, радіонуклідні дослідження сечової та гепатобіліарної систем є початковими у хворих із захворюваннями цих органів.
До третьої групи відносять сцинтиграфію низки органів (нирок, печінки, щитовидної залози, селезінки та ін.), оскільки вона є надійним способом визначення їхнього анатомо-топографічного стану.
До четвертої групи належать дослідження легень, серцево-судинної системи, лімфатичної системи, головного мозку. У цих випадках вдається не лише підтвердитинаявність патологічного процесу, а й встановити його біологічну активність, і навіть ступінь і поширеність поразки.
Принциповою основою методик радіонуклідних досліджень in vitro є конкурентне зв'язування шуканих (німецьких та ідентичних штучно мічених) речовин або сполук із системами, що специфічно зв'язують. При цьому РФП в організм людини не вводяться, використовуються біосубстрати (кров, сеча).
При цьому кількість шуканої речовини в різних пробах варіює, а кількість міченого аналога та специфічної системи зв'язування постійно. Крім того, зазвичай міченого ліганду більше, ніж біндер.
Відділивши комплекс мічений ліганд+біндер від ліганду, що не зв'язався, можна виміряти величину активності, що зв'язалася, яка обернено пропорційна змісту шуканої речовини. Одночасно в тих же умовах проводиться серія аналізів відомих концентрацій шуканої речовини (так звані стандартні розведення), які дозволяють побудувати калібрувальну криву, яка відображатиме зміни пов'язаної активності в залежності від концентрації неміченого ліганду (шуканої речовини).
В даний час методики РІА розроблені для більш ніж 400 сполук різної хімічної природи та застосовуються в наступних галузях медицини:
1. В ендокринології для діагностики цукрового діабету, патології гіпофізарно-наднирникової та тиреоїдної систем, виявлення механізмів інших ендокринно-обмінних порушень.
2. В онкології для ранньої діагностики злоякісних пухлин та контролю за ефективністю лікування шляхом визначення концентрації альфа-фетопротеїну, раково-ембріонального антигену, а також більш специфічних туморальних маркерів.
3. У кардіології для діагностики інфаркту міокарда шляхом визначенняконцентрації міоглобіну, контролю за лікуванням препаратами дигоксин, дигітоксин.
4. У педіатрії для визначення причин порушення розвитку у дітей та підлітків (визначення соматотропного гормону, тиреотропного гормону гіпофіза).
5. В акушерстві та гінекології для контролю за розвитком плода шляхом визначення концентрації естролу, прогестерону, у діагностиці гінекологічних захворювань та виявлення причин безпліддя жінок (визначення лютеїнізуючого та фолікулостимулюючого гормонів).
6. В алергології для визначення концентрації імуноглобулінів Е та специфічних антигенів.
7. У токсикології для вимірювання концентрації у крові лікарських речовин та токсинів.
Широке застосування радіонуклідних методів діагностики у різних галузях клінічної медицини, її висока інформативність зробили радіоізотопні дослідження необхідною ланкою.