การศึกษาเกี่ยวกับนิวไคลด์กัมมันตรังสี

ประวัติการค้นพบการวินิจฉัยด้วยเรดิโอนิวไคลด์

ระยะห่างระหว่างห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่นักวิทยาศาสตร์บันทึกร่องรอยของอนุภาคนิวเคลียร์และการปฏิบัติทางคลินิกในชีวิตประจำวันดูยาวนานจนน่าหดหู่ แนวคิดในการใช้ปรากฏการณ์ฟิสิกส์นิวเคลียร์เพื่อตรวจคนไข้อาจดูไม่น่าเชื่อหรือดูเหลือเชื่อ แต่แนวคิดนี้เกิดจากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ชาวฮังการี D. Hevesi ซึ่งต่อมาได้รับรางวัลโนเบล วันหนึ่งในฤดูใบไม้ร่วงปี 1912 E. Rutherford แสดงกองตะกั่วคลอไรด์ให้เขาเห็นในห้องใต้ดินของห้องปฏิบัติการและพูดว่า "จัดการกองนี้ซะ พยายามแยกเรเดียม D ออกจากเกลือตะกั่ว"

หลังจากการทดลองหลายครั้งที่ดำเนินการโดย D. Hevesi ร่วมกับนักเคมีชาวออสเตรีย A. Paneth จึงได้ชัดเจนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกตะกั่วและเรเดียม D ออกจากกันทางเคมี เนื่องจากตะกั่วไม่ได้เป็นธาตุที่แยกจากกัน แต่เป็นไอโซโทปของธาตุหนึ่ง คือ ตะกั่ว ทั้งสองต่างกันตรงที่ตะกั่วมีธาตุหนึ่งเป็นกัมมันตภาพรังสี เมื่อสลายตัวจะปล่อยรังสีไอออไนซ์ออกมา ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี - เรดิโอนิวไคลด์ - เป็นเครื่องหมายเมื่อศึกษาพฤติกรรมของธาตุคู่แฝดที่ไม่ใช่กัมมันตภาพรังสีได้

โอกาสที่น่าสนใจเปิดขึ้นสำหรับแพทย์: การนำเรดิโอนิวไคลด์เข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยและติดตามตำแหน่งของพวกเขาโดยใช้เครื่องมือวัดเรดิโอ ในช่วงเวลาอันสั้น การวินิจฉัยเรดิโอนิวไคลด์ได้กลายเป็นสาขาการแพทย์อิสระ ในต่างประเทศ การวินิจฉัยเรดิโอนิวไคลด์ร่วมกับการใช้เรดิโอนิวไคลด์ในการรักษา เรียกว่าเวชศาสตร์นิวเคลียร์

วิธีเรดิโอนิวไคลด์เป็นวิธีการศึกษาสถานะการทำงานและสัณฐานวิทยาของอวัยวะและระบบต่างๆ โดยใช้เรดิโอนิวไคลด์และตัวบ่งชี้ที่ติดฉลากไว้ ตัวบ่งชี้เหล่านี้ (เรียกว่าเภสัชรังสี) จะถูกใส่เข้าไปในร่างกายของผู้ป่วย จากนั้นใช้เครื่องมือต่างๆ เพื่อกำหนดความเร็วและลักษณะของการเคลื่อนไหว การตรึง และการนำออกจากอวัยวะและเนื้อเยื่อ

นอกจากนี้ ตัวอย่างเนื้อเยื่อ เลือด และสารคัดหลั่งของผู้ป่วยยังสามารถนำมาใช้ในการตรวจวัดรังสีได้ แม้จะมีการนำตัวบ่งชี้ปริมาณเล็กน้อย (หนึ่งในร้อยและหนึ่งในพันของไมโครกรัม) มาใช้ ซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการต่างๆ ของชีวิตตามปกติ แต่ด้วยวิธีการดังกล่าวก็มีความไวสูงเป็นพิเศษ

เภสัชรังสีเป็นสารเคมีที่ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในมนุษย์เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยโรค และมีนิวไคลด์กัมมันตรังสีอยู่ในโมเลกุล นิวไคลด์กัมมันตรังสีจะต้องมีสเปกตรัมรังสีที่มีพลังงานที่กำหนด ก่อให้เกิดการได้รับรังสีน้อยที่สุด และสะท้อนถึงสภาพของอวัยวะที่กำลังได้รับการตรวจ

ในเรื่องนี้ เภสัชรังสีจะถูกเลือกโดยคำนึงถึงคุณสมบัติทางเภสัชพลศาสตร์ (พฤติกรรมในร่างกาย) และคุณสมบัติทางกายภาพและนิวเคลียร์ เภสัชพลศาสตร์ของเภสัชรังสีจะถูกกำหนดโดยสารประกอบเคมีที่ใช้เป็นพื้นฐานในการสังเคราะห์ ความเป็นไปได้ในการขึ้นทะเบียน RFP ขึ้นอยู่กับประเภทของการสลายตัวของเรดิโอนิวไคลด์ที่ติดฉลากไว้

เมื่อเลือกยาเภสัชรังสีสำหรับการตรวจ แพทย์จะต้องพิจารณาทิศทางทางสรีรวิทยาและเภสัชพลศาสตร์ก่อนเป็นอันดับแรก ลองพิจารณาตัวอย่างการใส่ RFP เข้าไปในเลือด หลังจากฉีดเข้าเส้นเลือดแล้ว ยาเภสัชรังสีจะกระจายตัวในเลือดอย่างสม่ำเสมอและส่งต่อไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อทั้งหมด หากแพทย์สนใจเกี่ยวกับพลวัตของเลือดและการเติมเลือดเข้าไปในอวัยวะ แพทย์จะเลือกตัวบ่งชี้ที่ไหลเวียนในกระแสเลือดเป็นเวลานาน โดยไม่ผ่านผนังหลอดเลือดไปยังเนื้อเยื่อโดยรอบ (เช่น อัลบูมินในซีรั่มของมนุษย์) เมื่อตรวจตับ แพทย์จะเลือกสารเคมีที่อวัยวะนี้จับได้อย่างจำเพาะเจาะจง สารบางชนิดจะถูกไตจับจากเลือดและขับออกทางปัสสาวะ ดังนั้นจึงใช้ตรวจไตและทางเดินปัสสาวะ ยาเภสัชรังสีบางชนิดมีความไวต่อเนื้อเยื่อกระดูก ซึ่งทำให้ยาเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งในการตรวจสอบระบบโครงกระดูกและกล้ามเนื้อ โดยการศึกษาระยะเวลาในการขนส่งและลักษณะของการกระจายและการกำจัดสารเภสัชรังสีออกจากร่างกาย แพทย์จึงสามารถตัดสินสถานะการทำงานและลักษณะโครงสร้างและลักษณะภูมิประเทศของอวัยวะเหล่านี้ได้

อย่างไรก็ตาม การพิจารณาเฉพาะเภสัชพลศาสตร์ของเภสัชรังสีเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติทางกายภาพและนิวเคลียร์ของนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่รวมอยู่ในองค์ประกอบด้วย ก่อนอื่น จะต้องมีสเปกตรัมรังสีที่แน่นอน เพื่อให้ได้ภาพของอวัยวะ จะใช้เฉพาะนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่ปล่อยรังสีแกมมาหรือรังสีเอกซ์เฉพาะเท่านั้น เนื่องจากสามารถบันทึกรังสีเหล่านี้ได้ด้วยการตรวจจับจากภายนอก ยิ่งเกิดแกมมาควอนตัมหรือควอนตัมรังสีเอกซ์มากขึ้นระหว่างการสลายตัวของกัมมันตรังสี เภสัชรังสีชนิดนี้ก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพในการวินิจฉัยมากขึ้นเท่านั้น ในขณะเดียวกัน นิวไคลด์กัมมันตรังสีควรปล่อยรังสีในเม็ดเลือดแดงให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งก็คืออิเล็กตรอนที่ถูกดูดซับในร่างกายของผู้ป่วยและไม่มีส่วนร่วมในการสร้างภาพของอวัยวะ จากมุมมองนี้ นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่มีการเปลี่ยนสภาพเป็นนิวเคลียสแบบไอโซเมอริกจึงเป็นที่นิยมมากกว่า

นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตหลายสิบวันถือเป็นอายุยืนยาว หลายวันถือเป็นอายุปานกลาง หลายชั่วโมงถือเป็นอายุสั้น หลายนาทีถือเป็นอายุสั้นมาก ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน จึงมักใช้นิวไคลด์กัมมันตรังสีอายุสั้น การใช้นิวไคลด์กัมมันตรังสีอายุปานกลางและโดยเฉพาะอายุยืนยาวนั้นสัมพันธ์กับการได้รับรังสีที่เพิ่มขึ้น การใช้นิวไคลด์กัมมันตรังสีอายุสั้นมากนั้นทำได้ยากด้วยเหตุผลทางเทคนิค

มีหลายวิธีในการรับนิวไคลด์กัมมันตรังสี บางวิธีเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ บางวิธีเกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาค อย่างไรก็ตาม วิธีที่พบได้บ่อยที่สุดในการรับนิวไคลด์กัมมันตรังสีคือวิธีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งก็คือการผลิตนิวไคลด์กัมมันตรังสีโดยตรงในห้องปฏิบัติการวินิจฉัยนิวไคลด์กัมมันตรังสีโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

พารามิเตอร์ที่สำคัญมากอย่างหนึ่งของเรดิโอนิวไคลด์คือพลังงานของควอนตัมรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ควอนตัมที่มีพลังงานต่ำมากจะคงอยู่ในเนื้อเยื่อและด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถเข้าถึงเครื่องตรวจจับของอุปกรณ์เรดิโอเมตริกได้ ควอนตัมที่มีพลังงานสูงมากจะผ่านเครื่องตรวจจับได้เพียงบางส่วน ดังนั้นประสิทธิภาพในการบันทึกจึงต่ำเช่นกัน ช่วงพลังงานควอนตัมที่เหมาะสมที่สุดในการวินิจฉัยเรดิโอนิวไคลด์ถือว่าอยู่ที่ 70-200 keV

ข้อกำหนดที่สำคัญอย่างหนึ่งสำหรับเภสัชรังสีคือการได้รับรังสีขั้นต่ำระหว่างการให้ยา เป็นที่ทราบกันดีว่ากิจกรรมของเรดิโอนิวไคลด์ที่ใช้จะลดลงเนื่องจากปัจจัยสองประการ ได้แก่ การสลายตัวของอะตอม ซึ่งเป็นกระบวนการทางกายภาพ และการกำจัดออกจากร่างกาย ซึ่งเป็นกระบวนการทางชีวภาพ เวลาสลายตัวของอะตอมครึ่งหนึ่งของเรดิโอนิวไคลด์เรียกว่าครึ่งชีวิตทางกายภาพ T 1/2 เวลาที่กิจกรรมของยาที่นำเข้าสู่ร่างกายลดลงครึ่งหนึ่งเนื่องจากการกำจัดยาออกไปเรียกว่าครึ่งชีวิตทางชีวภาพ เวลาที่กิจกรรมของเภสัชรังสีที่นำเข้าสู่ร่างกายลดลงครึ่งหนึ่งเนื่องจากการสลายตัวทางกายภาพและการกำจัดออกไปเรียกว่าครึ่งชีวิตที่มีประสิทธิภาพ (Ef)

สำหรับการศึกษาวินิจฉัยโรคด้วยเรดิโอนิวไคลด์ พวกเขาพยายามเลือกยาเภสัชรังสีที่มี T 1/2 สั้นที่สุด ซึ่งเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ เนื่องจากปริมาณรังสีที่ผู้ป่วยต้องรับนั้นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์นี้ อย่างไรก็ตาม อายุครึ่งชีวิตทางกายภาพที่สั้นมากก็ไม่ใช่เรื่องสะดวกเช่นกัน คุณต้องมีเวลานำยาเภสัชรังสีไปที่ห้องปฏิบัติการและทำการศึกษา กฎทั่วไปคือ Tdar ของยาควรใกล้เคียงกับระยะเวลาของขั้นตอนการวินิจฉัย

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ปัจจุบันห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่มักใช้เครื่องกำเนิดนิวไคลด์ในการรับนิวไคลด์กัมมันตรังสี และใน 90-95% ของกรณีนี้จะใช้นิวไคลด์กัมมันตรังสี^99m Tc ซึ่งใช้ในการติดฉลากผลิตภัณฑ์เภสัชรังสีส่วนใหญ่ นอกจากเทคนีเชียมกัมมันตรังสีแล้ว ยัง ใช้ ¹³³ Xe, ⁶⁷ Ga และนิวไคลด์กัมมันตรังสีชนิดอื่น ๆ น้อยมาก

สารเภสัชรังสีที่ใช้บ่อยที่สุดในทางคลินิก

คำขอเสนอราคา	ขอบเขตการใช้งาน
99ม. ทีซี-อัลบูมิน	การศึกษาการไหลเวียนของเลือด
99mเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีฉลาก Tc	การศึกษาการไหลเวียนของเลือด
99m Tc-คอลลอยด์ (เทคนิค)	การตรวจตับ
99m Tc-butyl-IDA (โบรมีไซด์)	การตรวจระบบน้ำดี
99m Tc-ไพโรฟอสเฟต (เทคนิฟอร์)	การตรวจกระดูก
99ม. ตส.-ม.เอ.เอ	การตรวจปอด
133เขา	การตรวจปอด
67กา-ซิเตรต	ยารักษาเนื้องอก ตรวจหัวใจ
99ม. ทส-เซสตามิบิ	ยารักษาเนื้องอก
แอนติบอดีโมโนโคลนัล Tc 99m	ยารักษาเนื้องอก
201 T1-คลอไรด์	วิจัยหัวใจ สมอง ยารักษาเนื้องอก
99ม. Tc-DMSA (เทคนิคเนเมก)	การตรวจไต
131ที-ฮิปปุรัน	การตรวจไต
99 Tc-DTPA (เพนทาเทค)	การตรวจไตและหลอดเลือด
99ม. Tc-MAG-3 (เทคเนแมก)	การตรวจไต
99ม. ทีซี-เพอร์เทคเนเตท	การตรวจต่อมไทรอยด์และต่อมน้ำลาย
18เอฟ-ดีจี	การวิจัยสมองและหัวใจ
123ไอ-เอ็มไอบีจี	การตรวจต่อมหมวกไต

มีการพัฒนาอุปกรณ์วินิจฉัยต่างๆ ขึ้นเพื่อทำการศึกษาเกี่ยวกับนิวไคลด์กัมมันตรังสี ไม่ว่าจะมีวัตถุประสงค์เฉพาะใดๆ ก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดได้รับการออกแบบตามหลักการเดียวกัน นั่นก็คือ มีเครื่องตรวจจับที่แปลงรังสีไอออไนซ์เป็นพัลส์ไฟฟ้า หน่วยประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์ และหน่วยนำเสนอข้อมูล อุปกรณ์วินิจฉัยด้วยรังสีจำนวนมากมีคอมพิวเตอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ติดตั้งไว้

โดยทั่วไปแล้ว สารประกายแสงหรือที่เรียกว่าตัวนับก๊าซ มักใช้เป็นเครื่องตรวจจับ สารประกายแสงเป็นสารที่แสงวาบหรือประกายแสงเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของอนุภาคหรือโฟตอนที่มีประจุไฟฟ้าสูง แสงวาบเหล่านี้จะถูกดักจับโดยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) ซึ่งแปลงแสงวาบเป็นสัญญาณไฟฟ้า คริสตัลประกายแสงและ PMT จะถูกวางไว้ในปลอกโลหะป้องกัน ซึ่งเป็นคอลลิเมเตอร์ที่จำกัด "ขอบเขตการมองเห็น" ของคริสตัลให้เท่ากับขนาดของอวัยวะหรือส่วนของร่างกายที่กำลังศึกษา

โดยทั่วไปเครื่องมือตรวจวินิจฉัยด้วยรังสีจะมีคอลลิเมเตอร์ที่สามารถเปลี่ยนได้หลายตัว ซึ่งแพทย์จะเลือกขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการศึกษา คอลลิเมเตอร์จะมีรูขนาดใหญ่หนึ่งรูหรือรูขนาดเล็กหลายรูที่รังสีกัมมันตภาพรังสีสามารถทะลุผ่านเครื่องตรวจจับได้ โดยหลักการแล้ว ยิ่งรูในคอลลิเมเตอร์มีขนาดใหญ่เท่าไร ความไวของเครื่องตรวจจับก็จะยิ่งสูงขึ้น นั่นคือความสามารถในการตรวจจับรังสีไอออไนซ์ แต่ในขณะเดียวกันความละเอียดของเครื่องตรวจจับก็จะต่ำลง นั่นคือความสามารถในการแยกแยะแหล่งกำเนิดรังสีขนาดเล็กได้ คอลลิเมเตอร์สมัยใหม่มีรูขนาดเล็กหลายสิบรู โดยตำแหน่งที่เลือกจะขึ้นอยู่กับ "การมองเห็น" ที่เหมาะสมที่สุดของวัตถุที่ศึกษา! ในอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบกัมมันตภาพรังสีของตัวอย่างทางชีวภาพ เครื่องตรวจจับประกายแสงจะใช้ในรูปแบบของเครื่องนับหลุมที่เรียกว่าเครื่องนับหลุม ภายในผลึกจะมีช่องทรงกระบอกซึ่งใส่หลอดทดลองที่มีวัสดุที่กำลังศึกษา การออกแบบเครื่องตรวจจับดังกล่าวช่วยเพิ่มความสามารถในการจับรังสีอ่อนๆ จากตัวอย่างทางชีวภาพได้อย่างมาก คอลลิเมเตอร์ของเหลวใช้ในการวัดกัมมันตภาพรังสีของของเหลวทางชีวภาพที่มีนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่มีรังสีเบตาอ่อน

การศึกษาวินิจฉัยด้วยนิวไคลด์กัมมันตรังสีทั้งหมดแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ การศึกษาที่นำสารเภสัชรังสีเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วย - การศึกษาในร่างกาย และการศึกษาเลือด ชิ้นเนื้อเยื่อ และสารคัดหลั่งของผู้ป่วย - การศึกษาในหลอดทดลอง

การศึกษาวิจัยแบบ in vivo ใดๆ ก็ตามจำเป็นต้องมีการเตรียมความพร้อมทางจิตใจสำหรับผู้ป่วย ควรอธิบายวัตถุประสงค์ของขั้นตอน ความสำคัญในการวินิจฉัย และขั้นตอนต่างๆ ให้ผู้ป่วยทราบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเน้นย้ำถึงความปลอดภัยของการศึกษาวิจัยถือเป็นสิ่งสำคัญ ตามกฎแล้ว ไม่จำเป็นต้องมีการเตรียมตัวเป็นพิเศษ ควรเตือนผู้ป่วยเกี่ยวกับพฤติกรรมของตนเองในระหว่างการศึกษาวิจัยเท่านั้น การศึกษาวิจัยแบบ in vivo ใช้หลากหลายวิธีในการให้ยาเภสัชรังสี ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของขั้นตอนวิจัย วิธีการส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการฉีดยาเภสัชรังสีเข้าไปในเส้นเลือด โดยส่วนใหญ่มักฉีดเข้าไปในหลอดเลือดแดง เนื้ออวัยวะ หรือเนื้อเยื่ออื่นๆ ยาเภสัชรังสียังใช้ได้ทั้งทางปากและการสูดดม

ข้อบ่งชี้ในการตรวจเรดิโอนิวไคลด์จะพิจารณาโดยแพทย์ผู้ทำการรักษาหลังจากปรึกษากับรังสีแพทย์แล้ว โดยทั่วไป การตรวจจะดำเนินการหลังจากขั้นตอนการฉายรังสีทางคลินิก ห้องปฏิบัติการ และแบบไม่รุกรานอื่นๆ เมื่อมีความชัดเจนถึงความจำเป็นในการมีข้อมูลเรดิโอนิวไคลด์เกี่ยวกับหน้าที่และสัณฐานวิทยาของอวัยวะใดอวัยวะหนึ่ง

การวินิจฉัยโรคด้วยสารกัมมันตรังสีไม่มีข้อห้าม มีเพียงข้อจำกัดตามคำแนะนำของกระทรวงสาธารณสุขเท่านั้น

วิธีการตรวจเรดิโอนิวไคลด์แบ่งออกเป็น 4 วิธี ได้แก่ วิธีการสร้างภาพเรดิโอนิวไคลด์ วิธีการตรวจเรดิโอนิวไคลด์ วิธีการตรวจเรดิโอทางคลินิกและทางห้องปฏิบัติการ

คำว่า "visualization" มาจากคำว่า "vision" ในภาษาอังกฤษ ซึ่งหมายถึงการได้ภาพ โดยในกรณีนี้จะใช้สารกัมมันตรังสี การสร้างภาพสารกัมมันตรังสีคือการสร้างภาพของการกระจายเชิงพื้นที่ของสารกัมมันตรังสีในอวัยวะและเนื้อเยื่อเมื่อนำสารดังกล่าวเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วย วิธีการหลักในการสร้างภาพสารกัมมันตรังสีคือ แกมมาสซินติกราฟี (หรือเรียกสั้นๆ ว่า ไซน์ติกราฟี) ซึ่งทำโดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่ากล้องแกมมา การสร้างภาพสารกัมมันตรังสีอีกแบบหนึ่งที่ทำโดยใช้กล้องแกมมาพิเศษ (ที่มีเครื่องตรวจจับแบบเคลื่อนที่ได้) คือการสร้างภาพสารกัมมันตรังสีแบบชั้นต่อชั้น ซึ่งเรียกว่า เอกซเรย์ปล่อยโฟตอนเดี่ยว ในบางครั้ง เนื่องจากความซับซ้อนทางเทคนิคในการสร้างเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอนอายุสั้นมาก เอกซเรย์ปล่อยโฟตอนสองตัวจึงทำโดยใช้กล้องแกมมาพิเศษเช่นกัน บางครั้งมีการใช้เทคนิคการสร้างภาพสารกัมมันตรังสีแบบล้าสมัย เช่น การสแกน ดำเนินการผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่าสแกนเนอร์

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