3.4.3. Выбор радиоизотопа для получения изображений

Радионуклиды, используемые для визуализации в ядерной медицине, должны иметь следующие физические характеристики:

1) необходимый физический период полураспада;

2) распад через испускание γ-квантов;

3) оптимальная энергия γ-квантов;

4) отсутствие испускания частиц, отличных от γ-квантов.

Эффективный период полураспада Т_э РФП определяется физическим периодом полураспада Т_ф и биологическим периодом полувыделения РФП из организма Т_б, т.е.

(3.9)

Тщательное согласование эффективного периода полураспада с длительностью исследования представляется весьма важной задачей дозиметрии, а также с точки зрения практического применения РФП, их доступности и возможности синтеза.

Энергия γ-квантов имеет важное значение по нескольким причинам. Именно, γ-квант должен эффективно проникать в ткани организма, а сцинтилляционный импульс видимого излучения, связанный с ним, должен легко отделяться от любого рассеянного излучения. Оба указанных требования обуславливают необходимость использования квантов с высокой энергией излучения, однако при слишком больших энергиях сильно снижается эффективность детектирования и соответственно чувствительность системы. Кроме того, γ-излучение высокой энергии труднее экранировать, что создает большие практические проблемы для обслуживающего персонала, работающего с радионуклидами.

Радионуклидом, в наибольшей степени удовлетворяющим перечисленным выше требованиям, является технеций-99^m (⁹⁹Tc^m), который применяют более чем в 90% всех исследований в ядерной медицине. Физический период его полураспада составляет 6,02 ч, причем он получается в результате распада долгоживущего исходного радионуклида ⁹⁹Мо с периодом полураспада Т_1/2 = 66 ч. Распад радионуклида ⁹⁹Тс происходит посредством изомерного перехода к ⁹⁹Тс, и при этом испускаются γ-кванты с энергией 140 кэВ. Короткий период полураспада ⁹⁹Тс^m и отсутствие β^±-излучения гарантирует малую радиационную нагрузку на пациента. γ-кванты с энергией 140 кэВ ослабляются биотканью толщиной 4,6 см вдвое и хорошо коллимируются свинцовым коллиматором. При этом представляется весьма важным то, что этот радиоизотоп может быть синтезирован генератором, который в течение недели при необходимости может выделять РФП для целей визуализации.

Из других радиоизотопов в ядерной медицине используются ¹²³I, ¹¹¹In, ⁶⁷Ga, ²⁰¹Tl и ⁸¹Kr^m. Радиоизотоп ¹²³I способен успешно заменить ¹³¹I, поскольку первый распадается вследствие электронного захвата и испускает γ-кванты энергией 159 кэВ с периодом полураспада 13 ч. Указанный изотоп легко связывается протеинами и фармпрепаратами, которые могут быть йодированы. Однако, как и большинство перечисленных радиоизотопов, ¹²³I синтезируют с помощью циклотрона, и поэтому в настоящее время он имеет еще очень большую стоимость в очищенном от других изотопов йода виде.

Радионуклиды ¹¹¹In и ⁶⁷Ga химически весьма схожи друг с другом, поскольку оба распадаются посредством электронного захвата.

Радионуклид ¹¹¹In является прекрасным изотопом для задач визуализации. Он испускает γ-кванты с энергиями, необходимыми для исследований на -камерах. Недостатком его является высокая стоимость, поскольку он получается путем бомбардировки мишени заряженными частицами. Радионуклид ⁶⁷Ga в форме цитрата галлия долгое время использовался в качестве радиоиндикатора при локализации опухолей и обнаружении абсцессов. Радионуклид ²⁰¹Tl применяется для диагностики кровоснабжения миокарда, поскольку этот изотоп, подобно калию, накапливается сердечной мышцей. Однако здесь используется РИ с энергией 80 кэВ, что близко к энергии характеристического РИ свинца, исходящего от коллиматора. Последнее обстоятельство, а также большой период полураспада (73 ч) делают этот изотоп малоэффективным для визуализации.

Радиоизотопы, испускающие позитроны (см. табл. 3.3), нашли широкое применение для физиологических исследований. Радионуклиды ¹⁵О, ¹³N, ¹¹С и ¹⁸F имеют много применений в области функциональной диагностики, однако из-за труднодоступности редко используются при проведении рутинных обследований в ядерной медицине, поскольку необходимо иметь поблизости циклотрон для их получения. Однако два позитронных излучателя ⁶⁸Ga и ⁸²Rb, синтезируемые с помощью генераторов, могут стать неоценимыми РФП в клинической позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). В частности, радионуклид ⁶⁸Ga может, подобно ⁹⁹Тс^m, использоваться для мечения многих веществ, тогда как ⁸²Rb более целесообразно применять при диагностике кровоснабжения миокарда вместо ²⁰¹Тl. Указанные радиоизотопы, а также разработка дешевых ПЭТ-камер (см. §3.4.6) могут обеспечить в клинической ядерной медицине давно ожидаемое сочетание высокой чувствительности и пространственного разрешения.