Technet-99m - Technetium-99m

Technet-99m,  99m Tc
Pierwszy generator technetu-99m - 1958.jpg
Pierwszy generatora technetu-99m 1958 99m roztwór Tc nadtechnecjanu jest czym eluowano z 99 Mo molibdenian związanego z chromatograficzną podłożu


Ogólny
Symbol 99m Tc
Nazwy technet-99m, Tc-99m
Protony 43
Neutrony 56
Dane nuklidów
Pół życia 6.0067 godzin
Izotopy macierzyste 99 Pn  (65,976 h)
Produkty rozpadu 99 Tc
Masa izotopowa 98,9063 u
Kręcić się 1/2−
Nadmiar energii -87327,195 keV
Energia wiązania 8613,603 keV
Tryby zaniku
Tryb zaniku Energia rozpadu ( MeV )
Przejście izomeryczne
γ emisja 87,87%		 98,6%: 0,1405 MeV
1,4%: 0,1426
Izotopy technetu
Pełna tabela nuklidów

Technet-99m ( 99m Tc) jest metastabilna izomery jądrowe z technetu-99 (sama izotop Tc ), oznaczany 99m Tc, który jest używany w dziesiątki milionów medycznych procedurach diagnostycznych rocznie, co sprawia, że jest to najbardziej powszechnie stosowany radioizotop medyczny na świecie.

Technet-99m jest używany jako znacznik radioaktywny i może być wykrywany w organizmie przez sprzęt medyczny ( gammakamery ). Dobrze nadaje się do tej roli, ponieważ emituje łatwo wykrywalne promienie gamma o energii fotonów 140  keV (te fotony 8,8 pm mają mniej więcej taką samą długość fali, jak emitowane przez konwencjonalny sprzęt do diagnostyki rentgenowskiej) i jego okres półtrwania dla emisji gamma wynosi 6,0058 godzin (co oznacza, że ​​93,7% rozpada się do 99 Tc w ciągu 24 godzin). Stosunkowo „krótki” fizyczny okres półtrwania izotopu i jego biologiczny okres półtrwania wynoszący 1 dzień (pod względem aktywności człowieka i metabolizmu) pozwala na procedury skanowania, które szybko gromadzą dane, ale utrzymują całkowitą ekspozycję pacjenta na promieniowanie na niskim poziomie. Te same cechy sprawiają, że izotop nie nadaje się do użytku terapeutycznego.

Technet-99m został odkryty jako produkt cyklotronowego bombardowania molibdenu . W wyniku tej procedury uzyskano molibden-99 , radionuklid o dłuższym okresie półtrwania (2,75 dnia), który rozpada się do 99mTc . Ten dłuższy czas rozpadu pozwala na wysłanie 99 Mo do placówek medycznych, gdzie 99m Tc jest ekstrahowane z próbki podczas jej produkcji. Z kolei 99 Mo jest zwykle wytwarzany komercyjnie przez rozszczepienie wysoko wzbogaconego uranu w niewielkiej liczbie reaktorów jądrowych przeznaczonych do badań i testów materiałowych w kilku krajach.

Historia

Odkrycie

W 1938 roku, Emilio SEGRE i Glenn Seaborg pojedyncze raz pierwszy metastabilny izotop technetu-99m po bombardowaniu naturalnego molibdenu z 8 MeV deuteronów na 37 cali (940 mm) cyklotronu z Ernest Orlando Lawrence jest promieniowaniem laboratorium . W 1970 roku Seaborg wyjaśnił, że:

odkryliśmy izotop o dużym znaczeniu naukowym, ponieważ rozpadał się on w wyniku przejścia izomerycznego z emisją widma liniowego elektronów pochodzących z prawie całkowicie wewnętrznie przekształconego przejścia gamma. [właściwie tylko 12% rozpadów jest przez konwersję wewnętrzną] (...) Była to forma rozpadu promieniotwórczego, której nigdy wcześniej nie zaobserwowano. Segrè i ja byliśmy w stanie wykazać, że ten radioaktywny izotop pierwiastka o liczbie atomowej 43 uległ rozpadowi z okresem półtrwania 6,6 h [później zaktualizowany do 6,0 h] i że był potomkiem 67-h [później zaktualizowany do 66 h] radioaktywność macierzysta molibdenu. Ten łańcuch rozpadu okazał się później mieć numer masy 99 i (...) aktywność 6,6-godzinna uzyskała oznaczenie 'technet-99m.

Później w 1940 roku Emilio Segrè i Chien-Shiung Wu opublikowali wyniki eksperymentalne analizy produktów rozszczepienia uranu-235, w tym molibdenu-99, i wykryli obecność izomeru pierwiastka 43 o okresie półtrwania 6 godzin, później oznaczonego jako technet-99m.

Wczesne zastosowania medyczne w Stanach Zjednoczonych

Wstrzyknięcie technetu zawarte w osłoniętej strzykawce

99m Tc pozostało naukową ciekawostką aż do lat 50. XX wieku, kiedy Powell Richards zdał sobie sprawę z potencjału technetu-99m jako medycznego radioznacznika i promował jego stosowanie w środowisku medycznym. Podczas gdy Richards był odpowiedzialny za produkcję radioizotopów w Hot Lab Division w Brookhaven National Laboratory , Walter Tucker i Margaret Greene pracowali nad poprawą czystości procesu separacji krótkotrwałego eluowanego produktu pochodnego, jodu-132 od swojego rodzica. tellur-132 (o okresie półtrwania 3,2 dnia), wyprodukowany w reaktorze Brookhaven Graphite Research Reactor. Wykryto, że zanieczyszczenie śladowe, który okazał się być 99m Tc, który pochodzi z 99 Mo i podąża telluru w chemii procesu oddzielania innych produktów rozszczepienia. W oparciu o podobieństwa między chemią pary rodzic-córka z tellurem i jodem, Tucker i Greene opracowali pierwszy generator technetu-99m w 1958 roku. Dopiero w 1960 roku Richards jako pierwszy zasugerował pomysł wykorzystania technetu jako środka medycznego. kreślarz.

Pierwsza publikacja w USA donosząca o skanowaniu medycznym 99m Tc pojawiła się w sierpniu 1963 roku. Sorensen i Archambault wykazali, że dożylnie wstrzykiwany beznośnikowy 99Mo selektywnie i skutecznie koncentrował się w wątrobie, stając się wewnętrznym generatorem 99m Tc. Po nagromadzeniu 99m Tc mogli zwizualizować wątrobę za pomocą emisji promieniowania gamma o energii 140 keV.

Ekspansja na cały świat

Produkcja i zastosowanie medyczne 99m Tc szybko rozszerzyły się na całym świecie w latach 60-tych, korzystając z rozwoju i ciągłych ulepszeń kamer gamma .

Ameryki

W latach 1963-1966 liczne badania naukowe wykazały zastosowanie 99m Tc jako radioznacznika lub narzędzia diagnostycznego. W konsekwencji popyt na 99m Tc rósł wykładniczo i do 1966 roku Brookhaven National Laboratory nie było w stanie sprostać zapotrzebowaniu. Produkcja i dystrybucja generatorów 99m Tc została przekazana firmom prywatnym. „Generator TechneKow-CS” , pierwszy komercyjny generator 99m Tc, został wyprodukowany przez Nuclear Consultants, Inc. (St. Louis, Missouri) i Union Carbide Nuclear Corporation (Tuxedo, Nowy Jork). Od 1967 do 1984, 99 Mo zostało wyprodukowane dla Mallinckrodt Nuclear Company w Missouri University Research Reactor (MURR).

Firma Union Carbide aktywnie opracowała proces wytwarzania i oddzielania użytecznych izotopów, takich jak 99 Mo, z mieszanych produktów rozszczepienia, które powstały w wyniku napromieniowania celów wysoko wzbogaconego uranu (HEU) w reaktorach jądrowych opracowanych w latach 1968-1972 w zakładzie Cintichem (dawniej Union Carbide Research Centrum wybudowane w lesie Sterling w Tuxedo w stanie Nowy Jork ( 41°14′6.88″N 74°12′50.78″W / 41.2352444°N 74.2141056°W / 41.2352444; -74.2141056 )). Proces Cintichem pierwotnie wykorzystywał 93% wysoko wzbogaconego U-235 osadzonego jako UO 2 wewnątrz cylindrycznej tarczy.

Pod koniec lat 70. 200 000 Ci (7,4 × 10 15  Bq) całkowitego promieniowania produktu rozszczepienia zostało wyekstrahowane co tydzień z 20-30 bombardowanych kapsuł HEU, stosując tak zwany „proces Cintichem [chemiczna izolacja]”. Obiekt badawczy z reaktorem badawczym typu basenowego o mocy 5 MW z 1961 r. został później sprzedany firmie Hoffman-LaRoche i stał się Cintichem Inc. W 1980 r. Cintichem Inc. rozpoczął produkcję/izolację 99 Mo w swoim reaktorze i stał się jedynym producent 99 Mo w latach 80-tych. Jednak w 1989 roku Cintichem wykrył podziemny wyciek produktów radioaktywnych, który doprowadził do zamknięcia i likwidacji reaktora, kończąc tym samym komercyjną produkcję 99 Mo w USA.

Produkcja 99 Mo rozpoczęła się w Kanadzie na początku lat siedemdziesiątych, a w połowie lat siedemdziesiątych została przeniesiona do reaktora NRU. Do 1978 r. reaktor dostarczał technet-99m w wystarczająco dużych ilościach, które zostały przetworzone przez wydział radiochemiczny AECL, sprywatyzowany w 1988 r. jako Nordion, obecnie MDS Nordion . W latach 90. zaplanowano zastąpienie starzejącego się reaktora NRU do produkcji radioizotopów. Fizyki Stosowanej Multipurpose Krata Experiment (klon) został zaprojektowany jako dedykowany zakładu produkcji izotopów. Początkowo w Chalk River Laboratories miały zostać zbudowane dwa identyczne reaktory MAPLE , z których każdy będzie w stanie zaspokoić 100% światowego zapotrzebowania na izotop medyczny. Jednak problemy z reaktorem MAPLE 1, w szczególności dodatni współczynnik reaktywności , doprowadziły do ​​anulowania projektu w 2008 roku.

Pierwsza komercyjna 99m generatory Tc wytwarzano w Argentynie w 1967 roku, 99 Mo wytwarzane w CNEA jest RA-1 Enrico Fermiego reaktora. Oprócz swojego rynku krajowego, CNEA dostarcza 99 Mo do niektórych krajów Ameryki Południowej.

Azja

W 1967 roku, pierwszy 99m procedury Tc przeprowadzono w Auckland , w Nowej Zelandii . 99 Mo był początkowo dostarczany przez Amersham w Wielkiej Brytanii, a następnie przez Australijską Organizację Nauki i Technologii Jądrowej ( ANSTO ) w Lucas Heights w Australii.

Europa

W maju 1963 roku Scheer i Maier-Borst jako pierwsi wprowadzili zastosowanie 99m Tc do zastosowań medycznych. W 1968 Philips-Duphar (później Mallinckrodt, dziś Covidien ) wprowadził na rynek pierwszy generator technetu-99m wyprodukowany w Europie i dystrybuowany z Petten w Holandii.

Niedobór

Globalne niedobory technetu-99m pojawiły się pod koniec 2000 roku, ponieważ dwa starzejące się reaktory jądrowe ( NRU i HFR ), które dostarczały około dwóch trzecich światowych dostaw molibdenu-99, który sam ma okres półtrwania tylko 66 godzin, zostały zamknięte w dół przez dłuższy okres konserwacji. W maju 2009 roku firma Atomic Energy of Canada Limited poinformowała o wykryciu niewielkiego wycieku ciężkiej wody w reaktorze NRU, który pozostawał nieczynny do czasu zakończenia remontu w sierpniu 2010 roku. głównych obiegów wody chłodzącej w sierpniu 2008 r. reaktor HFR został zatrzymany w celu przeprowadzenia dokładnego badania bezpieczeństwa. NRG otrzymała w lutym 2009 tymczasową licencję na eksploatację HFR tylko wtedy, gdy jest to konieczne do produkcji radioizotopów medycznych. HFR zatrzymał się do naprawy na początku 2010 roku i został ponownie uruchomiony we wrześniu 2010 roku.

Dwa zastępcze reaktory kanadyjskie (patrz reaktor MAPLE ) zbudowane w latach 90. zostały zamknięte przed rozpoczęciem eksploatacji ze względów bezpieczeństwa. W maju 2018 r. wydano pozwolenie na budowę nowego zakładu produkcyjnego w Kolumbii, MO .

Właściwości jądrowe

Technet-99m jest metastabilnym izomerem jądrowym , na co wskazuje litera „m” po jego liczbie masowej 99. Oznacza to, że jest to produkt rozpadu, którego jądro pozostaje w stanie wzbudzonym, który trwa znacznie dłużej niż zwykle. Jądro w końcu rozluźni się (tj. ulegnie dezaktywacji) do stanu podstawowego poprzez emisję promieni gamma lub wewnętrznych elektronów konwersji . Oba te tryby rozpadu przegrupowują nukleony bez transmutacji technetu w inny pierwiastek.

99m Tc rozpada się głównie przez emisję gamma, w nieco mniej niż 88% przypadków. ( 99m Tc → 99 Tc + γ) Około 98,6% tych rozpadów gamma daje promieniowanie gamma 140,5 keV, a pozostałe 1,4% to gamma o nieco wyższej energii przy 142,6 keV. Są to promieniowanie, które jest wychwytywane przez kamerę gamma, gdy 99m Tc jest używany jako znacznik radioaktywny do obrazowania medycznego . Pozostałe około 12% rozpadów 99m Tc odbywa się za pomocą konwersji wewnętrznej , co powoduje wyrzucanie elektronów konwersji wewnętrznej z dużą szybkością w kilku ostrych pikach (co jest typowe dla elektronów z tego typu rozpadu) również przy około 140 keV ( 99m Tc → 99 Tc + + e − ). Te elektrony konwersji będą jonizować otaczającą materię, tak jak zrobiłyby to elektrony promieniowania beta , przyczyniając się wraz z promieniami gamma 140,5 keV i 142,6 keV do całkowitej osadzonej dawki .

Czysta emisja promieniowania gamma jest pożądanym trybem zaniku w obrazowaniu medycznym, ponieważ inne cząstki odkładają więcej energii w ciele pacjenta ( dawka promieniowania ) niż w aparacie. Metastabilne przejście izomeryczne jest jedynym trybem rozpadu jądrowego, który zbliża się do czystej emisji gamma.

Okres półtrwania 99m Tc wynoszący 6,0058 godzin jest znacznie dłuższy (przynajmniej o 14 rzędów wielkości) niż większość izomerów jądrowych, choć nie jest wyjątkowy. Jest to wciąż krótki okres półtrwania w porównaniu z wieloma innymi znanymi sposobami rozpadu promieniotwórczego i mieści się w połowie zakresu okresów półtrwania dla radiofarmaceutyków stosowanych do obrazowania medycznego .

Po emisji gamma lub konwersji wewnętrznej powstały technet-99 w stanie podstawowym rozpada się z okresem półtrwania wynoszącym 211 000 lat do stabilnego rutenu-99 . Proces ten emituje miękkie promieniowanie beta bez promieniowania gamma. Tak niska radioaktywność produktu(ów) pochodnego(ych) jest pożądaną cechą dla radiofarmaceutyków.

Produkcja

Produkcja 99 Mo w reaktorach jądrowych

Napromienianie neutronami celów U-235

Nuklid rodzic z 99m Tc, 99 Mo, ekstrahuje się głównie do celów medycznych z produktów rozszczepienia powstających w neutrony napromieniowane U-235 celów, z których większość jest wytwarzany w pięciu jądrowych reaktorów badawczych na całym świecie za pomocą wysoko wzbogaconego uranu (HEU ) cele. Mniejsze ilości 99 Mo są produkowane z nisko wzbogaconego uranu w co najmniej trzech reaktorach.

Reaktory jądrowe produkujące 99 Mo z tarcz U-235. Rok wskazuje datę pierwszej krytyczności reaktora.
Rodzaj Reaktor Lokalizacja Cel/paliwo Rok
Producenci na dużą skalę NRU (wycofany) Kanada HEU/LEU 1957
BR2 Belgia HEU/HEU 1961
SAFARI-1 Afryka Południowa LEU/LEU 1965
HFR Holandia HEU/LEU 1961
Reaktor Ozyrysa Francja LEU/HEU 1966
Producenci regionalni OPAL Australia LEU/LEU 2006
MPR RSG-GAZ Indonezja LEU/LEU 1987
RA-3 Argentyna LEU/LEU 1961
MARIA Polska HEU/HEU 1974
LVR-15 Republika Czeska HEU/HEU 1957
Aktywacja neutronowa 98 Mo

Produkcja 99 Mo przez aktywację neutronową naturalnego molibdenu, czyli molibdenu wzbogaconego w 98 Mo, to kolejna, obecnie mniejsza droga produkcji.

Produkcja 99m Tc/ 99 Mo w akceleratorach cząstek

Produkcja „Instant” 99m Tc

Możliwość produkcji 99m Tc z bombardowaniem protonem 22 MeV celu 100 Mo w medycznych cyklotronach została zademonstrowana w 1971 roku. Ostatnie niedobory 99m Tc ponownie rozbudziły zainteresowanie produkcją „natychmiastowego” 99mTc przez bombardowanie protonami wzbogaconej izotopowo 100 Mo celów (>99,5%) po reakcji 100 Mo(p,2n) 99m Tc. Kanada uruchamia takie cyklotrony, zaprojektowane przez Advanced Cyclotron Systems , do produkcji 99m Tc na Uniwersytecie Alberta i Uniwersytecie Sherbrooke , a planuje kolejne na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej , TRIUMF , Uniwersytecie Saskatchewan i Uniwersytecie Lakehead .

Szczególną wadą produkcji cyklotronu przez (p,2n) na 100 Mo jest znacząca koprodukcja 99g Tc. Preferencyjne wrastanie tego nuklidu następuje ze względu na większy przekrój poprzeczny reakcji prowadzącej do stanu podstawowego, który jest prawie pięciokrotnie wyższy przy maksimum przekroju w porównaniu z metastabilnym przy tej samej energii. W zależności od czasu wymaganego do przetworzenia materiału docelowego i odzyskania 99m Tc, ilość 99m Tc w stosunku do 99g Tc będzie się nadal zmniejszać, co z kolei zmniejsza aktywność właściwą dostępnego 99m Tc. Doniesiono, że wrastanie 99g Tc, jak również obecność innych izotopów Tc, może negatywnie wpływać na późniejsze znakowanie i/lub obrazowanie; jednak zastosowanie celów o wysokiej czystości 100 Mo, określonych energii wiązki protonów i odpowiedniego czasu użycia okazało się wystarczające do uzyskania 99m Tc z cyklotronu porównywalnego z generatorem komercyjnym. Zaproponowano cele zawierające ciekły metal molibden, które pomogłyby w usprawnieniu przetwarzania, zapewniając lepszą wydajność produkcji. Szczególnym problemem związanym z ciągłym ponownym użyciem poddanych recyklingowi, wzbogaconych celów 100 Mo jest nieunikniona transmutacja celu, ponieważ inne izotopy Mo są generowane podczas napromieniania i nie mogą być łatwo usunięte po przetwarzaniu.

Pośrednie drogi produkcji 99 mln zł

Zbadano inne techniki produkcji izotopów oparte na akceleratorach cząstek. Zakłócenia dostaw 99 Mo pod koniec 2000 roku i starzenie się produkujących reaktorów jądrowych zmusiły przemysł do poszukiwania alternatywnych metod produkcji. Dalej badano zastosowanie cyklotronów lub akceleratorów elektronów do wytwarzania 99 Mo ze 100 Mo w reakcjach (p,pn) lub (γ,n). Reakcja (n,2n) na 100 Mo daje większy przekrój poprzeczny reakcji dla neutronów wysokoenergetycznych niż (n,γ) na 98 Mo z neutronami termicznymi. W szczególności metoda ta wymaga akceleratorów generujących widma neutronów prędkich, takich jak wykorzystujące DT lub inne reakcje oparte na fuzji, lub reakcje rozszczepiania o wysokiej energii lub wybijania. Wadą tych technik jest konieczność stosowania wzbogaconych celów 100 Mo, które są znacznie droższe niż naturalne cele izotopowe i zazwyczaj wymagają recyklingu materiału, co może być kosztowne, czasochłonne i żmudne.

Generatory technetu-99m

Główny artykuł: generator technetu-99m

Krótki okres półtrwania Technetu-99m wynoszący 6 godzin uniemożliwia przechowywanie, a transport byłby bardzo kosztowny. Zamiast tego, jego macierzysty nuklid 99 Mo jest dostarczany do szpitali po jego ekstrakcji z tarcz uranowych napromieniowanych neutronami i oczyszczeniu w specjalnych zakładach przetwórczych. Dostarczany jest przez wyspecjalizowane firmy radiofarmaceutyczne w postaci generatorów technetu-99m na całym świecie lub bezpośrednio dystrybuowany na rynek lokalny. Generatory, potocznie zwane moly cows, to urządzenia mające na celu zapewnienie ochrony przed promieniowaniem na czas transportu oraz zminimalizowanie prac wydobywczych wykonywanych w placówce medycznej. Typowa moc dawki w odległości 1 metra od generatora 99m Tc podczas transportu wynosi 20-50  μSv/h . Wydajność tych generatorów spada z czasem i muszą być wymieniane co tydzień, ponieważ okres półtrwania 99 Mo wynosi wciąż tylko 66 godzin.

Molibdenu-99 rozpada się spontanicznie do stanów wzbudzonych 99 Tc przez beta rozpadu . Ponad 87% rozpadów prowadzi do wzbudzonego stanu 142 keV 99m Tc. A
β−
 elektron i a
ν
mi w procesie emitowane są antyneutrina elektronowe ( 99 Mo → 99m Tc +
β−
 +
ν
mi). ten
β−
elektrony są łatwo ekranowane do transportu, a generatory 99m Tc stanowią jedynie niewielkie zagrożenie promieniowaniem, głównie z powodu wtórnego promieniowania rentgenowskiego wytwarzanego przez elektrony (znane również jako Bremsstrahlung ).

W szpitalu 99m Tc, który powstaje w wyniku rozpadu 99 Mo, jest chemicznie wydobywany z generatora technetu-99m. Większość komercyjnych generatorów 99 Mo/ 99m Tc wykorzystuje chromatografię kolumnową , w której 99 Mo w postaci rozpuszczalnego w wodzie molibdenianu, MoO 4 2- jest adsorbowany na kwaśnym tlenku glinu (Al 2 O 3 ). Kiedy 99 Mo rozpada się, tworzy nadtechnecjan TcO 4 − , który ze względu na swój pojedynczy ładunek jest słabiej związany z tlenkiem glinu. Przeciągając normalny roztwór soli fizjologicznej przez kolumnę z unieruchomionym 99 MoO 4 2- eluuje rozpuszczalny 99m TcO 4 − , w wyniku czego powstaje roztwór soli zawierający 99m Tc w postaci rozpuszczonej soli sodowej nadtechnecjanu . Jeden generator technet-99m, trzymając tylko kilka mikrogramów 99 Mo, potencjalnie może zdiagnozować 10.000 pacjentów, ponieważ będzie produkować 99m Tc silnie przez ponad tydzień.

Scyntygrafia technetowa szyi pacjenta z chorobą Gravesa-Basedowa

Przygotowanie

Zobacz też: chelatacja

Technet opuszcza generator w postaci jonu nadtechnecjanu TcO 4 − . Stopień utlenienia Tc w tym związku wynosi +7. Jest to bezpośrednio odpowiednie do zastosowań medycznych tylko w skanach kości (jest wychwytywany przez osteoblasty) i niektórych skanach tarczycy (jest wychwytywany w miejsce jodu przez normalne tkanki tarczycy). W innych typach skanów opartych na 99mTc , do roztworu nadtechnecjanu dodaje się środek redukujący, aby obniżyć stopień utlenienia technecjum do +3 lub +4. Po drugie, dodawany jest ligand, aby utworzyć kompleks koordynacyjny . Ligand jest wybierany tak, aby miał powinowactwo do konkretnego narządu, który ma być celem. Na przykład kompleks egzetazymu Tc w stanie utlenienia +3 jest w stanie przekroczyć barierę krew-mózg i przepływać przez naczynia w mózgu w celu obrazowania mózgowego przepływu krwi. Inne ligandy obejmują sestamibi do obrazowania perfuzji mięśnia sercowego i merkaptoacetylotriglicynę do skanowania MAG3 w celu pomiaru czynności nerek.

Zastosowania medyczne

W 1970 roku Eckelman i Richards zaprezentowali pierwszy „zestaw” zawierający wszystkie składniki potrzebne do uwolnienia 99m Tc „dojonego” z generatora, w postaci chemicznej do podania pacjentowi.

Technet-99m jest wykorzystywany w 20 milionach diagnostycznych nuklearnych procedur medycznych rocznie. Około 85% procedur obrazowania diagnostycznego w medycynie nuklearnej wykorzystuje ten izotop jako znacznik radioaktywny . Książka Klausa Schwochau Technetium wymienia 31 radiofarmaceutyków opartych na 99m Tc do obrazowania i badań funkcjonalnych mózgu , mięśnia sercowego , tarczycy , płuc , wątroby , pęcherzyka żółciowego , nerek , szkieletu , krwi i guzów . Dostępna jest również nowsza recenzja.

W zależności od procedury, 99m Tc jest oznaczany (lub związany z) lekiem, który transportuje go do wymaganej lokalizacji. Na przykład, gdy 99mTc jest chemicznie związany z egzetazymem (HMPAO), lek może przekraczać barierę krew-mózg i przepływać przez naczynia w mózgu w celu obrazowania mózgowego przepływu krwi. Ta kombinacja jest również używana do znakowania białych krwinek ( WBC znakowanych 99m Tc) w celu wizualizacji miejsc infekcji. 99m Tc sestamibi służy do obrazowania perfuzji mięśnia sercowego, które pokazuje, jak dobrze krew przepływa przez serce. Obrazowanie w celu pomiaru czynności nerek odbywa się poprzez przyłączenie 99mTc do merkaptoacetylotriglicyny ( MAG3 ); ta procedura jest znana jako skanowanie MAG3 .

Technet-99m może być łatwo wykryty w organizmie przez sprzęt medyczny, ponieważ emituje promieniowanie gamma o mocy 140,5  keV (są to mniej więcej tej samej długości fali, co emitowane przez konwencjonalny sprzęt do diagnostyki rentgenowskiej), a jego okres półtrwania dla emisji gamma wynosi sześć godzin ( co oznacza, że ​​94% rozpada się do 99 Tc w ciągu 24 godzin). „Krótki” fizyczny okres półtrwania izotopu i jego biologiczny okres półtrwania wynoszący 1 dzień (pod względem aktywności człowieka i metabolizmu) pozwala na procedury skanowania, które szybko gromadzą dane, ale utrzymują całkowitą ekspozycję pacjenta na promieniowanie na niskim poziomie.

Skutki uboczne promieniowania

Leczenie diagnostyczne z użyciem technetu-99m spowoduje narażenie techników, pacjentów i przechodniów na promieniowanie. Typowe ilości technetu podawać do prób Immunoscintigraphy, takich jak SPECT badań, w zakresie od 400 do 1100 MBq (11 do 30 mCi) ( milikiur lub mCi, oraz mega Becquerel'em lub MBq) dla osób dorosłych. Dawki te powodują narażenie pacjenta na promieniowanie o wartości około 10 m Sv (1000  mrem ), co odpowiada około 500 naświetleniom klatki piersiowej . Ten poziom narażenia na promieniowanie niesie ryzyko 1 na 1000 w ciągu życia rozwoju litego raka lub białaczki u pacjenta. Ryzyko jest wyższe u młodszych pacjentów i mniejsze u starszych. W przeciwieństwie do prześwietlenia klatki piersiowej, źródło promieniowania znajduje się wewnątrz pacjenta i będzie noszone przez kilka dni, narażając innych na promieniowanie z drugiej ręki. Współmałżonek, który przez cały ten czas przebywa stale przy pacjencie, może w ten sposób otrzymać jedną tysięczną dawki promieniowania pacjenta.

Krótki okres półtrwania izotopu pozwala na procedury skanowania, które szybko zbierają dane. Izotop ma również bardzo niski poziom energii dla emitera gamma. Jego energia ~140 keV sprawia, że ​​jest bezpieczniejszy w użyciu ze względu na znacznie zmniejszoną jonizację w porównaniu z innymi emiterami gamma. Energia gamma z 99m Tc jest mniej więcej taka sama jak promieniowanie z komercyjnego diagnostycznego urządzenia rentgenowskiego, chociaż liczba emitowanych gamma daje dawki promieniowania bardziej porównywalne do badań rentgenowskich, takich jak tomografia komputerowa .

Technet-99m ma kilka cech, które sprawiają, że jest bezpieczniejszy niż inne możliwe izotopy. Jego tryb zaniku gamma może być łatwo wykryty przez kamerę, co pozwala na użycie mniejszych ilości. A ponieważ technet-99m ma krótki okres półtrwania, jego szybki rozpad na znacznie mniej radioaktywny technet-99 powoduje stosunkowo niską całkowitą dawkę promieniowania dla pacjenta na jednostkę początkowej aktywności po podaniu, w porównaniu z innymi radioizotopami. W postaci podanej w tych badaniach (najczęściej nadtechnecjan) technet-99m i technet-99 są eliminowane z organizmu w ciągu kilku dni.

Technika skanowania 3D: SPECT

Główny artykuł: Emisyjna tomografia komputerowa pojedynczego fotonu

Emisyjna tomografia pojedynczych fotonów (SPECT) to technika obrazowania medycyny nuklearnej przy użyciu promieni gamma. Może być stosowany z dowolnym izotopem emitującym promieniowanie gamma, w tym 99m Tc. Przy zastosowaniu technetu-99m radioizotop jest podawany pacjentowi, a uciekające promienie gamma padają na ruchomą kamerę gamma, która oblicza i przetwarza obraz. Aby uzyskać obrazy SPECT, kamera gamma jest obracana wokół pacjenta. Projekcje są uzyskiwane w określonych punktach podczas obrotu, zwykle co trzy do sześciu stopni. W większości przypadków do uzyskania optymalnej rekonstrukcji wykorzystywany jest pełny obrót o 360°. Czas potrzebny na uzyskanie każdej projekcji jest również zmienny, ale typowy jest 15-20 sekund. Daje to całkowity czas skanowania 15-20 minut.

Radioizotop technetu-99m jest stosowany głównie w skanach kości i mózgu. W skanach kości jon nadtechnecjanowy jest stosowany bezpośrednio, ponieważ jest wychwytywany przez osteoblasty usiłujące wyleczyć uszkodzenie szkieletu lub (w niektórych przypadkach) jako reakcja tych komórek na nowotwór (pierwotny lub przerzutowy) w kości. W skanowaniu mózgu 99m Tc jest przyłączany do czynnika chelatującego HMPAO w celu wytworzenia eksetazymu technetu ( 99m Tc) , środka, który lokalizuje się w mózgu zgodnie z regionem przepływu krwi, dzięki czemu jest przydatny do wykrywania udarów i chorób otępiennych, które zmniejszają obszar mózgu przepływ i metabolizm.

Ostatnio scyntygrafia technetem-99m została połączona z technologią współrejestracji CT w celu uzyskania skanów SPECT/CT . Wykorzystują one te same radioligandy i mają takie same zastosowania jak skanowanie SPECT, ale są w stanie zapewnić jeszcze dokładniejszą lokalizację trójwymiarową tkanek o wysokim wychwytu, w przypadkach, gdy potrzebna jest większa rozdzielczość. Przykładem jest skan przytarczyc z użyciem sestamibi, który jest wykonywany przy użyciu 99m Tc radioligandu sestamibi i może być wykonany zarówno w aparatach SPECT, jak i SPECT/CT.

Skan kości

Medycyny nuklearnej technika powszechnie nazywany scyntygrafia kości zwykle używa 99m Tc. Nie należy go mylić ze „skanem gęstości kości”, DEXA , który jest niskoekspozycyjnym testem rentgenowskim mierzącym gęstość kości w poszukiwaniu osteoporozy i innych chorób, w których kości tracą masę bez aktywności odbudowy. Technika medycyny nuklearnej jest wrażliwa na obszary o nietypowej odbudowie kości, ponieważ radiofarmaceutyk jest pobierany przez komórki osteoblastów , które budują kość. Technika jest zatem wrażliwa na złamania i reakcję kości na nowotwory kości, w tym przerzuty. W przypadku skanowania kości pacjentowi wstrzykuje się niewielką ilość materiału radioaktywnego, np. 700-1100 MBq (19-30 mCi) 99m Tc-medronu, a następnie skanuje się gammakamerą . Kwas medronowy jest pochodną fosforanową , która może zamieniać miejsca z fosforanem kostnym w obszarach aktywnego wzrostu kości, zakotwiczając w ten sposób radioizotop w tym konkretnym regionie. Aby zobaczyć małe zmiany (mniej niż 1 centymetr (0,39 cala)) zwłaszcza w kręgosłupie, może być wymagana technika obrazowania SPECT , ale obecnie w Stanach Zjednoczonych większość towarzystw ubezpieczeniowych wymaga osobnej autoryzacji na obrazowanie SPECT.

Obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego

Główny artykuł: Obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego

Obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego (MPI) to forma funkcjonalnego obrazowania serca, stosowana w diagnostyce choroby niedokrwiennej serca . Podstawową zasadą jest to, że w warunkach stresu chory mięsień sercowy otrzymuje mniejszy przepływ krwi niż normalny mięsień sercowy. MPI jest jednym z kilku rodzajów testów wysiłkowych serca . W teście naprężeń jądrowych średnia ekspozycja na promieniowanie wynosi 9,4 mSV, co w porównaniu z typowym 2-widokowym zdjęciem rentgenowskim klatki piersiowej (0,1 mSV) odpowiada 94 promieniom rentgenowskim klatki piersiowej.

Do tego celu można użyć kilku radiofarmaceutyków i radionuklidów, z których każdy dostarcza innych informacji. W mięśnia skanów perfuzję 99m Tc radiofarmaceutyków 99m Tc tetrofosminę (Myoview, GE Healthcare ) lub 99m Tc sestamibi (Cardiolite, Bristol-Myers Squibb ) są stosowane. Następnie stres mięśnia sercowego jest wywoływany albo przez wysiłek fizyczny, albo farmakologicznie za pomocą adenozyny , dobutaminy lub dipirydamolu (Persantine), które zwiększają częstość akcji serca, lub przez regadenozon (Lexiscan), środek rozszerzający naczynia krwionośne. ( Aminofilina może być użyta do odwrócenia działania dipirydamolu i regadenozonu). Skanowanie można następnie przeprowadzić za pomocą konwencjonalnej kamery gamma lub SPECT/CT.

Wentykulografia serca

W wentylacji serca wstrzykuje się radionuklid, zwykle 99m Tc, i obrazuje serce w celu oceny przepływu przez niego, choroby wieńcowej , wad zastawkowych serca , wrodzonych wad serca , kardiomiopatii i innych zaburzeń serca . W teście naprężeń jądrowych średnia ekspozycja na promieniowanie wynosi 9,4 mSV, co w porównaniu z typowym zdjęciem rentgenowskim klatki piersiowej z 2 widokami (0,1 mSV) odpowiada 94 promieniom rentgenowskim klatki piersiowej. Naraża pacjentów na mniejsze promieniowanie niż porównywalne badania rentgenowskie klatki piersiowej .

Funkcjonalne obrazowanie mózgu

Zazwyczaj znacznikiem emitującym promieniowanie gamma stosowanym w funkcjonalnym obrazowaniu mózgu jest 99mTc -HMPAO (heksametylopropylenoaminooksym, egzatazym ). Można również użyć podobnego znacznika 99m Tc-EC. Cząsteczki te są preferencyjnie dystrybuowane do regionów o wysokim przepływie krwi w mózgu i działają w celu oceny metabolizmu mózgu regionalnie, próbując zdiagnozować i różnicować różne przyczyny patologii demencji . W połączeniu z techniką 3-D SPECT konkurują one ze skanami mózgu FDG-PET i skanami mózgu fMRI jako techniki mapowania regionalnego tempa metabolizmu tkanki mózgowej.

Identyfikacja węzła wartowniczego

Właściwości radioaktywne 99m Tc można wykorzystać do identyfikacji głównych węzłów chłonnych drenujących nowotwór, taki jak rak piersi lub czerniak złośliwy . Jest to zwykle wykonywane podczas biopsji lub resekcji . Wokół planowanego miejsca biopsji wstrzykuje się śródskórnie filtrowany koloid siarki znakowany 99m Tc lub tilmanocept technetu (99mTc) . Ogólną lokalizację węzła wartowniczego określa się za pomocą ręcznego skanera z sondą gamma-sensor, która wykrywa znacznik znakowany technetem-99m, który został wcześniej wstrzyknięty wokół miejsca biopsji. Wstrzyknięcie błękit metylenowy lub isosulfan błękitu odbywa się w tym samym czasie do wszystkich węzłów barwnika Opróżnianie widoczny na niebiesko. Następnie wykonuje się nacięcie w obszarze o największej akumulacji radionuklidów, a węzeł wartowniczy identyfikuje się w nacięciu poprzez inspekcję; niebieski barwnik izosulfanowy zwykle barwi na niebiesko wszystkie węzły chłonne, które są odprowadzane z obszaru wokół guza.

Immunoscyntygrafia

Immunoscyntygrafia włącza 99m Tc do przeciwciała monoklonalnego , białka układu odpornościowego , zdolnego do wiązania się z komórkami nowotworowymi . Kilka godzin po wstrzyknięciu, sprzęt medyczny jest używany do wykrywania promieni gamma emitowanych przez 99m Tc; wyższe stężenia wskazują, gdzie znajduje się guz. Ta technika jest szczególnie przydatna do wykrywania trudnych do wykrycia nowotworów, takich jak nowotwory atakujące jelita . Te zmodyfikowane przeciwciała są sprzedawane przez niemiecką firmę Hoechst (obecnie część Sanofi-Aventis ) pod nazwą „Scintium”.

Oznakowanie puli krwi

Kiedy 99m Tc jest połączony ze związkiem cyny , wiąże się z czerwonymi krwinkami i dlatego może być używany do mapowania zaburzeń układu krążenia . Jest powszechnie stosowany do wykrywania miejsc krwawienia z przewodu pokarmowego, jak również frakcji wyrzutowej , zaburzeń ruchu ścian serca, nieprawidłowego przecieku oraz do wykonywania wentrykulografii .

Pirofosforan na uszkodzenie serca

Pirofosforan jonowa z 99m Tc przestrzega wapnia depozytów w uszkodzonym sercem mięśni, dzięki czemu nadaje się do oceny szkód po ataku serca .

Koloid siarki do skanowania śledziony

Siarki koloidu 99m Tc jest oczyszczane przez śledziony , dzięki czemu możliwe jest zdjęcie strukturę śledziony.

uchyłek Meckela

Nadtechnecjan jest aktywnie gromadzony i wydzielany przez komórki śluzowe błony śluzowej żołądka, a zatem technecjan(VII) znakowany radioaktywnie Tc99m jest wstrzykiwany do organizmu podczas poszukiwania ektopowej tkanki żołądka, tak jak w uchyłku Meckela w skanach Meckela.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Cytaty
Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki


Zapalniczka:
technet-99 		Technet-99m jest
izotop z technetu 		Cięższy:
technet-100
Produkt rozpadu :
molibdenu-99 		Łańcuch rozpadu
technetu-99m 		rozpada się na:
technet-99