Основні принципи та методи радіонуклідної діагностики

Методи радіонуклідної діагностики (РНД).

Основою радіонуклідної діагностики є вимірювання радіоактивності всього тіла, окремих ділянок, тобто органів, тканин або біологічного матеріалу, який ми беремо у пацієнта. При цьому вивчаються:

1. Розбавлення РФП. Частіше відбувається в рідких середовищах організму людини. Наприклад, за допомогою принципу розбавлення вимірюється об'єм циркулюючої крові (ОЦК). Внутрішньовенно вводиться альбумін сироватки крові, помічений 99mТс-пертехнетатом , який циркулює з кров'ю і не виходить за межі судинного русла. Після його перемішування (через 15-20 хвилин) береться кров і в колодязному лічильнику вимірюється радіоактивність, яка порівнюється з радіоактивністю введеного РФП. Чим більший об'єм циркулюючої крові, тим менша буде концентрація в ній РФП. ОЦК розраховуємо по формулі розбавлення:

Для визначення об'єму води в організмі використовуємо радіоактивну воду (тритієву).

2. Швидкість переміщення. Наприклад, визначення швидкості венозного кровообігу нижніх кінцівок. Для цього вводиться у вену ступні РФП, детектор встановлений в ділянці пупартової зв'язки, включається самописець, який записує хронограму. Час появи підйому активності на кривій і буде мірою швидкості кровообігу (сек).
3. Накопичення і виведення. Якщо ми вводимо тропний до органу препарат, то чим кращий кровообіг в ньому, чим краще функціонує орган, тим швидше він захопить цей препарат із крові. Радіоактивність препарату при цьому понизиться, і тим швидше він виведеться із організму, якщо він екскретується, наприклад нирками. В інших випадках, коли препарат не екскретується, наприклад мічений колоїд печінкою, то фаза екскреції буде відсутньою. Тому на самописці підйом кривої буде високим і крутим. Якщо функція органу знижена, то цей підйом буде низький і пологий, а доза виведення повільною, більш повільно відповідно знижується і прекардіальна крива радіоактивності (крива кліренсу крові). Отримані параметри можуть розраховуватись у відносних або абсолютних величинах, що визначається за допомогою математичного моделювання фізіологічних процесів і дає можливість вивчити функцію органу.

4. Розподілення РФП. Цей принцип дає можливість за допомогою органотропного препарату отримати гамма-топограму (сканограму, статичну сцинтиграму, емісійну томограму), вивчити топографію органу - місце розташування, розміри, форму, обриси, виявити вогнищеві і дифузні патологічні зміни завдяки нерівномірному розподіленню РФП в ньому.

5. Взаємодія. Принцип використовується частіше при in vitro діагностиці, який базується на взаємодії (конкурентному сполученні) шуканих стабільних і аналогічних їм мічених сполук (антигенів) із специфічною сприймаючою системою - з антитілом. Для цього використовують комерційні набори, до складу яких входять: антиген радіоактивний (аналог того, який ми будемо визначати), 5 пробірок зі стандартними відомими концентраціями для одержання калібруючої кривої. Ці компоненти вносять в пробірку, в яку додається сироватка крові хворого. Антитіл береться менше, ніж сумарно антигенів, котрі конкурують за зв'язок з антитілами. В такому випадку перевага буде на боці того антигену, якого більше. Після інкубації центрифугуємо і проводимо радіометрію зв'язаних комплексів, що випали в осадок. Якщо у сироватці крові високий вміст тироксину, то осадок буде менш радіоактивний. А якщо антигену у сироватці мало, то з антитілами зв'яжеться більше радіоактивного тироксину і осад буде більш радіоактивним. Для кількісного визначення тироксину, таке ж дослідження провадиться зі стандартними концентраціями нерадіоактивного антигену, наприклад, 30, 60, 90, 120, 150 нмоль/л тироксину. За результатами радіометрії будуємо графік залежності радіоактивності від концентрації, тобто отримується калібровочна крива. Від значення радіоактивності на осі ординат проводимо горизонтальну лінію до перетину з калібровочною кривою, опускаємо перпендикуляр на лінію абсцис і знімаємо показник концентрації тироксину в крові хворого. При оснащенні багатоканального лічильника, наприклад 12-канального Гамма-800, ЕОМ результати радіоімунологічного аналізу (РІА) розраховуються і виводяться на принтер автоматично.

Області, в яких найбільш поширений РІА:
1. Ендокринологія (інсулін, Т3,Т4, ТТГ).
2. Онкологія ( раково-ембріональний антиген (PEA), альфа-фетопротеїн, хоріонічний гонадотропін (ХГТ).
3. Кардіологія (міоглобін).
4. Педіатрія ( соматотропний гормон (СТГ), ТТГ).
5. Акушерство і гінекологія (лютеінізуючий гормон (ЛГ), фолікулостимулюючий гормон (ФСГ).

Алергологія (Ig Е).

7. Токсикологія (лікарські препарати).

Рис. 3.5. Схема радіоімунного (радіоконкурентного) аналізу in vitro

Методи радіонуклідної діагностики

Існує дві групи методів радіонуклідної діагностики:

in vivo діагностика;
in vitro діагностика.

При in vivo діагностиці РФП вводиться різними шляхами до організму людини, а після цього проводиться реєстрація випромінювання. При таких методиках діагностичного дослідження людина опромінюється.
При in vitro діагностиці процес відбувається в пробірці, в якій знаходиться радіоактивний препарат, а до нього додають певні компоненти біологічних речовин людини: частіше сироватку крові, екстракти тканин, сеча та інші екскрети. На основі їх взаємодії з радіоактивним препаратом отримується важлива діагностична інформація. При такій методиці дослідження опромінення пацієнта відсутнє. Цей метод є різновидністю сатураційного аналізу, що базується на "заміщенні" мічених і немічених лігандів речовини, що підлягає визначенню.

До першої групи методів радіонуклідної діагностики відносяться:
а) радіометрія (кількість імпульсів за секунду, хвилину);
б) радіографія (хронографія) - отримується крива зміни радіоактивності в часі;
в) сканування( сканографія) – вивчається розподіл РФП;
г) сцинтиграфія: статична чи динамічна;
д) емісійна комп'ютерна одно - і двофотонна томографія.

      Радіометрія - метод базується на підрахунку кількості випромінювань
радіонуклідів за одиницю часу з певної ділянки (або всього тіла людини). Для цього використовують прилади - радіометри (ГТРМ-01ц, ДСУ-2-1, СВЛ).

       Радіографія - суть методу полягає в тому, що реєстрація розпаду радіонуклідів із того чи іншого органу здійснюється не в цифровій, а у вигляді кривої зміни радіоактивності в часі. Для цього використовують прилади – радіографи (КПРДІ-1, КПРДІ–2, КПРДІ-3, УР1-1 та ін.).

Сканування - метод площинного зображення на основі накопичення і розподілення в органі РФП тропного до цього органу або до патологічного вогнища в ньому. Сканограма, як і рентгенограма є юридичним документом. Для сканування використовують сканери
(МВ-8100, MB - 8200).

Сцинтиграфія - метод отримання площинного зображення органу на основі розподілення в органу РФП по реєстрації сцинтиляцій на екрані осцилографу або на відіомоніторі ЕОМ. Для цього використовують гамма-камери (МВ-9100, МВ-9200, ГКС-200, Фо- гамма). На відміну сканування, сцинтиграфія може виконуватися не тільки в статичному, але і в динамічному режимах із записом інформації на комп'ютері.

Емісійна комп’ютерна томографія. Існує два види томографії: однофотонна (ОФЕКТ), позитронна (ПЕТ).

При ОФЕКТ зображення отримують, використовуючи звичайні радіонукліди, у яких один фотон вивільняється при одиночному розпаді.
Для позитронної емісійної томографії необхідне використання радіонуклідів, які випускають два протилежно спрямованих фотони в результаті анігіляції позитрону та електрону. Фотони, маючи енергію по 0,51 МеВ рухаються в діаметрально протилежних напрямках, реєстрація їх відбувається в певних ділянках протилежно розташованих від тіла людини детекторів за схемою співпадання.

Рис. 3.6. Зовнішній вигляд двох детекторного ОФЕКТ (фірми Siemens)

Для ПЕТ використовуються ультракороткоживучі радіонукліди, які отримують в циклотронах, які повинні знаходитись безпосередньо при радіологічних лабораторіях.
Важливою перевагою радіонуклідних методів діагностики є дуже велика чутливість, а чим вона вище, тим більша точність. Для того, щоб порівняти чутливість цих методів, достатньо сказати, що за допомогою біохімічних методів вимірюється приблизно 0,001г/мл певної речовини (це 10-3 -10-4 г/мл). Тоді як методом радіоіндикації визначається наявність речовини в кількості 17 атомів, а це вже 10-12 г/мл(так був відкритий хімічний елемент менделєєвій).
Таким чином, при радіонуклідній діагностиці в організм можна ввести таку кількість мічених атомів, яка практично не змінить загального вмісту хімічних елементів в організмі і тим самим не вплине на хід життєвих процесів, що дозволяє отримувати високо достовірні результати. Метод мало інвазивний, майже не шкідливий, тому що дози опромінення невеликі.

Найбільша травма - внутрішньоартеріальне або внутрішньовенне введення РФП, частіше використовується друге.

сьогоднішній день радіонуклідний метод став надзвичайно важливим для біології та медицини тому, що він якнайкраще задовольняє постійному бажанню проводити досліди в умовах, найближчих до фізіологічних.