Ugrás a tartalomhoz

Orvosi leképezéstechnika

Balkay László (2011)

Debreceni Egyetem

Radiofarmakonok

Radiofarmakonok

Radiofarmakon alatt radioaktívan jelzett, élőlénynek beadásra szánt készítményt értünk: vagyis olyan molekulát, amelynek egyik atomja sugárzó. Ennek leképezési tulajdonságait a felhasznált radionuklid, míg biológiai viselkedését a molekula szerkezete határozza meg.

Fontos megjegyezni, hogy bár a "farmakon" szó gyógyszerre utal, a NM-ban alkalmazott radiofarmakon-koncentrációk olyan alacsonyak (nyomnyi, "tracer" mennyiség), hogy a vizsgált személyre biológiai hatást nem gyakorolnak; sőt, a diagnosztikai készítményeknek a sugárhatása is igen alacsony.

Az atom felépítése

Az atom az anyag azon legkisebb építőköve, amely a kémiai reakciókban részt vesz. Igen kis térfogatra koncentrálódó pozitív töltésű atommagból, és azt felhőként körülvevő elektron-burokból áll. Maga az atommag is belső szerkezettel bír: pozitív töltésű protonok és semleges neutronok építik fel. Ezeket közös néven nukleonoknak nevezik.

  • A magban levő protonok száma, a rendszám határozza meg az atom kémiai jellegét. A rendszám megadása egyenértékű a kémiai elem megnevezésével. (Pl. a 6-os rendszámú elem a szén.)

  • A magban levő nukleonok száma a tömegszám. Egy elemnek többféle tömegszámú változata lehetséges; mivel ezek a periódusos rendszer azonos helyéhez tartoznak, az adott elem izotópjainak (görögül "azonos helyen levőknek") nevezzük őket.

Egy adott izotópot az elem nevének és tömegszámának megadásával jellemzünk, pl. C­13 vagy 13C. (Időnként kiírják a rendszámot is, bár azt a vegyjel már meghatározza: ).

A sugárzó atomot az illető elem radioizotópjának, más néven radionuklidnak nevezzük.

Radioaktivitás

Az alábbi táblázat a legfontosabb magátalakulások jellemzőit foglalja össze.

A magátalakulásokról részletesebben itt olvashat: (Varga, Radioaktív sugárzás, 2002), (Varga, Biológiai izotóptechnika, 2006)

Az orvosi-biológiai gyakorlat számára legfontosabb magátalakulások

Radionuklidok legfontosabb jellemzői:

  • bomlási mód (pl. alfa, negatív béta, stb.)

  • a kibocsátott részecskék típusa (pl. béta ill. elektron), energiája (kiloelektronvoltban kifejezve: keV), és egy bomlásra vonatkoztatott kibocsátási valószínűsége ( , %)

  • a bomlás felezési ideje.

  • A készítmény radioaktivitását az időegységenkénti bomlási számmal adjuk meg: 1 becquerel (Bq) = 1 bomlás/s.

Radionuklidok kiválasztása leképezéshez

Lehetőleg metastabil vagy elektron-befogással bomló

Az α- és β-részecskék átlagos úthossza emberi szövetben igen rövid, a szokásos energiáknál legfeljebb mm-es, így nem alkalmasak leképezésre testen kívüli detektorral.

A NM leképezési módszerei elektromágneses sugárzás detektálásán alapulnak. Ide tartozik az atommagból kiinduló gamma-, a megsemmisülési gamma- és az elektronhéjból eredő karakterisztikus röntgen-sugárzás.

A problémát az jelenti, hogy a gamma-részecskék kibocsátása minden esetben valamilyen más magátalakulási folyamat kísérő jelensége. Ugyanakkor az "in vivo" alkalmazásoknál kívánatos, hogy a beteg sugárterhelését feleslegesen ne növelje az esetleges béta-sugárzás. Ezért a gyakorlat szempontjából különlegesen fontosak azok az esetek, amikor az atomból csak elektromágneses sugárzás távozik, részecske nem. Ez történik:

  • Metastabil magoknál, amikor a -bomlás időben megelőzi a -foton kibocsátását. A betegnek már tisztán -sugárzó, azaz egy korábbi -bomlásból gerjesztett, "metastabil" állapotba került radioizotópot tartalmazó készítményt adunk be.

  • Az elektronbefogásnál, amely a bomlás speciális esete. Ilyenkor részecske (elektron) csak az atomon belül, elsődlegesen általában a K-héj és a mag, másodlagosan az elektronhéjak között mozog, és az atomból csak és röntgen-fotonok szállnak ki.

Pozitron-sugárzó radionuklid eloszlása is leképezhető, mert a pozitron testszövetben igen rövid út (legfeljebb néhány mm) megtétele után egy elektronnal találkozva két közelítőleg ellentétes irányba távozó, 511 keV energiájú -fotonná alakul (megsemmisülési sugárzás).

Energiája lehetőleg 80-200 keV

Az alacsonyabb energiájú fotonok nagy hányada elnyelődik a betegben, a nagyobb energiájúak pedig könnyen átrepülnek a detektoron, vagyis alacsonyabb a detektálási hatásfokuk.

Néhány órás, esetleg napos felezési idejű

A rövidebb felezési idejűeknél nincs elég idő a jelzésre és beépülésre, az előállított aktivitás kis hányada lesz jelen a leképezésnél. A lassabban bomlók a vizsgálat elvégzése után feleslegesen sugározzák a beteget.

Megfelelő vegyületbe beépíthető

A radionuklidot olyan vegyület formájában kell beadni, amely a leképezni kívánt élettani folyamattól függő mértékben és helyen dúsul. Ez nem mindig egyszerű feladat: pl. a kis cukormolekulában csak C, O és H atom van, és ezek egyikének sincs alkalmas gamma-sugárzó radioizotópja. Ilyenkor pl. pozitron-sugárzót alkalmazhatunk.

A NM-ban leggyakrabban alkalmazott radionuklidok

A leggyakoribb radionuklidok a nukleáris medicinában (IM: izomer magátalakulás, EC: elektronbefogás, rtg: karakterisztikus röntgen, a.r.: megsemmisülési sugárzás)

Nuklid

Felezési

idő

Bomlási mód

Energia (keV)

P (%)

Fő felhasználás

Tc- 99m

6.03

h

IM

141

88

NM leképezések 85 %-a

I -123

13

h

EC

159

84

gamma-leképezés

F - 18

109

min

a.r.

194

PET diagnosztika

C - 11

20.3

min

a.r.

100

PET kutatás

I -131

8.06

nap

192

90

pajzsmirigy terápia

364

82

I -125

60.2

nap

EC

35

7

"in vitro" izotópdiagnosztika

rtg.

27

115

35

7

H-3

12.33

év

18.6

100

"in vitro" kutatás

Részletes adatokat minden radionuklidról itt találhat: (Korea Atomic Energy Research Institute, 2000)

Radiofarmakonok minőségi jellemzői

A gyógyszerekkel szemben általánosan támasztott követelményeken túl a radiofarmakonokkal szemben a sugárzó komponensükkel összefüggő elvárások is vannak (Környei, 1997).

Radionuklidos tisztaság:

A készítmény radioaktivitásának milyen hányada származik a kívánt radionuklidtól.

A radionuklidos tisztaság időben is változhat, ahogy a rövidebb felezési idejű komponensek aránya egyre csökken.

Radiokémiai tisztaság:

A radionuklid milyen hányada van a kívánt kémiai formában (molekulában). Ez a jelzési hatékonyságtól és az esetleges tisztítástól is függ. Helyi jelzések esetén különösen fontos az ellenőrzése.

A jelzett molekulák egyre nagyobb része kémiai átalakuláson mehet át, így a radiokémiai tisztaság az idővel romlik. Emiatt minden készítménynél megadják, hogy jelzés után mennyi időn belül használható fel.

Előfordul, hogy az élő szervezetben kevésbé stabil a vegyület, mint kémcsőben. Különösen zavaró ez a kinetikai vizsgálatoknál, amikor mérni és korrigálni kell a jelzett molekula anyagcsere-termékeinek relatív hányadát.