Detectia Cardiopatiei Ischemice Prin Scintigrafia de Perfuzie Miocardica

INTRODUCERE

Lucrarea de față urmărește operarea fizicii nucleare într-o ramură de vârf a medicinii, cardiologia. În ultimii ani medicina nucleară, ocupă un loc important în cardiologia modernă, datorită informațiilor pe care le oferă și avantajelor pe care le permită.

Scintigrafia este o metodă de diagnosticare care permite vizualizarea organelor interne și a funcțiilor acestora prin administrarea la pacienți a unor radioizotopi (gamma) emițători. Este o explorare neinvazivă și oferă informații referitor la forma, mărimea, poziția și activitatea organului examinat.

Explorările cu radionuclizi sunt atraumatice, nu modifică starea termodinamică a pacientului, pot fi repetate de câte ori este nevoie, pot fi efectuate și în stăriile de urgențe, iradierea este minimă, singura contraindicația este sarcina.

Scopul scintigrafiei de perfuzie miocardice este să evalueze regional funcția miocardică. Principiul acestei metode constă în proprietatea unor radiofarmaceutice, injectate întravenos, de a fi extrase din sânge și reținute în celulele miocardice, proporțional cu fluxul sanguin coronarian care irigă regiunea miocardică respectivă.

Detecția externă a radiației gamma emisă de aceste radiofarmaceutice cu tropism cardiac, injectate intravenos, reproduce pe imaginea scintigrafică starea perfuziei miocardice.

Aparatul care stă la baza detecției radiației gamma, a formării și prelucrării imaginii scintigrafice este reprezentată de camera de scintilație și calculatorul electronic.

Produsele radiofarmaceutice cardiotrope moderne sunt marcate cu 201TI sau cu 99mTc.

Majoritatea laboratoarelor din țara noastră utilizează generatoare de Tecnețiu –Tc, deci voi descrie principiile tehnicilor care necesită ca radiofarmaceutice marcate cu 99mTc.

Aceste radiofarmaceutice marcate cu 99mTc au următoarele calități de ordin fizic, radiofarmacocinetic radiobiologic și economic:

Timp de înjumătățire scurt (6 ore)

Emisie monoenergetică gamma de 140KeV, perfect adaptabilă performanțelor detectorilor

Epurare plastică rapidă

Eliminarea crescută, predominant renală a fracțiunii ce nu s-a fixat pe miocit sau pe hematie

Radiere scăzută a întregului corp

201TI urmează farmacocinetica potasiului, intrând în citoplasma miocitului normal prin pompa Na-K, fixarea depinzând de fluxul coronarian, masa țesutului și integritatea miocitelor.

Din 1990 se folosește 99mTcMIBI. Aceasta prezintă avantajul unor imagini scintigrafice caliatativ superioare celor cu 201TI și posibilitatea examinării performanței cardiace prin tehnica „first pass” în cadrul aceleași ședințe. Sesta MIBI pătrunde ireversibil, pasiv prin sarcolema, în mitocondria intactă. Ca și 201T sesta MIBI este un radiofarmaceutic atât pentru fluxul coronarian cât și pentru viabilitate.

De curând au intrat în practica clinică Tetrofosmin și Furifosmin, amândouă marcate cu 99mTc.

În cadrul Laboratorului de Medicină Nucleară de la Institutul Inimii “M Stăncioiu” Cluj-Napoca se folosește Myoview (Tetrafosmin) marcată cu 99mTc.

Astfel cap de serie a metodelor moderne de explorare neinvazivă a organelor interne, tehnicile izotopice (scintigrafia de perfuzie miocardică și venticulografia radioizotopică) oferă cea mai mare acuratețe în stabilirea bolii coronariene (cardiopatie ischemică, infarct miocardic).

1. APARATURA SCINTIGRAFICĂ DE DETECȚIE A RADIAȚIEI GAMMA ȘI DE FORMARE A IMAGINII. DOZIMETRIE

Problema de bază a medicinii nucleare constă în detectarea și măsurarea radioactivității nuclizilor utilizați în studiile în vivo și sau în vitro.Toate dispozitivele de detecție și de măsurare a radiațiilor emise de radiofarmaceutice se bazează pe efecte produse de particule încărcate la trecerea lor prin materie. În funcție de mediu în care se produce ionizarea sau excitarea, dispozitivele de detecție cu gaze au fost folosite mai mult în trecut, astăzi având aplicabilitatea redusă, utilizându-se mai ales în dozimetrie.

În medicina nucleară cei mai utilizați detectori sunt :

Detectori cu cristal de scintilație

Detectori cu lichid de scintilație

1. 1. Scintigraful linear

Scintigraful linear folosește o sondă detectoare cu cristal de scintilație pentru radiații gamma, prevăzut cu un colimator și antrenată printr-un sistem mecanic de baleiaj a suprafeței radiate de analizat.

Radiațiile detectate sunt transmise tubului fotomultiplicator și apoi sistemului electronic de analiză. Obținerea imaginii scintografice în vederea stabilirii diagnosticului este influențată de componentele sistemului: detectorul, colimatorul, formatorul de plus, analizator de plusuri și modul de afișare și redare a imaginii, diferă de la un aparat la altul.

1. 2. Camera de scintilație gamma

În 1958 a fost construită prima cameră de scintilație de către Hal.O.Anger, care permite efectuarea studiilor statice si dimanice cu radionuclizi introduși în organism.

Avantajul utilizării camerei de scintilație față de scintigraful linear constă în sensibilitatea ridicată și rapiditatea cu care se efectuează explorarea. Timpul scurt de explorare se datorează faptului că regiunea de interes nu se mai vizualizează prin baleiere.

Sensibilitatea ridicată dimensiunilor mult mai mari ale cristalelor de scintilație și tipurilor de colimatoare folosite.

Imaginile se pot realiza in timp scurt, obținându-se distribuția în timp a radionuclidului prin organul studiat.

Camera de scintilație este alcătuită din :

Colimator de plumb – Disc de Pb cu o grosime de 3-5 cm (un colimator multiplicat –multe canale, orificii care sunt perpendiculare pe colimator)

Cristal de scintilație

Tuburi fotomultiplicatoare – care observă scânteile și le transformă in semnale electrice

Circuit de preamplificare și amplificare

Analizatorul de impulsuri

Osciloscop

1.2.1. Principiul de funcționare a camerei de scintilație

Principiul care stă la baza funcționării constă în detectarea radiației gamma emisă în urma injectării unui radiofarmaceutic cu tropism pentru un anumit organ, proces sau leziune și convertirea fotonilor emiși în semnale electrice, care ulterior, în urma unor prelucrări succesive, redau pe ecranul osciloscopului sub forma de imagine scintigrafică distribuția spațială a radiotrasorului, oferind astfel informații despre morfologia și funcția organului investigat.

Dacă se montează mai multe detectoare sau unul singur dar care se rotește, se pot obține imaginii tomografice (dacă e un colimator simplu, sunt doare imagini planare).

Schema de principiu a camerei de scintilație este reprezentată în figura de mai jos:

1. 2. 2 Colimatorul

Colimatorul este o placă de plumb perforată, prevăzute cu canale și pereți despărțitori (septuri), care se întrepune între pacient și cristalul de scintilație. Rolul acestora este de a nu permite trecerea spre cristal decât a radiației ce provine dintr-un teritoriu bine delimitat, în vederea realizării imaginii scintigrafice a organului explorat. Septurile opresc radiațiile ce nu emană din zona ariei de interes. Grosimile și profunzimile diferite ale septurilor conferă colimatoarelor proprietăți caracteristice; rezoluție spatială care se definește prin distanța minimă dintre două surse radioactivă punctiforme ce pot fi evidențiate separat, și sensibilitatea, care reprezintă radiația gamma în procente emisă de o sursă punctiformă ce ajunge la detector.Sensibilitatea este maximă la energii mici și scade foarte mult la energii mari. Rezoluția și sensibilitatea sunt influențate de lungimile septurilor; dacă septurile sunt mai lungi, crește rezoluția, dar scade sensibilitatea, (colimatoare de înaltă rezoluție), iar dacă septurile sunt scurte rezoluția scade iar sensibilitatea crește (colimatoare de înaltă sensibilitate).

Un colimator de înaltă calitate îmbină armonios sensibilitatea cu rezoluția, asigurând obținerea unei imagini clare. Alegerea colimatoarelor se face în funcție de dimensiunile organului investigat și de energia radionuclidului administrat. Astfel se folosesc coloimatoare mono și multicanale.

Colimatorul monocanal (pinhole) prezintă un canal transonic, cu baza mare câtre cristal și baza mică spre aria de interes; prin el se propagă radiația spre cristal imaginea apărând inversată.Acest tip de colimator are o sensibilitate redusă întrucât într-un timp limitat prin canal trece o cantitate relativ mică de radiație și din această cauză colimatorul trebuie situat aproape de organul investigat.

Apropierea de organul ce se investighează atrage după sine o mărire a imaginii iar dacă organul este voluminos, imaginea va apărea distorsionată. Colimatorul monocanal se folosește la explorarea organelor mici (tiroidă, ochi, etc.) imaginile obținute având o foarte bună rezoluție.

Colimatorul multicanal –se folosesc pentru explorarea organelor de dimensiuni mari, în vederea obținerii unor imagini cu o bună rezoluție și sensibilitate.

În funcție de orientarea axelor, canalelor pe direcția detector-sursă, colimatoarele multicanal pot fi; paralele divergente și convergente.

Colimatorul multicanal paralel – este cel mai utilizat, axele canalelor fiind perpendiculare pe suprafața cristalului de scintilație.

Pereții despărțitori au rolul de a absorbi radiațiile gamma care nu emană din direcția ariei de interes. Grosimea septurilor variază în funcție de energia radioizotopului utilizat – septurile pentru radiații de înaltă energie sunt mai groase decât cele pentru energia joasă. Lungimea septurilor influențează sensibilitatea și rezoluția colimatorului; astfel, cu cât septul este mai lung cu atât crește rezoluția, dar scade sensibilitatea întrucât cantiteatea de radiație care ajunge la detector este invers proporțională cu pătratul lungimii canalului. Variația distanței dintre organul-sursă și colimator nu modifică semnificativ mărimea imaginii. Cele mai obișnuite colimatoare paralele au număr mare de canale (15000) cu diametre mici astfel încât imaginea organului explorat va fi constituită din mulțimea de proiecții ale ariilor “văzute” de cristal prin aceste orificii.

Fig. 3 Pentru radiații de înaltă energie Fig. 4 Pentru radiații de joasă energie(septuri lungi)

Fig. 5 Pentru radiații de joasă energie(septuri scurte)

Colimatorul multicanal divergent – are canale ale căror axe converg într-un punct – de obicei la 50 cm-în fața colimatorului. Se utilizează pentru vizualizarea în detaliu a unor mici zone de interes, de exemplu fosa posterioară a craniului. Sensibilitatea crește cu îndepărtarea colimatorului până când organul –sursă ajunge în focar, dincolo de care sensibilitatea începe să scadă; rezoluția acestui tip de collimator scade cu creșterea distanței.

Fig. 6

Colimatorul multicanal convergent – are canale ale căror axe coverg într-un punct – de obicei la 50 cm – în fața colimatorului. El se utilizează pentru vizualizarea în detalii a unor mici zone de interes, de exemplu fosa posterioară a craniului. Sensibilitatea crește cu îndepărtarea colimatorului, până când organul –sursă ajunge în focar, dincolo de care sensibilitatea începe să

scadă; rezoluția acestui tip de colimator scade cu creșterea distantei.

Fig.7

Colimatoarele specializate – Unul din aceste colimatoare are șapte canale tronconice atașate la un cristal cu suprafață mare de vizualizare; el permite obținerea a șapte proiecții independente ale organului-sursă. Datele achiziționate simultan de pe cele șapte proiecții sunt prelucrate de calculator, care după aceea reconstruiește o imagine tomografică.

Un alt tip de colimator specializat este colimatorul rotativ cu canale oblice; el se poate adapta la camera gamma cu câmp de vizualizare standart, furnizând imagini tomografice ale organului studiat

Rezoluția în plan orizontal, cât si în profunzime ale colimatoarelor specializate este optimă, utilzându-se mai ales în studiile de vizualizare ale miocardului.

1. 2. 3 Cristalul de scintilație

La trecerea printr-o substanță radiația gamma este atenuată, intensitatea sa scăzând după o lege exponențială de formă :

(1.1)

I0 este intensitatea fasciculului incident,ici zone de interes, de exemplu fosa posterioară a craniului. Sensibilitatea crește cu îndepărtarea colimatorului până când organul –sursă ajunge în focar, dincolo de care sensibilitatea începe să scadă; rezoluția acestui tip de collimator scade cu creșterea distanței.

Fig. 6

Colimatorul multicanal convergent – are canale ale căror axe coverg într-un punct – de obicei la 50 cm – în fața colimatorului. El se utilizează pentru vizualizarea în detalii a unor mici zone de interes, de exemplu fosa posterioară a craniului. Sensibilitatea crește cu îndepărtarea colimatorului, până când organul –sursă ajunge în focar, dincolo de care sensibilitatea începe să

scadă; rezoluția acestui tip de colimator scade cu creșterea distantei.

Fig.7

Colimatoarele specializate – Unul din aceste colimatoare are șapte canale tronconice atașate la un cristal cu suprafață mare de vizualizare; el permite obținerea a șapte proiecții independente ale organului-sursă. Datele achiziționate simultan de pe cele șapte proiecții sunt prelucrate de calculator, care după aceea reconstruiește o imagine tomografică.

Un alt tip de colimator specializat este colimatorul rotativ cu canale oblice; el se poate adapta la camera gamma cu câmp de vizualizare standart, furnizând imagini tomografice ale organului studiat

Rezoluția în plan orizontal, cât si în profunzime ale colimatoarelor specializate este optimă, utilzându-se mai ales în studiile de vizualizare ale miocardului.

1. 2. 3 Cristalul de scintilație

La trecerea printr-o substanță radiația gamma este atenuată, intensitatea sa scăzând după o lege exponențială de formă :

(1.1)

I0 este intensitatea fasciculului incident, I – intensitatea fasciculului după parcurgerea unei distanțe în mediul considerat ,iar coeficientul de atenuare. Valoarea acestui coeficient depinde de densitatea substanței, de numărul atomic al elementelor din care aceasta este alcătuită, precum și de energia fotoniilor incidenți.

În medicina nucleară cel mai utilizat cristal de scintilație este iodura de sodiu activată cu taliu care are proprietatea de fluorescență când absoarbe radiații gamma. Rețeaua cristalină interacționănd cu radiația gamma o convertește pe aceasta în fotoni luminoși – scintilații.

Radiația gamma care ajunge la suprafața cristalului prin canalele colimatorului, în funcție de enegria pe care o are, străbate câțiva milimetri în profunzime și după aceea își transferă energia, prin efect fotoelectric sau Compton, electronilor din rețeaua cristalelor întălniți în cale. Efectul generării perechilor de electroni nu se produce în acest caz, întrucât energiile radiațiilor gamma utilizată in scop diagnostic nu sunt suficient de mari (peste 1,2MeV) pentru a da naștere acestui mod de interacțiune.

Prin efect fotoelectric radiația gamma își cedează întreaga energie unui electron legat în structura atomului cristalului, pe care îl smulge de pe orbită, producând o scintilație a cărei intensitate este proporțională cu energia absorbită. Datorită transparenței cristalului, fotoelectronul va străbate grosimea cristalului și va ajunge la fotomultiplicatorul cel mai apropiat. Interacțiunea radiației gamma cu cristalul prin efect fotoelectric este predominantă în cazul radiațiilor cu energii joase așa cum este Tc-99m cu care se efectuează majoritatea explorărilor scintigrafice.

Prin efect Compton caracteristic radiațiilor cu energii medii radiația gamma iși cedează o parte din energie unui electron liber sau ușor legat, continuându-și parcursul cu o energie micșorată; în funcție de energia rămasă radiația va interacționa în continuare fie cedându-și succesiv energia unor electroni liberi – fenomen de împrăștiere – fie cedând–o în final total prin efect fotoelectric, unui electron legat scintilația obținută în urma efectului Compton nu se deosebește –ca intensitate –de cea obținută prin efect fotoelectric primar dar diferă locul producerii ei in cristal.

Cristalul poate avea diametre cuprinse între 25 și 55 cm și grosimi care variază între 6 și 12 mm. Cu cât cristalul este mai gros cu atât eficiența de detectare a radiației gamma este mai bună, dar rezoluția spațială este mai slabă în general, un cristal gros de 12 mm, eficiența de detectare a radiației gamma de 140 KeV, energie caracteristică pentru Tc-99 m, este de 90 % ; aceasta înseamnă că circa 10% din fotonii gamma traversează cristalul fără să producă scintilații; pe măsură ce energia radiației gamma crește, eficientța de detectare a cristalului este mult redusă.

Cu un cristal mai subțire scade sensibilitatea (cu circa10%) și crește rezoluția spațială (cu circa 30%), datorită faptului că tuburile fotomultiplicatoare sunt mai aproape de fenomenul luminos, îl localizează mai precis și captează mai multă lumină .

1.2.4 Tuburile fotomultiplicatoare

Au rolul de a converti impulsul luminos eliberat de cristal într-un semnal electric a cărui mărime se poate măsura. Un tub fotomultiplicator este o incintă vidată care conține un foto catod, un număr determinat de dinode fotomultiplicatoare și un anod; în urma lovirii sale de câtre fotonii luminoși produși de cristal, fotocatodul eliberează fotoelectronii. O sursă de tensiune accelerează progresiv electronii care, lovind succesiv dinodele, se multiplică, ajungând la final la 106-107 electoni pentru fiecare electron eliberat la suprafața fotocatodului.

Fluxul de electroni astfel obținut este colectat de anod și transmis unui rezistor pentru a forma un puls de tensiune care constituie semnalul de iesire al tubului fotomultiplicator. Mărimea acestui semnal este direct proporțională cu energia totală a fotonilor gamma absorbiți de cristal.

Tuburile fotomultiplicatoare sunt conectate optic la cristal printr-un material siliconic transparent, astfel încât acestea să capteze maximum din evenimentele luminoase produse in cristal. Eficiența captării scintilațiilor emise de cristal in scopul formării imaginii depinde de numărul fotomultiplicatoarelor, de geometria și modul lor de poziționare pe suprafața cristalului.

Camerele de scintilație actuale, folosind tuburi mai multe, mai mici și de formă hexagonală, reduc suprafețele dintre tuburi, mărind astfel eficacitatea captării scintilațiilor.

Apariția unei scintilații în cristal este înregistrată de unul sau mai multe tuburi fotomultiplicatoare din apropierea fenomenului luminos. Localizarea scintilației în imaginea finală depinde de cantitatea de lumină sesizată de fiecare tub fotomultiplicator, cantitate care va determina mărimea semnalului electric la ieșirea din tub.

1. 2. 5 Circuitele de amplificare și formare a impulsului

Deoarece semnalele obținute la ieșirea din tuburile fotomultiplicatoare au o amplitudine prea mică pentru a putea fi transmise și înregistrate, se utilizează circuite de preamplificare și amplificare cu rolul de a le amplifica în intensitate și tensiune. Este necesar ca operația de amplificare să fie lineară, pentru ca semnalele de ieșire să fie proporționale cu cele de intrare.

Circuitele de formare au sarcina de a întrerupe brusc sfârșitul fiecărui impuls pentru a evita aglomerarea și suprapunerea lor, astfel încât semnalul care se transmite mai departe să fie proporțional cu energia fotonului incident care l-a generat.

1. 2. 6 Analizorul de impulsuri (spectometrul)

Principiul de bază al acestui dispozitiv este de a elimina semnalele provocate de radiația de fond, cea dispersată sau de radiațiile altor izotopi cu care se interferează radiația de bază; dispozitivul selectează astfel numai semnalele corespunzătoare fotonilor proveniți din regiunea examinată, care și-au eliberat complet energia în cristal; el alege numai acele porțiuni din spectrul de emisie ce caracterizează energiile cuprinse între anumite valori și le elimină pe cele mai mari sau mai mici, care nu provin din zona de interes ”văzută” de colimator și care ar furniza informații false în alcătuirea imaginii finale.

Domeniul luat în considerare de spectrometru pentru un anumit tip de radiație poartă numele de fereastră. Fereastra prezintă o limită inferioară și alta superioară, definind lățimea ferestrei. Astfel dacă o fereastră simetrică de 20% pentru spectrul de energie al Tc-99 m care este de 140KeV, spectrometrul va accepta radiația gamma de 140±14KeV(140±10%).

Orice semnale situate în afara ferestrei, cum sunt cele provenite din radiația dispersată sau de fond, nu vor fi luate în considerație.

1. 2. 7 Osciloscopul

Majoritatea camerelor de scintilație au 2 osciloscoape: unul cu persistență, care permite controlul imaginii distribuției radiotrasorului în organul vizualizat și poziționarea corectă iar al doilea fără persistență, utilizat pentru obiectivarea imaginii scintigrafice.

Înregistrarea imaginii scintigrafice se face pe film polariod sau pe film radiografic; deși filmul polaroid este convenabil din punctul de vedere al rapidității cu care se obține imaginea scintigrafică, el are caracteristici fotografice inferioare-oferind imagini cu mărime fixă-și este mai scump ca filmele radiografice.

Principalii parametri de care depinde calitatea imaginii scintigrafice sunt: sensibilitatea, rezoluția spațială și rezoluția temporală ale camerei de scintilație.

Sensibilitatea camerei de scintilație se referă la numărul total de impulsuri radioactive înregistrat dintr-o unitate de volum în care este distribuit radiofarmaceuticul. Sensibilitatea reprezintă eficiența de numărare și se definește ca raportul dintre numărul de impulsuri radioactive si numărul dezintegrărilor radioactive care au loc in unitatea de volum; ea se exprimă în procente.

Numărul de impulsuri pe unitatea de suprafață a imaginii scintigrafice-densitatea impulsurilor-este determinat atât de sensibilitatea sistemului de vizualizare, cât și de timpul necesar pentru achiziționarea lor.

Deoarece densitatea impulsurilor pe imaginea scintigrafică variează de la o zonă la alta, pentru o bună interpretare este necesară determinarea numărului de impulsuri atât la nivelul unei zone de interes, cât și la nivelul întregii imagini; cu cât numărul de impulsuri acumulat este mai mare, cu atât calitatea imaginii este mai bună.

Rezoluția spațială se definește prin capacitatea camerei de scintilație de a detecta separat două surse radioactive punctiforme de aceeași valoare, situate la o distantă foarte mică între ele. Ca o consecință a rezoluției bune, pe imaginea scintigrafică pot fi sesizate două leziuni mici separate între ele printr-un interval tot atât de mic.

Rezoluția colimatorului este de mare importanță în prelucrarea corectă a informației poziționale pe imaginea scintigrafică; ea este detreminată de grosimea septurilor, care este astfel aleasă încât să prevină penetrarea raditiațiilor gamma provenită din afara ariei de interes. Rezoluția colimatorului depinde de așa –numită geometrie a canalelor, în care se iau în considerare diametrele, adâncimile și numărul lor; cu cât diametrele canalelor sunt mai mici și canalele mai apropiate, cu atât ansamblul lor va da o rezoluție spațială mai bună. În cazul colimatoarelor conice monocanal rezoluția spațială este influențată de cele două diametre și de lungimea canalului.

Rezoluția spațială mai este influențată de energia radiației gamma, întrucât semnalele de poziție (X;Y) sunt derivate din amplitudinea pulsurilor de la ieșirea tuburilor fotomultiplicatoare; cu cât energia radiației și scintilația produsă sunt mai mari cu atât informația pozițională este mai bună.

Dispersia radiației gamma afectează rezoluția spațială; de aceea se impune ca fereastra analizorului de impulsuri să fie cât mai îngustă, astfel încât să se înlăture semnalele care nu au amplitudine corespunzătoare.

În cazul folosirii radiației gamma cu energii mari rezoluția totală a camerei de scintilație este rezoluția de limitare a colimatorului. La radiații gamma cu energii mici rezoluția intrinsecă devine mai importantă decât rezoluția colimatorului. Odată cu scăderea energiei radiației, descrește și rezoluția intrinsecă, deoarece scintilațiile produse în cristal nu mai au puterea de a produce un număr suficient de mare de electroni în tuburile fotomultiplicatoare; așadar, informațiile spațiale vor fi reduse.

Rezoluția temporară se referă la capacitatea camerei de scintilație de a analiza și prelucra semnalele furnizate intr-o succesiune rapidă de către tuburile fotomultiplicatoare; aceste semnale sunt induse de dezintegrările radioactive care produc evenimente luminoase în cristal. Cu cât timpul de analiză și prelucrare este mai scurt, cu atât performanța camerei de scintilație este mai bună. Pentru a aprecia rezoluția temporară sub colimator, la o anumită distanța, se plasează o sursă radioactivă și se notează numărul de impulsuri afișat pe osciloscopul camerei de scintilație într-un minut. După aceea se sporește progresiv concentrația radioactivității sursei și se repetă testul. Se întelege că sporind concentrația radioactivității raportul dintre numărul de impulsuri și numărul dezintegrărilor rămâne constant. Când numărul dezintegrărilor este foarte mare, sistemul nu mai poate înregistra toate evenimentele: la început, numărul de impulsuri crește odată cu concentrația radioactivității dar de la un moment dat, cu toate că radioactivitatea continuă să crească, numărul de impulsuri nu va mai spori, ceea ce traduce incapacitatea camerei de a prelucra semnale care vin cu frecvență foarte ridicată.

Rezoluția temporară sau viteza de lucru a camerei de scintilație reprezintă un parametru deosebit de important în studiul proceselor fiziologice și fiziopatologice care se desfășoare în intervale scurte de timp și necesită estimări cantitative, așa cum sunt de exemplu studiile angioscintigrafice la prima trecere a radiotrasorului prin sistemul vascular și inimă și cele ale dinamicii cavităților cardiace.

Alți factori care afectează calitatea imaginii scintigrafice sunt mărimea leziunii, diferența de radioactivitate de la nivelul leziunii și zonele adiacente (contrastul) și numărul de fotoni care alcătuiesc imaginea.

Calculatorul numeric este un sistem complex care achiziționează, depozitează, prelucrează și afișează informații. Prelucrarea datelor se face rapid, după reguli bine stabilite, constituite în programe de instrucțiuni.

Un rol deosebit de important revine calculatorului în îmbunătățirea imaginii, care după cum s-a arătat, reprezintă distribuția radioactivității acumulate la nivelul organului de investigat. Astfel, prin intermediului calculatorului se poate accentua contrastul pentru a diferenția mai bine zonele cu activitate crescută față de cele cu activitate redusă,gea ce permite să se pună în evidență leziuni minime care nu pot fi observate altfel.

Calculatorul poate furniza date prețioase pentru diagnostic prin prelucrarea datelor, astfel încât să determine dimensiunile organelor explorate, comparând totodată rezultatele obținute cu dimensiunile normale, a căror expresie este înscrisă în memoria sa.

1. 3. Dozimetrie și radioprotecție

Dozimetria are ca scop final radioprotecția și de aceea trebuie să măsoare acele mărimi care permit evaluarea efectelor biologice ale radiațiilor nucleare. Efectul biologic al iradierii nu poate fi exprimat calitativ, fiind definit prin schimbări care apar în organismul iradiat. De aceea se definesc mărimi, măsurabile fizic, care să fie direct legate de efectul biologic.

1. 3. 1. Doza de radiere

Doza de radiere este cantitatea de energie cedată unității de masă.

; (Gray) (1.2)

Unitatea tolerată folosită pentru doza de iradiere este rad-ul, cu simbolul [rad].

(1.3)

1. 3. 2. Expunerea

Expunerea – este o sarcină electrică totală a ionilor de pe un semn, produsă în urma iradierii, în unitatea de masă.

(1.4)

Aproape toate aparatele utilizate în dozimetrie sunt calibrate cu ajutorul unei unități speciale a expunerii, roentgenul, cu simbolul [R].

[R] – este iradierea care produce într-un cm3 de aer în condițiile normale de temperatură și presiune, o unitate electrostatică de sarcină.

Efectul biologic nu se identifică cu numărul de ionizări în mediu, respectivă cu energia totală cedată țesutului. Mărimea biologică direct legată de efectul biologic este eficacitatea biologică relativă (EBR). Aceasta permite evaluarea efectelor biologice ale diferitelor particule, la aceeași energie transferată mediului.

(EBR) – este proportional cu transferul de energie pe unitate de parcurs.

(transfer liniar de energie) (1.5)

1. 3. 3. Echivalentul de doză

Echivalentul de doză — este produsul dintre factorul de calitate Q al radițiilor incidente și doza absorbită, D.

H=QxD (sievert) (1.6)

– unde:

1 Sv – este echivalentul de doză pentru țesutul iradiat cu radiații, având factorul de calitate egal cu unitatea (Q=1), când doza absorbită de țesutul respectiv este de un gray (D=lGy)

Echivalentul de doză are unitatea specială [rem], care corespunde unității de doză absorbită (1rad).

1 [Sv] = 100 [rem]

Factorul de calitate în valori în funcție de tipul radiației:

Prin raportarea la durata iradierii, t, se definesc alte trei mărimi corespunzatoare deja celor definite, și anume:

debitul dozei absorbite;

debitul expunerii;

debitul echivalentului de doză;

1. 3. 4. Calcularea activității surselor radioactive

(Dinamica activității 99mTc în funcție de timpul scurs de la ultima evoluție)

În medicina nucleară, de obicei pentru producerea 99mTc se utilizează generatorul de 99mTc ce are ca principiu obținerea de izotopi prin dezintegrarea 99mMo. Ecuațiile matematice care descriu acest proces ca funcție de timp (activitatea 99mTc, activitatea inițială de 99mMo) au fost descrise încă din 1910.

Ecuația generală este:

(1.7)

unde: F – fractia din izotopul de origine 99mMo care se dezintegrează în izotopul de interes,

– activitatea izotopului generat funcției de timp;

– activitatea inițială a izotopului generator;

A-activitatea generată a izotopului generat;

constanta de dezintegrare a izotopului generator;

constanta de dezintegrare a izotopului gener

În cazul generatorului de 99mTc activitatea izotopului generat se calculează imediat după separarea de izotopul generator.

Cu alte cuvinte, suntem interesati în cazul activității 99mTc în funcție de timpul de evoluție. În acest caz particular, constanta A o putem considera 0.

Generatorul 99mTc folosit în medicina nucleara este un excelent exemplu de echilibru tranzitor.

Timpul fizic de înjumătățire T 1/2 al 99mMo si 99mTc este 67 și respective 6 ore, conducând la o constantă de dezintegrare de 0,01034/h și respectiv 0,1155/h. Ținând cont de acestea, activitatea 99mTc în generator este dată de formula:

(1.8)

unde: F- fracția de 99mMo care se dezintegrează la 99mTc și este aproximativ egală cu0,85.

Când toate constantele sunt introduse în ecuație rezultă:

(1.9)

Ambii termeni exponențiali trebuiesc luați în considerare, deoarece constantele de dezintegrare ale celor doi izotopi sunt compatibile.

Dacă presupunem că generatorul care tocmai a fost eluat conține 1000 mCi (3 700 MBq) de 99mMo (situația standard de la începutul perioadei de explorare a unui generator 99mTc cantitatea de 99mTc rezultată în urma calculelor cât și de 99mMo în funcție de timp,este dată în tabelul de mai jos:

1. 3 .5. Ecranarea surselor de radiație gamma

Pentru a proteja personalul care lucrează cu surse de radiații de efectele acestora, sursele de radiații trebuie ecranate. Ecranele se calculează astfel încât doza primită de peretele exterior al acestora să se reducă la valoarea iradierii permise. La ecranarea surselor de radiații este important ca absorția să fie mai mare și nu numai atenuarea, adică dintre două materiale cu același coeficient de atenuare, se alege pentru ecranare materialul cu coeficient de absorție mare.

Motivul pentru care se folosește plumbul este ca absorția radiațiilor gamma este cu atât mai puternică cu cât numărul atomic al absorbantului este mai mare. Este comod să se rabatizeze absorția în diferite materiale prin grosimea de înjumătățire (d ), adică grosimea de absorbant care reduce la jumătate intensitatea inițială a fascicolului de radiații gamma.

Din cauza absorției exponențiale a radiațiilor gamma, la ecranarea acestor radiații trebuie să se țină seama de următoarele condiții:

– nu este posibilă ecranarea completă a unei surse de radiații gamma, oricât de gros ar fi ecranul, tot mai există fotoni gamma care îl străbat;

– pentru a obține o anumită reducere a intensitații fascicolului de fotoni, grosimea ecranului este cu atât mai mare cu cât sursa de radiații are o activitate mai mare.

În calculul ecranelor se face ipoteza că fotonii iși păstează energia maximă la trecerea prin ecran, adică numărul fotonilor se micșorează, dar nu există fenomenul de încetinire (se neglijează efectul Compton).

1. 3. 6. Calculul protecției

Dacă la distanța x de o sursă radioactivă debitul dozei biologice are valoarea bx, care este mai mare decât iradierea permisă bp, se impune un factor de reducere al iradierii:

(1.10)

Dacă debitul dozei biologice este produs de radiații gamma cărora le corespunde un anumit strat de îmbunătățire d1/2 , rezultă că factorul de reducere k se realizează prin interpunerea în calea fascicolului de radiații un anumit numar n de straturi de înjumătățire:

(1.11)

Din această relație, prin logaritmare se poate deduce numărul n al straturilor de înjumătățire necesar pentru reducerea dorită a iradierii după formulele:

sau (1.12)

(1.13)

(1.14)

Această relație va ajuta în calcularea grosimii peretelui unui container, cât și calcularea unui paravan de protecție.

În continuare vom calcula doza primită de un operator (asistenta medicală care injectează intravenos unui pacient 20 mCi 99mTc).

Pentru ca volumul soluției este de 1 ml, vom considera sursa ca fiind punctiformă. Distanța sursă – operator o vom considera ca fiind de 50 cm.

Pentru calculul dozei folosim relația:

(1.15)

unde: – activitatea sursei (20 mCi);

– energia fotonilor emiși (140 KeV);

– timp de iradiere de 1 min;

Din formulă, rezultă:

(1.16)

=

.

Această valoare reprezintă doza absorbită de corpul operatorului în interval de 1 minut, considerat necesar injectării unui pacient.

De menționat că doza absorbită la nivelul brațelor sau mâinii este mult mai mare având în vedere distanța foarte mică până la sursă. Ea poate ajunge până la o valoare de h=0,028 mSv/min pentru mâini.

2. PRODUSE RADIOFARMACEUTICE

Utilizarea radioizotopilor în medicină face obiectul unei specialități medicale numită medicina nucleară.

Medicina nucleară, definită în dicționarul terminologic ca ramura ce folosește radioizotopii pentru stabilirea diagnosticului si aplicarea tratamentului, este o știința interdisciplinară care a rezultat din îmbinarea unor ramuri ale fizicii, chimiei si a electronicii cu medicina.

Radionuclizii sunt izotopi ai elementelor naturale obținuți pe cale artificială în urma unor reacții nucleare. S-a constatat că o serie de radionuclizi prezintă o afinitate selectivă pentru un anumit organ. În unele cazuri, pentru investigare este suficientă administrarea la pacient a nuclidului sub forma radioelementului, în timp ce în alte cazuri este necesară utilizarea tropismului unei molecule particulare pentru a concentra radionuclidul in organul studiat.

În acest ultim caz, trebuie preparate moleculele marcate în care să fie inclus radionuclidul.

Moleculele marcate se pot obtine prin substituția unui izotop stabil din moleculă, atât cu izotopul radioactiv corespunzător (marcaj intrinsec), cât si cu izotopi radioactivi ce aparțin altei specii chimice (marcaj extrinsec).

Utilizarea în medicina nucleară a radionuclizilor cu viată scurtă a necesitat elaborarea unei tehnici noi de marcare rapida a moleculelor. Aceasta tehnică se bazează pe reacția din momentul folosirii materiilor prime obtinute din generatoare și reactivii prezenți sub formă de truse (kit-un).

În medicina nucleară, pentru trasorii radioactivi s-a adoptat denumirea de radiofarmaceutice. Radiofarmaceuticile sunt compusi chimici cu tropism față de structurile morfo-funcționale ale organului studiat. Compușii chimici marcați radioactiv se numesc produși radiofarmaceutici și sunt utilizați în explorări scintigrafice, oferind informatii morfo-funcționale.

Multe radiofarmaceutice sunt folosite ca simplii ioni, de exemplu 99mTc sub formă de ioni pertechnetat (TcO ), forma ionica a 113mIn si 131I ca ion iodura.

2. 1. Criteriile produsului radiofarmaceutic optim

a. Criterii radiofarmaceutice (caracteristicile nuclidului optim de ordin fizic si biologi):

-emisie de radiații gamma pură detectabilă la exteriorul organismului;

-energia fotonică adecvată (valoarea optima 200Kev, limita (100-300Kev) pentru a se realiza atât penetrația tisulară necesară detecției externe, cât și compatibilitatea cu actualele mijloace tehnice de detecție, măsurare si vizualizare

– timp de înjumătățire fizic scurt, totuși suficient pentru prepararea-purificarea-livrarea radiofarmaceuticului.

– absența sau minimul de radiație corpusculara, beta, electroni de conversie precum si fotoni de joasă energie rezultați din captură de electroni sau conversie intern;

-raport de merit al radiației gamma,reprezentat de raportul fotoni gamma utilizați în diagnostic/energie inutil absorbită local, cu valoare maximă

-iradierea internă, produsă atât la nivelul organului țintă cât și la nivelul intregului corpsă fie mai mică

-să nu producă reacții iritative locale, reacții alergice, reacții pirogene.

b. Criterii radiofarmaceutice:

– puritate chimică și radiochimică

– stabilitatea moleculei (corpusculul marcat)

– fixare completă a radionuclidului (capacitate de fixare 90%)

– posibilitate de administrare pe cale accesibilă

– toxicitate cunoscută

– sterilizareși apirogenitate.

c. Criterii radiofarmaceutice:

– costul scăzut al radiofarmaceuticului

– costul scăzut al generatorului

– ușurința de procurare

– concordața radiofarmaceuticului cu aparatura din dotare

– competența cadrelor medicale de a valorifica produsul respectiv

2. 2. Principalele radiofarmaceutice utilizate in medicina nucleara

Radiofarmaceuticile se pot defini ca find medicamente ce conțin izotopi radioactivi și sunt folosite drept agenți de diagnosticare sau agenti terapeutici, fără a exercita actiunea farmacologică propriu-zisă.

Având în vedere procesul de dezintegrare radioactivă, izotopii radioactivi pot fi caracterizați prin:

– natura radiației emise,

– energia radiației emise

– T1/2

În medicina nucleară se utilizează. izotopi ce emit radiatii beta si gamma. Deoarece radiatiile beta au o penetrabilitate limitata se folosesc cu succes în terapie, în timp ce radiațiile gamma, radiații penetrante, sunt cele mai adecvate pentru stabilirea de diagnostic.

În scopul stabilirii diagnosticului, alegerea izotopilor radioactivi trebuie să aibă în vedere o serie de considerente. Astfel, energia radiației gamma emise trebuie să fie adecvată echipamentului de detecție sau măsurare. Radiatiile gamma,cu energii mai scăzute, sunt mai usor ecranate si colimate, iar cazul energiilor prea mici radiațiile sunt absorbite în mare parte de țesuturi.

În general, se preferă energia de 150-220 Kev. Pe de altă parte, doza de radiații administrată pacientului trebuie să fie cât mai redusă. Din acest motiv nu se folosesc radionuclizi care emit radiatii beta sau gamma. De asemenea, se preferă ca la sfârșitul investigației, doza de radiații datorată radioactivitații reziduale din organism să scadă foarte mult.

În acest scop, sunt folositi cu succes izotopi radioactivi cu viață scurtă, care au și avantajul că permit efectuarea de teste seriate la intervale scurte de timp.

Prepararea nuclizilor cu viată scurtă utilizați în radiofarmaceutice trebuie să respecte o tehnică perfect aseptică (sterila).

Principalele tipuri de preparate radiofarmaceutice utilizate în medicina nucleară se încadrează în una din următoarele grupe:

• preparate radioactive obținute prin bombardarea unor izotopi stabili in reactorul nuclear, și apoi trecerea în soluție a radionuclizilor obținuți (ex. 24Na ,42K , 82Br)

• preparate radioactive obținute prin separarea chimică a unui radioelement dintr-un amestec de izotopi radioactivi, separare care se poate realiza prin: distilare, oxidoreducere, absorbție, desorbție pe răsină schimbătoare de ioni, precipitare si trecere din nou în solutie (ex. , 131I, 32P, 76As,51Cr, 64Cu, 55Fe, 35S)

• preparate radioactive obținute prin marcarea unei molecule organice de sinteză sau de origine animală ori vegetală cu un radionuclid (ex.131I, 128I , 75Se, 197Hg, 203Hg)

• preparate radioactive coloidale — o variantă o constituie suspensiile a căror diametru este mai mare de lOOμ (ex. albumina denaturată)

• preparate radioactive cu izotopi cu viata scurta obtinuti din generatoare (ex. 68Ga, 87mSr, 99m Tc, 137Ba, 140Ba, 132I, 133MIn)

• preparate radioactive folosind radionuclizi cu viată scurtă obținuți cu ajutorul acceleratoarelor (ex. 11C, 13N, 18F)

Introducerea în medicina nucleară a radioizotopilor cu viată scurtă a necesitat elaborarea unei tehnici noi de marcare rapidă a moleculelor. Această tehnică este bazată pe reactia în momentul folosirii, dintre materiile prime obtinute din generatoare speciale și reactivii prezentați sub forma de truse (kit-uri)

Produsele radiofarmaceutice, pentru a putea fi folosite, trebuie să îndeplinească urmatoarele condiții:

– să fie pure — adică să nu contină alți izotopi radioactivi sau radionuclidul într-o altă formă chimică;

– să prezinte stabilitate — izotopul radioactiv să rămână fixat în molecule pentru a putea urmăricirculația sau acumularea sa în organism;

– să se cunoască pozitia izotopului radioactiv în molecula radiofarmaceuticului, dacă se utilizează metabolismul acestuia în organism;

– izotopul radioactiv cu care este marcat radiofarmaceuticul să fie ușor identificabil prin detectarea radiațiilor pe care le emite.

Cantitatea de trasor administrată trebuie să fie minimă pentru a evita afecțiunile biologice sau de iradiere nedorite. Astfel, este obligatorie cunoașterea toxicității fizice sau chimice a compusului marcat, a metaboliților săi și a radionuclizilor rezultați prin dezintegrare. Alegerea formei chimice a radiofarmaceuticului are în vedere comportarea biologică a acestuia. Dc asemenea, este de dorit ca, dacă este posibil, radiofarmaceuticul să fie eliminat rapid și complet după terminarea testului, reducându-se astfel doza de iradiere a pacientului (lucru foarte important în cazul radionuclizilor cu viată lungă).

În radioterapie se urmărește concentrarea selectivă a radiofarmaceuticului la nivelul organului sau țesutului afectat.

Caracteristicile fizice ale radionuclizilor utilizati in medicina nucleara:

2.3. Radiofarmaceutice utilizate în cardiologia nucleară

Cel mai utilizat radiofarmaceutic a fost, o lungă perioadă de timp, 201TI. Acesta are o

serie de avantaje farmacocinetice, fizico-chimice si radiobiologice:

-extracție miocardică ridicată-

-staționarea miocardică suficientă pentru a permite obținerea de imagini scintigrafice de bună calitate, în incidente multiple, atât în condiții de repaus, cât și de efort

– energie gamma joasă, de 69-80 KeV, spectru de radiații ce permite utilizarea unui colimator cu energie joasă

– T1/2 relativ scurt: 73 h

-iradiere scăzută a organismului: 0,02 rad/mCi pentru cord si 0,06 rad/mCi pentru întregul corp.

Taliul 201 urmează farmacocinetica potasiului (K), intrând în citoplasma miocitului normal prin pompa Na-K. Cantitatea de 201TI fixat depinde de fluxul coronarian, masa țesutului miocardic și integritatea miocitelor. Peste 85% din 201TI coronarian pătrunde în miocite rapid și se elimină lent, motiv pentru care scintigrafia de distribuție se efectuează la 10-15 minute de la injectare. Concomitent cu eliminarea 201TI, în patul coronar apare altă cantitate de 201TI din rezervoarele extracardiace: muschi, rinichi, sistem gastrointestinal, ce este la rândul ei fixate de miocard, obținându-se la 3-4 ore de la injectare, scintigrafia de distribuție.

Din 1990 se foloseste în cardiologia nucleară 99mTc MIBI (methoxy-insobutilisonitril). În comert, numele 99mTc MIBI este Cardiolite. Avantajul acestui radiofarmaceutic constă în oferirea de imagini scintigrafice calitativ superioare celor cu 201TI și posibilitatea examinări performantei cardiace prin tehnica “first pass” în cadrul aceleiasi sedințe.

MIBI prezintă redistribuție neglijabilă, pătrunzând pasiv, ireversibil, prin sarcolema în mitocondria miocitara intactă. Achiziția imaginilor se efectuează la 15-60 minute după injectarea intravenoasă la efortul maxim atins, si la 60-90 minute, sau chiar mai mult de la injectarea în condiții de repaus. 99mTc MIBI este lipofil și după injectare se distribuie în miocard proporțional cu circulația de sânge. Extracția lui din sânge este rapidă, dar în primul pas este totuși mai scăzută ca și a taliului. Spre deosebire de 201TI, 99MTc MIBI are o redistribuție de numai 10%- 15%, care nu este semnificativă din punct de vedere clinic.

Ca și la 201 TI, 99mTc MIBI este un radiofarmaceutic atât pentru fluxul coronarian, cât și pentru viabilitate. În privința identificării miocarduiui hibernant sau siderat, studiile existente sunt încă controversate. 201TI fiind în prezent încă considerat superior în aceste studii.

Tabel comparativ al proprietăților fizice si biologice ale 99mTc MIBI și 201TI:

99mTc Teboroxime este un alt radiofarmaceutic nou marcat cu 99mTc, cu numele de comert Cardiotec, dar licențiate pentru folosire numai în SUA. Mecanismul de fixare nu este înca bine cunoscut, dar se pare că are tropism sarcolemic, este un radiotrasor al fluxului coronarian. Datorită eliminării rapide (“wash out”), scintigrafia se efectuează la 2 minute după injectarea intravenoasă. După prima circulație este eliminată circa 90% din doza injectată. Ca și la MIBI, pentru depistarea ischemiei sunt necesare două injectări: – una în repaus și una la efort.

De curând a intrat în practica 99mTc_Tetrofosmin cu numele de comert Myoview. Și acesta este lipofilic și este extras rapid din sânge după injectarea intravenoasă, cu mai puțin de 5% activitate reziduală la 10 minute. Mecanismul de achiziționare miocardică este din nou relatat ca fiind difuzia de-a lungul unui gradient electropotențial, folosind miocitele si mitocondriile izolate. Imagini optime se obțin la 30-45 minute, iar pentru că redistribuția este minimă sau nulă, se pot realiza imagini și la 4 ore de la injectare.

Pentru identificarea viabilității miocardice se poate folosi ca radiotrasor și 18Ffluorodeoxiglucoza(18F FDG)cu timp de înjumătățire de 110 minute și care necesită un colimator de 511 KeV.

2.4 Technețiu 99mTc

Technețiul este cel mai folosit radionuclid în investigațiile clinice. Distribuția în organism a 99mTc este influiențată de concentrația lui timpurie în țesutul glandelor salivare, mucoasa gastrică și glanda tiroidă.

Technețiul este un radioizotop cu viață scurtă, introdus cu succes în anul 1964 de către Harper si colaboratorii săi, și este folosit în investigarea radioizotopică a mai multor organe prin încorporarea ca metaloid în diverse preparate radiofarmaceutice. Are timpul de înjumătățire de aproximativ 6,05 h, ceea ce constituie un avantaj, pentru că este suficient de lung pentru a urmări majoritatea proceselor fiziologice și este suficient de scurt pentru a evita expunerea inutilă a pacientului. Este un marker universal, creând o radiatie gamma pură și o emisie monofotonica cu energie mică, de 140 KeV. Aceste caracteristici fizice sunt foarte importante, deoarece permit atât detectarea lui ușoară cât și utilizarea unor doze foarte scăzute.

99mTc se obține prin eluare cu ser fiziologic din sursele de 99Mo în care apare prin tranzițiaβa acestui izotop.

99Mo se obține în două moduri:

-printr-o reactie(n,γ)99Mo:

Mo(n,γ)Mo

99Mo, având un surplus de neutroni se dezintegrează ,beta cu un T1/2 de 67 ore.

El emite trei tipuri de radiații β-, predominantă (85%) fiind cea cu energie maximă de 1,230 MeV. În urma acestei tranziții apare nucleul de 99mTc. Prin tranziție izomeră cu un T1/2 de 6 h, in urma căreia se emite o cuantă γ monoenergetică de 0,140 MeV, nucleul trece în forma stabilă a 99mTc.

Principiul de construcție al generatoarelor de 99mTc constă în fixarea nuclidului “mamă” în forma potrivită prin procedee chimice simple a nuclidului “fiică”. În cazul nostru, nuclidul mama este 99Mo, iar nuclidul fiică este 99mTc

Exista trei categorii de generatoare 99Mo/ 99mTc:

1) Generatori cromatografici

Nuclidul 99Mo este fixat pe un absorbant AL2O3)întro coloană cromatografică cu un mijioc de eluție potrivit, de obicei NaCI izotonic, se poate elua 99mTc sub forma de pertechnetat.

2) Generatori de extracție a fluidului

99Mo se fixează într-o soluție alcalină sub formă de molibdat. Cu un mijloc de extracție se extrage 99mTc sub forma de pertechnetat faza organică. Dupa tratare cu NaCl izotonic se obține o soluție de 99mTc utilizabilă.

3) Generatori de sublimare

99mTc este sublimat dintr-un complex al molibdenului (MO3) cu un gaz de extracție, sub influiența temperaturii. Apoi, acesta este pus într-o capcana de răcire și se obține 99mTc o solutie de NaCl.

2.4.1. Generatorul de 99mTcDRYGEN(99 Mo 99mTc)

Generatorul DRYGEN este un sistem automatizat și protejat care permite obținerea intr-un mod simplu a unei soluții sterile si apirogene de 99mTc sub formă de sodium pertechnetat. Această soluție este eluată dintr-o coloană cromatografică de alumină pe care este fixat produsul de fisiune 99Mo (T=67h) caregenereazaTc99m(T=6h

Generatorul este format din:

o coloana cromatografică cu alumină (1)

2 filtre situate la capetele coloanei ce permit reținerea aluminei conținute,pe care se absoarbe 99Mo și fac ca eluantul (0,9% NaCl) să coboare omogen de-a lungul coloanei (2)

încarcatura de alumină poros ce se găsește în coloana cromatografică, care are rolul

de a absorbi ionii de molibdat de amoniu, lăsând să treacă ionii de pertechnetat

pentru a elua serul fiziologic (3)

ac de intrare conectat la extremitatea superioară a coloanei (4)

filtru de sterilizare cu spot hidrofobic, având o extremitate legată la partea inferioară a coloanei (5)

ac de ieșire din coloana (6)

container de Pb pentru ecranare având grosimea minimă de 41 mm si maximă de 70 mm (7)

container cilindric de plastic (8,9)

înveliș (capac) de protecție steril (A,B)

flacon vidat pentru colectarea soluției de pertechnetat de 99mTc (10)

flacon cu soluție apoasă de NaCl 0,9%/ser fiziologic (11)

Învelisul exterior este de formă cilindrică și este de plastic având un diametru de 13 0mm și înălțimea de 278mm. Sistemul complet are o greutate de 16 kg.

Generatorul este proiectat pentru eluarea activității totale de 99mTc disponibilă în 5ml. Este posibilă și eluarea unor volume mai mari, de 10-15ml, pentru obținerea unor concentrații radioactive diferite.

2.4.2. Procedura de eluare

În momentul utilizării se îndepărtează capacul de plastic de la partea superioara a generatorului pentru a avea acces la tecile protectoare folosite pentru a menține acele sterile. Se îndepărtează teaca protectoare din poziția sa marcată cu NaTcO4, se pozitionează flaconul protector deasupra acului prin orificiul făcut de ecran și se presează până când acul penetrează complet flaconul.

Se observă apariția bulelor de aer în serul fiziologic. Sunt suficiente 3-5 minute pentru a obține eluarea completă. Dacă bulele de aer nu apar în 15sec de la inserarea fiolei de eluare, se verifică dacă fiola de eluare a fost fixată corect și dacă acele de intrare si iesire din coloană nu sunt blocate. Dacă eluarea întârzie să se producă, se schimba fiola vidată.

Când eluarea este completă fiola de eluare goală, se lasă la locul ei pentru a garanta sterilitatea acelor. Se schimbă fiola de eluare cu o altă fiola vidată pentru a îndepărta orice reziduri de soluție din coloană și pentru a proteja acul de eventualele contaminări.

Eluatul trebuie utilizat într-un interval de 8 ore de la eluare.

Solutia finală de 99mTc eluată în generator, este o soluție limpede, incoloră, izotonică, sterilă și apirogenă, cu un Ph cuprins între 4,5 – 7,5 conform cerințelor farmaceutice europene si americane.

2.4.2.1. Echipamentul de eluare și accesorii disponibile

Fiecare generator este dotat cu doua echipamente de eluare, care pot sa aibă una din următoarele compoziții:

DRYGEN set — 5: 5 fiole sterile si apirogene de 5,5 ml cu ser fiziologic (0,9% NaCl) și 10 fiole vidate sterile si apirogene de 20 ml

DRYGEN set — 10: 5 fiole sterile si apirogene de 10,5 ml cu ser fiziologic (0,9% NaCl) si 10 fiole vidate sterile si apirogene de 20 ml

DRYGEN set — 15: 5 fiole sterile si apirogene de 15,5 ml cu ser fiziologic (0,9% NaCl) si 10 fiole vidate sterile si apirogene de 20 ml.

La prima expediere este livrat si un container de eluare ecranat. La cerere, se livrează și un înveliș de protecție suplimentar în care poote fi depozitat generatorul.

Trusele pentru radiofarmaceuticul 99mTc trebuie să îndeplinească câteva condiții: să fie de înaltă sigurantă în timpul utilizării, să se obțină legăturile dorite cu 99mTc sub o formă completă și stabilă timp de mai multe ore.

Schema pentru producerea truselor pentru prepararea radiofarmaceuticului 99mTc este arătată mai sus:

Pentru a meține concentrația inițială de Sn (II), prepararea soluției de ligant de Sn se face la temperatură scăzută, sub un gaz de protecție. Soluția trebuie să fie încărcată repede și să fie congelată imediat cu azot fluid. După liofilizare, fiolele trebuie umplute cu gaz de protecție uscat și păstrat la rece.

2. 4. 3. Controalele de calitate

Pentru stabilirea conținutului de pertechnetat în radiofarmaceuticul 99mTc hidrofil obținut, se folosesc cromatografele cu straturi fine de hârtie sau plăci de kieselgel cu acetonă.

Cromatografia cu straturi fine cu soluție de NaCl sau gel se folosește pentru separarea complexului de Tc de Tc hidrolizat. Persson a dezvoltat scanningul coloanelor cromatografice în care substanțele de analizat vor fi cromatografiate astfel încât toată activitatea sa rămană pe coloane. Distribuția activității rezultate în gel va fi determinată și se pot obține profiluri caracteristice de activitate. În figurile următoare este înfațișată prezentarea schematică a controlului de calitate realizat cu scanning de coloane gelcromatografice, respectiv cromatografe cu straturi fine.

Deoarece Tc hidrolizat și redus va fi legat ireversibil de gel, se recomandă următorul procedeu: cu un scanning se va elua în continuare canalul și cu un al doilea scanning se redistribuie Tc hidrolizat și redus, absorbit inițial.

2. 4. 4. Caracteristici fizice ale 99mTc

Prin dezintegrarea radioactivă, 86% dintre nuclizii de 99Mo trec în 99mTC (metastabil). Dezintegrarea se petrece cu emisie de radiație β-(predominând într- un procent de 85% radiațiaβ- cu energia maximă de 1,23 MeV) și de radiație gamma diferențială 99Mo (T1/2=67h) se dezintegrează dupa schema din figura următoare.

99mTc obținut (T1/2= 6h) se dezintegrează 99mTc(T1/2 =2,15 x 10 ani), care trece în 99Ru stabil.

Caracterisicile fizice ale 99mTc sunt aproape ideale pentru un radionuclid utilizat in medicina nucleară.

Timpul de înjumătățire scurt T1/2 = 6h și emisia unei radiații gamma monoenergetice de 140 KeV aproape curate (fără iradiere primară), precum și constanta de doză scăzută permit administrarea unor doze de ordinde mCi cu pericol de iradiere scăzut. Radiația cu energie de 140 KeV poate fi obținută în instalații convenționale.

99mTc nu emite radiații primare, merge totuși cu o pondere relativ înaltă (87% a dezintegrării) de electroni de conversie cu energie de 0,14 MeV. Raza de acțiune a acestor electroni se ridică la aproximativ 250 μ/m în țesut. Datorită acestui fapt sunt posibile examinările radiografice.

Fig. 11 Schemele de dezintegrare ale 99Mo si 99mTc

2. 4. 5. Avantajele utilizării 99mTc

În apropierea diferitelor metode scintigrafice apare mereu o întrebare: care dintre radionuclizi prezintă mai multe avantaje în utilizarea lor pentru examinarea care se împune?

În urma studiilor efectuate până în prezent, s-a constatat că cel mai avantajos radionuclid utilizat în medicina nucleară în scop diagnostic este 99mTc. Principalele avantaje ale utilizarii 99mTc- în scintigrafie sunt: timpul de înjumătațire relativ scurt — 6h emisia unui grup de fotoni cu energie de 140 KeV și absența radiației /3 primară.

Din punct de vedere spectral, radionuclidul 99mTc poate fi caracterizat ca fiind un emițător curat de radiație gamma. Radiația gamma cu energia de 140 Kev construiește în centrul scintilatorului un singur fotopeak, care va fi detectat si apoi înregistrat cu ajutorul analizatorului de impulsuri.

Un avantaj al utilizării 99mTc îl constituie faptul că nu emite cuante de energie mai înalte care după răspândire în domeniul fotopeak-ului de 140 KeV ar putea fi înregistrate,ceea ce ar duce la producerea puterii de rezoluție a detectorlului. 0 radiație cu o energie mai înaltă ar putea pătrunde prin ecranul detectorului și astfel puterea de rezoluție s-ar înrăutăți în continuare.Din această cauză 99mTc este mai avantajos decât 131Isau 75Se

.

Fig. 12. Spectrul diferențial al Tc99m

Energia gamma relativ mai mică de 140 KeV permite construcția detectorilor cu cristale de scintilație fine în comparație cu detectorii pentru energii gamma mai înalte și se poate reduce semnificativ ecranarea cristalului scintilator, pentru ecranarea completă a radiației gamma 99mTc ajungând la grosimea de 6mmPb pentru detecția 99mTc(groșimea optimă a cristalului scintilator este de 12-15mm)

Grosimea cristalului este de trei ori mai mică în comparație cu grosimea cristalelor folosite în scintigrafia cu alți radionuclizi. Radiația gamma a 99mTc poate fi focalizată cu ajutorul unui colimator multiplical cu pereți despărțitori fini (0,2-0,3mm Pb) obtinânduse astfel pe langă o efectivitate mare și o putere de rezoluție bună.

Efecacitatea colimatoarelor pentru scintigrafia cu 99mTc este de trei ori mai bună decât a celor analoage pentru scintigrafia cu 131I . Grosimea pereților trebuie să fie în cel de-al doilea caz, cu cel puțin 2mm mai mare. Din această cauză, aparatele scintigrafice moderne sunt prevăzute cu colimatoare cu mai multe canale si au o putere de rezoluție exceptionala pentru detecția radiațiilor de energie joasa ( 99mTc, 131I, 197Hg). Ca urmare, analizele teoretice și lucrările experimentale determină energii optime pentru scintigrafie, ale cuantelor în domeniul 100-140 KeV,în dependența de grosimea și adâncimea domeniului de detectat, ca și de grosimea cunoscută a colimatoarelor si a cristalelor de scintilație. De aici rezultă că 99mTc și alți radionuclizi care se încadrează în intervalul de energie amintit, oferă cel mai mare contrast al imaginilor scintigrafice. Cu atât mai mult, energia gamma de 140 KeV a 99mTc va fi absorbită într-o mai mare măsura decât energia mult mai scăzută a radiațiilor emise în cazul 125Isau 197Hg care nu sunt potrivite pentru detecția domeniilor radioactive sau neradioactive găsite adânc în țesut. Deci, cuantele gamma de energie 140 KeV nu pot trece de ecranele de Pb ale detectoarelor și de pereții fini ai colimatoarelor. S-a arătat că, cu ajutorul 99mTc, domeniile așezate superficial se prezintă cu un contrast mai mare decât cu ajutorul 131I , în timp ce prin scintigrafie cei doi radionuclizi sunt analogi.

Avantajul cel mai important al utilizării 99mTc în medicina nucleară este doza de radiație scăzută care este condiționată de absorția cuantelor gamma, a electronilor de conversie si a electronilor Anger. În cadrul tuturor metodelor de examinare din medicina nucleară, daunele produse de radiații sunt mult mai scăzute la utilizarea 99mTc decât la utilizarea radionuclizilor clasici(131I, 198An) De exemplu la scintigrafia glandei tiroide în timp ce doza absorbită în glande după administrarea unei activități de 1mCi de 99mTc se ridică doar la aproximativ o miime din doză, glanda va fi afectată prin administrarea unei activități de numai 50 μCi de 131I. Doza redusă de radiație absorbită permite utilizarea unor activități mai înalte de 99mTc.

Rata înaltă de impulsuri permite observarea în organul cercetat a micilor schimbări de concentrație de activitate. Ca urmare a ratei înalte de impulsuri poate fi mărita viteza de număra a detectorului ie examinare. Pe de altă parte, ne permite o detecție statistică avantajoasă și scintigrafierea organelor mari, utilizând colimatoare cu putere de rezoluție ridicată.

Cuantele primare emise sunt apropiate ca energie de radiația gamma de energii scăzut. Așadar, comutarea diferențiala pentru eliminarea acestei radiații de recul va fi ineficientă. Pentru a reprima influiență nefavorabilă a radiației de recul a 99mTc, canalul analizatorului trebuie așezat pe fotopeak astfel încât granița sa inferioară să taie panta crescătoare a fotopeakului.

3. INIMA

Inima este un organ musculo-cavitar, nepereche care are contracții involuntare. Este situată în mediastin (regiune cuprinsă între cei doi plămâni și diafragm), ușor deplasată spre stânga liniei mediosternale (1/3 este la dreapta și 2/3 la stânga). Are o culoare brun-roșiatică, o masă de 250 – 300g și o capacitate de 500- 700 cm3.

Inima prezintă o față anterioară (sterno-costală) convexă, o față inferioară (diafragmatică) plană, o margine stângă rotunjită, o margine dreaptă ascuțită, un vârf situat în spațiul V intercostal stâng, la intersecția cu linia medioclaviculară, și o bază.

Pe fața anterioară și pe cea inferioară se observă șanțurile longitudinale, anterior și respctiv posterior. Mai există două șanțuri atrio-ventriculare (coronare) stâng și drept, situat la linia dintre atrii și ventricule.

Toate aceste patru șanțuri conțin arterele și venele inimii.

Atriile și ventriculele sunt separate între ele prin septul interatrial, respectiv interventricular. Atriile comunică cu ventriculele prin orificiile atrio-ventriculare, drept și stâng prevăzute cu valve.

Atriile

Au următoarele caracteristici:

formă aproximativ cubică;

pereții mult mai subțiri decât ai ventriculilor,

musculatura pereților formată din fibre musculare circulare;

capacitate mai mică decât a ventriculelor,

sunt separate prin septul interatrial.

Atriul drept – are cinci orificii:

orificiul venelor cave( superioară și inferioară);

orificiul sinusului coronar,

orificiul atrio-ventricular drept prevăzut cu valva tricuspidă;

orificiul de deschidere a urechiușei drepte (o prelungire sub forma unui fund de sac a atriului drept).

Atriul stâng – are șase orificii:

– patru orificii ale celor patru vene pulmonare;

-un orificiu atrio-ventricular stâng prevăzut cu valva bicuspidă (mitrală) formată din două cuspide;

– orificiul urechiușei stângi.

Ventriculele

Au următoarele caracteristici:

formă de piramidă triunghiulară cu baza spre orificiile atrio-ventriculare;

pereții mai groși decât ai atriilor;

musculatura formată din fibre spiralat-radiare;

au capacitate mai mare dacât a atriilor;

ventriculul stâng are capacitatea mai mare decât a ventriculului drept;

sunt separate prin septul interventricular.

Fiecare ventricul are câte două orificii:

orificiul atrio-ventricular prin care comunică cu atriul respectiv;

orificiul arterial prin care ventriculul stâng comunică cu aorta, iar cel drept cu trunchiul arterei pulmonare.

Toate aparatele valvulare au rol de a asigura scurgerea sângelui într-o singură direcție (cele atrio-ventriculare dinspre atrii spre ventricule, iar cele arteriale, dinspre ventricule spre aortă sau spre trunchiul arterei pulmonare).

Vascularizația și inervația inimii

Arterele inimii sunt numite artere coronariene și sunt în număr de două: stângă și dreaptă. Arterele coronare sunt artere de tip terminal deoarece ramurile lor irigă un anumit teritoriu al miocardului. Obliterarea uneia din ramuri, prin spasm prelungit sau cheag de sânge, face ca teritoriul respectiv de miocard să nu mai primească sânge, se necrozează și apare infarctul. Majoritatea sângelui venos al cordului este strâns de colectorul venos principal al inimii – sinusul coronar – care se găsește în segmentul posterior șanțului coronar stâng. Inervația inimii este asigurată de nervii cardiaci cu originea în vag și simpaticul cervical, care formează împreună plexul cardiac.

Modificări patologice ale proprietăților inimii

Proprietățiile funcționale ale inimii pot fi alterate în anumite boli de inimă.

Tulburări ale automatismului și excitabilității provoacă anomalii ale ritmului cardiac aritmii. Exemple de aritmii sunt extrasistolele, tahicardia și fibrilația. Extrasistola este o bătaie cardiacă prematură, provocată de un stimul generat de un focar patologic din miocard. Când extrasistolele se succed neântrerupt cu regularitate și cu frecvență de 200 pe minut, vorbim de o tahicardie paroxistică. Fibrilația reprezintă o activitate contractilă haotică a inimii cu frecvența de 600 pe minut. Dacă această tulburare cuprinde ventriculii survine moartea.

Tulburările contractibilității se întâlnesc în insuficienta cardiacă, boală în care funcția de pompă a inimii este compromisă.

Revoluția cardiacă

Activitatea de pompă a iminii constă dintr-o succesiune de contracții, numite sistole și de relaxări, numite diastole. Ansamblul format dintr-o sistolă și diastolă reprezintă revoluția cardiacă (ciclu cardiac). în cursul fiecărui ciclu cardiac, atriile și ventriculele se contractă asincron, întâi se contractă cele două atrii, în timp ce ventriculele sunt în diastolă.

În timpul sistolei crește presiunea în cavitățiile aflate în contracție, determinând scurgerea sângelui de la presiune mare la presiune mică. Prezența valvelor atrio-ventriculare și a valvelor semilunare asigură, de asemenea, sensul de curgere a sângelui. Pentru un ritm cardiac de 75 contracții pe minut durata unui ciclu cardiac este de 0,8 secunde.

Revoluția cardiacă începe cu sistola atrială care durează 0,1 secunde. Urmează diastolă arterială ce durează 0,7 secunde. La începutul diastolei atriale, are loc sistola ventriculară ce durează 0,3 secunde. Sistola ventriculară începe în momentul când ventriculele sunt pline de sânge. Prin intrarea în contracție a miocardului, presiunea intraventriculară crește. Valvelele atrio-ventriculare se închid, oprind întoarcerea sângelui spre atrii. Ventriculul este acum o cavitate închisă. Presiunea interventriculară crește foarte mult, depășește presiunea din sistemul arterial, moment în care valvelele semilunare se deschid și sângele este expulzat din ventriculul drept în trunchiul arterei pulmonare și din ventriculul stâng în artera aortă. Urmează diastolă ventriculară care durează 0,5 secunde. în acest timp ventriculele se relaxează și scade presiunea din interiorul lor. Sângele din aortă și artera pulmonară nu se poate întoarce în inimă datorită închiderii valvelelor semilunare. Presiunea din ventricul scade rapid ajungând sub nivelul presiunii din cele două atrii, moment în care valvele atrioventriculare se deschid și sângele trece din atrii în ventricule. Diastola ventriculară coincide parțial cu diastola atrială. Timp de 0,4 secunde toate cavitățiile inimii sunt în diastolă. Aceasta este diastola generală a inimii. La sfârșitul diastolei generale se produce sistola atrială a ciclului cardiac. Sistolele sunt mai scurte decât diastolele. Inima poate lucra tot timpul vieții fără să obosească deoarece are perioade de relaxare mai lungi decât cele de activitate. Când frecvența inimii crește, durata diastolei se surtează mult, ceea ce poate produce tulburări în refacerea energiei miocardului. Lucru mecanic al inimii este foarte mare. Cu fiecare sistolă, ventriculul stâng aruncă în circulație 70 ml sânge, acesta reprezintă debitul cardiac. In 24 h inima pompează 7200 litri de sânge.

4. SCINTIGRAFIA MIOCARDICĂ DE PERFUZIE

Scopul scintigrafiei de perfuzie miocardice (SPM) este să evalueze regional funcția miocardică și perfüzia pereților miocardici. Imagistica planară este o metoda potrivită pentru imagistica de perfuzie miocardică. Anatomia inimii este destul ca specialistul să poată interpreta eventuala localizare si determinarea măsurii defectelor de proiecțiile multiple, fără a avea nevoie de reconstructia aparatului. Imagistica planară se folosește nu numai în clinici, ci și în cazul intervențiilor, unde este nevoie de un rezultat foarte rapid. Dacă pacientul se miscă, de asemenea preluarea de imagine se poate repeta ușor. Abilitatea obținerii imaginilor planare de bună calitate este esențială chiar și pentru cei care folosesc imagistica SPECT de rutină.

În poziționarea bolnavului cea mai importantă secventă este abilitatea de a reproduce aceeași poziție la seturile de examinare inițial-întârziat. Chiar si diferențele cele mai mici în unghiul de achiziție, poziția sânului, pot produce artefacte importante în compararea imaginilor în repaus și stress. De aceea sunt determinate câteva poziții standard a camerei de scintilație, în timpul diferitelor examinări.

Există două tipuri de examinări SPM:

1). planar

2). SPECT

1). SPM se examineaza planar, în cel puțin trei incidente:

anterior

OAS 45° (oblic anterior stâng)

OAS 700 (oblic anterior stâng), oferind imagini scintigrafice care sunt proiecții bidimensionale ale cordului.

În incidenta anterioară se examinează: peretele antero-lateral, apexul (vârful) și peretele inferior.

În OAS 450 se examinează: septul interventricular, peretele inferoapical și peretele posterolateral.

În OAS 700 se explorează: peretele anterior, apexul si peretele posterior.

Un standard de 900 OAS poate fi adăugat la pacientele cu sâni mari și la pacienții cu probleme de atenuare subdiafragmatică. Vederea OAS 900 dă o vizualizare mai bună a peretelui posterior și elimină artefactele datorate atenuării subdiafragmatice si pe cele datorate sânilor mari. Aceasta poziție de examinare este mai puțin stabilă, făcând puțin mai dificilă repozitionarea identică.

2). Cea de-a doua modalitate de investigație, superioara examinării planare, este modalitatea SPECT (single photo emission computer thomography). Aceasta oferă cel mai puțin câte 8 tomografii, în fiecare din cele trei axe în care se examinează cordul:

axul scurt transversal, în care miocardul este vizualizat de la vârf la bază.

axul lung vertical, în care vizualizarea se face de la peretele lateral la septul interventricular

axul lung orizontal, în care vizualizarea se face de la peretele anterior la cel inferior.

Scintigrafia de perfuzie miocardică (SPM) se efectuează la efort sau stress farmacologic, pentru evidențierea ischemiei miocardice, și în repaus, pentru evidențierea necrozei miocardice. Ventriculul drept (VD) se poate vizualiza doar dupa efort sau în caz de hipertrofie.

SPM permite aprecierea calitativă a grosimii peretelui ventricului stang (VS), a volumului cavității (VC), și doar în cazul explorării cu 201TI se poate evalua și radioactivitatea pulmonară. Normal, radioactivitatea captată de plămâni și fixată de miocard este în raport de 1/3. Dacă ariile pulmonare fixează mai mult, aceasta se datorează insuficienței VS. iar dacă apare doar la efort se datorează insuficienței tranzitorii a VS, indusă de efort. SPM s-a dovedit a fi cea mai bună metodă neinvazivă pentru detecția, localizarea și evaluarea extinderii severități cardiopatiei ischemice.

Numita si “coronarografia alba”, SPM aduce informații complementare prin depistarea răsunetului coronarografiei asupra irigației si a viabilității miocardului periclitat. În general, cu cât o leziune este mai proximală și mai severă, cu atât scăderea radioactivității pe teritoriul corespunzător va fi mai intensă si mai accentuată.

Imaginea SPM normală se caracterizează printr-o distribuție uniformă a radioactivității pe întreaga arie cardiacă. Având masa și fluxul sanguin cele mai mari, se vizualizează miocardul ventricului stâng (VS). După cum am mai mentionat, pe imaginile scintigrafice efectuate în repaus nu se vizualizează ventriculul drept (VD).

În unele variante normale, distribuția radioactivității este neuniformă, fiind mai redusă în regiunea apexului cardiac (așa numita “subțiere apicală”), precum și în porțiunile proximale ale septului interventricular si ale peretelui lateral posterior, corespunzător valvelor cardiace.

Semiologic, perfuzia patologică se traduce prin descrierea defectelor de fixare a radiofarmaceuticului, evidențiate de distribuția radioactivității, si anume: defecte de perfuzie fixe ireversibile, care sunt prezente atât la efort cât și în repaus sau la redistribuirea taliului defecte de perfuzie reversibile, existente doar la efort și absente în repaus sau la redistribuția taliului.

a) Defecte reversibile se datorează ischemiei miocardice induse de efort, dispariția sau ameliorarea lor în repaus sau la redistribuție datorându-se faptului că, fiind viabile, miocitele au capacitatea de a se extrage radiofarmaceuticului din circulația restabilită dupa efort. Defectele reversibile apar cel mai frecvent în contextul coronaropatiei din coronara afectată, dar pot apărea și în stenoza aortică, în ischemia subendocardică difuză consecutive hipertrofiei VS, în prezența bridelor musculare, în cadrul tulburărilor de perfuzie induse de prolapsul de valvă mitrală.

b) Defectele parțial reversibile în care la distribuție deficitul perfuzional se ameliorează dar nu se normalizează, se consideră că apar în contextul existenței unei regiuni miocardice, conținând un amestec de miocard nonviabil si viabil dar ischemic.

c) Defecte fixe, ireversibile se explică prin faptul că miocitele afectate nu mai pot extrage radiofarmaceuticul nici la repaus. Aceste defecte apar in cazul necrozei acute sau cronice (infarct miocardic), dar pot apărea și în prezența altor afecțiuni miocardice: – sarcoidoza, cardiomiopatia dilatativă, leziuni infiltrative sau metastatice. Defectele apărute doar la redistribuție se datorează instalării infarctului miocardic nontransmural, pe o coroană permeabilă, având ca rezultat un flux coronarian supranormal în miocardul viabil rezidual din teritoriul parțial infarctat.

4.1. Algoritmul investigației în repaus și la efort

4.1.1. Tehnica explorării cu 201Tl – Planar,

a) Explorarea la repaus

Pentru a efectua explorarea în repaus, se injecteaza 2mCi soluție de taliu în vena antebrațului. Datorită faptului că fixarea izotopului în miocard are loc rapid, achiziția imaginilor trebuie făcută la 5-10 minute după injectare, în cel puțin trei incidente: AP, OAS 45° OAS 70°.

Dintre precauții amintim întreruperea administrării, în masura posibilităților, a medicatiei β _blocante și a coronarodilatatoarelor în ultimile 24-48 ore. De asemenea, se recomandă ca pacientul să nu fi mâncat cu cel puțin 4 ore înaintea efectuării scintigrafiei miocardice, deoarece congestia splenică face ca taliul să se fixeze în cantitate nedorit de mare în teritoriul extracardiac. Trebuie menționat că aceste precauții tehnice sunt valabile și pentru celelalte protocoale de lucru.

O metodă rapidă a evidențierii miocardului hibernant este taliul cu reinjectare. Chiar înaintea efectuării achiziției de imagine, la redistribuție (la 3-4 ore de la injectarea inițială), se injectează 1/2 din doza inițială, adică 1mCi. 0 altă tehnică similară csensibilitate în privința evaluării viabilității miocardului cu tehnica 201TI cu reinjectie la redistribuție este efectuarea scintigrafiei de ridistribuție la 24 ore.

b) Explorarea la efort

Obiectivul de bază al SPM la efort este vizualizarea fluxului sanguine miocardic în timpul efortului la pacienții cu cardiopatie ischemică cunoscută sau presupusă.

În timpul efortului crește perfuzia miocrdică în zonele normale. În acest fel se accentuează contrastul fața de zonele hipoperfuzate, ceea ce face ca ele să devină mai evidente.

Se efectuează un protocol de efort identic cu cel al EKG -ul de rutină (test de efort maximal sau submaximal folosind bicicleta ergonomică sau covorul rulant). Efortulse efectuează gradat. Când se atinge nivelul maxim (sau aproape) se injectează intravenos 2 mCi 201TI. Dacă taliul se injectează mai devreme, majoritatea izotopului se va depozita in miocard înainte ca fluxul sanguin să se distribuie omogen și va aparea un rezutat fals negativ, indiferent de nivelul ulterior al efortului. După injectare, efortul se continuă încă 1 minut. Achiziționarea imaginii începe în primele 5-10 minute după încetarea efortului.

c) Reinjectare

– Protocoalele pentru reinjectare și pentru preluarea întârziată a imaginii, la 14 ore, nu sunt așa de bine prestabilite ca și cele in cazul SPECT. După explorarea la repaus reinjectarea nu este indicată, dar după injectarea de stress încă o injectare de 1,5 mCi 201TI poate sporii cantitatea de redistribuție observată inițial în cazul unui defect sever, care arată redistribuție minimală sau zero pe imaginea întârziată. Imaginea repetată la 24 ore poate spori de asemenea, detectarea redistribuției în defectele severe.

4. 1. 2 Evaluarea viabilități miocardice

Evaluarea viabilității miocardice este de maximă importanță în selectarea pacienților pentru procedurile de revascularuzație. Studii experimentale pe animale au constatat că disfuncția postischemică cauzând siderarea miocardului și perfuzia deficitară cronică care duce la miocard hibernant nu sunt afectate în ceea ce privește extracția radiofarmaceuticului în repaus sau la redistribuție, atât timp cât există un flux sanguin rezidual suficient pentru a transporta trasorul la sarcolema miocitara intactă.

În cazul 201TI, redistribuția explorată scintigrafic la 24 ore după injectare, poate confirma viabilitatea unui teritoriu ce a fost hipoperfuzat la 4 ore. 0 altă metodă a demarării miocardului hibernant este cea a reinjectării a 1/2 din doza inițială de 201TI, cu 10 minute înaintea efectuării scintigrafiei de redistribuție, aceasta fiind considerată o modalitate sensibilă pentru demonstrarea viabilității unui teritoriu cu disfunctie contractilă. În diferite studii, circa 50% din defectele ireversibile la redistribuție, s-a constatat după 4 ore a fi reversibile la reinjectare. Aceleasi teritorii sau normalizat la SPM de control dupa revascularizare, demonstrând impreună cu normalizarea funcției regionale viabilitatea lor. În schimb, defectele ireversibile, după reinjectare s-au păstrat ca atare. Metoda reinjectării comparată cu PET a dovedit o sensibilitate apropiată în aprecierea miocardului hibernant.

0 altă modalitate de suspectare a unui defect de perfuzie, ireversibil la redistribuție, cauzat de

hibernare (valabil si pentru 99mTc_MIBI) este aprecierea intensității defectului

Un defect ireversibil dar având scădere radioactivă nu mai mare de 50% față de miocardul normal, poate reprezenta miocard viabil.

Deși 201TI este considerat mai eficient pentru evaluarea viabilității, 99mTc-MIBI poate fi utilizat cu rezultate similare, dar se respectă anumite condiții:

– administrarea de nitroglicerină sublingual, înaintea SPM de repaus,

– efectuarea de SPM de repaus la 3-4 ore după injectare;

– depistarea îngrosării sistolice a unui defect ireversibil.

Achiziția imaginilor se poate face fie cu camera planară, fie cu camera SPECT;. Aceasta din urmă oferă imagini de tip secțiune tomografică în trei axe, ceea ce crește substanțial acuratețea datelor oferite. Detectorul acestora descrie un arc de cerc de1800 în jurul cordului, din OAD (oblic anterior drept) în OPS (oblic posterior stâng), oprindu-se pentru achiziție timp de câteva zeci de secunde/imagine, obtinându-se în final 64 de cadre. Camerele de SPECT pot efectua și investigații planare, dar cele planare nu pot efectua investigații SPECT. Camerele SPECT se ameliorează continuu prin: creșterea tuburilor fotomultiplicatoare, dispunerea lor hexagonal, înlocuirea cristalului de detecție cu sistemul multicristal, creșterea numărului de capi detectori de la 1 la 2 si chiar 3, rotativi, cu achiziție permanentă, rezultatul fiind maximizarea acurateții și scurtarea timpului de achiziție. Se poate poate spune ca în cardiologia nucleară modernă camerele planare ar trebui să fie de domeniul istoriei.

Fig. 13

Superioritatea examinării SPECT față de cea planară din punct de vedere al sensibilității și specificității imaginii, bazată pe studii comparative între cele două metode

4. 1. 3 Tehnica explorării cu 99mTc-MIBI

Până în 1990, radiofarmaceuticul cel mai des folosit în SPM a fost 201Tl. ca și aceasta, -99mTc-MIBI este distribuit în miocard proporțional cu fluxul sanguin, caracteristică ce stă la baza folosirii acestora pentru SPM.

99mTC are două proprietăți fizice ce îl fac mai avantajos decât 201TI : are energie gamma mai mare (140 KeV) și timp de înjumățire scurt (6 ore), care permit folosirea unei doze mai mari. Aceste caracteristici determină imagini de calitate superioară, cu densitate mai mare de impulsuri/secundă, rezoluție spatială imbunătățită și mai puține artefacte. Ca urmare, imaginile sunt mai ușor de interpretat.

Din punct de vedere fiziologic, cea mai mare diferență dintre 201TI și 99mTc-MIBI este că aceasta din urmă are o redistribuție minimă. Această proprietate are cateva consecințe importante: injectări separate pentru imaginea de repaus și cea de efort, deci un program de lucru mai flexibil.

4. 1. 3. 1 Tipuri de protocoale de lucru

a.) Protocolul stress-repaus la 24 ore

Se injectează 20-30 mCi 99mTcMIBI la efortul maxim. După injectare, pacienții trebuie să ia un prânz usor gras (ex. Smântână, brânză topită), pentru a produce eliminarea radiotrasorului din canalul hepatobiliar și vezica biliară. Achiziția imaginilor se face la 30-60 minute după injectarea din timpul efortului.

A doua zi, pe nemâncate se face o noua injectare a unei doze de 20-30 mCi MIBI, in condiții de repaus. Achiziția imaginilor se face la 60-90 minute de la injectare.

b). Protocolul repaus-stress în aceeași zi

În acest protocol, doza administrată la efort este mai mare decât cea administrată în repaus, producând imagini de stress adecvate. Dozele folosite sunt de 8-10 mCi in repaus și 25-30 mCi la efortul maxim atins. Deci, în acest protocol, testul de efort urmează testului de repaus și astfel se obțin imagini complete, în cateva ore, chiar în aceeași zi. Se recomandă un interval de 3-4 ore între testul de repaus și cel de efort, pentru a permite radioactivității dozei de repaus să scadă cu 29-37% până la imaginile de efort și pentru ca o parte din izotopi să fie eliminați din miocard.

c). Protocolul stress-repaus în aceeași zi

Acest protocol este similar cu protocolul folosit în cazul taliului. Rezultatele sale sunt comparabile cu cele ale protocolului repaus-stress în aceeași zi.

4. 1. 3. 2 Aprecierea concomitentă a funcției cardiace și a perfuziei miocardice

Scintigrafia de perfuzie miocardică cu 99mTcMIBI sau 99mTc Teboroxime necesită un timp de pauză între injectarea trasorului și declanșarea achiziției. Acest interval de timp permite astfel efectuarea “primei treceri” la injectarea și efectuarea ulterioară, în aceeași sedintă, a scintigrafiei miocardice de perfuzie. Introducerea in practica medicală a MIBI (methoxi-izobutil-izonitril) marcat cu 99mTc, pentru SPM, face posibilă combinarea tuturor aprecierilor de volume, regurgitări, funcție și cinetică, globale sau regionale, din “prima trecere” cu SPM de înaltă rezoluție tomografică (SPECT), oferind astfel cea mai completă evaluare neinvazivă posibilă a pacientului cu cardiopatie ischemică, cu o singură injectare intravenoasă a 99mTc-MIBI-Gated SPECT cantitativ.

4. 2 Aplicații clinice ale SPM

Indicațiile SPM la efort și repaus sunt:

detecția ischemiei miocardice

evaluarea viabilității miocardice

detecția infarctului miocardic acut și sechelar

aprecierea semnificației funcționale la cei cărora urmează să i se efectueze intervenții chirurgicale: by-pass aortocoronarian

evaluarea reușitei terapeutice.

4. 3 Indicațiile scintigrafiei de perfuzie miocardică

Indicațiile scintigrafiei miocardice de perfuzie

Scintigrafie miocardică de perfuzie la repaus și la efort este indicată pentru:

Detecția ischemiei miocardice

Evaluarea viabilității țesutului

Detecția infarctului miocardic acut

Detecția infarctului miocardic cronic(sechelar)

Aprecierea semnificației funcțională a leziunii de stenoyă la cei cărora urmează să li se efectueze bz-pass –ul aortocoronanian, delimitarea ariei ventriculare hipoperfuzate și evaluarea reușitei grefei.

diagnostic pozitiv:

elucidarea substratului ischemic pentru cazurile atipice

identificarea necrozei miocardice și a proporției afectate din masa ventriculară (cazuri incerte ca IM)

stratificarea riscului:

aprecierea severitătii și extinderii ischemiei (utilizată pentru stenoze coronariene la limita semnificației hemodinamice)

teste de stres ambigue ca semnificație

detectarea miocardului viabil – pentru a putea aprecia oportunitatea procedeelor de vascularizație și identificarea miocardului hibernant și siderat

selecția pentru terapie – medicamentoasă sau intervenție chirurgicală.

aprecierea reușitei revascularizației – percutane sau chirurgicale și identificarea stenozei pentru PTCA și respectiv a ocluziei by-pass-urilor

CONCLUZII

Explorările scintigrafice au fost efectuate în cadrul laboratorului de Medicină Nucleară a Institutului inimii “N. Stăncioiu” Cluj-Napoca. S-a lucrat cu o cameră scintigrafică-SPECT ADAC, cu un singur cap, folosind program de lucru Pegasys.

S-au efectuat și analizat un număr de aproximativ 247 scintigrafii de perfuzie miocardică (de repaus, efort și stress farmacologic) la pacienți cu patologie coronariană (univasculari, bivasculari și trivasculari).

În urma analizării rezultatelor examinărilor scintigrafice, s-a ajuns la concluzia că pentru detecția ischemiei și necrozei miocardice, scintigrafia de perfuzie miocardică este cea mai sensibilă și specifică metodă neinvazivă. Totodată, scintigrafia miocardică de perfuzie este metoda imagistică ce ajută substanțial medicii cardiologi în luarea deciziei terapeutice. Prin evaluarea viabilității miocardice, se contribuie semnificativ la indicația de revascularizație chirurgicală, care se face doar dacă sunt celule viabile în zona de interes. Prin evaluarea scintigrafică a severitătii ischemiei și a intinderii severității ischemiei, se contribuie substanțial la decizia terapeutică a bolnavului ischemic.

Este o metodă cu grad mic de iradiere care se pretează și la pacienți aflați în stare gravă.Printr-o singură injectare se obțin informații referitoare la perfuzia miocardică cât și la funcția cardiacă.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVA

1. Anger, H., – “Scintilation camera “, The Review of Scientific Instruments, 29, 1958.

2. Baillet, G.Y., Mena, I.G., Kuperus, J.H., Robertson, J.M., French, W.J., – “Simultaneus technetium-99m MIBI angiography and myocardial perfusion imaging”, J. of Nuci. Med., 30, 1989.

3. Baums, Campeau, R.J., – “Nuclear Medicine Imaging. Second Edition”, Appleton & Lange, 1993.

4. Berman, D. S., et al. — “Miocardial Perfusion Imaging with 99mTc sesta IVIBI:

Comparative Analysis ofAvaitable Imaging Protocols”, I.N.M., 35, 4, 1994.

5. Braileanu, A., Cotul, S., Viadareanu, M., – “Pneumologie Nucleara”, Ed. Dacia,1983

6. Brawn, K.A., – “Prognostic Value of Normal mTc sesta MIBI Cardiac Imaging”, J. of Nuclear Med., 35, 4, 1994.

7. Codorean, I., Buceag, G., – “Imaginea Scintigrafica in Practica Clinica “, Ed. Militara, 1985.

8. Ernst, V., Garcia, – “Imaging Guidelines for Nuclear Cardiology Procedures “, PhD, Journal of Nuclear Cardiology, May/June, 1996.

9. Goris, M.L., Bretolle, L., – “C’olour Atlas of Nuclear C’ardiology”, Clpmann & Hall, 1992.

10. Horowitz, S.F., Eichstaedt, H.W., – “Nuclear Cardiology”, Ed. Hoechst, 1996.

11. Hurwitz, G.A., Clarc, E.M., Slomka, P.G., Siddiq, S.K., – “Investigation of measures to reduce interfering abdominal activity on rest myocardial images with Tc-99m sestamibi “, Clin. NucI. Med., 9, 1993.

12. Leppo, J.A., Johnson, L.L., – “A review of cardiac imaging with sesiamibi and teboroxime “, J. of Nuc. Med., 32, 1992.

13. Nahnarian, J.J., Verani, M. S., – “Use of Radionuclide Imaging in Assesing Medical Therapy”, J. of Nuclear Med., 7, 1993.

14. Pannell, D.J., Prvulocich, E., – “Nuclear Cardiology”, 1995.

15. Patmas, W.M., Friedman, J.D., Kiat, H., Silber, H., Berman, D.S., – “Inpruved identfication of vessel coronary artery disease by addition of exercise wall motion analysis to technetium-99m sestamibi myocardial perfusion SPECT”, J. of Nuclear Med., 34, 1993.

16. Wachers, F.J.T., – “Exercise Myocardial Perfusion Imaging”, I. of Nuclear Med.,

35, 4, 1994.

17. Weich, HF., Strauss, H.W., Pitt, B., – “The extraction of thallium-201 by the myiiocardium “, Circulation, 56, 1977.

18. Cardiovascular imaging, LTC Londe Richardson, M.D., F.A.C.C., Wilford Hall Air Force Medical.

Imaginea reprezintă scintigrafia miocardică Gated SPECT realizată cu 99mTc sesta MIBI pe o cameră SPECT a unui pacient bărbat în vârstă de 56 ani.În condiții de repaus nu se decelează defect de perfuzie miocardică.La pragul de efort atins de pacient se decelează defect de perfuzie miocardică cu localizare apico-septal(vârful inimii și sept interventricular).Primele secțiuni prin axul scurt. Rândul 1 și 3 reprezintă imagini explorate la efort ,celelalte în repaus.

INTRODUCTION

This work aims towards the application of nuclear physics into a peak branch of medicine, cardiology. In the last twenty years, nuclear medicine got a good place in modern cardiology, because of the information they provide and advantages they present.

Radionuclide exploration are atraumatice, do not change the hemodynamic status of the patient, they can be repeated many times as needed, can be performed in states of emergency, irradiation is minimal and with except for pregnancy, there are no contraindications.

The purpose scintiografic myocardic perfusion of the is to is to develop regional myocardial function and myocardial wall perfusion. The principle of this method consists in the propriety of some radiopharmaceuticals injected intravenously to be extracted from the blood and retained Mioc, proportional with the coronary flow that irrigate that miocardic region. The principle of nuclear cardiology is the same, regardless of technique used: detection of the gamma radiation emitted by radiofarmaceuticul optimal cardiac tropism injected intravenously. The apparatus underlying gamma radiation detection, forming and scintigrafic image processing is represented by the scintillation room and the electronic computer.

Modern cardiotrop radiopharmaceutical products are marked with 201Tl or with 99mTc Because most laboratories in the our country are using Tc generators, I will describe in detail the techniques of nuclear category, which requires radiopharmaceutics marked with 99mTc , have the following physical proprieties, radiopharmacinetic, radiobiologic and economic:

Short half-life time (6 hours);

monoenergetic gamma emission of 140 Kev, perfectly adaptable to detector performance;

quick plastic purification;

increased elimination, predominantly renal of the fractionthat has not been fixed in Mioc or hematite;

low irradiation of the whole body.

99mTc follows the pharma-cinematic of potassium, entering in normal miocit citoplasma through Na-K pump, fixation depending on coronary flow, the mass of tissue and the integrity of mioc.

Since 1990, 99mTc sestaMIBI is used. This has the advantage of superior scintographic image quality and the possibility of examining the cardiac performance with the technique "first pass", in the same session. SestaMIBI enter irreversible, passive by sarcolema in intact mitochondria. As 201Tl, sestaMIBI is a radiopharmaceutic both for coronary flow and for viability.

99mTc Teboroxime, another radiopharmaceutic marked with 99mTc, is a radiotrasor of coronary flow. It’s mechanism of fixation is not yet known, but it appears to have sarcolemic tropism.

Recently, Tetrofosmin and Furifosmin entered into clinical practice, both marked with 99mTc.

Thus, head series for modern exploring methods of internal organs, isotopic techniques (scintigrafia of myocard perfusion and ventriculografia radioisotopes) offers the highest accuracy in diagnosis coranariene disease (ischemic cardiopathy, myocardial infarction).

Ischemic cardiopathy successful group of diseases that have a common cardiac suffering of ischemic origin, caused by an unbalanced inter coronary blood flow and myocardial needs, produced by changes in coronaria circulation.