Medicinsk användning av radioaktiva ämnen

Strålning och teknik II 2015
Nuklearmedicin
Kap 3.10 sid 85 tom 99 Radiologi, Aspelin & Pettersson
Medicinsk användning av radioaktiva ämnen
• 1896 naturlig radioaktivet upptäcktes av Becquerel
• Artificiella radioaktiva ämnen börjar produceras på
1940-talet i reaktor och cyklotron
• Nuklearmedicin startar 1947
• Nu görs ca 100 000 undersökningar per år i Sverige
Diagnostisk användning av radioaktiva ämnen
• Injektion av det radioaktiva
ämnet (oftast i.v.)
• Mätning av innehållet
- i blodprov, urinprov
- i kroppen med enkelt
mätinstrument
- i kroppen med
gammakamera eller PET
kamera (bilder)
Principen för gammakameran
• Gammafotoner passerar
ut ur kroppen
• Gammakamera avbildar
det radioaktiva ämnet
Gammakameran
Gammakameran
Gammakameran
Används för att
- göra en bild av radionuklidfördelningen i kroppen
- bestämma mängden (aktiviteten) av radionukliden i en viss region
(organ, tumör)
• Stor NaI kristall
• Många PM-rör (för att bestämma positionen x och y)
• Kollimator
• Pulshöjdsanalysator med energifönster
• Dator för
a) behandling av bilder
b) lagring av bilder
Gammakameran
Matrisstorlek:
I regel 64x64, 128x128, 256x256 eller 512x512
Energifönster:
130 -150 keV
Peak värde och bredd anges.
T ex peak 140 keV, fönsterbredd 15 %
Hur alstras en bild?
Vinkelrätt infallande fotoner kan passera genom kollimatorhålen
Fotonerna växelverkar i kristallen
PM rören ger en x och y koordinat för händelsen (och energiinnehåll)
Godkända händelser (rätt energi) ger en puls som lagras i ett minne.
Många tusen händelser (counts) samlas in en bildmatris
Innehållet i bildmatrisen kan kodas till grå- eller färgskalor för visning på
en skärm
Grå- eller färgskalan kan ändras kontinuerligt (”rattas”) för att underlätta
bedömningen av bilden
Antalet counts i olika pixel kan avläsas
Kollimatorns uppbyggnad
Hållängd ≈ 40 mm
Septum
tjocklek 0.2-2 mm
Hålstorlek 2-5 mm
Skalenligt
Nuklearmedicinsk princip
• En intressant substans görs
radioaktiv genom märkning
• Efter injektion av mycket små
mängder fördelas ämnet i kroppen
(minuter - dagar)
• Fördelningen avbildas med
gammakamera
• Visar: blodflöde + cellfunktion =
organfunktion
Radioaktiva substanser (radiofarmaka)
• En substans kan
ansamlas på eller i vissa
celler
• Monoklonala
antikroppar binder till
ytan på tumörceller
Sköldkörteln - det först undersökta organet
Normal
Knöl med
överfunktion
Radionuklider
•
•
•
•
Teknetium
Indium
Tallium
Jod
• Jod
Tc-99m
In-111
Tl-201
I-123
140 keV
170 keV
80 keV
159 keV
6h
3d
3d
13 h
I-131
365 keV
8d
Undersökningstyper
• Planar
statisk (stillbild)
dynamisk (rörliga
bilder)
• Tomografisk
(snittbilder), SPECT
Exempel på planar avbildning
• Skelettundersökning
• Mest känsliga metoden
för att hitta processer i
skelettet t ex metastaser,
mikrofrakturer
Gammakamera med flera detektorer
• Ger ökad effektivitet
• kortare mättid eller
• fler pulser eller
• mindre aktivitet till patienten
Planara bilder (flera projektioner)
• Exempel på
blodflödesavbildning
(den radioaktiva
substansen når bara
fram till områden där
det finns blodflöde)
SPECT system
Ett kamerahuvud
Två motstående
huvuden
Hjärt-SPECT
(90° mellan huvuden)
SPECT
Avbildning av en punkt
Ti
SPECT
Single photon emission tomography
Kroppen avbildas från olika håll.
Kameran rör sig ett varv runt patienten och
bild tas ca var 3:e grad.
SPECT
Avbildning av en punkt
Ti
Fusion av CT och SPECT bild
Kombinerad
röntgen och
gammakamera
Fusion av CT och SPECT bild
Kombinerad
röntgen och
gammakamera
Hybridkamera
SPECT/CT
generation I.
Röntgenrör monterat
på gammakameran
Hybridkameror
SPECT/CT - generation II
Diagnostisk CT
Fusion av CT och SPECT bild
Kombinerad
röntgen och
gammakamera
Fusion av CT och SPECT bild
Terapi med radiofarmaka
• Tumörspecifik substans
märks med lämplig
radionuklid
• Stor aktivitet injiceras
• Tumörcellerna bestrålas
och dör
Positronkamera
PET - Positron emission tomography
Positronkameran detekterar de samtida fotonerna
Koincident registrering.
PET/CT
PET
Avbildning av en punkt
Koincidensmätning
Många små detektorer
PET kamerans fördelar jfr med
gammakameran
• Ger bättre upplösning än gammakameran, ca 5 mm
jfr med ca 10 mm
• Det finns en bra tumörsökande substans, FDG, där
radionukliden, F-18 är en positronstrålare
• Isotoper av C, N och O finns som positronstrålare
men ej som gammastrålare. Helt organiska molekyler
kan användas - speciellt viktigt inom forskning.
Nackdel: Cyklotron måste finnas i närheten p g a kort
halveringstid på F-18, C-11, N-13 och O-15.
Avbildning av metastaser
med FDG (18F märkt glukos)
CT
PET
CT+PET
Positronkamera
Radionuklider för positronkameran
Fluor
Kol
Kväve
Syre
F-18
C-11
N-13
O-15
511 keV110 min
511 keV20 min
511 keV
10 min
511 keV2 min
Positronstrålare produceras i cyklotron
Närmsta cyklotron i Lund, Köpenhamn
Gammakamera och PET-diagnostik
Radionuklidterapi
Beredning av radiofarmaka
Strålskydd
Forskning och utbildning
Gammakamera och PET-diagnostik
Undersökningarna genomförs av
Nuklearmedicin, Klinisk Fysiologi
Skelettscintigrafi
Myocardscintigrafi
CBF
Lungscintigrafi
In-111 Octreoscan m fl
Totalt ca 5500 us/år
FGD PET/CT onkologi
1800 us/år
Beredning av radiofarmaka
Ett radiofarmakon är ett radioaktivt läkemedel som innehåller
en radioaktiv isotop (radionuklid) och en bärarsubstans.
Bärarsubstansen ser till att den radioaktiva isotopen tas upp i
det organ man vill undersöka/behandla. Ofta används samma
radionuklid till olika bärarsubstanser (tex Tc-99m).
Skelett
Myocard
CBF
Radiospirometri
Octreotid
Gammakamerarenografi
PET/CT
PET/CT
Radionuklidterapi
Behandlingsansvarig läkare tillhör JK
Terapi med I-131
ca 200 pat/år
Lu-177
ca 20 st/år
Andra isotoper: P-32, Y-90, Sm-153
J-131TERAPI GÖRAN PERSSON 2509184673
thxbilder två terapier
JOD-131 behandling
Bildtagning efter terapidoser
040617 och 041118
Thorax framifrån och bakifrån
Upptag i vä thorax ses ej
efter 1:a behandlingen
6000 MBq
En del nya upptag i hö thorax
4000 MBq
Nuklearmedicin SU/Sahlgrenska
Vanligt använda isotoper
Jod-isotop vid undersökning och behandling av sköldkörteln
(tyreoidea) samt Tc-99m för bildtagning. Man ger radioaktivt jod
vid behandling av sköldkörteln pga att sköldkörteln använder sig av
jod för produktion av hormon och tar därför upp jodet. För jod
behövs ingen bärarsubstans.
Isotop
T½
Stråltyp
Användning
I-131
8 dygn
elektroner
fotoner
terapi
bildtagning
Tc-99m
6 timmar
fotoner
bildtagning
Strålningens effekt på celler
DNA skada
• Stoppar celldelning och
ger celldöd
eller
• Fortsatt celldelning med
en mutation som kan ge
upphov till en cancercell
Strålning: Bakgrundsstrålning
1000Sv
1mSv / år 
 0,1 Sv h
24  365h
Strålningsrisk
16
14
12
LIFE-TIME RISK
• Risk ( %) att få cancer
under livet efter en
bestrålning på 1 Sv
10
8
6
4
2
0
0
5
15 25 35 45 55 65 75 85 95
AGE AT EXPOSURE
Undersökning
Effektiv dos (mSv)
Skelett
2,9
Lunga; genomblödning
1,1
Lunga; ventilation
1,5
Njure
0,8
Sköldkörtel; morfologi (utseende)
1,3
Hjärna
11