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 1000Sv 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