Scientia

Imagistica cu radionuclizi reprezintă o modalitate foarte utilă de a examina funcţionarea organelor interne, spre deosebire de abordarea structurală disponibilă în cazul radiografiei ori tomografiei. Citiţi în acest articol despre scintigrafie, radionuclizi şi camera gama.

Imagistica medicală (5) - ultrasonografia

INTRODUCERE

Principiile de bază ale imagisticii cu radionuclizi sunt următoarele:

• o substanţă radioactivă (radionuclid), de obicei în combinaţie cu un compus activ la nivel biologic, este injectată în corpul pacientului;
• această substanţă ajunge la nivelul unui anumit organ ori tip de ţesut;
• radiaţia emisă la nivelul organului/ţesutului ţintă este detectată şi folosită pentru a genera imagini ale acelui organ ori pentru a-i evalua funcţiunile.

De cele mai multe ori sunt utilizate substanţe radioactive care emit raze gama, la energii cuprinse între 100 şi 300 de keV. Mai mult de 95 de procente din tehnicile imagistice cu cameră gama folosesc tehneţiu-99m (Tc-99m). Acest radionuclid este util în mod deosebit deoarece:

• produce doar raze gama (se dezintegrează prin prin tranziţie izomerică) cu o energie de 140 keV;
• perioada de înjumătăţire a Tc-99m este de 6 ore, astfel că injectarea radionuclidului şi colectarea datelor pot fi făcute într-un interval rezonabil de timp şi în acelaşi timp fără ca pacientul să rămână radioactiv pentru o perioadă lungă de timp);
• poate fi combinat fără dificultate cu substanţe active biologic pentru a forma o largă varietate de produse radiofarmaceutice.

Tehneţiul Tc-99m este produs prin dezintegrarea beta a molibdenului-99 în urma reacţiei următoare:

PRODUCEREA SUBSTANŢEI RADIOACTIVE (ELUŢIA)

În radiofarmacie tehneţiul Tc-99m este produs folosind un generator special. Molibdenul 99 (Mo-99), unul dintre produsele rezultate în urma fisiunii nucleare a uraniului, este izolat dintr-un reactor nuclear şi absorbit pe o bară de alumină în interiorul generatorului. La contactul cu o soluţie salină are loc un schimb de ioni care duce la producerea unei soluţii de pertehnetat de sodiu. Acesta poate fi manipulat prin procedee chimice pentru a da naştere unei varietăţi de compuşi. Extragerea tehneţiului prin această metodă poartă numele de eluţie. Intervalul optim între două eluţii succesive este de 24 de ore. Cum perioada de înjumătăţire a molibdenului 99 este de 66 de ore, generatorul poate fi utilizat pentru aproximativ o săptămână, după care este returnat furnizorului şi înlocuit cu unul nou.

Produsul farmaceutic va fi injectat direct pacientului, astfel că trebuie obţinut în condiţii perfect sterile. Costumul şi masca sunt purtate pentru a preveni transmiterea germenilor de la lucrător la substanţa rezultată în urma eluţiei.

INJECTAREA SUBSTANŢEI RADIOACTIVE

Injecţia poate fi făcută chiar înainte de analiza imagistică propriu-zisă sau, în cazul anumitor proceduri, poate exista o întârziere de câteva ore între cele două etape. Detaliile specifice pacientului şi doza ce urmează a fi administrată sunt verificate cu atenţie de către două persoane înainte de efectuarea injecţiei. O seringă cu carcasă de plumb protejează personalul medical de contactul cu radiaţiile.

Seringă cu carcasă de plumb

CUM FUNCŢIONEAZĂ O CAMERĂ DE SCINTILAŢIE (CAMERĂ GAMA)?

Principalele componente ale camerei gama (numită şi cameră de scintilaţie) sunt următoarele:

• cristalul de iodură de sodiu;
• colimatorul;
• tuburile fotomultiplicatoare.

Cameră gama - părţile componente

Urmăriţi clipul de mai jos şi observaţi principalele componente ale camerei gama:

Cum funcţionează tomografia cu emisie de pozitroni (PET scan)

Colimatorul

Fără un colimator, cristalul ar colecta raze gama din toate direcţiile şi nu s-ar putea obţine o imagine utilă. Razele gama nu pot fi focalizate cu o lentilă, dar un colimator care constă dintr-o placă de plumb prevăzută cu o serie de canale şi pereţi despărţitori din plumb (septuri) poate fi folosit pentru a selecta direcţia razelor incidente pe suprafaţa cristalului. Majoritatea colimatoarelor folosite în prezent sunt colimatoare cu găuri paralele, a căror schemă de principiu este reprezentată în figura de mai jos.

Diagrama de principiu a unui colimator. Radiaţia gama este desenată cu purpuriu. Razele gama incidente sub un unghi ascuţit sunt absorbite de septurile colimatorului.

Rezoluţia şi sensibilitatea unui colimator depind de o serie de factori printre care:

• dimensiunea canalelor (h);
• grosimea septurilor de plumb dintre canale (s);
• lungimea canalelor (l);
• energia radiaţiei gama.

În funcţie de procedura de urmat se folosesc modele diferite de colimator, un exemplu fiind colimatoarele de energie joasă şi înaltă rezoluţie.

Cristalul de scintilaţie

Rolul cristalului de scintilaţie este de a absorbi radiaţia gama şi de a emite în schimb radiaţie luminoasă. Camerele gama moderne folosesc monocristal de iodură de sodiu activată cu taliu. Iodura de sodiu este higroscopică, astfel că nu poate fi expusă contactului cu aerul. Suprafaţa frontală este acoperită cu un metal cu număr atomic mic care permite trecerea fotonilor de radiaţie gama. Suprafaţa dorsală a cristalului este acoperită cu un strat izolator transparent care permite trecerea radiaţiei luminoase spre tuburile fotomultiplicatoare.

Tuburile fotomultiplicatoare şi circuitul de detecţie

Fotonii din spectrul vizibil sunt colectaţi de o reţea de tuburi fotomultiplicatoare aflată în spatele cristalului de scintilaţie. Acestea convertesc fiecare foton într-un electron şi apoi multiplică numărul de electroni suficient pentru a genera un impuls electric. Deoarece numărul de fotoni este proporţional cu energia razelor gama incidente, voltajul depinde de această energie. Avem astfel la dispoziţie o metodă de a cuantifica numărul de fotoni de radiaţie gama de diferite energii care ajung la nivelul cristalului. O reţea de rezistenţe electrice conectate la tuburile fotomultiplicatoare oferă informaţii despre coordonatele spaţiale (x,y) ale fiecărei raze gama incidente pe suprafaţa cristalului. Aşa-numita "coordonată z" corespunde voltajului impulsului electric, deci energiei asociate razei gama.

ACHIZIŢIA DATELOR

În videoclipul de mai jos puteţi urmări cum se desfăşoară o procedură imagistică scintigrafică efectuată pe o pacientă internată cu suspiciune de embolism pulmonar (obstrucţia unei artere pulmonare datorată unui cheag de sânge). Acest tip de procedură poartă numele de scintigrafie de ventilaţie/perfuzie de tip VQ (coeficient de ventilaţie):

Cele două scanări menţionate în film, de ventilaţie şi de perfuzie, analizează circulaţia aerului prin plămâni, respectiv fluxul sanguin la nivelul acestora. Pentru a face aceste două operaţii lucru simultan trebuie folosite două substanţe radioactive care emit radiaţie gama de energii diferite. Pentru a analiza perfuzia la nivelul plămânilor pacientul este injectat cu macroagregat de albumină (MAA) marcat cu tehneţiu-99m (cu o energie a radiaţiei gama asociate de 140 keV şi o perioadă de înjumătăţire de 6 ore, aşa cum am menţionat şi mai sus). Particulele de macroagregat tind să se depună în foarte micile capilare pulmonare, oferind indicii despre calitatea fluxului sanguin.

Ventilaţia este analizată după ce pacientul inhalează un amestec de aer şi kripton-81, produs de un generator care conţine radionuclidul părinte, rubidiu-81. Pe măsură ce pacientul respiră kriptonul-81, ies în evidenţă în camera de scintilaţie zonele plămânilor unde ajunge aerul şi, deci, se poate vedea care dintre acestea sunt ventilate corespunzător.

O altă procedură utilizată pe scară largă este renograma dinamică. În cazul acesta radionuclidul folosit este unul absorbit şi secretat la nivelul rinichilor. Sunt colectate imagini succesive de-a lungul unei anumite perioade de timp, de pildă la fiecare 15 secunde timp de 20 de minute, imagini care pot fi analizate pentru a compara funcţionarea rinichilor.

SPECT - tomografia computerizată cu emisie de fotoni

În acest ultim clip din cadrul acestui articol este descrisă o altă tehnică imagistică care foloseşte radionuclizi şi poartă numele de tomografie computerizată cu emisie de foton unic, pe scurt SPECT (single photon emission computed tomography).

Scopul procedurii de mai sus este analiza aportului sanguin la nivelul muşchiului cardiac al pacientului. Datele sunt colectate din mai multe direcţii prin rotirea uneia sau mai multor camere în jurul corpului. Ulterior sunt generate imaginile tomografice prin retroproiecţie, la fel ca în cazul tomografiei clasice. Viteza de rotaţie este mult mai mică decât cea practicată în cazul tomografului clasic, întreaga procedură durând cel puţin 10 minute.

O ANALIZĂ COMPARATIVĂ

Avantajele scintigrafiei cu cameră gama sunt următoarele:

• obţinerea de informaţii despre funcţionarea organelor care, de multe ori, nu pot fi obţinute altfel;
• pot fi analizate foarte multe organe;
• există şi varianta obţinerii de imagini tomografice şi tridimensionale (cu ajutorul scintigrafiei SPECT).

Dezavantajele sunt următoarele:

• rezoluţia slabă a imaginilor obţinute;
• doza de radiaţii care trebuie injectată pacientului;
• procedura este lentă şi laborioasă;
• generatoarele de substanţe radiofarmaceutice şi scanerele nu sunt disponibile în toate spitalele.

Imagistica medicală - concluzii (7)

Articolul original, în limba engleză, este oferit în condiţiile licenţei Creative Commons pe site-ul OpenLearn.