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APPUNTI SALETTI
La medicina nucleare è una branca medica che serve per lo studio in vivo dei tessuti, degli organi e delle funzionalità del corpo umano. In vivo come tipo di studio significa che l’oggetto che si va a studiare è un oggetto vivente, sia esso un uomo, sia esso un animale, ma sicuramente non è un oggetto inerte. L’oggetto che si va a studiare è necessario che sia vivo, che abbia del circolante al suo interno, del sangue che circola. La medicina nucleare è usata sia a scopo diagnostico, ovvero per individuare patologie è stipulare la funzionalità degli organi, sia a scopo terapeutico. Noi ci si occupa di medicina nucleare diagnostica, di esami di medicina nucleare. Si sfrutta il fatto che certe sostanze, che si chiamano radio farmaci, una volta iniettati all’interno dell’organismo seguono il percorso di un particolare elemento, che può essere l’ossigeno, come il carbonio o l’azoto, si distribuiscono poi all’interno dell’organismo, ma poiché sono legati a sostanze radioattive sono monitorabili dall’esterno mediante opportune apparecchiature. Il tracciante radioattivo solitamente si inietta per via endovenosa.
La prima grossa differenza con la metodica di imaging è che è necessario alla MN che l’oggetto da studiare sia vitale,del quale si studia la funzionalità, il metabolismo ecc.. tutti aspetti legati al flusso di sangue. La seconda differenza sta nel fatto che in MN si inietta qualcosa al paziente; in RM o in TC l’oggetto studiato non irradia ma è l’oggetto attenuatore di una sorgente che irradia; quindi in MN la sorgente radiante è il paziente, al quale è stato opportunamente somministrato del tracciante radioattivo legato ad una molecola (il tutto si chiama RADIOFARMACO). La distribuzione all’interno del corpo da parte del radio farmaco è sintomatico, indicatore di funzionalità o non funzionalità, di patologia o altro all’interno del corpo umano.
Per esempio: per fare una scintigrafia ossea, viene iniettato al paziente un tracciante radioattivo, che si va a distribuire in tutti i compartimenti ossei, quindi, in tutto lo scheletro dalla testa fino ai piedi.
La visualizzazione è in livelli di grigio chiaro/scuro e la maggiore o minore intensità è indice di maggiore o minore captazione del tracciante.
Questa è una sezione assiale di un cranio, in cui si va a studiare per esempio la distribuzione di zuccheri, o si studia per vedere se c’è funzionalità e escludere, per esempio, la presenza di patologie come Alzhaimer o Parkinson.
Queste qua sono sezioni assiali, sagittali e coronali di un cuore.
Il dettaglio morfologico anatomico che si ottiene con questo tipo di immagine è molto ridotto rispetto a quello ottenibile con esami di radiologia tradizionale o addirittura con la tc.
Con le scintigrafie e con gli esami di medicina nucleare in generale, non si va a ricercare le informazioni morfologiche, bensì le informazioni di tipo funzionale.
In CT ed anche in RM, il contrasto che si ottiene in immagine è dovuto alla differenza di attenuazione che i tessuti inducono sul recettore di immagine se posti ad una sorgente radiante, qui invece, il contrasto che si ottiene non è tanto dovuto alla differenza di densità della struttura quanto alla diversa captazione del radio farmaco all’interno delle strutture.
Questo è uno studio dello scheletro in toto: nel femore, per esempio, c’è un pallino più scuro e può voler dire, questa ipercaptazione, che c’è una metastasi ossea in quel punto.
Quindi, nell’imaging trasmissivo la sorgente è posta all’esterno, il paziente è considerato a tutti gli effetti l’attenuatore e i rivelatori di una TC o i CR di un tubo radiogeno sono i sistemi di registrazione dell’immagine. Nell’imaging EMISSIVO la sorgente è il paziente, si acquisisce la distribuzione del radiofarmaco mediante oggetti chiamati gamma camera.
Questo è un esempio di gamma camera; il paziente viene sdraiato sul lettino una volta che è stato iniettato il radio farmaco. Quei quadrati sono le teste della gamma camera che sono montate sul gantry, molto simile a quello della CT, e l’emissione proveniente dal paziente viene registrata da queste teste.
CARATTERISTICHE FISICHE DEL TRACCIANTE
L’isotopo principe è il Tecnezio 99 metastabile, che ha un numero di massa (A) 99, Z=43, ha un tempo di dimezzamento di 6 ore (significa che dopo 6 ore la sua attività si dimezza); l’energia del tracciante è un’energia fissa a 140 KeV e si manifesta sottoforma di radiazione gamma, quindi radiazione puramente elettromagnetica, senza carica né massa.
Da notare: le energie con cui si ha a che fare con i tubi radiologici, con la CT sono, per esempio, 140 KV, che danno luogo ad uno spettro continuo di fotoni, con energia massima pari a 140 KV ma mediamente pari a circa 1/3 dell’energia di picco. IN MEDICINA NUCLEARE si a che fare, nella quasi totalità dei casi, con radiazione monoenergetica da 140 KeV in su, quindi molto più energetica e sicuramente tutta dello stesso valore, cioè non è uno spettro ma è una radiazione monopolarica. Si fanno lavorare questi isotopi radioattivi che hanno emissioni monoenergetiche, che corrispondono a salti quantici ben definiti che danno luogo ad un valore ben preciso.
Altro nuclide che viene impiegato molto spesso è lo Iodio 123, un isotopo abbastanza comune dello Iodio, che ha un tempo di dimezzamento più lungo pari al doppio del Tecnezio 99 ed un’emissione di poco più energetica pari a 159 KeV. Altro isotopo, che viene utilizzato in quantitativi molti ridotti per valutare la funzionalità tiroidea è lo Iodio 131, che ha un tempo di dimezzamento molto lungo pari a 8 giorni ed infatti viene utilizzato sì per la funzionalità tiroidea ma nella maggior parte dei casi viene utilizzato per la cura del carcinoma tiroideo perché va a fissarsi alla parte non operata della tiroide con lo scopo di distruggere completamente le cellule tumorali e, poiché il tempo di dimezzamento tipico è di 8 giorni, la permanenza all’interno dell’organo è molto lunga e proprio per questo la cura è più efficace. L’energia è molto elevata , è pari a 364 KeV. Gallio 67 ha tempo di dimezzamento pari a circa 78 giorni, con emissioni multiple diverse utilizzate per aspetti diversi; hanno più righe di emissione 93,184 e 300 e sono considerate medie energie (anche l’Indio che ha tempo di dimezzamento 2, giorni).
Tecnezio e Iodio 123 hanno basse energie, Iodio 131 alte energie.
Tutti questi isotopi sono applicati nella SPECT, che è l’acronimo di single photon emission tomography, quindi tomografia di emissione di fotone singolo, dove per fotone singolo si accettano anche condizioni in cui si ha una riga multipla di emissione.
La PET, invece, indica la positron emission tomography, cioè l’utilizzo di traccianti che non decadono gamma ma che decadono beta+ e, solo successivamente all’annichilazione del beta+ col beta-, danno luogo all’emissione di fotoni da 511 KeV. Quindi, con SPECT si va a cercare l’emissione di uno o più singoli fotoni, cioè la diseccitazione, la trasformazione del nucleo avviene mediante l’emissione di uno o più gamma, come nel caso del Gallio e dell’Indio; la trasformazione di Azoto e Fluoro 18 non avviene con emissione gamma, ma avviene con emissioni di tipo beta+, quindi viene espulso dal nucleo un beta+ (ovvero una radiazione uguale all’elettrone, stessa massa, stessa carica ma di segno opposto); è una particella che in natura non esiste, esiste all’interno del nucleo e si manifesta al momento della sua disintegrazione. Essendo una particella anomala, l’interazione cui va incontro è esclusiva di questa particella e si chiama annichilazione: appena il beta+ incontra un beta- (un elettrone) si combinano, si annullano in termini di carica, di massa, ma poiché vi è conservazione dell’energia, la massa che si annulla nell’annichilazione la ritroviamo sottoforma di radiazione elettromagnetica. Infatti, la massa dell’elettrone è 511 KeV, uguale a quella del positrone. Si ritrova il segnale di un’avvenuta disintegrazione beta+ perché si trovano 2 fotoni da 511 KeV, a 180a^ rispetto al punto in cui è avvenuta la disintegrazione.
Con l’Azoto 13 e il Fluoro 18 cambiano totalmente i tempi di dimezzamento (10 e 109 minuti); la PET è tutto un mondo diverso, sia in termini di energia poiché 511 KeV è molto più elevata, sia in termini di tempo di dimezzamento (sono radionuclidi a vita molto più breve, quelli utilizzati dalla PET).
La gamma camera è lo strumento che viene usato nell’applicazione SPECT, invece, gli oggetti che si impiegano per sfruttare l’emissione di coppie di fotoni a 511 KeV, non sono oggetti che hanno 1,2,3 teste, ma sono oggetti ad anello continuo (ricordano il gantry di una CT), dove il sistema di rivelazione è un vero e proprio anello completo, all’interno del quale il paziente si muove e da cui si ricavano le emissioni dei fotoni a 511 KeV. Nella PET fa molto comodo l’anello completo perché in un colpo solo si vedono i 2 fotoni a 511 KeV emessi a 180a, altrimenti non si potrebbe rischiare alla presenza di un’annichilazione.
La gamma camera, quindi, può avere 1,2 o 3 teste, che possono essere messe ad H, in antero-posteriore od in postero-anteriore, a L,a 90a^ od a angoli diversi.
FASI DI UN ESAME DI MEDICINA NUCLEARE
- preparazione del paziente, che può iniziare anche a casa
- preparazione del radio farmaco (in base al peso, all’età del paziente) e misura della attività con uno strumento chiamato calibratore di dose o (meglio) di attività
- somministrazione del radio farmaco, solitamente per via endovenosa
Il TOMOGRAFO PET è diversamente architettato, il sistema di rivelazione è a tutto tondo intorno al paziente per fare in modo che ciascuna coppia di fotoni a 511 KeV che viene emessa a seguito dell'annichilazione di un positrone venga rivelata. In tutte le direzioni le coppie emesse possono essere rivelate. Un tempo c'erano delle gamma camere a 2 teste (1 era opposta all'altra) utilizzate per la rivelazione di radiazione a 511 KeV,emessa per la conservazione della quantità di moto a 180 gradi, ma erano molto poco efficienti, si rischiava di dover fare esami molto lunghi, far iniettare molto al paziente e magari si avevano informazioni di scarsa utilità.
Il valore di ATTIVITA' che viene iniettato è molto variabile, in funzione del tipo di esame, del tipo di paziente e del tipo di apparecchiatura con cui si lavora. L'attività iniettata varia in un range che va da 1/2 mCi fino anche a circa 30 mCi, quindi è molto variabile. L'unità di misura dell'attività nel SI è il Bequerel (Bq); 1mCi = 37MBq, 1Bq= 1disintegrazione/1 sec; 1Ci = 37GBq. Quindi, il range di attività iniettata in Bq va da 20MBq a circa 1GBq.
Questo è grosso modo come è il principio di rivelazione in SPECT, quindi con emissione di fotone singolo e ad esempio 1 testa, e con emissione di 2 fotoni a 511 KeV
SCHEMA: elemento sensibile= rivelatore elemento che in interpone tra il paziente e il rivelatore = collimatore , che serve a focalizzare la radiazione che viene emessa dal paziente Il sistema di collimazione o di focalizzazione è fisso.
PET Il Fluoro 18 emette un positrone a circa 300 KeV di energia cinetica iniziale, quindi, nel corpo, nell'acqua fa qualche mm e questo costituisce una fonte d'errore nella ricostruzione, attenuata dagli algoritmi di ricostruzione. Questo varia in base al radioisotopo, un conto è il Fluoro 18, un altro è l'Azoto 13.
Si vedrà anche come si effettuano i controlli di qualità per vedere come si effettua un corretto funzionamento. C'è un decreto normativo che ci impone di conoscere lo strumento e, in particolare, di effettuare a cadenze periodiche quelli che si chiamano controlli di qualità, dopo le prove di accettazione o collaudo e le prove di stato.
All'intero di questi decreti, vengono nominate anche delle figure di riferimento, fra le quali c'è anche il tecnico sanitario di radiologia medica, che può essere la persona proprio demandata all'esecuzione di questi controlli e prove di confronto. Il responsabile generale di normale è il medico, con il fisico vengono affrontati i programmi di garanzia della qualità apparecchiatura per apparecchiatura e con il tecnico vengono effettuate le prove. Le prove si articolano in funzionamento e collaudo, costanza e qualità. Nel decreto 187 sono presenti i criteri minimi di accettabilità, criteri al di sotto dei quali vi sono tutte le ragioni che il medico responsabile di quell'apparecchiatura la possa dichiarare non idonea all'utilizzo.
Calibratore, gamma camera e topografo PET sono tutte apparecchiature che al loro interno hanno un sistema di rivelazione della radiazione perché sono composte da un volume sensibile che nel caso della gamma camera e PET è un cristallo scintillatore o nel caso del calibratore è del gas. All'interno del volume sensibile la radiazione incidente, sia essa il campioncino da misurare nel calibratore, sia essa la radiazione che va a incidere nella testa della gamma camera, sia essa la radiazione che va a incidere sull'anello, interagisce rilasciando energia e dando luogo ad un segnale elettronico associato che ci dice che è avvenuta un'interazione. Il segnale elettrico viene analizzato da un analizzatore multicanale e da questo si ricostruisce l'immagine.
Tutte le apparecchiature con cui abbiamo a che fare si possono schematizzare così: RIVELATORE SENSIBILE ALLA RADIAZIONE- RADIAZIONE INCIDENTE che è comunque radiazione gamma - in entrata ANALIZZATORE MULTICANALE - in uscita DISPLAY O IMMAGINE SCINTIGRAFICA/PET.
RIVELATORI Il calibratore di dose è una camera di ionizzazione con geometria cilindrica; all’interno del rivelatore a gas succede che la radiazione incidente ionizza il gas e, quindi, crea lungo il percorso coppie di ioni e elettroni, le quali sotto l’azione di un campo elettrico (anodo-catodo) slittano verso l’elettrodo di segno opposto. La spia dell’avvenuta interazione è l’arrivo della coppia dell’elettrone e dello ione rispettivamente sull’anodo e sul catodo, cioè avviene la traduzione dell’interazione in segnale elettrico. Si sa, quindi, che l’interazione è avvenuta perché si nota da qualche parte un aumento od una caduta di potenziale perche, per esempio, qualche elettrone è arrivato all’anodo e da 300 Volt è 280 Volt.
Cristallo scintillatore: non vi è ionizzazione, il volume sensibile non è un gas, ma è un solido e l’interazione della radiazione con il cristallo scintillatore si traduce in
centralina è posta all'esterno). E' un oggetto di geometria cilindrica lungo 30-40 cm munito di foro centrale nel quale viene posta la sorgente (non è necessario nessun tappo, anzi sarebbe d'intralcio all'ascensorino motorizzato dentro il foro). Intorno ad esso è presente, come volume sensibile, un gas ad alto numero atomico (aria, argon, metano) sigillato all'interno di un contenitore in modo che non ci siano influenze di temperatura e pressione, in quanto potrebbero variare il numero di coppie che si vengono a creare in seguito al rilascio di energia da parte della radiazione incidente. La schermatura evita l'influenza di fonti di radiazione esterne al calibratore, e chiaramente la parete che separa il gas dal campione sarà una parete molto sottile (per una minore attenuazione).
Come si è già detto il calibratore lavora come una camera di ionizzazione, di conseguenza avremo un elettrodo ad alta tensione che sarà l'anodo ed un altro a bassa tensione che sarà il catodo: all'anodo vanno gli elettroni ed al catodo gli ioni positivi. Gli ordini di grandezza, giusto per avere un'idea, sono di 200-300 V per quanto riguarda la tensione e di qualche mA per quanto riguarda la corrente.
Se abbiamo un volume sensibile, un gas, e applichiamo una ddp, avremo varie regioni di funzionamento: -regime di ricombinazione delle cariche: regione iniziale caratterizzata da un campo troppo debole; le cariche prodotte non riescono a raggiungere gli elettrodi. -regime di saturazione: regione di utilizzo delle camere di ionizzazione in cui tutte le cariche prodotte vengono raccolte dagli elettrodi dando luogo al segnale. A dare il segnale sono gli elettroni, i quali arrivano più velocemente all'anodo rispetto agli ioni che impiegano più tempo a raggiungere il catodo. -regime proporzionale e -regime geiger: si perde la proporzionalità tra cariche create e rilascio di energia (si ha quella che si chiama "scarica Geiger"). Il range di funzionamento di una camera di ionizzazione corrisponde al regime di saturazione dove tutte le cariche vengono raccolte agli elettrodi di segno opposto.
Come funziona il calibratore? Si inserisce il campione all'interno del volume sensibile, emette (in seguito a disintegrazione) le sue radiazioni x o gamma ad esempio, crea coppie ione-elettrone. Per la creazione di coppie è necessario un quantitativo abbastanza fisso e poco
variabile di energia in funzione della radiazione: 30-35 eV (valore medio 32). Dal numero di coppie create è possibile risalire all'energia depositata e quindi alla quantità di attività presente all'interno del calibratore (es. segnale 64eV= ionizzazioni). Dalla proporzionalità si arriva all'energia depositata e all'attività della sorgente; sul display appare direttamente la traduzione. Esempio: sto lavorando con Tecnezio, premo il tasto 'tecnezio'. Vengono letti 128 eV, che corrispondono a 4 ionizzazioni, che, sappiamo, a sua volta corrisponde a tot mCi di attività. Lo strumento arriva già tarato con tutta la traduzione isotopo per isotopo e attività per attività: vengono fatte delle tabelle che noi non vediamo ma che automaticamente carichiamo quando scegliamo con quale nuclide lavorare (l'unico errore che può essere fatto dall'operatore e premere il tasto che corrisponde all'isotopo sbagliato, iodio al posto di Tc ad esempio).
Questo è l'oggetto di partenza per effettuare un esame, perchè è quello che mi permette di tarare, calibrare, conoscere l'attività da iniettare al paziente sulla base di quella che è la richiesta del medico e il quesito in questione. Come abbiamo già detto, la camera è contenuta all'interno di una cella schermata e la centralina è all'esterno (alimentazione continua per avere una ddp ai capi degli elettrodi). Tutti i giorni il tecnico che lavora in camera calda, all'inizio del turno, deve verificare che non siano presenti altre sorgenti. Naturalmente il calibratore, nel caso di assenza di attività, non dovrebbe segnalarla; tuttavia questo fatto si potrebbe verificare: c'è una corrente anche in corrispondenza di attività zero, chiamata "corrente di buio", piccola ma non nulla, e potrebbe dare noia. Se si è assolutamente sicuri dell'assenza di attività, tramite un'operazione, chiamata di "background" (fondo), il valore non nullo viene riportato forzatamente a zero. Se venisse compensato un valore non nullo (cella non vuota) durante la giornata, il giorno seguente si avrebbe la lettura di un valore negativo. Se non venisse eseguita questa operazione, si prende nota del valore dell'attività in eccesso e la si sottrae da tutte le successive misure.
PROVE DI QUALITA’
Misura del fondo, stabilità, accuratezza, riproducibilità, linearità.
Per questi controlli sono necessari due tipi di sorgente: una sorgente calibrata a lungo tempo di dimezzamento per quanto riguarda le tre centrali ed una preparata di volta in volta, solitamente di tecnezio (più facilmente reperibile) per quanto riguarda la linearità, o proporzionalità tra attività e lettura. Naturalmente il fondo lo si misura con assenza di attività, quindi senza sorgenti. Non vengono utilizzate sorgenti liquide, ma solide (gel solido) dalla stessa forma dei flaconi.
Ci possono essere problemi di non proporzionalità nella risposta sia alle alte che alle basse attività, rispetto al range. Per basse attività, oltre ad una ionizzazione debole che dà quindi un segnale debole, molte delle coppie elettrone-ione create all’interno del volume sensibile non riescono a raggiungere gli elettrodi di segno opposto e si ricombinano, quindi solo alcune vengono registrate. Al di sotto di circa 100 microCi sono importanti gli effetti di non linearità, quindi al di sotto di questo valore le misure di attività non sono più accurate perché il calibratore non è lineare. Per alte attività il numero di coppie create è così elevato e così tante sono quelle che arrivano agli elettrodi che il sistema può non essere veloce abbastanza per registrarle tutte. Effetti di non linearità sono importanti al di sopra di circa 1000 mCi= 1 Ci.
E’ un problema di funzionamento dello strumento che, in un caso, non registra tutto ciò che arriva e nell’altro non è sufficientemente veloce da seguire tutte le informazioni che arrivano agli elettrodi.
Sulle altissime attività non si può far niente per misurarle, ma se si vuole misurare un’attività minore di 100 microCi o si fraziona, magari diluendola, un’attività in più parti , o si attende per un determinato tempo che l’attività decada fino ad avere quella desiderata, si sfrutta quindi il decadimento radioattivo.
Per verificare la linearità di risposta in un intervallo di diverse decadi, si usa il metodo comunemente usato che è quello di decadimento della sorgente, dove la sorgente è, per esempio, il nuclide Tecnezio 99 metastabile, che è facilmente disponibile (gamma= 140 KeV, T1/2= 6 h). Si prende un’attività importante del Tecnezio 99, per esempio, 300 mCi e si misura nel calibratore di dose , per essere sicuri, 2 o 3 volte; si rimisura dopo un po’ di tempo, per esempio, 6 ore ( ci si aspetta che misuri 150 mCi) e poi ancora dopo altro tempo ecc; quindi, si contano i valori medi delle varie misure ad ogni ora.
Il grafico dei valori attesi è lineare ed ha un andamento esponenziale decrescente.
Tempo A misurata A attesa t=0 300 mCi 300 mCi t1=6 h 150 mCi 150 mCi t2= 12 h 74 mCi 75 mCI t3= 18 h 36 mCi 37,5 mCi t4= 24 h 20 mCi 18,75 mCi
A attesa
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
A attesa
Si guarda quanto la singola misura del valore misurato si discosta dal valore atteso (nel grafico sottostante si guarda la distanza dei punti misurati da quelli attesi), ma non si può prendere come riferimento uno solo di questi scarti, perché ad esempio, ci può essere per un valore uno scarto più grande dovuto però ad un errore di misura e quindi, tale scarto non è rappresentativo di tutte le misure fatte. Dai valori misurati si costruisce una curva esponenziale sperimentale di decadimento che è caratterizzata da una certa frequenza di dimezzamento diversa da quella vera e si guarda, quindi, quanto tale frequenza di dimezzamento differisce dalla curva dei valori attesi; excel sa fare il feet, ovvero sa dire che quella è una curva esponenziale decrescente che non ha 6 ore di dimezzamento ma ha un valore leggermente diverso, per esempio, 6,1 ore di dimezzamento. Se si confrontano i due valori e differiscono al massimo dell’1%, allora il sistema è lineare.
(6,1 h – 6,0 h)/6= 0,1/
Non è un valore medio degli errori, ma un feet esponenziale (non lineare), se il grafico si fa in scala logaritmica viene una retta, ma il feet comunque è un esponenziale.
Il campione di attività è uno e dovrebbe comportarsi in linea teorica come si conosce la legge del decadimento radioattivo, ogni scostamento dal valore atteso è da attribuire allo strumento, quindi, non alla sorgente. In realtà questo valore può arrivare fino al 3%, oltre il quale ci si allarma (si rifanno le misure ecc..).
(per ogni valore si fanno più misure, se ne possono fare anche 5 per essere sicuri di non sbagliare, e di questi 5 viene preso il valore medio)
Allora, 2 sono i concetti fondamentali: per il concetto di linearità ricordarsi la proporzionalità di risposta; ricordarsi che i valori formano una curva esponenziale e una curva lineare in scala semilogaritmica.
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
A misurata A attesa
Il generatore arriva solitamente una volta a settimana, viene messo nella cella calda, che è anch’essa schermata, e, ogni volta che si ha bisogno del Tc si fa l’eluizione, che dura pochi minuti.
A noi non interessa il Tc-99-stabile perché non è radioattivo, è stabile.
Per esempio, se si ha 100 mCi di Mo al massimo si ricavano 87 mCi di Tc-99- metastabile, 13 mCi sono di Tc-99-stabile.
Legge del decadimento radioattivo: la sost. A si disintegra e va nella sost. B,a sua volta radioattiva.
Con il passare del tempo il Mo muore lentamente senza essere rifornito da alcun nuclide, il Tc invece, muore più velocemente poiché il suo T1/2 è più breve, ma è sempre rifornito, seppur lentamente, dal Mo che si disintegra trasformandosi in Tc; questo tipo di disintegrazione padre-figlio dà così luogo ad un equilibrio transiente.
N 1 (Mo) > N 2 (Tc- 99 - m) > N 3 (Tc- 99 - s)
Il numero di disintegrazioni che si verificano è proporzionale tramite la costante di decadimento al numero di nuclei presenti; il Mo,il padre si disintegra e basta, il figlio è radioattivo e ogni 6 ore dimezza la sua presenza, ma nel frattempo è rifornito dal Mo che si trasforma in lui. N 3 a noi non serve poiché è Tc-99-s.
La costante del decadimento è inversamente proporzionale alla vita media del nuclide.
Ci interessano 2 situazioni, quelle in cui si ha a che fare con l’equilibrio transiente e l’equilibrio secolare.
Equilibrio transiente: si realizza quando la vita media del genitore è più grande di quella del figlio, ma non di tantissimo (nel caso Mo-Tc è più grande di 10 volte), ovvero il genitore è più lento 10 volte a disintegrare rispetto al figlio.
(vita media Mo= 66 h; vita media Tc= 6 h)
In un grafico A-t: il tratteggio è il genitore, la linea continua è il figlio, a t=0 è presente esclusivamente il genitore, poi comincia a disintegrarsi con 66 ore di T1/2 e nel frattempo inizia a rifornire il figlio che, quindi inizia ad esserci e cresce, dopo poco tempo l’attività del genitore è uguale a quella del figlio- le
2 attività decrescono ma il loro rapporto è sempre lo stesso per tutto il tempo.
L’attività del figlio è pari a T1/2 genitore /(T1/2 genitore – T1/2 figlio).
Equilibrio secolare: la vita media del genitore è molto maggiore di quella del figlio, quindi vuol dire che il genitore si disintegra molto poco.
Un altro tipo di generatore con cui avremo a che fare per la PET è quello Germanio- Gallio.
Qui la scala delle vite è molto diversa, il Ge ha T1/2=9 mesi= 396000 min e il Ga ha T1/2= 68 min.
Dopo un tempo molto lungo, il rapporto delle attività del genitore e del figlio è costante e, dato il tempo al figlio di formarsi, le 2 attività sono uguali.
GENERATORE Mo-Tc
Se arriva 1 Ci di Mo-99-m, tarato nel momento in cui arriva; da esso si ricevono 870 mCi di Tc-99-m e non di più, il resto diventa o stabile o di altri stadi.
La resa del generatore influisce, cioè il tutto dipende anche dalla quantità di fisiologica che viene fatta passare (maggiore è la quantità, maggiore sarà il Tc ottenuto), tuttavia il costruttore dà una resa minima di emissione anche coi quantitativi bassi di fisiologica, che è pari al 90%.
Quindi, se si ha 1 Ci di Mo-99 che, di base non può dare di più dell’87% di mTc-99, c’è anche da considerare una resa di eluizione del 90%, per sapere la quantità di Tc che si ottiene si deve fare: 1000 mCi x 0,87 x 0,90 = 783, circa 800 è l’attività massima di Tc ottenibile.
La max attività che si può ottenere è data dal prodotto tra branching ratio, resa di eluizione e attività.
Dopo 66 ore si ha un’attività di Tc= 500x0,87x0,90, 66 ore dopo ancora A= 250x0,87x0,90 e così via.
Quello che ci interessa non è quanto Mo è presente, ma quanto Tc si può ricavare e , soprattutto, dopo quanto tempo si possono fare altre eluizioni senza ottenere poco Tc, cioè quanto tempo si deve aspettare per ottenere la massima quantità di Tc.
Saletti 4°lezione 02/04/
Gamma camera: uno degli strumenti impiegati per l'acquisizione della distribuzione di attività all'interno del paziente, una volta che a questo sia stato somministrato un dato radio farmaco. La medicina nucleare si basa sulla possibilità di vedere come un radio farmaco si distribuisce all'interno di un paziente, vederlo da fuori mediante l'emissione di fotoni. Per poter "vedere da fuori" è necessario, appunto, l'impiego della gamma camera. Viene somministrato un tracciante, un radio farmaco, che segue un determinato percorso (a seconda dell'organo che si vuole studiare) e, da fuori, l'emissione radioattiva funge da spia.
Medicina nucleare diagnostica:
-somministrazione di radio farmaco;
-uptake: tempo necessario per far distribuire il farmaco all'interno dell'organismo. Il farmaco si tira dietro la parte radioattiva (es Tc 99 metastabile legato al MiBi per le scintigrafie miocardiche);
-monitoraggio della distribuzione del RF (il tecnezio, la parte radioattiva, è la "spia").
I nuclidi di cui ci può servire sono di due tipi:" singol photon emittent" e "positron emittent". SP: emette fotoni (singolo come nel caso del Tecnezio o più come nel caso del Gallio) all'atto della trasformazione di tipo gamma. Questo tipo di emissione permette di fare quelle che si chiamano acquisizioni scintigrafiche mediante la gamma camera. PE: si disintegra emettendo un beta+, il quale a sua volta fa i due fotoni da 511 KeV che saranno rilevati dalla PET (positron emittent tomography). Nel primo caso si parla di immagini di tipo scintigrafico, e nel secondo di indagini PET.
GAMMA CAMERA
Solitamente sono montate su una struttura tipo gantry, in modo da poter ruotare intorno all'asse principale del paziente e dispongono di un lettino porta-pzt e di 1,2 o 3 teste. Con più teste si avrà un miglioramento nella sensibilità di misura, un numero di conteggi superiore in un minor tempo di acquisizione (1 testa= rotazione a 360°; 2= 180°); attualmente sono quasi tutte a due teste. Le gamma camere a testa rotonda ormai non ci sono più, attualmente le teste sono rettangolari e le loro dimensioni variano da 25x40 a 40x60 cm.
Da dietro: al monocristallo, che in via teorica coprirebbe con continuità tutta la superficie a cui si affaccia, in realtà si affaccia un numero finito di fotomoltiplicatori, circa 60 (ai bordi possono essere più piccoli). La guida di luce serve a far convogliare tutti i fotoni nel range del visibile a tutti i fotomoltiplicatori. Il tubo fotomoltiplicatore (FMT) è un tubo a vuoto, in cui la tensione è crescente nell'ambito degli elementi acceleranti (dinodi): il segnale viene amplificato.
Sezione assiale della gamma camera
A partire dal paziente, si trova il sistema di collimazione o collimatore, atto a selezionare e direzionare i fotoni che vanno ad impattare contro il rilevatore (stessa funzione della griglia). Il resto dei fotoni, che non incidono ortogonalmente, viene deviato allo scopo di evitare un'errata relazione tra punto-immagine e punto-oggetto. La collimazione, però, comporta una diminuzione della sensibilità (se venissero emessi 100 fotoni, ad esempio, se ne acquisirebbero soltanto 10). La parte successiva è il rivelatore, un monocristallo scintigrafico (40x60 cm), il quale è nel 99% di casi (anche 100%) Ioduro di Sodio attivato a Tallio: NaI(Tl). Il fascio interagisce con questo cristallo e rilascia energia. Il rivelatore è ricoperto da un foglio di plastica o da un gel trasparente: guida di luce. Oltre alla guida di luce vi è un sistema di fotomoltiplicatori che trasformano, mediante il fotocatodo, la luce in elettroni che amplifica (tramite una dozzina di stadi, dinodi, che aumentano la tensione): si produce un segnale, detto di anodo, che verrà processato da tutta l'elettronica. L'apparecchiatura è legata mediante dei cavi alla stazione di rielaborazione, di ricostruzione e di visualizzazione dell'immagine.
Rivelatore
Una volta scelta la gamma camera, una volta installata, il cristallo (il cui spessore viene indicato in pollici per tradizione) non è intercambiabile: è inserito troppo in profondità, senza contare il fatto che è molto delicato ed igroscopico (il quale gonfia in caso di alta umidità). L'unica parte che si può cambiare sono i collimatori. La scelta dello spessore del cristallo si basa sul compromesso tra efficienza e risoluzione spaziale: il cristallo spesso comporta una maggiore interazione , ma contemporaneamente aumenta la probabilità che si verifichi l'effetto Compton , responsabile della perdita di correlazione tra luogo di emissione e rivelazione; il
cristallofine, invece, comporta unaminore interazione, ma sicuramente, quelle
poche avvenute, saranno pereffetto fotoelettrico. Nel cristallo più fine, il Compton
non viene contato, poichè il fotone riesce ad oltrepassare lo spessore del rivelatore, al contrario di quello più spesso, dove non ne è in grado ( aumento del rumore , indeterminazione della ricostruzione degli eventi emissivi).
