Harmonization of Education Through Implementation of

EANM Guidelines Regarding Nuclear Medicine Equipment

and Clinical Procedures in Endocrinology,

Gastroenterohepatology, Infections and Inflammations and

Radionuclide Therapy as Part of the Accession Process

Towards the EU

Teaching No 1

Nuklearna medicina

Uvod

Instrumentacija

*NUKLEARNA MEDICINA je grana medicine u kojoj

se primenjuju radioaktivni izotopi (otvoreni

izvori zračenja) u cilju otkrivanja (dijagnostike) i

lečenja različitih bolesti.

*NUKLEARNA MEDICINA prati pre svega

funkcionalne i patofiziološke poremećaje u

organizmu.

*U NUKLEARNOJ MEDICINI radioaktivni izotopi se

daju najčešće i.v. bolesniku, a GAMA KAMERA

predstavlja detektor zračenja.

Nuklearna medicina-podela

Nuklearna medicina

“In vivo”

dijagnostika

“In vitro”

dijagnostika

Radionuklidna

terapija

- Izotopi

Različit broj neutrona

Isti atomski broj, Z

- Radionuklidi

I-131, Tc-99m

- Element

Proton = atomski broj, No (Z)

Proton + neutron = atomska masa No (A)

A

ZX 127

53I

pr) I-13I (8 Ds)I-123 (13 hr)I-125 (60 Ds)

Radioaktivni izotopi

Izotopi T/2 Energija(KeV)

I-131

I-123

I-125

Tc-99m

T1-201

Ga-67

In-111

P-32

8.1 d

13 h

60 d

6 h

73 h

78 h

67 h

14.3 d

364

159

35

140

80,135,167

93,184

173,247,320

695(b)

Proizvodnja radioaktivnih izotopa

• Nuklearni reaktor31I, 125I, 99Mo, 133Xe, 32P, 14C, 166Ho, 186Re

• Ciklotron, akcelerator201Tl, 67Ga, 123I, 111In, 57Co, 11C, 13N, 15O, 18F

• Generator99mTc, 188Re

Radiofarmaci

• Radionuklid + Hemijska supstancaRadionuklid+biološka supstanca

99mTc – MDP (scintigrafija kostiju)99mTc – MAA (scintigrafija pluca)

• Organ specificni mehanizam

• Optimalna energija (100 – 200 KeV)

Priprema radiofarmaka

Tc-99m

DPD

Radiofarmak

99mTC-DPD

Metod

Razvoj bolesti i mogućnosti

dijagnostike

Genetski Problem

Biohemijske Promene PET

Fizioloske Promene SPECT, MRI

Anatomske Promene X-ray, US, CT, MRI

• Anatomski modaliteti

– Primarna morfologija

– Ro, CT, MRI, US, video sequences,

• Funkcionalni modaliteti

– Primarna informacija o funkciji i metabolizmu

– Scintigrafija, SPECT, PET

– fMRI, EEG, MEG, pMRI, EI

Modaliteti medicinske

dijagnostike

Nuklearna medicina

Radiologija vs. Nuklearna

Medicina

Detector

External Radiation Source

Detector

Internal Radiation Source

X-rayExtra-nucleus origin

Gamma-rayNucleus origin

Planarna slika: Ro snimak pluca

Planarna scintigrafija-nuklearna medicina

Tiroidni nodusi

(1) (2) (3)

(4) (5)

Tomografsko snimanje: CT

SPECT, Akumulacija NeoSPECta u SPN

PET-18FDG- karcinom pluća

*U NUKLEARNOJ MEDICINI se, kao rezultat

primene radioaktivnih izotopa i detekcijom

zračenja GAMA KAMEROM povezanom on line

sa računarom, dobijaju slike raspodele

radioaktivnog izotopa u ciljnom organu.

*Te slike se nazivaju SCINTIGRAMI.

Detekcija radioaktivnosti

• Detekcija radioaktivnosti je osnov svih dijagnostičkih

procedura u nuklearnoj medicini

• Detektori se koriste da izmere:

-Radioaktivnu dozu koja ce se dati bolesniku

-Radioaktivnost u “in vitro” uzorcima

-Akumulaciju radioaktivnosti “in vivo”

-Vizualizuju distribuciju radioaktivnosti u telu

Detekcija radioaktivnosti

Specifičnu detektori:

• Kalibrator doza

• Well counters

• Detektori u toku hiruških operacija

• Uredjaji za vizualizaciju:

-Gama kamera

- PET skener

Detektori

• U Nuklearnoj medicini se koriste gasni detektori

i scintilacioni detektori

• Detekcija of γ-fotona zavisi od interakcije sa

materijom (uglavnom Compton efekat i foto

električni efekat) koji izazivaju jonizaciju, o

slobadjaju elektrone i pobudjuju atome.

Detektori

• Direktna jonizacija u materijalu detektora

ili merenje sekundarno stvorene svetlosti,

scintilacije, dovodi do stvaranja električnog

signala.

DETEKTORI

• IONIZACIONI (GASNI) DETEKTORI

• SCINTILACIONI DETEKTORI

SCINTILACIONI DETEKTORI

Upotreba

• Surgical probes

• Thyroid uptake system

• Gamma camera

Scintilacioni Detektor

• Kada jonizujuce zračenje reaguje sa scintilatorom, elektroni se podižu na viši energetski nivo.

• Vraćajući se na početno energetsko stanje, emituje se vidljiva ultravioletna svetlost.

+

Elektricni impuls

Scintilacioni kristal Fotokatoda

Opticko ogledalo

Radijacija

Anoda

Svetlost

• Pretvaranje svetlosnih fotona u električni signal u fotokatodi – jedan elektron se emituje sa fotokatode na svakih 5

svetlosnih fotona i multiplicira preko dinoda (51010 milliona).

• Pojačanje signala

VidljiviSvetlosni Foton

Strujni impuls

Fotocatoda Anoda

0 V 700 V

600 V

500 V300 V

200 V

100 V

Dynode

staklo

Fotomultiplikatorska cev, PMT

Scintillation

Camera

Position Logic Circuits

Collimator

NaI (Tl) Crystal

PM-Tube Array

Pulse-Height

Analyzer

Z-Pulse

Patient

Monitor

X-Position

Signal

Y-Position

Signal

Gama kamera

Collimator

NaI(Tl) crystal

Ispitivanja u nuklearnoj medicini

• Planarne scintigrafije

– Anger scintillation camera

• Tomografsko snimanje

– Single photon emission tomography (SPECT)

– Positron emission tomography (PET)

Dinamske scintigrafije

Single Photon Imaging

Positron Imaging (Positron → 2 Photons)

VRSTE SCINTIGRAMA:

-PLANARNI

-DINAMSKI

-WHOLE BODY (CELOG TELA)

-TOMOGRAFSKI

Planarne scintigrafije

SCINTIGRAFIJA CELOG TELA

Lasix

Single Photon Emission

Computed Tomography

(SPECT)

SPECT

Positron Emission

Tomography

(PET)

Nuclide T1/2 (min) Production

18F 110 18O(p, n)18F

20Ne(d, )18F

11C 20 14N(p, )11C

13N 10 16O(p, )13N

15O 2 14N(d, n)15O 15N(p, n)15O

Positron Emiteri za PET

Radioisotopi

• F-18 : 18F-FDG

• C-11

: 11C-methionine

• N-13 : 13NH3

• O-15 : H215O, C15O2

Anihilacija

511 keV

511 keV

g-ray

Positron(b+)

Radiofarmaci

• Glucose metabolism

F-18-fluorodeoxyglucose (FDG)

• Amino acid metabolismC-11-methionine, F-18-tyrosine

• Nucleic acid metabolism

F-18-thymidine

• Protok

N-13-ammonia, O-18-water

• Receptor

F-18-estradiol, progesteron

Multi-modal Imaging (PET/CT,

Fusion PET)

Karcinom pluca sa subkarinalnim LN metastazom u

levoj nadbubreznoj zlezdi

Metastaza u subkarinalnom LN

Metastaza u levoj nadbubreznoj zlezdi

Radionuklidna terapija

beta minus emiteri1. I-131

thyrotoxicosis, thyroid cancer

2. P-32

polycythemia, essential throbocythemia

3. I-131 MIBG

pheochrmocytoma, neuroblastoma

4. Y-90 colloid

malignant effusion

5. Re-188, Ho-166 lipiodol, microsphere

hepatoma, other cancer

6. Radioimmnotherapy

monoclonal antibody