מחקר רדיונוקלידים

היסטוריה של גילוי אבחון רדיונוקלידים

המרחק בין מעבדות פיזיקה, שם מדענים תיעדו את עקבות החלקיקים הגרעיניים, לבין הפרקטיקה הקלינית היומיומית נראה ארוך באופן מדכא. עצם הרעיון של שימוש בתופעות פיזיקה גרעינית כדי לבחון חולים אולי נראה, אם לא מטורף, אז מדהים. עם זאת, זה היה הרעיון שנולד בניסוייו של המדען ההונגרי ד. הווסי, שזכה מאוחר יותר בפרס נובל. יום סתיו אחד בשנת 1912, הראה לו א. רתרפורד ערימת עופרת כלוריד המונחת במרתף המעבדה ואמר: "הנה, טפל בערימה הזו. נסה לבודד את רדיום D ממלח העופרת."

לאחר ניסויים רבים שערך ד. הווסי יחד עם הכימאי האוסטרי א. פאנת', התברר כי בלתי אפשרי להפריד עופרת ורדיום D באופן כימי, מכיוון שהם אינם יסודות נפרדים, אלא איזוטופים של יסוד אחד - עופרת. הם נבדלים רק בכך שאחד מהם הוא רדיואקטיבי. כאשר הוא מתפרק, הוא פולט קרינה מייננת. משמעות הדבר היא שניתן להשתמש באיזוטופ רדיואקטיבי - רדיונוקליד - כסמן בחקר התנהגות התאום הלא רדיואקטיבי שלו.

בפני רופאים נפתחו אפשרויות מרתקות: החדרת רדיונוקלידים לגוף המטופל וניטור מיקומם באמצעות מכשירים רדיומטריים. תוך זמן קצר יחסית, אבחון רדיונוקלידים הפך לתחום רפואי עצמאי. בחו"ל, אבחון רדיונוקלידים בשילוב עם שימוש טיפולי ברדיונוקלידים נקרא רפואה גרעינית.

שיטת הרדיונוקלידים היא שיטה לחקר המצב התפקודי והמורפולוגי של איברים ומערכות באמצעות רדיונוקלידים ואינדיקטורים המסומנים בהם. אינדיקטורים אלה - הם נקראים רדיואקטיביים (RP) - מוחדרים לגוף המטופל, ולאחר מכן, באמצעות מכשירים שונים, נקבעים המהירות ואופי תנועתם, קיבועם והוצאתם מאיברים ורקמות.

בנוסף, ניתן להשתמש בדגימות רקמה, דם והפרשות של מטופלים לצורך רדיומטריה. למרות הכנסת כמויות זניחות של האינדיקטור (מאות ואלפיות המיקרוגרם) שאינן משפיעות על מהלך תהליכי החיים הרגיל, לשיטה רגישות גבוהה במיוחד.

תרכובת רדיואקטיבית היא תרכובת כימית המאושרת למתן לבני אדם למטרות אבחון ומכילה רדיונוקליד במולקולה שלה. הרדיונוקליד חייב להיות בעל ספקטרום קרינה של אנרגיה מסוימת, לגרום לחשיפה מינימלית לקרינה ולשקף את מצב האיבר הנבדק.

בהקשר זה, נבחרת תרופה רדיואקטואלית תוך התחשבות בתכונות הפרמקודינמיות (התנהגותו בגוף) ובתכונות הגרעיניות-פיזיקליות שלה. הפרמקודינמיקה של תרופה רדיואקטואלית נקבעת על ידי התרכובת הכימית שעל בסיסה היא מסונתזת. האפשרויות לרישום RFP תלויות בסוג הדעיכה של הרדיונוקליד שבו היא מסומנת.

בבחירת תרופה רדיואקטואלית לבדיקה, על הרופא לקחת בחשבון קודם כל את האוריינטציה הפיזיולוגית והפרמקודינמיקה שלה. הבה נבחן זאת באמצעות דוגמה של החדרת RFP לדם. לאחר הזרקה לווריד, התרופה הרדיואקטואלית מתפזרת בתחילה באופן שווה בדם ומועברת לכל האיברים והרקמות. אם הרופא מעוניין בהמודינמיקה ובמילוי הדם של האיברים, הוא יבחר אינדיקטור שמסתובב בזרם הדם במשך זמן רב, מבלי לחרוג מדפנות כלי הדם אל הרקמות הסובבות (לדוגמה, אלבומין בסרום אנושי). בבדיקת הכבד, הרופא יעדיף תרכובת כימית שנלכדת באופן סלקטיבי על ידי איבר זה. חומרים מסוימים נלכדים מהדם על ידי הכליות ומופרשים בשתן, ולכן הם משמשים לבדיקת הכליות ודרכי השתן. חלק מהתרופות הרדיואקטואליות הן טרופיות לרקמת העצם, מה שהופך אותן לחיוניות בבדיקת מערכת השרירים והשלד. על ידי לימוד זמני ההובלה ואופי ההפצה והסילוק של התרופה הרדיואקטואלית מהגוף, הרופא שופט את המצב התפקודי ואת המאפיינים המבניים והטופוגרפיים של איברים אלה.

עם זאת, לא מספיק לשקול רק את הפרמקודינמיקה של תרופה רדיואקטיבית. יש צורך לקחת בחשבון את התכונות הגרעיניות-פיזיקליות של הרדיונוקליד הכלול בהרכבו. ראשית, עליו להיות בעל ספקטרום קרינה מסוים. כדי לקבל תמונה של איברים, משתמשים רק ברדיונוקלידים הפולטים קרני γ או קרינת רנטגן אופיינית, מכיוון שניתן לזהות קרינות אלו באמצעות גילוי חיצוני. ככל שנוצרות יותר קוונטות γ או קוונטות רנטגן במהלך דעיכה רדיואקטיבית, כך יעיל יותר תרופה רדיואקטיבית זו מבחינה אבחנתית. יחד עם זאת, הרדיונוקליד צריך לפלוט כמה שפחות קרינה גופיוסקולרית - אלקטרונים הנספגים בגוף המטופל ואינם משתתפים בקבלת תמונה של איברים. מנקודת מבט זו, עדיפים רדיונוקלידים עם טרנספורמציה גרעינית מסוג מעבר איזומרי.

רדיונוקלידים בעלי זמן מחצית חיים של כמה עשרות ימים נחשבים ארוכי טווח, מספר ימים - בינוניים, מספר שעות - קצרי טווח, מספר דקות - קצרי טווח במיוחד. מסיבות מובנות, הם נוטים להשתמש ברדיונוקלידים קצרי טווח. השימוש ברדיונוקלידים בינוניים ובמיוחד ארוכי טווח קשור לחשיפה מוגברת לקרינה, השימוש ברדיונוקלידים קצרי טווח במיוחד קשה מסיבות טכניות.

ישנן מספר דרכים להשיג רדיונוקלידים. חלקם נוצרים בכורים, חלקם במאיצים. עם זאת, הדרך הנפוצה ביותר להשיג רדיונוקלידים היא שיטת הגנרטור, כלומר ייצור רדיונוקלידים ישירות במעבדת אבחון רדיונוקלידים באמצעות גנרטורים.

פרמטר חשוב מאוד של רדיונוקלידים הוא האנרגיה של קוונטים בקרינה אלקטרומגנטית. קוונטים באנרגיה נמוכה מאוד נשמרים ברקמות ולכן אינם מגיעים לגלאי של מכשיר רדיומטרי. קוונטים באנרגיה גבוהה מאוד עוברים חלקית דרך הגלאי, ולכן יעילות הרישום שלהם נמוכה גם כן. הטווח האופטימלי של אנרגיה קוונטית באבחון רדיונוקלידים נחשב ל-70-200 keV.

דרישה חשובה לתרופת רדיואקטיבית היא חשיפה מינימלית לקרינה במהלך מתן התרופת. ידוע כי פעילות הרדיונוקליד המופעל יורדת עקב שני גורמים: דעיכה של האטומים שלו, כלומר תהליך פיזיקלי, וסילוקו מהגוף - תהליך ביולוגי. זמן הדעיכה של מחצית מאטומי הרדיונוקליד נקרא זמן מחצית החיים הפיזי T1/2. הזמן שבו פעילות התרופה המוחדרת לגוף יורדת בחצי עקב סילוקה נקרא זמן מחצית החיים הביולוגי. הזמן שבו פעילות התרופת הרדיואקטיבית המוחדרת לגוף יורדת בחצי עקב דעיכה פיזיקלית וסילוק נקרא זמן מחצית החיים האפקטיבי (Ef).

עבור מחקרי אבחון רדיונוקלידים, הם מנסים לבחור תרופה רדיואקטיבית עם ה-T1/2 הקצר ביותר. זה מובן, מכיוון שעומס הקרינה על המטופל תלוי בפרמטר זה. עם זאת, זמן מחצית חיים פיזיקלי קצר מאוד גם הוא לא נוח: צריך זמן להעביר את התרופה הרדיואקטיבית למעבדה ולבצע את המחקר. הכלל הוא: ה-Tdar של התרופה צריך להיות קרוב למשך הליך האבחון.

כפי שכבר צוין, כיום מעבדות משתמשות לרוב בשיטת הגנרטור להשגת רדיונוקלידים, וב-90-95% מהמקרים זהו הרדיונוקליד ^99mTc, המשמש לסימון הרוב המכריע של תרופות רדיואקטיביות. בנוסף לטכנציום רדיואקטיבי, נעשה שימוש ^ב-133 Xe, ^67Ga, ולעתים רחוקות מאוד רדיונוקלידים אחרים.

תרופות רדיותרפיות הנמצאות בשימוש התכוף ביותר בפרקטיקה הקלינית.

הצעה לבקשת הצעות מחיר	היקף היישום
99m Tc-אלבומין	מחקר זרימת הדם
99m אריתרוציטים מסומנים ב-'Tc	מחקר זרימת הדם
99m Tc-קולואיד (טכניפיט)	בדיקת כבד
99m Tc-בוטיל-IDA (ברומסיד)	בדיקת מערכת המרה
99m Tc-פירופוספט (טכניפור)	בדיקת שלד
99 דקות Ts-MAA	בדיקת ריאות
133 הוא	בדיקת ריאות
67 גא-ציטרט	תרופה טומורוטרופית, בדיקת לב
99 דקות Ts-sestamibi	תרופה טומורוטרופית
נוגדנים חד שבטיים 99m Tc	תרופה טומורוטרופית
201 T1-כלוריד	לב, מחקר מוח, תרופה טומורוטרופית
99m Tc-DMSA (טכנמק)	בדיקת כליות
131 טי-היפוראן	בדיקת כליות
99Tc -DTPA (פנטטק)	בדיקת הכליות וכלי הדם
99m Tc-MAG-3 (טכנמגזין)	בדיקת כליות
99m Tc-פרטכנטט	בדיקת בלוטת התריס ובלוטות הרוק
18 F-DG	מחקר המוח והלב
123 I-MIBG	בדיקת בלוטת יותרת הכליה

מגוון מכשירים לאבחון פותחו לביצוע מחקרי רדיונוקלידים. ללא קשר למטרתם הספציפית, כל המכשירים הללו מתוכננים על פי עיקרון אחד: יש להם גלאי הממיר קרינה מייננת לפולסים חשמליים, יחידת עיבוד אלקטרונית ויחידת הצגת נתונים. מכשירי רדיו-אבחון רבים מצוידים במחשבים ובמיקרו-מעבדים.

סינטילטורים, או, פחות נפוץ, מוני גז, משמשים בדרך כלל כגלאים. סינטילטור הוא חומר שבו מתרחשים הבזקי אור, או נצנוצים, תחת פעולת חלקיקים או פוטונים טעונים במהירות. נצנוצים אלה נלכדים על ידי שפופרות מכפיל (PMT), אשר ממירות את הבזקי האור לאותות חשמליים. גביש הנצנוץ וה-PMT ממוקמים במעטפת מתכת מגנה, קולימטור, המגבילה את "שדה הראייה" של הגביש לגודל האיבר או חלק הגוף הנחקר.

בדרך כלל, למכשיר רדיו-דיאגנוסטי יש מספר קולימטורים הניתנים להחלפה, הנבחרים על ידי הרופא בהתאם למטרות המחקר. לקולימטור יש חור גדול אחד או כמה חור קטן שדרכו חודרת קרינה רדיואקטיבית לגלאי. באופן עקרוני, ככל שהחור בקולימטור גדול יותר, כך רגישות הגלאי גבוהה יותר, כלומר יכולתו לרשום קרינה מייננת, אך יחד עם זאת הרזולוציה שלו נמוכה יותר, כלומר היכולת להבחין בנפרד בין מקורות קרינה קטנים. לקולימטורים מודרניים יש כמה עשרות חורים קטנים, שמיקומם נבחר תוך התחשבות ב"ראייה" האופטימלית של מושא המחקר! במכשירים שנועדו לקבוע את הרדיואקטיביות של דגימות ביולוגיות, משתמשים בגלאי נצנוץ בצורת מה שנקרא מוני בארות. בתוך הגביש יש תעלה גלילית שאליה ממוקמת מבחנה עם החומר הנבדק. עיצוב גלאי כזה מגדיל משמעותית את יכולתו ללכוד קרינה חלשה מדגימות ביולוגיות. נצנוצים נוזליים משמשים למדידת הרדיואקטיביות של נוזלים ביולוגיים המכילים רדיונוקלידים עם קרינת β רכה.

כל מחקרי האבחון של רדיונוקלידים מחולקים לשתי קבוצות גדולות: מחקרים בהם החדרת התכשיר הרדיואקטיבי לגוף המטופל - מחקרי in vivo (in vivo), ומחקרים של דם, חלקי רקמה והפרשות של המטופל - מחקרי in vitro (in vitro).

כל מחקר in vivo דורש הכנה פסיכולוגית של המטופל. יש להסביר לו את מטרת ההליך, את חשיבותו לאבחון ואת ההליך. חשוב במיוחד להדגיש את בטיחות המחקר. ככלל, אין צורך בהכנה מיוחדת. יש להזהיר את המטופל רק לגבי התנהגותו במהלך המחקר. מחקרים in vivo משתמשים בשיטות שונות למתן התרופה הרדיואקטיבית בהתאם למטרות ההליך. רוב השיטות כוללות הזרקת התרופה הרדיואקטיבית בעיקר לווריד, ופחות לעורק, לפרנכימה של איבר או לרקמות אחרות. התרופה הרדיואקטיבית משמשת גם דרך הפה ובשאיפה (אינליציה).

האינדיקציות לבדיקת רדיונוקלידים נקבעות על ידי הרופא המטפל לאחר התייעצות עם רדיולוג. ככלל, היא מתבצעת לאחר הליכים קליניים, מעבדתיים וקרינה לא פולשנית אחרים, כאשר מתברר הצורך בנתוני רדיונוקלידים על תפקודו ומורפולוגיה של איבר מסוים.

אין התוויות נגד לאבחון רדיונוקלידים, ישנן רק מגבלות שנקבעו בהוראות משרד הבריאות.

בין שיטות הרדיונוקלידים נבדלות הבאות: שיטות להדמיה של רדיונוקלידים, רדיוגרפיה, רדיומטריה קלינית ומעבדתית.

המונח "ויזואליזציה" נגזר מהמילה האנגלית "vision". הוא מציין קבלת תמונה, במקרה זה באמצעות נוקלידים רדיואקטיביים. ויזואליזציה של רדיונוקלידים היא יצירת תמונה של התפלגות המרחבית של הרדיואקטיבי באיברים וברקמות כאשר הוא מוחדר לגוף המטופל. השיטה העיקרית להדמיה של רדיונוקלידים היא גמא-סינטיגרפיה (או פשוט סינטיגרפיה), המבוצעת במכשיר הנקרא מצלמת גמא. גרסה של סינטיגרפיה המבוצעת במצלמת גמא מיוחדת (עם גלאי נייד) היא הדמיה של רדיונוקלידים שכבה אחר שכבה - טומוגרפיה של פליטת פוטון יחיד. לעיתים רחוקות, בעיקר בשל המורכבות הטכנית של קבלת רדיונוקלידים פולטי פוזיטרונים קצרי מועד, טומוגרפיה של פליטת שני פוטונים מבוצעת גם במצלמת גמא מיוחדת. לעיתים משתמשים בשיטה מיושנת של הדמיה של רדיונוקלידים - סריקה; היא מבוצעת במכשיר הנקרא סורק.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]