Радиофармпрепараты

В клинической  практике все большее значение приобретают  мало травматические средства определения  состояния разных органов и систем организма, такие как иммуноферментный и радио иммунологический (РИА) анализы. Клиницистов привлекает безопасность и высокая информативность РИА. Этот очень точный и чувствительный метод (что обусловлено принципом иммунологических реакций), не связанный с лучевой погрузкой на пациента, который дает возможность проводить такие исследования в динамике всем категориям пациентов.

Среди радиофармацевтических  препаратов, используемых в ядерной  медицине, значительная часть приходится на генераторные, в частности, технеций-99м. Использование подобных короткоживущих радионуклидов обеспечивает заметное снижение дозы облучения пациентов, но при этом возрастают дозы на обслуживающий персонал. К МРП относятся радиоактивные фармацевтические препараты (РФП) (табл. 1), используемые при проведении радионуклидных диагностических исследований (РНДИ).

К МРИ относятся изделия, в конструкциях которых применяются  радиоактивные источники ионизирующего излучения, используемые для проведения терапевтических процедур.

Оценка результатов  радионуклидного исследования

Изучение сканограмм и  сцинтиграмм проводится в соответствии с общей схемой анализа лучевых изображений.

Радиографические кривые должны быть проанализированы качественно и количественно. Наиболее простым способом является качественный анализ. Он заключается в сопоставлении формы и амплитуды кривых с соответствующими характеристиками эталонных кривых, записанных у здоровых людей. Такой анализ может быть выполнен как визуально, так и с помощью компьютера.

Количественный анализ кривых подразумевает использование различных параметров, которые характеризуют: 1) высоту ординаты кривых (т. е. их амплитуду); 2) временные интервалы между отдельными («характерными») точками кривых, например, началом исследования и максимальной высотой подъема, половиной спада кривой и т. д.; 3) величину площади под кривой или какой-то ее частью (например, на этапе подъема или, наоборот, спуска). Количественный анализ может быть выполнен либо ручным способом, либо с помощью ЭВМ. Естественно, что применение компьютера облегчает труд врача и обеспечивает большую точность измерений.

При всей привлекательности  и кажущейся объективности оценки радиографических кривых на основе количественного анализа надо помнить, что все параметры кривых (временные, линейные, характеризующие площадь, абсолютные и относительные) являются характеристиками самих кривых, а не собственно функций органа. Используя любую, самую изощренную компьютерную обработку кривых, врач обязан вдумчиво и корректно оценить состояние органа, сопоставляя радионуклидные данные с результатами биохимических, радиохимических и других исследований и всегда имея в виду клиническую картину заболевания.

Наиболее точным и физиологически обоснованным способом анализа радиографических кривых является их интерпретация на основе математического моделирования транспорта РФП в соответствующих системах и органах. Для этой цели созданы специальные пакеты прикладных программ, которыми должны оснащаться лаборатории радионуклидной диагностики.

Радиофармацевтические препараты.

Радиофармацевтическим препаратом называется химическое соединение, содержащее в своей молекуле радионуклид, которое разрешено для введения человеку с диагностической целью. Радионуклид должен обладать спектром излучения определенной энергии, обусловливать минимальную лучевую нагрузку и отражать состояние исследуемого органа. Поэтому выбор РФП осуществляют с учетом его фармакодинамических (поведение в организме) и ядерно-физических свойств. Фармакодинамику определяет то химическое соединение, на основе которого синтезирован РФП. Возможности же регистрации РФП зависят от типа распада радионуклида, которым помечен РФП. Выбирая РФП для исследования, врач, прежде всего, должен учесть его физиологическую направленность, его фармакодинамику. Рассмотрим это на примере введения РФП в кровь. После инъекции в вену РФП первоначально равномерно распределяется в крови и транспортируется по всем органам и тканям. Если врача интересует гемодинамика и кровенаполнение органов, то он выберет индикатор (например, альбумин человеческой сыворотки), который длительное время циркулирует в кровеносном русле, не выходя за пределы стенок сосудов в окружающие ткани. Если же врач наметил исследование печени, то он предпочтет химическое соединение, которое избирательно улавливается этим органом. Некоторые вещества захватываются из крови почками и выделяются с мочой - они служат для изучения почек и мочевых путей. Третьи РФП тропны к костной ткани - они незаменимы при исследовании костно-суставного аппарата.

Изучая сроки транспортировки  и характер распределения и выведения  РФП из организма, врачи судят  о функциональном состоянии и  структурно-топографических особенностях этих органов.

Но недостаточно учитывать  только фармакодинамику РФП, надо обязательно принять во внимание ядерно-физические свойства входящего в него радионуклида. Прежде всего, он должен иметь определенный спектр излучения. Для получения изображения органов применяют только радионуклиды, испускающие гамма-излучение или характеристическое рентгеновское излучение, так как эти излучения можно регистрировать при наружной детекции. Чем больше образуется гамма-квантов или рентгеновских квантов при радиоактивном распаде, тем эффективнее данный РФП в диагностическом отношении. В то же время у радионуклида должно быть, по возможности, меньше корпускулярного излучения - электронов, которые поглощаются в теле пациента и не участвуют в изображении органов. С этих позиций предпочтительны радионуклиды с ядерным превращением.

Существует несколько  способов получения радионуклидов. Часть из них образуется в реакторах (йод 131 и 125, фосфор 32,кесенон 133), часть  — в ускорителях (галлий 67, индий 111, йод 123, фтор 18, кислород 15, углерод 11, азот 13). Однако наиболее распространенным способом получения радионуклидов является теперь генераторный, т. е. изготовление радионуклидов непосредственно в лаборатории радионуклидной диагностики с помощью генераторов. Таким образом получают технеций 99 m, индий 113 m.

Очень важный физический фактор радионуклида - энергия квантов электромагнитного  излучения. Кванты очень низких энергий  задерживаются в тканях и, следовательно, не попадают на детектор радиометрического  прибора. Кванты же очень высоких энергий частично пролетают детектор насквозь; эффективность их регистрации невысока. Поэтому для радионуклидной диагностики выбирают нуклиды с энергией квантов в диапазоне 70—200 кэВ.

Важным требованием к  РФП является минимальная лучевая  нагрузка при его введении. Известно, что активность примененного радионуклида уменьшается вследствие двух факторов: распада его атомов, т. е. физического процесса, и выведения его из организма — биологического процесса. Время распада половины атомов нуклида называется физическим периодом полураспада (Т_физ). Время, за которое активность препарата, введенного в организм, снижается наполовину за счет выведения, называется периодом биологического полувыведения (Тбиол). Время, в течение которого активность введенного в организм РФП уменьшается наполовину за счет физического распада и за счет выведения, называется эффективным периодом полувыведения (Т эфф).

Для радионуклидных диагностических  исследований стремятся выбрать РФП с наименее продолжительным Т_эфф. Это понятно: ведь от данного параметра зависит лучевая нагрузка на больного. Но очень короткий физический период полураспада также неудобен: нужно успеть доставить РФП в лабораторию, провести исследование. Общее же правило таково: Т_эфф препарата должен приближаться к продолжительности диагностической процедуры.

Как уже указывалось, в  лабораториях преобладает ныне генераторный способ получения радионуклидов. Но часть РФП доставляют в лабораторию  в плановом порядке специальным  транспортом и в специальной  упаковке - в контейнерах разных типов. В прилагаемом паспорте должны быть указаны: название радионуклида (соединения), общий объем, общая активность, удельная активность, наличие примесей и количество стабильного элемента. Контейнеры заносят  через специальную дверь или  люк в специальное помещение - хранилище и помещают в защитные сейфы, разделенные на секции.

Все радионуклидные диагностические  исследования разделяют на две большие  группы: исследования, при которых  РФП вводят в организм пациента (исследования in vivo), и исследования крови, кусочков ткани и выделений больного (исследования in vitro). Исследования in vitro в свою очередь бывают двух типов. Первый тип - регистрация радиоактивности крови, испражнений, мочи или кусочков ткани, взятых у больного, в организм которого был предварительно введен РФП. Второй тип — изучение реакции крови больного, не получавшего РФП, со стандартными радиофармацевтическими реактивами.

При любом радионуклидном исследовании требуется психологическая  подготовка пациента. Ему необходимо разъяснить цель процедуры, ее значение для диагностики, порядок ее проведения. Особенно важно отметить безопасность исследования. Специальной подготовки, как правило, не нужно. Следует лишь предупредить пациента о режиме его поведения во время исследования, в частности при процедурах, связанных с повторным забором крови или выделений. При исследованиях in vivo применяют различные способы введения РФП в зависимости от задач процедуры. Большинство методик требует инъекции РФП преимущественно в вену, гораздо реже в артерию, в паренхиму органа, в другие ткани. РФП применяют путем вдыхания и перорально.

Показания к радионуклидному  исследованию определяет лечащий врач после консультации с радиологом. Как правило, оно проводится после  других клинических, лабораторных и неинвазивных лучевых процедур, когда становится ясной необходимость радионуклидных данных о функции и морфологии того или иного органа. Противопоказаний к радионуклидной диагностике нет, имеются лишь ограничения, предусмотренные инструкциями Министерства здравоохранения.

Методы синтеза  РФП.

I. Первый метод - когда  радионуклиды как химические  элементы получают з продуктов распада урана в атомных реакторах.

Известно более 60 первичных  продуктов распада ²³⁵U под влиянием нейтронов, большинство которых являются радиоактивными. Например:

 ²³⁵U (n, f)® ⁹⁹Мо^b- ®^99mТс.

а) путем облучения гамма-лучами, заряженными частицами (протонами) или нейтронами стабильных химических элементов, которые в результате облучения становятся радиоактивными;

б) облучения нейтронами (наиболее распространенный метод):

⁹⁹Мо+ ¹n = ^99mMo^β-

Образованные в результате реакции нуклиды являются изотопами  мишени:

₁₅ ³¹Р + o¹n = ³²₁₅P + гамма-квант;

в) Образованные радионуклиды не являются изотопами мишени:

¹⁴₇N+_o¹n=¹⁴₈C+₁¹p.

Для выделения и очистки  радионуклидов используются физические или химические методы.

После облучения в реакторе изотопы получают в твердом состоянии, а в ускорителях - в газообразном или в жидком состоянии. Потом  радионуклиды в состоянии простых соединений, например Na¹³¹I - йодида натрия или H₃³²РO₄ - фосфорнокислого натрия, вводятся путем химического, биохимического или биологического синтеза в большие молекулы в качестве радиоактивной метки (поэтому эти препараты еще называются мечеными). Пометить соединение можно также путем замещения стабильного элемента в молекуле на радиоактивный или путем биологического синтеза. Например, водород можно заместить без химической реакции если добавить к стабильному препарату радиоактивный тритий.

Получение трития:

⁶₃Li + _о¹n = ³₁Н + ₂⁴Не.

При биологическом синтезе  к среде в которой культивируются микроорганизмы добавляют, например, радиоактивную серу. Микроорганизмы ее усваивают и вводят в процессе обмена веществ в состав метионина.

II. Второй метод получения  радионуклидов - циклотронный.

а) реакция (d, п) - при облучении  дейтронами из ядер мишени реализуются нейтроны и получаются гамма излучающие радионуклиды трех наиболее важных элементов углевода, азота, кислорода. Все они имеют малый период полураспада (от 2-х до 30-ти минут):

N¹⁴(d, n)® O¹⁵

б) реакция (а, рп) - облучение  α-частицами. При их взаимодействии образуются две частицы (нейтрон и протон):

О¹⁶(а,pn)®F¹⁸;

в) реакция (а, 2п) - облучения α -частицами. При их взаимодействии с ядрами мишени получаются два нейтрона:

Sb¹²¹(a, 2n) ®И¹²³.

III. Третий метод  - когда РФП получают в генераторных системах.

Основные требования к  любой подобной системе состоят  в том, что радионуклид, который нас интересует, должен иметь короткий период полураспада относительно материнского радионуклида (у которого большой период полураспада). Он может быть выделен из материнского физическим или химическим методом. Например, Тс-99м получают из Мо-99. Период полураспада молибдена - 67, а технеция - 6 часов. Молибден получают из продуктов распада урана в ядерном реакторе. Радионуклид технеция вымывают из генератора физиологическим раствором. Приготовление РФП простое и в большинстве случаев подразумевает добавление элюата во флакон с реагентом (фармпрепаратом) в асептических условиях.