Технеций-99m - Technetium-99m

Технеций-99m,  99m Tc
Первый генератор технеция-99м - 1958.jpg
Первого генератора технеция-99m , 1958. 99m раствор Тс пертехнетата является вымывание из 99 Mo молибдата , связанным с хроматографическим субстратом


Общий
Условное обозначение 99m Tc
Имена технеций-99m, Tc-99m
Протоны 43 год
Нейтронов 56
Данные о нуклидах
Период полураспада 6.0067 часов
Родительские изотопы 99 Пн  (65.976 ч)
Продукты распада 99 Тс
Изотопная масса 98.9063 u
Вращаться 1 / 2-
Избыточная энергия −87327,195 кэВ
Связующая энергия 8613,603 кэВ
Режимы распада
Режим распада Энергия распада ( МэВ )
Изомерный переход
γ-излучение 87,87%
98,6%: 0,1405 МэВ
1,4%: 0,1426
Изотопы технеция
Полная таблица нуклидов

Технеций-99m ( 99m Тс) представляет собой метастабильный ядерный изомер из технеция-99 (сам по себе изотоп технеция ), символ , как 99m Tc, который используется в десятках миллионов медицинских диагностических процедур ежегодно, что делает его наиболее часто используемый медицинский радиоизотоп в мире.

Технеций-99m используется в качестве радиоактивного индикатора и может быть обнаружен в организме с помощью медицинского оборудования ( гамма-камеры ). Он хорошо подходит для этой роли, потому что излучает легко обнаруживаемые гамма-лучи с энергией фотонов 140  кэВ (эти фотоны 8,8 мкм имеют примерно ту же длину волны, что и излучаемые обычным рентгеновским диагностическим оборудованием) и его период полураспада для гамма-излучения. составляет 6,0058 часов (что означает, что 93,7% его распадается до 99 Tc за 24 часа). Относительно «короткий» физический период полураспада изотопа и его биологический период полураспада, составляющий 1 день (с точки зрения человеческой активности и метаболизма), позволяет выполнять процедуры сканирования, которые быстро собирают данные, но сохраняют низкое общее облучение пациента. Те же характеристики делают изотоп непригодным для терапевтического использования.

Технеций-99m был открыт как продукт циклотронной бомбардировки молибдена . В результате был получен молибден-99 , радионуклид с более длительным периодом полураспада (2,75 дня), который распадается до 99m Tc. Это более длительное время распада позволяет доставить 99 Mo в медицинские учреждения, где 99m Tc извлекается из образца по мере его производства. В свою очередь, 99 Mo обычно получают в промышленных масштабах путем деления высокообогащенного урана в небольшом количестве исследовательских ядерных реакторов и ядерных реакторов для испытаний материалов в нескольких странах.

История

Открытие

В 1938 году Эмилио Сегре и Сиборг выделен впервые метастабильное изотоп технеция-99m, после того, как бомбардирующих природного молибдена с 8 МэВ дейтронов в 37-дюймовый (940 мм) циклотрона из Эрнест Орландо Лоуренс «ы радиационной лаборатории . В 1970 году Сиборг объяснил, что:

мы обнаружили изотоп, представляющий большой научный интерес, потому что он распадался посредством изомерного перехода с испусканием линейчатого спектра электронов, происходящих от почти полностью внутренне преобразованного гамма-перехода. [на самом деле только 12% распадов происходят из-за внутреннего преобразования] (...) Это была форма радиоактивного распада, которая никогда не наблюдалась до этого времени. Сегре и я смогли показать, что этот радиоактивный изотоп элемента с атомным номером 43 распался с периодом полураспада 6,6 часа [позже обновлен до 6,0 часов] и что он был дочерью 67-часового [позже обновленного до 66 ч] радиоактивность исходного молибдена. Позднее было показано, что эта цепь распада имеет массовое число 99, и (...) 6,6-часовая активность получила обозначение технеций-99m.

Позже в 1940 году Эмилио Сегре и Чиен-Шиунг Ву опубликовали экспериментальные результаты анализа продуктов деления урана-235, включая молибден-99, и обнаружили присутствие изомера элемента 43 с периодом полураспада 6 часов, позже обозначенного как технеций-99m.

Раннее медицинское применение в США

Инъекция технеция в защищенном шприце.

99m Tc оставался научной диковинкой до 1950-х годов, когда Пауэлл Ричардс осознал потенциал технеция-99m как медицинского радиоиндикатора и продвинул его использование среди медицинского сообщества. Пока Ричардс отвечал за производство радиоизотопов в отделении горячей лаборатории Брукхейвенской национальной лаборатории , Уолтер Такер и Маргарет Грин работали над тем, как улучшить чистоту процесса разделения короткоживущего элюированного дочернего продукта йода-132 из его родительского продукта. теллур-132 (с периодом полураспада 3,2 дня), произведенный в Брукхейвенском графитовом исследовательском реакторе. Они обнаружили следы примеси, которые оказались 99m Tc, которые происходили из 99 Mo и следовали за теллуром в химии процесса разделения других продуктов деления. Основываясь на сходстве химического состава пары родитель-дочь теллура и йода, Такер и Грин разработали первый генератор технеция-99m в 1958 году. Лишь в 1960 году Ричардс стал первым, кто предложил идею использования технеция в качестве лекарственного средства. трассировщик.

Первая публикация в США о медицинском сканировании 99m Tc появилась в августе 1963 года. Соренсен и Аршамбо продемонстрировали, что внутривенно введенный без носителя 99 Mo селективно и эффективно концентрируется в печени, становясь внутренним генератором 99m Tc. После накопления 99m Tc они смогли визуализировать печень, используя гамма-излучение 140 кэВ.

Мировая экспансия

Производство и медицинское использование 99m Tc быстро расширилось во всем мире в 1960-х годах, благодаря развитию и постоянному совершенствованию гамма-камер .

Америка

Между 1963 и 1966 годами многочисленные научные исследования продемонстрировали использование 99m Tc в качестве радиоиндикатора или диагностического инструмента. Как следствие, спрос на 99m Tc рос в геометрической прогрессии, и к 1966 году Брукхейвенская национальная лаборатория не смогла удовлетворить этот спрос. Производство и сбыт генераторов 99m Tc было передано частным компаниям. «Генератор TechneKow-CS» , первый коммерческий генератор 99m Tc, был произведен Nuclear Consultants, Inc. (Сент-Луис, Миссури) и Union Carbide Nuclear Corporation (Такседо, Нью-Йорк). С 1967 по 1984 год 99 Mo производился для компании Mallinckrodt Nuclear на исследовательском реакторе Университета Миссури (MURR).

Union Carbide активно разработала процесс производства и отделения полезных изотопов, таких как 99 Mo, из смешанных продуктов деления, которые возникли в результате облучения мишеней из высокообогащенного урана (ВОУ) в ядерных реакторах, разработанных с 1968 по 1972 год на заводе Cintichem (ранее Union Carbide Research Центр построен в Стерлинг- Форест  / 41.2352444 ° с.ш. 74.2141056 ° з.д. / 41.2352444; -74.2141056 в Такседо, Нью-Йорк ( 41 ° 14′6,88 ″ с.ш., 74 ° 12′50,78 ″ з.д. )). Первоначально в процессе Cintichem использовался 93% -ный высокообогащенный U-235, нанесенный в виде UO 2 на внутреннюю часть цилиндрической мишени.

В конце 1970-х годов 200 000 Ки (7,4 × 10 15  Бк) общего излучения продуктов деления извлекались еженедельно из 20-30 бомбардированных реактором капсул ВОУ с использованием так называемого «процесса Cintichem [химическая изоляция]». Исследовательская установка с ее исследовательским реактором бассейнового типа мощностью 5 МВт в 1961 году была позже продана Hoffman-LaRoche и преобразована в Cintichem Inc. В 1980 году Cintichem, Inc. начала производство / выделение 99 Mo в своем реакторе и стала единственной компанией в США. производитель 99 Mo в 1980-е годы. Однако в 1989 году Cintichem обнаружила подземную утечку радиоактивных продуктов, которая привела к остановке реактора и выводу из эксплуатации, положив конец коммерческому производству 99 Mo в США.

Производство 99 Mo началось в Канаде в начале 1970-х годов и было перенесено на реактор NRU в середине 1970-х годов. К 1978 году реактор поставлял технеций-99m в достаточно больших количествах, которые перерабатывались радиохимическим подразделением AECL, приватизированным в 1988 году как Nordion, ныне MDS Nordion . В 1990-е годы планировалась замена стареющего реактора НИУ для производства радиоизотопов. Эксперимент Многоцелевых прикладной физики решетки (КЛЕН) был разработан в качестве выделенного изотопа-производственного объекта. Первоначально в Chalk River Laboratories планировалось построить два идентичных реактора MAPLE , каждый из которых мог бы обеспечить 100% мирового спроса на медицинские изотопы. Однако проблемы с реактором MAPLE 1, в первую очередь положительный коэффициент мощности реактивности , привели к отмене проекта в 2008 году.

Первые коммерческие 99m генераторы Tc были произведены в Аргентине в 1967 году, с 99 Мо производятся в CNEA «ы РА-1 Энрико Ферми реактора. Помимо внутреннего рынка CNEA поставляет 99 Mo в некоторые страны Южной Америки.

Азия

В 1967 году первые процедуры 99m Tc были проведены в Окленде , Новая Зеландия . Изначально 99 Mo был поставлен компанией Amersham, Великобритания, затем Австралийской организацией ядерной науки и технологий ( ANSTO ) в Лукас-Хайтс, Австралия.

Европа

В мае 1963 года Шеер и Майер-Борст первыми ввели использование 99m Tc в медицинских целях. В 1968 году Philips-Duphar (позже Mallinckrodt, сегодня Covidien ) представила на рынке первый генератор технеция-99m, произведенный в Европе и доставленный из Петтена, Нидерланды.

Дефицит

Глобальная нехватка технеция-99m возникла в конце 2000-х годов из-за закрытия двух стареющих ядерных реакторов ( NRU и HFR ), которые обеспечивали около двух третей мировых запасов молибдена-99, период полураспада которого составляет всего 66 часов. неоднократно выключались в течение продолжительных периодов технического обслуживания. В мае 2009 года компания Atomic Energy of Canada Limited объявила об обнаружении небольшой утечки тяжелой воды в реакторе NRU, который оставался неработающим до завершения ремонта в августе 2010 года. После наблюдения струй газовых пузырей, выпущенных в результате одной из деформаций первого контура охлаждающей воды в августе 2008 г., реактор HFR был остановлен для тщательного исследования безопасности. В феврале 2009 года NRG получила временную лицензию на эксплуатацию HFR только в случае необходимости для производства медицинских радиоизотопов. HFR остановлен на ремонт в начале 2010 года и был возобновлен в сентябре 2010 года.

Два новых канадских реактора (см. MAPLE Reactor ), построенные в 1990-х годах, были закрыты перед началом эксплуатации по соображениям безопасности. Разрешение на строительство нового производственного объекта в Колумбии, штат Миссури, было выдано в мае 2018 года.

Ядерные свойства

Технеций-99m представляет собой метастабильный ядерный изомер , на что указывает буква «m» после его массового числа 99. Это означает, что это продукт распада , ядро ​​которого остается в возбужденном состоянии, которое длится намного дольше, чем обычно. Ядро в конечном итоге релаксирует (т. Е. Снимает возбуждение) до своего основного состояния за счет испускания гамма-лучей или внутренних конверсионных электронов . Обе эти моды распада перестраивают нуклоны, не превращая технеций в другой элемент.

99m Tc распадается в основном за счет гамма-излучения, чуть менее 88% времени. ( 99m Tc → 99 Tc + γ) Около 98,6% этих гамма-распадов приводят к гамма-излучению 140,5 кэВ, а оставшиеся 1,4% - к гамма-излучению немного более высокой энергии при 142,6 кэВ. Это излучения, которые улавливаются гамма-камерой, когда 99m Tc используется в качестве радиоактивного индикатора для медицинских изображений . Оставшиеся примерно 12% распадов 99m Tc происходят за счет внутреннего преобразования , что приводит к выбросу высокоскоростных электронов внутреннего преобразования в нескольких острых пиках (что типично для электронов из этого типа распада) также примерно при 140 кэВ ( 99m Tc → 99 Tc + + e - ). Эти преобразовательные электроны будут ионизировать окружающее вещество, как это сделали бы электроны бета-излучения , внося свой вклад вместе с гамма- излучением 140,5 кэВ и 142,6 кэВ в общую нанесенную дозу .

Чистое гамма-излучение является желательным режимом распада для медицинской визуализации, потому что другие частицы выделяют больше энергии в теле пациента ( доза облучения ), чем в камере. Метастабильный изомерный переход - единственная мода ядерного распада, которая приближается к чистому гамма-излучению.

Период полураспада 99m Tc, составляющий 6,0058 часов, значительно больше (по крайней мере, на 14 порядков), чем у большинства ядерных изомеров, хотя и не уникален. Это все еще короткий период полураспада по сравнению со многими другими известными способами радиоактивного распада, и он находится в середине диапазона периодов полураспада для радиофармпрепаратов, используемых для медицинской визуализации .

После гамма-излучения или внутреннего преобразования образующийся технеций-99 в основном состоянии затем распадается с периодом полураспада 211000 лет до стабильного рутения-99 . Этот процесс испускает мягкое бета-излучение без гамма-излучения. Такая низкая радиоактивность дочернего продукта (ов) является желательной характеристикой радиофармацевтических препаратов.

Производство

Производство 99 Mo в ядерных реакторах

Нейтронное облучение мишеней из урана-235

Родительского нуклида из 99m Tc, 99 Мо, в основном извлекается для медицинских целей из продуктов деления , созданных в нейтронно-облученных U-235 целей, большинство из которых производится в пяти ядерных исследовательских реакторов по всему миру с использованием высоко обогащенного урана (ВОУ ) целей. Меньшие количества 99 Mo производятся из низкообогащенного урана по крайней мере в трех реакторах.

Ядерные реакторы, производящие 99 Mo из мишеней U-235. Год указывает дату первой критичности реактора.
Тип Реактор Место нахождения Цель / Топливо Год
Крупные производители НИУ (Списан) Канада ВОУ / НОУ 1957 г.
BR2 Бельгия ВОУ / ВОУ 1961 г.
САФАРИ-1 Южная Африка НОУ / НОУ 1965 г.
HFR Нидерланды ВОУ / НОУ 1961 г.
Осирис реактор Франция НОУ / ВОУ 1966 г.
Региональные производители ОПАЛ Австралия НОУ / НОУ 2006 г.
МПР РСГ-ГАЗ Индонезия НОУ / НОУ 1987 г.
РА-3 Аргентина НОУ / НОУ 1961 г.
МАРИЯ Польша ВОУ / ВОУ 1974 г.
LVR-15 Чехия ВОУ / ВОУ 1957 г.
Нейтронная активация 98 Mo

Производство 99 Mo нейтронной активацией природного молибдена или молибдена, обогащенного 98 Mo, является другим, в настоящее время меньшим способом производства.

Производство 99m Tc / 99 Mo в ускорителях частиц

Производство «Мгновенного» 99m Tc

Возможность производства 99m Tc с помощью бомбардировки протонами с энергией 22 МэВ мишени из 100 Mo в медицинских циклотронах была продемонстрирована в 1971 году. Недавняя нехватка 99m Tc возродила интерес к производству "мгновенного" 99mTc путем бомбардировки протонами обогащенного изотопами 100 Mo мишеней (> 99,5%) после реакции 100 Mo (p, 2n) 99m Tc. Канада вводит в эксплуатацию такие циклотроны, разработанные Advanced Cyclotron Systems , для производства 99m Tc в Университете Альберты и Университете Шербрука , и планирует другие в Университете Британской Колумбии , TRIUMF , Университете Саскачевана и Университете Лейкхед .

Особым недостатком циклотронного производства с использованием (p, 2n) на 100 Mo является значительное совместное производство 99g Tc. Преимущественный рост этого нуклида происходит за счет большего сечения пути реакции, ведущего в основное состояние, которое почти в пять раз выше в максимуме сечения по сравнению с метастабильным при той же энергии. В зависимости от времени, необходимого для обработки целевого материала и извлечения 99m Tc, количество 99m Tc относительно 99g Tc будет продолжать уменьшаться, в свою очередь, снижая удельную активность доступного 99m Tc. Было сообщено , что врастание 99g Тс, а также наличие других изотопов Tc могут отрицательно повлиять на последующую маркировку и / или изображения; однако использование мишеней из 100 Mo высокой чистоты , заданных энергий протонного пучка и соответствующего времени использования оказалось достаточным для получения 99m Tc из циклотрона, сравнимого с таковым из промышленного генератора. Были предложены мишени, содержащие жидкий металл и молибден, которые помогут упростить обработку и обеспечить более высокий выход продукции. Особая проблема, связанная с продолжающимся повторным использованием переработанных, обогащенных 100 Mo мишеней, - это неизбежная трансмутация мишени, поскольку другие изотопы Mo образуются во время облучения и не могут быть легко удалены после обработки.

Косвенные маршруты производства 99 Mo

Были исследованы другие методы производства изотопов на основе ускорителей частиц. Сбои в поставках 99 Mo в конце 2000-х годов и старение производящих ядерных реакторов заставили промышленность искать альтернативные методы производства. Использование циклотронов или электронных ускорителей для производства 99 Mo из 100 Mo посредством (p, pn) или (γ, n) реакций, соответственно, было дополнительно исследовано. Реакция (n, 2n) на 100 Mo дает более высокое сечение реакции для нейтронов высоких энергий, чем (n, γ) на 98 Mo с тепловыми нейтронами. В частности, для этого метода требуются ускорители, которые генерируют спектры быстрых нейтронов, например, использующие DT или другие реакции, основанные на синтезе, или реакции расщепления или выбивания при высоких энергиях. Недостатком этих методов является необходимость в обогащенных 100 Mo мишенях, которые значительно дороже, чем природные изотопные мишени, и обычно требуют повторного использования материала, что может быть дорогостоящим, трудоемким и трудоемким.

Генераторы технеция-99м

Короткий период полураспада технеция-99m, составляющий 6 часов, делает невозможным хранение и делает транспортировку очень дорогой. Вместо этого его родительский нуклид 99 Mo поставляется в больницы после его извлечения из облученных нейтронами урановых мишеней и его очистки на специальных технологических установках. Он поставляется специализированными радиофармацевтическими компаниями в виде генераторов технеция-99m по всему миру или напрямую распространяется на местный рынок. Генераторы, в просторечии известные как молибденовые коровы, представляют собой устройства, предназначенные для защиты от излучения при транспортировке и минимизации работы по извлечению, выполняемой в медицинском учреждении. Типичная мощность дозы на расстоянии 1 метра от генератора 99m Tc составляет 20-50  мкЗв / ч во время транспортировки. Производительность этих генераторов со временем снижается, и их необходимо заменять еженедельно, поскольку период полураспада 99 Mo по-прежнему составляет всего 66 часов.

Молибден-99 спонтанно распадается до возбужденного состояния 99 Tc в результате бета-распада . Более 87% распадов приводят к возбужденному состоянию 99m Tc с энергией 142 кэВ . А
β-
электрон и
ν
е
при этом излучаются
электронные антинейтрино ( 99 Mo → 99m Tc +
β-
+
ν
е
). В
β-
Электроны легко экранируются для транспортировки, а генераторы 99m Tc представляют лишь незначительную радиационную опасность, в основном из-за вторичного рентгеновского излучения, производимого электронами (также известного как тормозное излучение ).

В больнице 99m Tc, образующийся при распаде 99 Mo, химически извлекается из генератора технеция-99m. Большинство коммерческих 99 Мо / 99m Tc - генераторы используют колоночной хроматографии , в которой 99 Мо в виде растворимого в воде молибдата, МоО 4 2- является адсорбированный на окиси алюминия кислоты (Al 2 O 3 ). Когда 99 Mo распадается, он образует пертехнетат TcO 4 - , который из-за своего единственного заряда менее прочно связан с оксидом алюминия. Пропускание физиологического раствора через колонку с иммобилизованным 99 MoO 4 2- элюирует растворимый 99m TcO 4 - , в результате чего получается физиологический раствор, содержащий 99m Tc в виде растворенной натриевой соли пертехнетата . Один генератор технеция-99m, содержащий всего несколько микрограммов 99 Mo, потенциально может диагностировать 10 000 пациентов, поскольку он будет вырабатывать 99m Tc с высокой интенсивностью в течение более недели.

Технеций сцинтиграфия из шейки базедовой болезни пациента

Подготовка

Технеций покидает генератор в виде пертехнетат-иона TcO 4 - . Степень окисления Tc в этом соединении +7. Это непосредственно подходит для медицинских применений только при сканировании костей (он воспринимается остеобластами) и некоторых сканированиях щитовидной железы (он поглощается вместо йода нормальными тканями щитовидной железы). В других типах сканирования , опирающемся на 99m Tc, A восстанавливающий агент добавляют к раствору пертехнетата , чтобы довести степень окисления technecium вниз до +3 или +4. Во-вторых, добавляется лиганд для образования координационного комплекса . Лиганд выбирается так, чтобы он имел сродство к конкретному целевому органу. Например, экзаметазимовый комплекс Tc в степени окисления +3 способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и проходить через сосуды головного мозга для визуализации мозгового кровотока. Другие лиганды включают сестамиби для визуализации перфузии миокарда и меркаптоацетилтриглицин для сканирования MAG3 для измерения функции почек.

Медицинское использование

В 1970 году Экельман и Ричардс представили первый «набор», содержащий все ингредиенты, необходимые для высвобождения 99m Tc, «доенного» из генератора, в химической форме для введения пациенту.

Технеций-99m ежегодно используется в 20 миллионах диагностических ядерных медицинских процедур. Примерно 85% процедур диагностической визуализации в ядерной медицине используют этот изотоп в качестве радиоактивного индикатора . В книге « Технеций» Клауса Швохау перечислен 31 радиофармпрепарат на основе 99m Tc для визуализации и функциональных исследований мозга , миокарда , щитовидной железы , легких , печени , желчного пузыря , почек , скелета , крови и опухолей . Также доступен более свежий обзор.

В зависимости от процедуры 99m Tc маркируется (или связывается) с фармацевтическим препаратом, который транспортирует его в требуемое место. Например, когда 99m Tc химически связан с экзаметазимом (HMPAO), препарат способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и проходить через сосуды головного мозга для визуализации церебрального кровотока. Эта комбинация также используется для маркировки лейкоцитов ( WBC, меченных 99m Tc) для визуализации участков инфекции. 99m Tc sestamibi используется для визуализации перфузии миокарда, которая показывает, насколько хорошо кровь течет через сердце. Визуализация для измерения функции почек выполняется путем присоединения 99m Tc к меркаптоацетилтриглицину ( MAG3 ); эта процедура известна как сканирование MAG3 .

Технеций-99m может быть легко обнаружен в организме с помощью медицинского оборудования, поскольку он излучает гамма-лучи 140,5  кэВ (это примерно такая же длина волны, как у обычного рентгеновского диагностического оборудования), а его период полураспада для гамма-излучения составляет шесть часов ( что означает, что 94% его распадается до 99 Tc за 24 часа). «Короткий» физический период полураспада изотопа и его биологический период полураспада, составляющий 1 день (с точки зрения человеческой активности и метаболизма), позволяет выполнять процедуры сканирования, которые быстро собирают данные, но сохраняют низкое общее облучение пациента.

Побочные эффекты излучения

Диагностическое лечение с участием технеция-99m приведет к радиационному облучению технических специалистов, пациентов и прохожих. Типичные количества технеция , вводимые для immunoscintigraphy тестов, таких как SPECT испытания, диапазон от 400 до 1100 МОк ( от 11 до 30 мКи) ( мкюри или мОк, и Мег Беккерелей или МОк) для взрослых. Эти дозы приводят к облучению пациента около 10 мЗв (1000  мбэр ), что эквивалентно примерно 500 облучениям грудной клетки . Этот уровень радиационного облучения несет в себе 1 из 1000 пожизненного риска развития у пациента солидного рака или лейкемии. Риск выше у молодых пациентов и ниже у пожилых. В отличие от рентгеновского снимка грудной клетки, источник излучения находится внутри пациента и будет носить его с собой в течение нескольких дней, подвергая других воздействию вторичного излучения. Супруг, который все это время постоянно находится рядом с пациентом, может получить таким образом одну тысячную дозы облучения пациента.

Короткий период полураспада изотопа позволяет выполнять процедуры сканирования, позволяющие быстро собирать данные. Изотоп также имеет очень низкий уровень энергии для гамма-излучателя. Его энергия ~ 140 кэВ делает его более безопасным в использовании из-за значительно меньшей ионизации по сравнению с другими гамма-излучателями. Энергия гаммы от 99m Tc примерно такая же, как у коммерческого диагностического рентгеновского аппарата, хотя количество испускаемых гамм приводит к дозам облучения, более сопоставимым с рентгеновскими исследованиями, такими как компьютерная томография .

Технеций-99m имеет несколько свойств, которые делают его более безопасным, чем другие возможные изотопы. Его режим гамма-распада может быть легко обнаружен камерой, что позволяет использовать меньшие количества. А поскольку технеций-99m имеет короткий период полураспада, его быстрый распад на гораздо менее радиоактивный технеций-99 приводит к относительно низкой общей дозе облучения пациента на единицу начальной активности после введения по сравнению с другими радиоизотопами. В форме, вводимой в этих медицинских тестах (обычно пертехнетат), технеций-99m и технеций-99 выводятся из организма в течение нескольких дней.

Техника трехмерного сканирования: ОФЭКТ

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) - это метод визуализации в ядерной медицине с использованием гамма-лучей. Его можно использовать с любым гамма-излучающим изотопом, включая 99m Tc. При использовании технеция-99m пациенту вводят радиоизотоп, и уходящие гамма-лучи попадают на движущуюся гамма-камеру, которая вычисляет и обрабатывает изображение. Для получения изображений SPECT гамма-камера вращается вокруг пациента. Прогнозы снимаются в определенных точках во время вращения, обычно каждые три-шесть градусов. В большинстве случаев для получения оптимальной реконструкции используется полный поворот на 360 °. Время, необходимое для получения каждого прогноза, также варьируется, но обычно составляет 15–20 секунд. Это дает общее время сканирования 15–20 минут.

Радиоизотоп технеция-99m используется преимущественно при сканировании костей и мозга. Для сканирования костей ион пертехнетата используется напрямую, поскольку он поглощается остеобластами, пытающимися излечить травму скелета, или (в некоторых случаях) как реакция этих клеток на опухоль (первичную или метастатическую) в кости. При сканировании мозга 99m Tc присоединяется к хелатирующему агенту HMPAO для создания экзаметазима технеция ( 99m Tc) , агента, который локализуется в головном мозге в соответствии с областью кровотока, что делает его полезным для обнаружения инсульта и болезней, вызывающих деменцию, которые снижают региональный мозг поток и обмен веществ.

Совсем недавно сцинтиграфия с технецием-99m была объединена с технологией корегистрации КТ для получения снимков ОФЭКТ / КТ . В них используются те же радиолиганды и те же области применения, что и при сканировании ОФЭКТ, но они способны обеспечить еще более точную трехмерную локализацию тканей с высоким поглощением в случаях, когда требуется более высокое разрешение. Примером может служить сканирование паращитовидных желез sestamibi, которое выполняется с использованием радиолиганда sestamibi 99m Tc и может выполняться на аппаратах SPECT или SPECT / CT.

Рентген

Метод ядерной медицины , обычно называемый сканированием костей, обычно использует 99m Tc. Его не следует путать с «сканированием плотности костной ткани», DEXA , который представляет собой рентгеновский тест с низкой экспозицией, измеряющий плотность костной ткани для выявления остеопороза и других заболеваний, при которых кости теряют массу без восстановительной активности. Метод ядерной медицины чувствителен к участкам с необычной восстановительной активностью костей, поскольку радиофармпрепарат поглощается клетками остеобластов, которые строят кость. Таким образом, этот метод чувствителен к переломам и реакции костей на опухоли костей, включая метастазы. Для сканирования костей пациенту вводят небольшое количество радиоактивного материала, например 700–1100 МБк (19–30 мКи) 99m Tc-медроновой кислоты, а затем проводят сканирование с помощью гамма-камеры . Медроновая кислота представляет собой производное фосфата , которое может обмениваться местами с фосфатом костей в областях активного роста костей, таким образом закрепляя радиоизотоп в этой конкретной области. Для просмотра небольших поражений (менее 1 сантиметра (0,39 дюйма)), особенно в позвоночнике, может потребоваться метод визуализации ОФЭКТ , но в настоящее время в США большинству страховых компаний требуется отдельное разрешение на получение снимков ОФЭКТ.

Визуализация перфузии миокарда

Визуализация перфузии миокарда (MPI) - это форма функциональной визуализации сердца, используемая для диагностики ишемической болезни сердца . Основной принцип заключается в том, что в условиях стресса больной миокард получает меньший кровоток, чем нормальный миокард. MPI - это один из нескольких видов сердечного стресс-теста . В качестве ядерного стресс-теста средняя лучевая нагрузка составляет 9,4 мЗВ, что по сравнению с обычным рентгеновским снимком грудной клетки с двумя проекциями (0,1 мЗВ) эквивалентно 94 рентгеновским снимкам грудной клетки.

Для этого можно использовать несколько радиофармпрепаратов и радионуклидов, каждый из которых дает разную информацию. При сканировании перфузии миокарда с использованием 99m Tc используются радиофармпрепараты 99m Tc- тетрофосмин (Myoview, GE Healthcare ) или 99m Tc- сестамиби ( Cardiolite , Bristol-Myers Squibb ). После этого стресс миокарда индуцируется либо физическими упражнениями, либо фармакологически аденозином , добутамином или дипиридамолом (персантин), которые увеличивают частоту сердечных сокращений, или регаденозоном (лексискан), сосудорасширяющим средством. ( Аминофиллин можно использовать для отмены эффектов дипиридамола и регаденозона). Затем сканирование может быть выполнено с помощью обычной гамма-камеры или с помощью ОФЭКТ / КТ.

Сердечная вентрикулография

В сердечной вентрикулографию , радионуклид, как правило , 99m Tc, вводится, и сердце проецируется оценить поток через него, чтобы оценить ишемическую болезнь сердца , клапанные пороки сердца , врожденные пороки сердца , кардиомиопатии и других сердечных заболеваний . В качестве ядерного стресс-теста средняя лучевая нагрузка составляет 9,4 мЗВ, что по сравнению с обычным рентгеновским снимком грудной клетки с двумя проекциями (0,1 мЗВ) эквивалентно 94 рентгеновским снимкам грудной клетки. Он подвергает пациентов меньшему облучению, чем сопоставимые рентгеновские исследования грудной клетки .

Функциональная визуализация головного мозга

Обычно гамма-излучающий индикатор, используемый при функциональной визуализации мозга, представляет собой 99m Tc-HMPAO (оксим гексаметилпропиленамина, экзаметазим ). Аналогичный индикатор 99m Tc-EC также может быть использован. Эти молекулы преимущественно распределяются в областях с высоким кровотоком в головном мозге и действуют для региональной оценки метаболизма мозга в попытке диагностировать и дифференцировать различные причинные патологии деменции . При использовании с техникой 3-D SPECT они конкурируют с сканированием мозга с помощью FDG-PET и сканированием мозга с помощью fMRI в качестве методов для картирования региональной скорости метаболизма ткани мозга.

Идентификация сторожевого узла

Радиоактивные свойства 99m Tc можно использовать для идентификации преобладающих лимфатических узлов, истощающих раковые клетки , такие как рак груди или злокачественная меланома . Обычно это выполняется во время биопсии или резекции . 99m Tc-меченный фильтрованный коллоид серы или тилманосепт технеция (99mTc) вводят внутрикожно вокруг предполагаемого участка биопсии. Общее расположение сторожевого узла определяется с помощью портативного сканера с датчиком гамма-излучения, который обнаруживает меченый технецием-99m индикатор, который ранее вводили вокруг места биопсии. Одновременно делается инъекция метиленового синего или изосульфанового синего, чтобы окрасить любые дренажные узлы в синий цвет. Затем делается разрез над областью наибольшего скопления радионуклидов, и контрольный узел идентифицируется внутри разреза путем осмотра; краситель изосульфановый синий обычно окрашивает в синий цвет любые лимфатические узлы, которые стекают из области вокруг опухоли.

Иммуноцинтиграфия

Иммуносцинтиграфия включает 99m Tc в моноклональное антитело , белок иммунной системы , способный связываться с раковыми клетками. Через несколько часов после инъекции используется медицинское оборудование для обнаружения гамма-лучей, испускаемых 99m Tc; более высокие концентрации указывают, где находится опухоль. Этот метод особенно полезен для обнаружения труднообнаруживаемых видов рака, например, поражающих кишечник . Эти модифицированные антитела продаются немецкой компанией Hoechst (ныне часть Sanofi-Aventis ) под названием «Scintium».

Маркировка пула крови

Когда 99m Tc сочетается с соединением олова , он связывается с эритроцитами и, следовательно, может использоваться для картирования нарушений системы кровообращения. Его обычно используют для обнаружения мест желудочно-кишечного кровотечения, а также фракции выброса , аномалий движения стенок сердца, аномального шунтирования и для выполнения вентрикулографии .

Пирофосфат при поражении сердца

Пирофосфата ион с 99m Tc прилипает к кальциевым отложениям в поврежденной сердечной мышце, что делает его полезным , чтобы оценить повреждение после сердечного приступа .

Коллоид серы для сканирования селезенки

Серы коллоид 99m Tc продуваются в селезенке , что делает его возможным изображение структуры селезенки.

Дивертикул Меккеля

Пертехнетат активно накапливается и секретируется слизистыми клетками слизистой оболочки желудка, и поэтому технетат (VII), радиоактивно меченный Tc99m, вводится в организм при поиске эктопической ткани желудка, как это обнаруживается в дивертикуле Меккеля при сканировании Меккеля.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

Цитаты
Библиография

дальнейшее чтение

внешние ссылки


Зажигалка:
технеций-99
Технеций-99m является
изотоп из технеция
Тяжелее:
технеций-100
Продукт распада :
молибден-99
Цепочка распада
технеция-99m
Разлагается на:
технеций-99