Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta
Scintigrafie skeletu v diagnostice kostních metastáz u nádorů prostaty
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Vedoucí práce:
Vypracovala:
doc. MUDr. Jiří Prášek, CSc.
Pavlína Menšíková obor: Radiologický asistent
Brno, duben 2012
Anotace
Bakalářská práce s názvem „Scintigrafie skeletu v diagnostice kostních metastáz u nádorů prostaty“ popisuje jedno ze základních vyšetření oboru nukleární medicíny prováděné zejména ve spojení s diagnostikou a lokalizací druhotných ložisek rakoviny. Práce je rozdělena do dvou základních částí. Teoretická část popisuje jak scintigrafické vyšetření skeletu, tak i důležité informace ohledně biologických účinků ionizujícího záření, radiační ochrany a přístrojové techniky. V praktické části jsou zpracována data získaná z nemocničního informačního systému.
Annotation
The bachelor thesis with the title "Skeletal scintigraphy in diagnosis of bone metastasis in prostate tumours" describes one of the basic nuclear medicine examinations carried out mainly in connection with diagnosis and localization of secondary deposits of cancer. The thesis is divided into two basic parts. The theoretical part describes both scintigraphic examination of the skeleton and important information regarding the biological effects of ionizing radiation, radiation protection and instrumentation. In the practical part there are processed data from the hospital information system.
Klíčová slova
Ionizující záření Scintigrafie Scintigram Radiofarmakum Ložisko se zvýšenou kumulací RF
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně pod vedením vedoucího práce doc. MUDr. Jiřího Práška, CSc., a všechny použité prameny jsem uvedla v seznamu literatury.
Souhlasím s tím, aby byla práce použita ke studijním účelům Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně.
V Brně dne …………….
…………………………… Pavlína Menšíková
.
Poděkování Chtěla bych poděkovat doc. MUDr. Jiřímu Práškovi, CSc. za vedení mé bakalářské práce, vstřícný přístup a především cenné rady a trpělivost. Mé poděkování patří také pracovníkům Kliniky nukleární medicíny FN v Brně za pomoc při sběru informací k praktické části této práce.
OBSAH 1 ÚVOD ............................................................................................................... 7 2 TEORETICKÁ ČÁST ..................................................................................... 8 2.1 ANATOMIE KOSTRY .................................................................................................... 8 2.2 SCINTIGRAFIE ............................................................................................................. 15 2.3 ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ POJMY ............................................................................... 16 2.4 BIOLOGICKÉ ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ................................................... 18 2.5 RADIAČNÍ OCHRANA................................................................................................. 20 2.5.1 Radiační limity ......................................................................................................... 20 2.5.2 Kategorizace a uspořádání pracovišť ........................................................................ 21 2.5.3 Radiační ochrana pracovníků a jejich monitorování .................................................. 22 2.5.4 Radiační ochrana pacientů ........................................................................................ 23 2.5.5 Diagnostická referenční úroveň ................................................................................ 23 2.6 RADIOFARMAKA ...................................................................................................... 24 2.6.1 Způsob aplikace........................................................................................................ 24 2.7 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA ...................................................................................... 25 2.7.1 Scintilační detektor ................................................................................................... 25 2.7.1.1 Princip scintilačního detektoru ........................................................................... 25 2.7.2 Scintilační kamera .................................................................................................... 25 2.7.2.1 Fotonásobiče ...................................................................................................... 26 2.7.2.2 Scintilační krystal............................................................................................... 27 2.7.2.3 Kolimátory......................................................................................................... 27 2.8 SCINTIGRAFIE SKELETU ........................................................................................ 29 2.8.1 Indikace k vyšetření.................................................................................................. 29 2.8.2 Kontraindikace ......................................................................................................... 30 2.8.3 Příprava pacienta ...................................................................................................... 30 2.8.4 Průběh vyšetření ....................................................................................................... 30 2.8.4.1 Celotělová scintigrafie ....................................................................................... 32 2.8.4.2 SPECT ............................................................................................................... 33 2.8.4.3 Třífázová scintigrafie skeletu ............................................................................. 34 2.8.5 Zdroje chyb při scintigrafii skeletu ........................................................................... 35
2.8.6 Význam .................................................................................................................... 35
3 PRAKTICKÁ ČÁST ...................................................................................... 36 3.1 METODIKA A CÍLE PRÁCE ....................................................................................... 36 3.2 PŘEHLED DAT ZÍSKANÝCH Z NEMOCNIČNÍHO SYSTÉMU ............................. 37
4 DISKUZE ....................................................................................................... 43 5 ZÁVĚR ........................................................................................................... 45 6 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ........................................................... 46 7 SEZNAM ZKRATEK .................................................................................... 48 8 PŘÍLOHY ....................................................................................................... 49
1 ÚVOD K vypracování bakalářské práce jsem si vybrala téma „Scintigrafie skeletu v diagnostice kostních metastáz u nádorů prostaty“. Snad každý rok se zdokonalují a vyvíjejí nové metody diagnostiky a terapie nádorových onemocnění. U pacientů s těmito problémy je důležité pravidelně sledovat doprovodné potíže onemocnění v podobě nádorových metastáz. Ložiska metastazující do kostí je možné detekovat díky diagnostickému vyšetření – scintigrafii skeletu. Metastázami nalezenými v kostech v souvislosti s karcinomem prostaty se zabývá praktická část práce. Cílem praktické části je určit věk pacientů vyšetřovaných nejčastěji, místa nejčetnějších lokalizací ložisek se zvýšenou kumulací radiofarmaka a potvrdit přínos scintigrafie v diagnostice kostních metastáz. Na začátek teoretické části práce jsem zařadila stručný popis anatomie kostry. Další důležitou součástí je seznámení s biologickými účinky ionizujícího záření, radiační ochranou v nukleární
medicíně
a
přístrojovou
technikou
nezbytnou
k provedení
vyšetření.
Nejpodstatnější část tvoří popis celého průběhu scintigrafického vyšetření skeletu od samotného objednání až po možnosti snímání pacienta gamakamerou. Práce objasní čtenáři přípravu k vyšetření, jeho průběh a seznámí ho s radiofarmaky používanými pro toto vyšetření. Doufám, že alespoň část práce bude přínosná pro nastávající studenty oboru radiologický asistent nebo obecně pro každého, kdo se chce dozvědět něco více o tomto vyšetření z odvětví nukleární medicíny.
7
2 TEORETICKÁ ČÁST 2.1 ANATOMIE KOSTRY
Kostra představuje systém pro oporu, pohyb a ochranu těla. Chrání vnitřní orgány, jako jsou srdce, plíce, mozek a orgány uložené v malé pánvi. Soubor kostí nazýváme kostrou, skeletem. Lidskou kostru tvoří 206 kostí a váží asi 12 – 14 kilogramů. Skládá se z kostry lebky, trupu a kostry horní a dolní končetiny, které jsou k trupu připojeny pletenci. Kosti jsou místem vzniku krvinek a zásobárnou minerálů. Kost je tvrdý, pružný útvar narůžovělé barvy tvořený osteocyty (kostními buňkami), mezibuněčnou hmotou a fibrilami. Zbarvení způsobují cévy. Kosti jsou zásobárnami vápníku a fosforu pro celý organismus. Kosti jsou tvořeny dvěma základními formami kostní tkáně. První formou je kompakta, která je charakteristicky uspořádána do soustředných lamel. Druhou formou je spongióza, houbovitá kost tvoří trámečky, které mohou být uspořádány nepravidelně nebo jsou orientovány do určitých směrů, jde o kostní architektoniku. Trámce spongiózy najdeme v krátkých kostech a v epifýzách a metafýzách dlouhých kostí končetin. Povrch kostí pokrývá okostice, tuhá vazivová blána. Všechny dutiny v kosti jsou vyplněny kostní dření. Kostní dřeň je krvetvorná tkáň červené, žluté nebo šedé barvy.
červená kostní dřeň (medulla ossium rubra) je aktivní krvetvorná tkáň, tvořena síťí vaziva, v níž vznikají krvinky a krevní destičky
žlutá kostní dřeň (medulla ossium flava) vzniká z červené kostní dřeně zánikem krvetvorby, červená kostní dřeň je nahrazována tukovými buňkami
šedá kostní dřeň (medulla ossium gelatinosa) vzniká ve stáří ztrátou tuku ze žluté kostní dřeně nebo např. u pacientů s nádorovými onemocněními
Kosti se dle tvaru dělí na 4 hlavní typy:
dlouhé kosti – patří sem všechny kosti končetin, s výjimkou čéšky, kotníku a zápěstí, každá kost se skládá z diafýzy (střední část kosti) a epifýzy (koncová část kosti)
krátké kosti – kosti zápěstí a kotníku
ploché kosti – kost hrudní, žebra, lopatky a kosti lebky
nepravidelné kosti – kosti tváře, obratle a pánevní a kyčelní kosti 8
Obrázek 1 - Kostra lidského těla (Zdroj: www.masaze-dvur.unas.cz/anatomie_operna.html)
9
Lidskou kostru můžeme rozdělit na kostru osovou s kostrou hlavy (kterou tvoří lebka, obratle, žebra a hrudní kost) a kostru končetin. KOSTRA OSOVÁ S KOSTROU HLAVY Lebka (cranium) - dělí se na část mozkovou (neurocranuim), která chrání mozek a na část obličejovou (splanchnocranium), která je kostěným podkladem obličeje - mozková část je tvořena kostmi klenby lební a kostmi baze lební - mezi kosti baze lební řadíme kosti čelní, čichové, klínové, spánkové a kost týlní - mezi kosti klenby lební řadíme kosti temenní - obličejová část – na její tvorbě se podílejí párové i nepárové kosti - mezi párové kosti patří kost nosní, slzní, lícní, patrová, horní čelist a dolní skořepa nosní a naopak mezi nepárové kosti řadíme kost radličnou a dolní čelist Páteř (columna vertebralis) - tvořena z obratlů, představuje ochranné pouzdro pro míchu a oporu pro celé tělo - obratel – je tvořen tělem obratlovým, obloukem obratlovým a řadou obratlových výběžků, těla jsou nosnou částí obratle, oblouky obklopují míchu a tím ji chrání a výběžky slouží jako úpony vazů nebo svalů
o Krční obratle (vertebrae cervicales) - v počtu 7 mají nízká oploštěná těla, obratlový otvor je trojhranný - první krční obratel nazýváme nosič (atlas), který nemá tělo a skládá se ze dvou oblouků a druhý krční obratel nazýváme čepovec (axis)
o Hrudní obratle (vertebrae thoracicae) - v počtu 12 - po stranách těla se nacházejí malé kloubní plošky pro hlavice žeber
o Bederní obratle (vertebrae lumbales) - v počtu 5 - otvor obratlový je trojúhelníkový
10
o Kost křížová (os sacrum) - vzniká srůstem pěti křížových obratlů (vertebrae sacrales)
o Kostrč (os coccygis) - malá kost, na níž můžeme rozpoznat základ několika srostlých kostrčních obratlů (až šesti) Kostra hrudníku - je tvořena kostí hrudní, žebry a hrudní páteří
o Hrudní kost (sternum) - jde o plochou kost skládající se z rukojeti (manubrium), těla (corpus) a mečovitého výběžku (processus xiphoideus) - rukojeť je široká většinou hmatná část, na horním okraji se nachází zářez pro kloubní spojení se sternálním koncem klavikuly, pod ní je pak uloženo místo pro úpon chrupavky prvního žebra
o Žebro (costa) - skládá se z kostěné části, která vpředu přechází v chrupavku - žeber je 12 párů, rozeznáváme žebra pravá (7 párů), dále žebra nepravá (3 páry) a žebra volná (jedenáctý a dvanáctý pár) KOSTRA KONČETIN - na každé z končetin rozeznáváme 2 části: pletenec končetiny a kostru volné končetiny - kostru volné končetiny dělíme na 3 části: horní (zde nacházíme jednu kost), střední (zde nacházíme dvě kosti) a dolní (zde nacházíme více kostí)
Kostra horní končetiny - pletenec tvoří lopatka (scapula) a klíční kost (clavicula) - kostru volné končetiny tvoří pažní kost (humerus), vřetenní kost (radius) a loketní kost (ulna) - kostra ruky se skládá z osmi kůstek zápěstních (ossa carpi), pěti záprstních (ossa metacarpi) a článků prstů (phalanges digitorum) 11
o Lopatka (scapula) - plochá kost, trojúhelníkového tvaru
o Klíční kost (clavicula) - dlouhá, esovitě zakřivená kost, uložena napříč nad prvním žebrem - spojuje hrudní kost s výběžkem lopatky - vnitřní dvě třetiny kosti se vyklenují pod kůži směrem dopředu
o Kost pažní (humerus) - dlouhá kost, na které rozlišujeme hlavici a dva hrbolky
o Kost vřetenní (radius) - dlouhá kost s trojbokým tělem uložená na palcové straně předloktí - skládá se z hlavice, těla a distálního konce, plochy určené pro kloubní spojení s kostmi karpálními
o Kost loketní (ulna) - dlouhá kost s trojbokým tělem uložená na malíkové straně předloktí - skládá se z horního konce, těla a bodcovitého výběžku
o Kosti zápěstní (ossa carpi) - tvořeny osmi kostmi, uloženými ve dvou řadách - patří sem kost člunkovitá (os scaphoideum), poloměsíčitá (os lunatum), trojhranná (os triquetrum), hrášková (os pisiforme), kost mnohohranná větší (os trapezium), kost mnohohranná menší (os trapezoideum), kost hlavatá (os capitatum) a hákovitá (os hamatum)
o Kosti záprstní (ossa metacarpalia) - tvoří je tělo, rozšířený proximální konec (báze), rozšířený distální konec (hlavice)
o Články prstů (phalanges digitorum) - v počtu 14, palec má dva články a zbytek prstů má po třech článcích
12
Kostra dolní končetiny - pletenec tvoří kost pánevní (os coxae) - kostru volné končetiny tvoří kost stehenní (femur), kost holenní (tibia) a kost lýtková (fibula) - kostra nohy se skládá z kostí tarzálních, metatarzálních a článků prstů
o Kost pánevní (os coxae) - plochá kost, která vzniká srůstem 3 kostí: sedací (os ischii), stydké (os pubis) a kosti kyčelní (os ilium), která představuje největší část pánevní kosti
o Kost stehenní (femur) - největší kost v lidském těle - femur se skládá z těla, hlavice, krčku a kondylů
o Čéška (patella) - je největší sezamskou kostí v lidském těle, trojúhelníkového tvaru
o Kost holenní (tibia) - tibii najdeme na palcové straně bérce - skládá se z těla a proximálního a distálního konce - proximální konec kosti vybíhá ve dva kloubní hrboly představující spojení s kolenním kloubem - distální konec kosti navazuje na vnitřní kotník
o Kost lýtková (fibula) - fibula se nachází na malíkové straně bérce - dlouhá, tenká kost - proximální konec kosti vybíhá v hlavičku určenou pro spojení s tibií - distální konec kosti navazuje na vnější kotník
o Kosti zánártní (ossa tarsi) - tvořeny 7 kostmi, řadíme sem: kost hlezenní (talus), patní (calcaneus), loďkovitou (os naviculare), krychlovou (os cuboideum) a tři kosti klínovité – vnitřní, střední a zevní (os cuneiforme mediale, intermedium a laterale) 13
o Kosti nártní (ossa metatrsi) - tvořeny 5 kostmi - všechny kosti mají hlavici, tělo a bázi - první metatarsus je nejsilnější a druhý nejdelší
o Články prstů (phalanges digitorum) - tvořeny 14 články, všechny prsty mají tři články až na palec, ten má dva - články se opět člení na hlavici, tělo a bazi
[2; 3; 7; 10]
14
2.2 SCINTIGRAFIE
Scintigrafie je jedno ze základních vyšetření, které se provádí na odděleních nukleární medicíny. Nukleární medicína je samostatné odvětví lékařství zabývající se aplikací a distribucí radiofarmaka vpraveného do těla pacienta za účelem terapeutickým nebo za účelem zjištění diagnostické informace. Distribuci radiofarmaka v požadované tkáni můžeme detekovat po určité době od aplikace, pak mluvíme o statické scintigrafii nebo v průběhu času, pak jde o scintigrafii dynamickou. Výsledné snímky (scintigramy) zobrazíme díky scintilační kameře. Scintigrafická vyšetření nám zobrazují funkci a díky tomu jsou v předstihu před ostatními zobrazovacími metodami, protože porucha funkce často předchází změnám, poruchám struktury. Mezi nejčastější scintigrafická vyšetření patří scintigrafie ledvin (statická, dynamická), myokardu (klidová, po zátěži), štítné žlázy, příštítných tělísek, plic (perfúzní, ventilační), jícnu a skeletu.
[6; 9]
Obrázek 2 - Schéma scintigrafického vyšetření (Zdroj: www.astronuklfyzika.cz/Scintigrafie.htm)
15
2.3 ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ POJMY Nejmenší dále nedělitelná částice látky se nazývá atom. Atom se skládá z jádra, ve kterém se nacházejí kladně nabité protony a neutrony, částice bez náboje a dále obalu se záporně nabitými elektrony. Atomy, které se od sebe neliší počtem protonů a neutronů se nazývají nuklidy. Všechny nuklidy jsou popisovány protonovým číslem (Z), které udává počet protonů v jádře atomu a číslem nukleonovým (A), který udává součet protonů a neutronů v jádře atomu. Izotopy nazýváme nuklidy se stejným počtem protonů, ale různým počtem neutronů. Takové atomy mají stejné chemické vlastnosti. Mezi izotopy řadíme například olovo. Rozlišujeme izotopy stabilní a nestabilní, nestabilní nesou název radionuklidy. Pod pojmem radioaktivní přeměna si představme změněný počet protonů nebo neutronů a snížení vazebné energie jádra, která se předává emitovanému záření. Excitace je proces, při kterém dochází k přechodu elektronu z vyšší energetické vrstvy na nižší za účasti dodané energie. Ionizace je proces, při kterém vyletí elektron z atomu díky velké dodané energii. Radioaktivita je proces, při kterém dochází k samovolné přeměně atomových jader a současně ke vzniku ionizujícího záření. Jádra s touto schopností nazýváme radionuklidy. Radioaktivitu rozdělujeme dle druhu emitovaného záření na přeměnu alfa (α), beta mínus (β-), beta plus (β+) a gama (γ). Tyto přeměny můžeme také nazvat jako héliovou, elektronovou, pozitronovou a fotonovou. Při přeměně α je vyzařována α částice, která je tvořena 2 protony a 2 neutrony (jde tedy o jádro helia). Z mateřského jádra s sebou α částice vezme 2 protony a 2 neutrony, takže vzniklé dceřiné jádro bude mít méně o 2 protony a v periodické soustavě prvků (dále PSP) se posune o 2 místa doleva. Ze všech druhů radioaktivity je záření α nejméně důležité. Vyskytuje se totiž u nejtěžších jader, tedy na konci PSP a je málo pronikavé. Nejdůležitějším druhem radioaktivity je přeměna β. Při přeměně β- dochází k vyzáření elektronu z mateřského jádra. Přeměna β- probíhá u jader s nadbytkem neutronů. Neutron se přemění na proton, elektron a antineutrino. Jelikož se neutron přemění na proton, protonové číslo se zvýší o 1 a dceřiné jádro se v PSP posune o jedno místo doprava. Při přeměně β+ dochází k vyzáření pozitronu z mateřského jádra. Přeměna β+ probíhá u jader s nadbytkem protonů. Proton se přemění na neutron, pozitron a neutrino. Jelikož se
16
proton přemění na neutron, protonové číslo klesne o 1 a dceřiné jádro se v PSP posune o jedno místo doleva. Třetím druhem radioaktivity β je elektronový záchyt. Tento druh radioaktivity je nejvíce podobný přeměně β+. Také dochází k přeměně protonu na neutron, ale jiným způsobem než u β+ přeměny. Zde dochází k záchytu elektronu z vnitřní slupky jádrem atomu. Elektron se v jádře spojí s protonem za vzniku neutronu. Na prázdné místo po elektronu ve vnitřní slupce K přeskočí elektron z vyšší vrstvy L za současného vyzáření X záření. Protonové číslo klesne o 1 a dceřiné jádro se v PSP posune o jedno místo doleva. Přeměna γ je elektromagnetické záření. Přeměna α a β dává vzniku dceřiného jádra v excitovaném stavu, při přechodu do stavu základního dochází k vyzáření přebytečné energie v podobě záření γ. Počet protonů a neutronů se nemění. Aktivitou radionuklidu se rozumí počet přeměn za jednotku času. Jednotkou je becquerel (Bq). Poločas přeměny je doba, během níž dojde k přeměně poloviny atomů vzorku. Poločas přeměny u radionuklidů používaných v nukleární medicíně se pohybuje v řádu několika sekund až několika dní. Biologický poločas je doba, za kterou se z organismu člověka vyloučí právě polovina množství aplikovaného radiofarmaka. Efektivní poločas je doba, za kterou poklesne aktivita podaného radiofarmaka na polovinu a to jak díky biologickým vlivům, tak díky poločasu přeměny. Ionizující záření můžeme rozdělit na přímo ionizující a nepřímo ionizující záření. U přímo ionizujícího záření jde o částice nesoucí elektrický náboj. Tyto částice narážejí do elektronů atomových obalů, tím dochází k excitaci a ionizaci atomů. Energie elektronu se každou srážkou snižuje a dosah ve tkáni je několik milimetrů. Do této skupiny řadíme záření alfa, beta a protonové záření. U nepřímo ionizujícího záření jde o částice, které elektrický náboj nenesou. Jde o záření gama a rentgenové záření. Částice svoji energii nejprve předají nabitým částicím a díky nim excitují nebo ionizují jádra hmotného prostředí. Záření ztrácí svoji energii převážně fotoefektem, Comptonovým rozptylem a tvorbou elektron – pozitronového páru.
[6; 15]
17
2.4 BIOLOGICKÉ ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ
Ionizující záření je záření vysoké energie schopné z elektronového obalu vyrážet elektrony a díky tomu způsobovat ionizaci látek. Objevení poznatku, že ionizující záření může být škodlivé, bylo zpozorováno již při objevu rentgenového záření a radioaktivního záření v 90. letech 19. století. Biologické účinky záření jsou od té doby pečlivě sledovány a studovány. K biologickému účinku ionizujícího záření ve tkáni může dojít při částečné nebo úplné absorpci energie tohoto záření. Na velikosti absorbované dávky závisí závažnost biologického účinku. Absorbovaná dávka je energie absorbovaná v objemu látky o jednotkové hmotnosti. 1 Jednotkou této veličiny je joule na kilogram (J.kg-1). Z hlediska ionizujícího záření se používá jednotka gray (Gy), kde platí, že 1 Gy = 1 J.kg-1. Starší jednotkou dávky byl radián (rad). Mechanismus účinku ionizující záření má 4 stádia: fyzikální, fyzikálně chemické, chemické a biologické. Při ionizacích a excitacích atomů a molekul dochází k absorpcím ionizujícího záření. O přímém účinku záření mluvíme tehdy, dojde - li k ionizaci přímo v molekule DNA (deoxyribonukleové kyseliny). Fyzikální stádium tedy představuje absorpci energie záření. Fyzikálně chemické stádium představuje sekundární fyzikálně chemické procesy, mezi něž patří nejčastěji disociace molekul. V chemickém stádiu dochází ke vzniku radikálů, produktům radiolýzy vody, které mohou poškodit molekuly DNA, pak mluvíme o nepřímém účinku záření. Může dojít také k morfologickým a funkčním změnám, potom mluvíme o biologickém stádiu, které může nastat až po několika letech po ozáření. Při průchodu částice hustě ionizujícího záření jádrem buňky může dojít k úplnému zlomu dvojvlákna DNA. Ke zlomu pouze jednoho vlákna DNA může dojít při průchodu řídce ionizujícího záření jako je rentgenové nebo gama záření. Díky velkému poškození DNA molekuly může dojít až k reprodukční smrti buňky, která je způsobena neschopností buněčného dělení. Dále může dojít k mutacím, poruchám v genetické informaci buňky. Rozlišujeme mutace genetické a somatické. Mutace somatické jsou úzce spjaty s maligní transformací a postihují pouze ozářenou osobu, naproti tomu mutace genetické se týkají zárodečných žláz a mohou postihovat potomstvo ozářené osoby. Radiosenzitivita je citlivost tkání na radioaktivní záření, které dává vzniku poškození tkání. Mezi nejvíce radiosenzitivní tkáně řadíme tkáně, které se rychle dělí, jako například
1
MYSLIVEČEK, Miroslav; HUŠÁK, Václav; KORANDA, Pavel. Nukleární medicína 1. 1. vyd. Olomouc : Univerzita Palackého, 1995. Kapitola 2, s. 20.
18
kostní dřeň, gonády. Opak je radiorezistence, což je odolnost, nízká citlivost na radioaktivní záření. Do této skupiny řadíme tkáně, jako jsou nervové buňky, srdce. Biologické
účinky
ionizujícího
záření
můžeme
dále
rozdělit
na
stochastické
a deterministické účinky. Stochastické účinky, též nazývané jako pravděpodobnostní. Výsledkem mohou být rozmanité formy rakoviny, způsobené ozářením. Nemají žádný dávkový práh. Každé zvýšení dávky záření je spojeno s úměrným zvýšením pravděpodobnosti pozdních změn v ozářené tkáni či orgánu. 2 Závažnost onemocnění ovšem na velikosti dávky není závislá. Pojmy důležité pro definici stochastických účinků jsou efektivní a ekvivalentní dávka. Ekvivalentní dávka HT je součin střední absorbované dávky v orgánu nebo tkáni DTR a radiačního váhového faktoru wR, který má pro beta a gama záření hodnotu 1, pro alfa záření, případně neutrony až 20.3 Sievert (Sv) je jednotkou jak ekvivalentní tak efektivní dávky. Ekvivalentní dávka v Sv je totožná s absorbovanou dávkou v Gy. Efektivní dávka je součet součinů tkáňových váhových faktorů a ekvivalentních dávek určitých orgánů. Deterministické účinky na rozdíl od stochastických dávkový práh mají, u každých orgánů ovšem různý. Závažnost onemocnění s rostoucí dávkou stoupá. Tyto účinky se objevují krátce po ozáření, řádově během dnů až týdnů. Mezi účinky řadíme akutní nemoc z ozáření, kataraktu, poškození embrya či plodu, potlačení krvetvorby, zákal oční čočky.
[4; 6; 9]
2
MYSLIVEČEK, Miroslav; HUŠÁK, Václav; KORANDA, Pavel. Nukleární medicína 1. 1. vyd. Olomouc : Univerzita Palackého, 1995. Kapitola 5, s. 59. 3 KUPKA, Karel; KUBINYI, Jozef; ŠÁMAL, Martin. Nukleární medicína. 1. vyd. Praha : P3K, 2007. Kapitola 3, s. 25.
19
2.5 RADIAČNÍ OCHRANA
Všechna pracoviště využívající ionizujícího záření se musí řídit určitými zásadami, které jsou vyjádřeny v atomovém zákoně (zákon č. 18/1997 Sb.) a vyhlášce o radiační ochraně (vyhláška č. 307/2002 Sb.). Jako radiační ochranu můžeme označit systém organizačních a technických opatření, která by měla vést k omezení ozáření osob a k ochraně životního prostředí. Cílem radiační ochrany je snaha vyloučit deterministické účinky ionizujícího záření a stochastické účinky omezit na minimum.
2.5.1 Radiační limity Limit ozáření je závazný kvantitativní ukazatel pro celkové ozáření osob z radiačních činností, jehož překročení není ve stanovených případech přípustné.4 Rozlišujeme limity obecné, pro radiační pracovníky, pro učně a studenty a pro omezování ozáření ve zvláštních případech. Obecné limity jsou platné pro obyvatelstvo. Pro efektivní dávku za rok je limitem 1 mSv, pro ekvivalentní dávku v oční čočce za rok je limitem 15 mSv a průměrná ekvivalentní dávka v 1 cm2 kůže je hodnota 50 mSv/rok. Limity pro radiační pracovníky (profesní ozáření). Efektivní dávka za rok nemůže překročit 50 mSv, dále nemůže překročit hranici 100 mSv v 5 za sebou následujících letech. Limitem pro ekvivalentní dávku v oční čočce je 150 mSv/rok a průměrná ekvivalentní dávka v 1 cm2 kůže je 500 mSv/rok. Limity pro učně a studenty se týkají studentů, kteří v rámci výuky přijdou do styku s ionizujícím zářením. Pro efektivní dávku je limitem 6 mSv/rok, pro ekvivalentní dávku v oční čočce je to 50 mSv/rok a průměrná ekvivalentní dávka v 1 cm2 kůže je 150 mSv/rok. Limity pro ozáření ve zvláštních případech jsou skupina zahrnující osoby, které přijdou do styku s pacienty, kterým bylo naaplikováno radiofarmakum. Limitem u dospělých je to 5 mSv/rok a u dětí 1 mSv/rok.
4
HUŠÁK, Václav. Radiační ochrana pro radiologické asistenty. 1. vyd. Olomouc : Univerzita Palackého, 2009. Kapitola 6, s. 43.
20
2.5.2 Kategorizace a uspořádání pracovišť Pracoviště používající zdroje ionizujícího záření můžeme rozdělit podle typu používaných zdrojů, podle ohrožení zdraví a životního prostředí na pracoviště І. – ІV. kategorie. Do І. kategorie řadíme pracoviště s drobnými zdroji ionizujícího záření, pracoviště se zubním rentgenovým přístrojem a pracoviště s otevřenými radionuklidovými zářiči. Do ІІ. kategorie řadíme pracoviště s radiodiagnostickým nebo radioterapeutickým rentgenovým zařízením a pracoviště nukleární medicíny s otevřenými zářiči. Do ІІІ. kategorie řadíme pracoviště s urychlovačem částic. Mezi pracoviště ІV. kategorie patří jaderná zařízení, sklad vyhořelého jaderného paliva a úložiště radioaktivních odpadů. Na pracovištích se zdroji ionizujícího záření musí být vymezeno tzv. kontrolované pásmo. Kontrolované pásmo se na pracovišti vymezuje všude tam, kde by roční efektivní dávka pracovníků mohla být vyšší než 6 mSv nebo roční ekvivalentní dávka by mohla být vyšší než tři desetiny limitu ozáření pro oční čočku, kůži a končetiny. 5 Pro práci v kontrolovaném pásmu jsou způsobilí pouze pracovníci kategorie A. Do kontrolovaného pásma smí vstoupit pouze poučené osoby, naopak do tohoto pásma mají vstup zakázán těhotné ženy a osoby mladší 18 let. Méně přísné požadavky radiační ochrany jsou stanoveny v tzv. sledovaném pásmu. Sledované pásmo se vymezuje všude tam, kde se očekává, že efektivní dávka by mohla být vyšší než 1 mSv ročně nebo ekvivalentní dávka by mohla být vyšší než jedna desetina limitu ozáření pro oční čočku, kůži a končetiny.6
5
KUPKA, Karel; KUBINYI, Jozef; ŠÁMAL, Martin. Nukleární medicína. 1. vyd. Praha : P3K, 2007. Kapitola 3, s. 27. 6 HUŠÁK, Václav. Radiační ochrana pro radiologické asistenty. 1. vyd. Olomouc : Univerzita Palackého, 2009. Kapitola 8, s. 54.
21
Kategorie pracovišť
І. kategorie
Zdroje
Používaná zařízení nebo
Obor
metody
jednoduché
ІІ. kategorie
jednoduché
ІІІ. kategorie
významné
kostní denzitometr zubní rentgen kabinový rentgen provádění testů RIA různá rentgenová zařízení, CT generátory 99Mo-99mTc urychlovače ozařovače s uzavřenými zářiči otevřené zářiče 131I
radiodiagnostika
diagnostika v NM radiodiagnostika radioterapie diagnostika v NM
radionuklidová terapie v NM
Tabulka 1 – Přehled kategorií pracovišť (Zdroj: Václav Hušák a kolektiv. Radiační ochrana pro radiologické asistenty. Univerzita Palackého v Olomouci, 2009. 138 s. ISBN 978-80-244-2350-0)
2.5.3 Radiační ochrana pracovníků a jejich monitorování Osoby pracující na odděleních nukleární medicíny obdrží osobní dozimetr, který měří dávkový limit. Jde tedy o kontrolu osobního dávkového ekvivalentu, který nesmí za rok překročit hranici 20 mSv. Mluvíme o pracovnících kategorie A, u pracovníků kategorie B se osobní monitorování nevyžaduje. Pracovníci dozimetry nosí na levé straně hrudníku po dobu 1 – 3 měsíců, poté jsou dozimetry vyhodnoceny oprávněnou dozimetrickou službou. Použijeli pracovník zástěru z olovnaté gumy, pak umístí dozimetr na zástěru. Pokud by došlo k ozáření pracovníka, pak by se dozimetr vyhodnotil hned. Pracovníci zde nosí dále prstové dozimetry, které měří pouze osobní dávkový ekvivalent HP, na rozdíl od osobního dozimetru, který změřený dávkový ekvivalent přepočítá na osobní efektivní dávku E, která vyjadřuje radiační limit vzhledem ke stochastickým účinkům. Na pracovištích nukleární medicíny, jako na pracovištích s otevřenými zářiči je třeba dodržovat zásady radiační ochrany před zevním zářením. Mezi tyto zásady patří ochrana časem, vzdáleností a stíněním. Ochrana časem říká, že dávka roste s dobou pobytu blízko zdroje záření. Ochrana vzdáleností vychází ze skutečnosti, že dávka klesá s druhou mocninou vzdálenosti od zdroje. Ochrana stíněním je zprostředkovávána díky stínícím materiálům, které jsou umisťovány mezi pracovníka a zdroj záření. Pro odstínění záření gama a rentgenového záření se nejčastěji používá olovo (např. krytky na stříkačkách určených pro podání radiofarmak). Mezi další ochranné pomůcky řadíme také plášť, ponožky a ochranné rukavice. 22
2.5.4 Radiační ochrana pacientů Důležité je stanovit, zda nemůžeme k výsledku vyšetření dojít metodou bez ionizujícího záření. Pokud je vyšetření na oddělení nukleární medicíny potřebné, pak k ochraně pacientů vede kontrola kvality vyšetřovacích přístrojů a kontrola aktivity a kvality radiofarmak před jeho aplikací do těla pacienta.
2.5.5 Diagnostická referenční úroveň Diagnostická referenční úroveň popisuje hodnotu aktivity platnou pro člověka o hmotnosti 70 kg, která by neměla být překročena. Nejde ovšem o limit, protože k překročení této hodnoty aktivity dochází u pacientů o větší hmotnosti než 70 kg. Pro dětské pacienty diagnostické referenční úrovně přesně stanoveny nejsou.
[4; 6]
23
2.6 RADIOFARMAKA
Radiofarmaka jsou radioaktivní látky, které jsou aplikované pacientům na odděleních nukleární medicíny z důvodů diagnostických či terapeutických. Mezi nejdůležitější složku radiofarmaka patří radionuklid, který je v této sloučenině zdrojem ionizujícího záření. Důležitým pojmem v oblasti radiofarmak je fyzikální poločas rozpadu. Jde o dobu, za kterou klesne aktivita radiofarmaka na polovinu. Většina aplikovaných radiofarmak obsahuje radionuklidy s krátkým poločasem rozpadu (řádově hodiny, minuty, sekundy), díky tomu jsou připravovány přímo v nemocnicích. Aktivita podaného radionuklidu se udává v becquerelech (Bq), v praxi se používají jejich násobky, nejčastěji megabecquerely (MBq).
2.6.1 Způsob aplikace Podle aplikace můžeme radiofarmaka rozdělit na přípravky perorální (např. jodid sodný), parenterální neboli injekční (např. technecium) a inhalační (radioaktivní plyny jako
133
Xe).
Nejčastěji je pacientovi aplikována látka nitrožilně. Aplikaci radiofarmaka provádí kvalifikovaný pracovník.
[6; 9]
Vyšetření
DRL (MBq)
Scintigrafie skeletu
800
Statická scintigrafie ledvin
150
Dynamická scintigrafie ledvin
250
Scintigrafie štítné žlázy
200
Scintigrafie plic perfuzní
200
Tabulka 2 – Diagnostická referenční úroveň nejčastějších vyšetření (na KNM Brno)
24
2.7 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA
Všechny výsledky, které na pracovištích nukleární medicíny získáváme, nám poskytují přístroje, které jsou schopné zaznamenat gama záření emitované z těla vyšetřovaného pacienta. Nejdůležitějším prvkem přístrojové techniky v oblasti nukleární medicíny je scintilační detektor.
2.7.1 Scintilační detektor Přístroj používaný pro detekci fotonů gama záření emitovaných z těla pacienta a dále k zobrazení distribuce radiofarmaka. Scintilační detektor obsahuje scintilační krystal, fotonásobiče a elektronické vyhodnocovací soustavy.
2.7.1.1 Princip scintilačního detektoru
Na začátek si velmi zjednodušeně popíšeme princip scintilačního detektoru a dále v textu se budeme částmi detektoru zabývat podrobněji. Scintilační krystal je schopen zachytit gama záření. Jeho pohlcením dojde k excitaci elektronů krystalu, následně dojde k deexcitaci a nakonec dochází k emisi fotonů „viditelného” světla. Tyto záblesky světla putují přes světlovodiče k fotonásobičům. Světlovodiče nám slouží ke zlepšení optického kontaktu právě mezi krystalem a fotonásobiči. Fotonásobiče nám přemění tyto velmi slabé záblesky světla na měřitelný elektrický proud. Elektrické impulzy se dále zpracovávají v elektronické části detektoru, kde dochází k zesílení jejich amplitudy v zesilovači a poté putují do amplitudového analyzátoru, kde se dále třídí dle výšky. Nakonec jsou vzniklé impulzy poslány do koncové jednotky, kterou může být např. paměťová jednotka.
2.7.2 Scintilační kamera Pro scintigrafická vyšetření se běžně používá scintilační kamera. Často se užívá i název po jejím vynálezci, Angerova kamera. Tato kamera se skládá z již zmiňovaného detektoru (jenž obsahuje scintilační krystal, soubor fotonásobičů, světlovodiče, kolimátor a elektronické vyhodnocovací soustavy), vyhodnocovacího a záznamového zařízení.
25
Obrázek 3 - Konstrukce scintilační kamery (Zdroj: www.astronuklfyzika.cz/Scintigrafie.htm)
2.7.2.1 Fotonásobiče
Fotonásobič je zařízení, které je schopné přeměnit slabý světelný záblesk (např. ze scintilačního krystalu) na měřitelný elektrický proud. Scintilační detektor obsahuje mnoho (50-100) fotonásobičů. Každý fotonásobič se skládá z fotokatody, systému dynod, anody a vstupní elektronové optiky. Po interakci fotonu s fotokatodou fotonásobiče dojde ke vzniku fotoelektronu, který dopadne na první dynodu (většinou jich je 8-12) a díky tomu dochází k další emisi sekundárních elektronů. K tomuto procesu dojde na každé dynodě, počet elektronů se tedy několikrát znásobí a na anodu fotonásobiče nakonec dopadne asi 105 – 107 elektronů. Díky soustavě dynod jsou fotonásobiče schopné zesílit slabý elektrický proud vycházející z fotokatody asi milionkrát.
Obrázek 4 – Fotonásobič (Zdroj: fyzika.jreichl.com/main.article/view/747-fotonasobic) 26
2.7.2.2 Scintilační krystal
Scintilační krystal je zobrazovací částí detektoru, obvykle jde o jodid sodný aktivovaný thalliem NaI(Tl). Krystal je tvaru obdélníku o průměru 40-50 cm a tloušťce asi 9,5 mm u modernějších zařízení. Tento krystal se v detektoru nachází nad kolimátorem a je napojen na soustavu fotonásobičů díky světlovodiči (ten v krystalu umožňuje snadný přenos světelných fotonů ze záblesků). Pokud dojde k průchodu fotonu gama záření skrz kolimátor, pak tato skutečnost vyvolá v krystalu scintilaci. Světelné fotony pak dále dopadají na fotokatody fotonásobičů.
2.7.2.3 Kolimátory
Velmi jednoduše řečeno jde o olověnou desku, která je provrtána velkým počtem otvorů určité velikosti, tvaru a směru. Díky této cloně dopadnou na scintilační krystal pouze takové fotony γ záření, které kolimátorem projdou přesně ve směru osy otvorů. Ostatní fotony pohltí přepážky mezi jednotlivými otvory kolimátoru a díky tomu nedopadají na scintilační krystal a nejsou detekovány. Kolimátory můžeme rozdělit podle počtu otvorů na kolimátory jednootvorové a mnohootvorové. Podle energie záření γ na kolimátory nízkoenergetické, pro střední energie a pro vysoké energie. Podle vzájemného vztahu mezi citlivostí kolimátoru a prostorovou rozlišovací schopností na kolimátory typu LEAP se střední citlivostí a středním rozlišením, kolimátory typu LEHR s nízkou citlivostí a vysokým rozlišením. Mezi nejčastěji používané typy kolimátorů se řadí ty s paralelními otvory, zvláště typu LEHR s vysokým rozlišením. Nejjednodušším typem je jednootvorový kolimátor nazývaný pinhole. Tento typ nám umožňuje dobrou prostorovou rozlišovací schopnost za podmínky, že zobrazovaný objekt je v malé vzdálenosti od kolimátoru. Tohoto kolimátoru se využívalo především pro zobrazení štítné žlázy. Kolimátory konvergentní (se sbíhajícími se otvory do určitého bodu) a divergentní (s rozbíhajícími se otvory směřujícími do určitého bodu). Už se téměř nevyužívají, dříve sloužili ke zvětšení nebo zmenšení obrazu. Například pro zobrazení plic bylo zapotřebí
27
použití divergentního kolimátoru, protože jinak by se plíce do zorného pole gamakamery nevešly. Výjimkou jsou kolimátory fan beam, které jsou v transverzálním směru konvergentní a v axiálním směru jsou paralelní. Takové kolimátory se dají použít pro SPECT mozku. Výhodou je vysoké rozlišení i ve větších vzdálenostech od čela pacienta a vyšší citlivost, než kterou má kolimátor s paralelními otvory.
[1; 6; 12; 15]
Obrázek 5 - Druhy kolimátorů (Zdroj: www.astronuklfyzika.cz/Scintigrafie.htm)
28
2.8 SCINTIGRAFIE SKELETU
Toto radionuklidové vyšetření patří mezi nejčastěji prováděné vyšetření na pracovištích nukleární medicíny vůbec. Kostní scintigrafie je vyšetřením funkčním, které zobrazí časné změny v metabolismu kostní tkáně.7 Vyšetření se provádí po předchozím vpichu radiofarmaka, kterému se budeme věnovat podrobněji dále v textu. Podstatou vyšetření je tedy detekce γ záření, které vychází z těla pacienta po předchozí aplikaci radiofarmaka. Podané radiofarmakum můžeme detekovat ve skeletu při:
planárním zobrazení oblasti skeletu v zorném poli gamakamery
celotělovém zobrazení kostních struktur
třífázové kostní scintigrafii – díky níž hodnotíme distribuci radiofarmaka ve fázi perfuzní (časné), tkáňové (krevního poolu) a pozdní
tomografickém zobrazení dané oblasti skeletu – SPECT
[6]
2.8.1 Indikace k vyšetření Mezi indikace k radionuklidovému vyšetření skeletu patří velké množství chorobných stavů. Jsou to osteomyelitis, nejasné kostní bolesti, diagnostika kostních lézí zjištěných na rentgenovém snímku kosti a především indikace onkologické. Do tohoto odvětví řadíme jak primární nádory kostí, tak i sekundární nádory tedy metastázy, jejichž prokázání patří mezi nejdůležitější úkol scintigrafie kostí a kterým se tato práce věnuje. Scintigrafie totiž dokáže zachytit změny ve skeletu mnohem časněji než jiné zobrazovací metody (většina zdrojů uvádí, že až o několik měsíců). Díky scintigramu můžeme ložiska lokalizovat a následný cílený skiagram nám podá informace o morfologických detailech ložiska. Takto zjištěný nález ovlivní samozřejmě i následnou léčbu, kdy se například léčba cytostatiky zaměří mimo primární ložisko i na kostní metastázy. Později se provádějí kontroly pacienta a to jak krátkodobé tak dlouhodobé, kde se sledují např. změny intenzity dříve nalezených ložisek, nebo přítomnost ložisek nových. Do skeletu nejčastěji metastazují karcinomy prostaty, prsu, plic a ledvin.
7
URBÁNEK, Jan a kol. Nukleární medicína. 4. vyd. Jilemnice : Gentiana, 2002. Kapitola 15, s. 113.
29
Metastázy mohou být:
osteolytické (karcinom štítné žlázy, nadledvinky, dělohy)
osteoplastické (karcinom prostaty, karcinoid, neuroblastom)
smíšené (karcinom mammy, plic, děložního čípku)
Kostní metastázy jsou nejčastěji diagnostikovány v kostech bohatých na krvetvornou kostní dřeň. Mezi nejčastější místa výskytu patří obratle, dlouhé kosti končetin, sternum, kosti pánve. [6]
2.8.2 Kontraindikace Neexistuje absolutní kontraindikace tohoto vyšetření. Mezi relativní kontraindikace patří gravidita a laktace. Při laktaci je doporučováno na dobu 12 hodin přerušit kojení. V případě gravidity pacientky je vyšetření prováděno pouze z vitální indikace, konečné rozhodnutí je ale vždy na pacientce.
2.8.3 Příprava pacienta Samozřejmostí je objednání se na daném pracovišti nukleární medicíny a dostavení se v předem určeném termínu. Informace ohledně přípravy před vyšetřením pacientům většinou podá personál již při objednání. Pacient si s sebou na vyšetření přináší vypsanou žádanku a 1,5 litru tekutiny. Vyšetření pro pacienta nevyžaduje žádnou speciální přípravu. Pacient nemusí být lačný. Z důvodu snížení radiační zátěže stěny močového měchýře by měl pacient přijít k vyšetření dobře hydratovaný a zvýšit příjem tekutin i po aplikaci radiofarmaka.
2.8.4 Průběh vyšetření Zdravotnický personál si na žádance ověří osobní a zdravotní data a identitu vyšetřované osoby. Poté je pacient vyzván k přemístění se z čekárny do aplikační místnosti, kde je poučen o průběhu a významu vyšetření a nakonec podepíše informovaný souhlas s vyšetřením (viz. Příloha 2). Pracovníci se zaměří na případné kontraindikace a informace o možných operacích, nemocích s možným postižením skeletu, úrazech, radioterapii. Pacient je ještě požádán 30
o sdělení, zda nepoužívá nějaké pomůcky pro zachycení moči. Pokud pacient takovéto pomůcky používá je poučen o způsobu jak s nimi nakládat (viz. Příloha 4). Pokud se pacient chystá v následujících 2 dnech vycestovat přes státní hranice, musí požádat pracovníky o potvrzení o vyšetření pomocí radioaktivních látek. Dalším samozřejmě nezbytným krokem je intravenózní aplikace radiofarmaka kvalifikovaným pracovníkem. Nejpoužívanější radiofarmaka pro scintigrafii skeletu jsou fosfátové komplexy, mezi které patří nejpoužívanější methylendifosfonát (MDP) značený 99m
Tc nebo hydroxymethylendifosfonát – oxidronát (HDP) značený 99m Tc. Obvyklá aktivita
aplikovaná dospělým jedincům se nachází v rozmezí mezi 500 – 800 MBq dle hmotnosti pacienta. Radiační zátěž pacienta je obdobná jako u běžných rentgenových vyšetření. U scintigrafie skeletu je efektivní dávka okolo 3 mSv. Diagnostická referenční úroveň odpovídá hodnotě 800 MBq. U dětí se řídíme dle doporučení EANM (European Association of Nuclear Medicine). Samotné snímání lze provést již za 1,5 hodiny od aplikace avšak nejdéle za 5 hodin od aplikace. Pacient je vyzván ke zvýšení pitného režimu v období bezprostředně po aplikaci (dospělý by měl vypít alespoň 0,5 litru tekutiny) a k častému močení. Radiofarmakum, které se do kosti nezabudovalo, je z těla vylučováno močí. Naposledy se pacient vymočí na výzvu personálu bezprostředně před samotným vyšetřením, a to z důvodu diagnostického. Kosti pánve se totiž špatně hodnotí, pokud je močový měchýř plný. Důležité je, aby se pacient nezkontaminoval. Kontaminace by mohla způsobit artefakty. V kabince pacient odloží veškeré kovové předměty jako šperky, hodinky, mince, klíče z důvodu možných artefaktů při zobrazování. [6; 12; 14]
Obrázek 6 - Pomůcky pro aplikaci (Zdroj: http://www.nemjil.cz/cz/oddeleni-nemocnice/oddeleni-nuklearnimediciny/fotogalerie/aplikace-radiofarmaka-19.html) 31
2.8.4.1 Celotělová scintigrafie
Při celotělové scintigrafii leží pacient na vyšetřovacím stole v poloze na zádech. Vyšetření se provádí pomocí dvouhlavé scintilační kamery, která je tvořena kolimátory LEHR s paralelními otvory. Pacient je zavezen mezi detektory napřed dolními končetinami.
Obrázek 7 - Dvouhlavá scintilační kamera E.Cam Siemens Zdroj: Fotka pořízena na Klinice nukleární medicíny ve FN Brno
Vyšetřujeme v přední i zadní projekci, popřípadě se po zhotovení těchto scintigramů mohou zhotovit na přání lékaře cílené planární scintigramy. Pro ty se obvykle užívá nízkoenergetický kolimátor s vysokým rozlišením. Pro snímání kloubů u dětí je upřednostňován pinhole kolimátor, který má lepší rozlišení. Scintigramy zobrazují rozložení radiofarmaka vychytaného ve skeletu. Vznik scintigramu je dán buď průběžným záznamem při kontinuálním pohybu kamery nebo záznamem několika vzájemně se překrývajících scintigramů, které do jednoho celku složí počítač. Záznam musí být proveden tak, aby celotělový scintigram byl tvořen více než 1,5 milionem impulzů – před zahájením scintigrafie je nutno ověřit předpoklad splnění této podmínky pomocí orientačního změření četnosti impulzů kamerou v oblasti hrudníku pacienta.8 Scintigramy jsou zhotovovány po dobu 30 – 45 minut. Po ukončení snímání vyhotovené scintigramy popíše lékař. Ten vytištěné výsledky a zprávu pro indikujícího lékaře předá pacientovi, který je znovu vyzván ke zvýšenému příjmu tekutin a častějšímu močení z důvodu rychlého snížení radiační zátěže močového měchýře. [6; 12; 14] 8
Věstník ministerstva zdravotnictví České republiky. Vydaný 24. srpna 2011. s. 180.
32
2.8.4.2 SPECT
Jednofotonová emisní výpočetní tomografie (SPECT) rozšiřuje možnosti planární scintigrafie stejným způsobem jako výpočetní tomografie (CT) rozšiřuje možnosti projekčního rentgenového zobrazení.9 SPECT provádíme, pokud chceme zobrazit cíleně danou oblast skeletu. Zatímco CT nám zobrazuje strukturu vnitřních orgánů, SPECT nám zobrazuje jejich funkci. Oproti tomu CT je výhodnější pro své lepší prostorové rozlišení, díky tomu se na některých pracovištích můžeme setkat s kombinací těchto dvou přístrojů. Potom mluvíme o hybridních SPECT /CT přístrojích. Díky rotaci hlav gamakamery kolem těla vyšetřované osoby jsou snímány obrazy z různých úhlů. Tyto obrazy jsou poté v počítači zrekonstruovány (obrazy příčných řezů) a můžeme dosáhnout až vytvoření 3D obrazů. Nejčastěji je prováděn SPECT pánve, mozku nebo páteře. Tyto oblasti jsou totiž pro hodnocení obtížnější. Výhodou SPECT obrazů je vyšší kontrast konečných snímků. Průběh vyšetření je téměř totožný jako u celotělového snímání. Do těla pacienta je nitrožilně aplikováno radiofarmakum a za hodinu od aplikace jsou zhotovovány scintigramy. Vyšetření trvá 20 – 40 minut.
[6; 13; 14]
Obrázek 8 – Hybridní SPECT/CT přístroj (Zdroj: www.impactscan.org/rsna2004.htm)
Obrázek 9 - Gamakamera Symbia T2 od společnosti Siemens na Klinice nukleární medicíny ve FN Brno (Zdroj: Fotka pořízena na Klinice nukleární medicíny ve FN Brno)
9
KUPKA, Karel; KUBINYI, Jozef; ŠÁMAL, Martin. Nukleární medicína. 1. vyd. Praha : P3K, 2007. Kapitola 7, s. 51.
33
2.8.4.3 Třífázová scintigrafie skeletu
Vyšetření je kombinací statické a dynamické scintigrafie a od celotělového snímání se liší aplikací radiofarmaka. Při třífázové scintigrafii začíná snímání právě ve chvíli, kdy aplikujeme radiofarmakum ve formě bolu. Pacient tedy při aplikaci leží již na vyšetřovacím stole a je nastaven na oblast zájmu. Fáze vyšetření:
1. fáze angiografická (perfuzní) - zobrazuje regionální průtok krve vyšetřovanou oblastí - dynamická scintigrafie probíhá v prvních 2-3 minutách, začíná hned po aplikaci radiofarmaka
2. fáze tkáňová (krevního poolu) - statické obrazy zobrazují přechod radiofarmaka z krve do kostí a měkkých tkání vyšetřované oblasti - probíhá hned po skončení angiografické fáze v období 3. -5. minuty od aplikace, scintigramy jsou zhotovovány do 5. - 10. minuty po aplikaci
3. fáze kostní (pozdní) - probíhá s časovým odstupem (minimálně 1,5 hodiny) od tkáňové fáze - zhotovují se statické scintigramy vyšetřované oblasti nebo celotělový scintigram
- možnost doplnění cílených scintigramů za 6 a 24 hodin od aplikace
[12; 14]
34
2.8.5 Zdroje chyb při scintigrafii skeletu Tak jako u všech zobrazovacích metod, tak i u scintigrafických vyšetření se vždy nevyhneme příčinám vzniku chyb, které mohou na snímcích vyvolat artefakty. Mezi nejběžnější zdroje chyb patří neklid pacienta v době snímání, kontaminace oděvu nebo kůže radioaktivní močí, artefakty vzniklé díky absorpci kovových předmětů nebo v neposlední řadě technické chyby jako velmi časné snímání po aplikaci radiofarmaka nebo velká vzdálenost mezi pacientem a detektorem, která způsobuje zhoršení rozlišovací schopnosti.
Obrázek 10 - Zdroj artefaktu: peněženka s mincemi v levé kapse
Obrázek 11 - Scintigram po vytažení peněženky
(Zdroj:www.kcsolid.cz/zdravotnictvi/klinicka_kapitola/ske/ske-40/ske-40-text.htm)
2.8.6 Význam Celotělová scintigrafie skeletu je první volbou při podezření na kostní metastázy. Scintigrafie skeletu bývá také významným vyšetřením při sledování odpovědi na onkologickou léčbu, protože morfologické změny kosti na rentgenovém snímku ustupují později. Jde tedy o metodu velice užitečnou a důležitou pro onkologickou diagnostiku.
[6] 35
3 PRAKTICKÁ ČÁST 3.1 METODIKA A CÍLE PRÁCE
Praktická část bakalářské práce je vytvořena na základě souboru pacientů vyšetřených na Klinice nukleární medicíny Fakultní nemocnice v Brně Bohunicích, Pracoviště medicíny dospělého věku (dále jen KNM FN Brno). Jde o pacienty s diagnózou C61 ZN (zhoubný novotvar) předstojné žlázy – prostaty, kteří byli indikováni ke scintigrafickému vyšetření skeletu. V roce 2011 bylo na KNM FN v Brně vyšetřeno 896 mužů s touto diagnózou. K výzkumu jsem použila pouze nejpočetnější ročník pacientů. Údaje o vyšetřených pacientech jsem čerpala z nemocničního systému. V práci nejsou uvedeny žádné informace, které by mohly vést k identifikaci pacienta. Karcinom prostaty je nejčastěji se vyskytující zhoubný nádor u mužů v České republice. Pokud je nádor objeven v raném stádiu, je v dnešní době dobře léčitelný a vyléčitelný. Tyto zhoubné nádory často vytváří metastatická ložiska v kostech, které však mohou být včas detekovatelné právě díky scintigrafii skeletu. Scintigrafický obraz nám zobrazí celý skelet, kde by mělo být radiofarmakum rovnoměrně rozložené. Cílem praktické části je, jak už jsem zmiňovala na začátku práce, určit věk pacientů vyšetřovaných nejčastěji na KNM FN v Brně, dále zjistit kolikrát pacienti kliniku navštívili z důvodu scintigrafie skeletu a poukázat na místa nejčetnějších lokalizací ložisek se zvýšenou kumulací radiofarmaka a tím potvrdit přínos scintigrafie v diagnostice kostních metastáz. V práci najdete také průměrnou aplikovanou aktivitu radiofarmaka (Tc MDP), kterou poté porovnám s diagnostickou referenční úrovní.
36
3.2 PŘEHLED DAT ZÍSKANÝCH Z NEMOCNIČNÍHO SYSTÉMU Prvním krokem v praktické části bylo najít nejpočetnější ročník pacientů s diagnózou C61 ZN předstojné žlázy – prostaty z celkových 896 pacientů vyšetřených scintigrafickou metodou za minulý rok. Tabulka 3 a Graf 1 zobrazují věkové rozložení (ročníky) vyšetřených pacientů. Ročníky čítající pouze 1-15 pacientů jsem do statistiky nezapočítala. Ročník (věk)
Počet vyšetřených pacientů (v roce 2011)
1929 (82 let)
20
1930 (81 let)
20
1931 (80 let)
24
1932 (79 let)
27
1933 (78 let)
24
1934 (77 let)
26
1935 (76 let)
31
1936 (75 let)
37
1937 (74 let)
36
1938 (73 let)
40
1939 (72 let)
32
1940 (71 let)
47
1941 (70 let)
37
1942 (69 let)
38
1943 (68 let)
43
1944 (67 let)
48
1945 (66 let)
39
1946 (65 let)
39
1947 (64 let)
37
1948 (63 let)
44
1949 (62 let)
36
1950 (61 let)
26
1951 (60 let)
19
Tabulka 3 - Nejčastěji vyšetřovaní pacienti dle ročníku narození 37
Nejčastěji vyšetřovaní pacienti dle ročníku narození 47
50
48
Počet pacientů
40
44
40 30 20 10 0 Rok narození pacientů
1929 1930 1931 1932 1933 1934 1935 1936 1937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951
Graf 1 - Nejčastěji vyšetřovaní pacienti dle ročníku narození
Jak si můžeme všimnout z předešlé tabulky a grafu, nejvyšší počet pacientů čítá ročník 1944. Jde o 48 pacientů ve věku 67 let. Na dalších místech s podobným, ale nižším počtem pacientů se umístily ročníky 1940, 1948 a 1943. Jen pro zajímavost nejstarší pacient, který absolvoval scintigrafii skeletu na KNM FN v Brně v roce 2011 byl muž ročník 1917 (94 let) a nejmladší byl muž ročník 1968 (43 let).
38
Druhým krokem v praktické části bylo zjistit, kolik scintigrafií skeletu podstoupili pacienti vybrané statistické skupiny (tedy ročníku 1944 s již zmíněnou diagnózou C61 ZN předstojné žlázy – prostaty). Pacient je k vyšetření skeletu indikován lékařem například v případě bolesti kloubů, zvýšené hladiny PSA (prostatický specifický antigen) nebo velmi často z důvodu prevence.
Počet provedených SF skeletu
Počet pacientů
1 SF
23
2 SF
9
3 SF
8
4 SF
2
5 SF
2
6 SF
2
7 SF
2
Tabulka 4 – Počet SF:Počet pacientů
Počet SF:Počet pacientů 25
23 1 SF
Počet pacientů
20
2 SF 3 SF
15
9 10 5
4 SF
8
5 SF
2
2
2
2
6 SF 7 SF
0 Počet SF
Graf 2 – Počet SF:Počet pacientů
Z tabulky 4 a grafu 2 vyplývá, že téměř polovina zkoumaných pacientů byla na scintigrafii skeletu na KNM FN v Brně pouze jednou. U těchto pacientů nebyl popsán jednoznačný nález.
39
Dalším úkolem praktické části je zmínit nejčastější lokalizace ložisek se zvýšenou kumulací radiofarmaka ve skeletu vyšetřovaných pacientů. Pro výzkum jsem znovu použila statistickou skupinu ročník 1944.
Lokalizace ložisek se zvýšenou
Počet pacientů, u kterých se ložisko
kumulací RF
objevilo
Velké klouby
29
Skelety nártů
15
Žebra
9
Th (hrudní) páteř
23
L (bederní) páteř
23
SI skloubení
12
Sternoklavikulární skloubení
12
Kost kyčelní
6
Tabulka 5 – Lokalizace ložisek se zvýšenou kumulací RF
Lokalizace ložisek se zvýšenou kumulací RF 29 30 23
Počet scintigramů
25
velké klouby
23
skelety nártů
20
žebra 15
15
12
12
L páteř
9 10
Th páteř
6
SI skloubení kost kyčelní
5
sternoklavikulární kloub 0 Místa lokalizace
Graf 3 – Lokalizace ložisek se zvýšenou kumulací RF
Z tabulky 5 a grafu 3 zjistíme, že nejčastěji najdeme na scintigramu ložiska zvýšené kumulace radiofarmaka ve velkých kloubech. Nejčastěji s maximem v kolenních a ramenních kloubech. 40
Mezi další nejčastější lokalizace ložisek se zvýšenou kumulací RF (dle výzkumu) patří Th a L páteř, skelety nártů, SI skloubení, sternoklavikulární kloub, žebra a kost kyčelní. Mezi další, méně časté lokalizace patří femur, sternum, kalva, mandibulární kloub, klavikula, lopatka a tibie.
Poslední částí mé bakalářské práce je vypočítat průměrnou aktivitu aplikovanou pacientům z důvodu scintigrafie skeletu. Statistickou skupinu tvoří opět pacienti ročníku 1944. Z tabulky 4 si můžeme spočítat, že na KNM FN v Brně bylo v roce 2011 provedeno 109 scintigrafií skeletu u pacientů s diagnózou C61 ZN předstojné žlázy – prostaty. U pacientů, kteří byli vyšetřeni vícekrát, jsem započítala všechny aktivity, které jim byly za ty roky aplikovány.
Aplikovaná aktivita (MBq)
Počet SF
620 MBq
1
650 MBq
1
700 MBq
3
730 MBq
1
750 MBq
24
800 MBq
24
820 MBq
1
850 MBq
18
900 MBq
15
950 MBq
11
990 MBq
10
Tabulka 6 – Aktivita aplikovaná pacientům
41
Aktivita aplikovaná pacientům 620 MBq 24 24
25
650 MBq 700 MBq
18
20
730 MBq
15 15
11
Počet SF 10
750 MBq 10
800 MBq 820 MBq
5
3 1 1
1
1
850 MBq 900 MBq
0 Po čet MBq
950 MBq 990 MBq
Graf 4 – Aktivita aplikovaná pacientům
Celková aktivita aplikovaná pacientům za 109 scintigrafií vyšla 91 270MBq.
Výpočet průměrné aplikované aktivity (MBq):
Průměrná aktivita aplikovaná pacientům z důvodu vyšetření skeletu vyšla 837 MBq. Ve většině publikací je u scintigrafie skeletu uvedena diagnostická referenční úroveň 800 MBq. DRL nám ovšem určuje hodnotu aktivity propočítanou pro člověka o hmotnosti 70 kg. Muži, kteří spadají do mého výzkumu, měli v mnoha případech váhu nad 70 kg, proto se v tabulce 6 a grafu 4 objevují hodnoty až 990 MBq. Taková aktivita bude aplikována například muži, který váží přes 100 kg.
42
4 DISKUZE
V praktické části bakalářské práce na téma ,,Scintigrafie skeletu v diagnostice kostních metastáz u nádorů prostaty” jsem zpracovávala data, která jsem získala z karet pacientů obsahujících zprávy a scintigramy z jednotlivých vyšetření. Data pro vypracování jsem získala na Klinice nukleární medicíny Fakultní nemocnice v Brně Bohunicích.
Prvním cílem práce bylo vyhledat z původních 896 vyšetřených skupinu pacientů, kteří mi poslouží pro celý výzkum. Jako nejpočetnější ročník se nakonec ukázali muži narození v roce 1944. Jde o muže, kteří v roce 2011 dosáhli věku 67 let.
V další části jsem zjišťovala, kolikrát statistická skupina mužů scintigrafii skeletu podstoupila. Jak jsme mohli vyčíst přímo z grafu, téměř polovina pacientů byla vyšetřena pouze jednou. Většinou šlo o scintigram bez jednoznačného patologického ložiska zvýšené aktivity (ve smyslu metastáz). Vyšší aktivita byla pozorována vždy ve velkých kloubech. Ta ovšem velmi pravděpodobně odpovídá obrazu chronických zánětlivých změn (gonartrózy, coxartrózy) nebo může jít o změny degenerativní. Pacienti vyšetřeni vícekrát, jsou odesíláni k vyšetření z důvodu sledování progrese či regrese dříve objevených ložisek. Pokud si lékař není jistý přesnou lokalizací nebo původem ložiska, může se provést SPECT záznam dané oblasti. Někdy je vhodné doplnit i RTG snímek. Někteří pacienti jsou z urologických oddělení a urocenter odesíláni na scintigrafii skeletu jednou ročně na kontrolní snímání.
Dalším cílem bylo vyhledat nejčastější lokalizace ložisek se zvýšenou kumulací radiofarmaka. Vyšší aktivitu, jak již bylo řečeno, pozorujeme ve velkých kloubech. Dalšími častými lokalizacemi jsou oddíly páteře a to nejčastěji páteř hrudní a bederní, skelety nártů, SI skloubení, sternoklavikulární kloub a žebra. Při posuzování ložisek musí lékař brát v úvahu například zhojené fraktury staršího data, možné kalcifikace, posttraumatické změny.
Ložisko zvýšené aktivity u pacienta
s osteoporózou a sníženou hladinou PSA může svědčit o přítomnosti fraktury. V porovnávaných datech jsem nalezla jak pacienty s jedním ložiskem patologicky zvýšené aktivity, tak i pacienty, kteří měli ve skeletu hned několik takovýchto ložisek (ve smyslu 43
metastáz). U těchto pacientů dochází ojediněle i k regresi dříve objevených ložisek, ale bohužel i k progresi ložisek nových. Ve zprávách o vyšetřeních u některých pacientů, kteří byli na KNM FN v Brně vyšetřeni vícekrát, jsem našla progredující ložiska patologicky zvýšené aktivity, což podle mě svědčí pro přínos scintigrafického vyšetření v diagnostice kostních metastáz u nádorů prostaty.
Poslední částí bylo vypočítat průměrnou aktivitu aplikovanou pacientům s cílem zobrazit jejich skelet a porovnat ji s diagnostickou referenční úrovní pro toto vyšetření, která odpovídá hodnotě 800 MBq. Průměrná aplikovaná aktivita mě vyšla zaokrouhleně 837 MBq, což je hodnota jen o něco málo vyšší než DRL.
44
5 ZÁVĚR Nádorová onemocnění jsou jednou z nejčastějších příčin smrti v České republice. U mužů se nechvalně drží na třetím místě nádor prostaty. Bohužel ne vždy zůstane pouze u primárního ložiska. Zhoubné nádory tohoto typu tvoří velmi často sekundární nádory (metastázy). Ty, které se nacházejí v kostech, můžeme detekovat díky scintigrafii skeletu. Hlavním cílem praktické části bylo potvrdit přínos této vyšetřovací metody a tedy zjistit, zda se objevují pozitivní nálezy na scintigramech vyšetřených osob. K výzkumu jsem použila soubor 48 pacientů se stejnou diagnózou vyšetřených na KNM FN v Brně a díky němu jsem našla pozitivní nálezy v podobě ložisek se zvýšenou kumulací radiofarmaka, které bychom včasně na skiagramu nenašli. Na skiagramu se totiž může patologický proces zobrazit až poté, co se sníží obsah kalcia v kostech asi o 30-70%. Rentgenové vyšetření ovšem neztrácí význam pro diagnostiku kostních metastáz. Právě díky RTG a dalším zobrazovacím metodám dosáhneme diagnostického závěru, protože RTG nám o ložisku zjištěném scintigrafickou metodou podá morfologicko – anatomickou informaci. Prvotní informaci získáme tedy díky scintigrafii skeletu, což znamená, že tato metoda v diagnostice kostních metastáz přínosem určitě je. Díky tomu jsem si svůj cíl splnila.
45
6 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. BLAŽEK, Oskar. Radiologie a nukleární medicína: učebnice pro lékařské fakulty. 1. vyd. Praha : Avicenum, 1989. 424 s. 2. ELIŠKOVÁ, Miloslava; NAŇKA, Ondřej. Přehled anatomie. 1. vyd. Praha: Karolinum, 2006. 309 s. ISBN 802461216X. 3. HOLIBKOVÁ, Alžběta; LAICHMAN, Stanislav. Přehled anatomie člověka. 4. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2006. 140 s. ISBN 8024414805. 4. HUŠÁK, Václav. Radiační ochrana pro radiologické asistenty. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2009. 138 s. ISBN 9788024423500. 5. CHUDÁČEK, Zdeněk. Radiodiagnostika. 1. vyd. Brno : Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 1995. 293 s. ISBN 8070131144. 6. KUPKA, Karel; KUBINYI, Jozef; ŠÁMAL, Martin. Nukleární medicína. 1. vyd. Praha : P3K, 2007. 185 s. ISBN 9788090358492. 7. MCCRACKEN, Thomas; WALKER, Richard; RYŠAVÁ, Lucie. Nový atlas anatomie člověka. 1. vyd. V Praze : Columbus, 2002. 239 s. ISBN 8072490141. 8. MÍKOVÁ, Vlasta. Nukleární medicína : průřez vyšetřovacími metodami v oboru nukleární medicína. 1. vyd. Praha : Galén, 2008. 118 s. ISBN 9788072625338. 9. MYSLIVEČEK, Miroslav; HUŠÁK, Václav; KORANDA, Pavel. Nukleární medicína 1. 1. vyd. Olomouc : Univerzita Palackého, 1995. 123 s. ISBN 8024400812. 10. PÁČ, Libor; HORÁČKOVÁ, Ladislava. Anatomie pohybového systému člověka. Brno: Masarykova univerzita. Středisko pro pomoc studentům se specifickými nároky, 2009. 146 s. ISBN 9788021049536. 11. URBÁNEK, Jan a kol. Nukleární medicína. 4. vyd. Jilemnice : Gentiana, 2002. 154 s. ISBN 8086527050.
46
Internetové zdroje 12. HOJCSKOVÁ, Pavlína. SPECT – jednofotonová emicní tomografie : Webový portál SPECT [online]. C2009 [cit. 2012-01-21]. Dostupný z WWW:
. 13. TÁBORSKÁ, Kateřina. Scintigrafie skeletu. Multimediální podpora výuky klinických a zdravotnických oborů :: portál 2. Lékařské fakulty [online]. 3.5.2011 [cit. 2012-0110]. Dostupný z WWW: 14. ULLMANN,
Vojtěch.
AstroNuklFyzika
Jaderná
[online]
a
radiační
[cit.
fyzika,
2011-11-14].
nukleární Dostupný
medicína. z WWW:
. 15. Věstník ministerstva zdravotnictví České republiky. [online] [cit. 2012-27-02]. Dostupný
z WWW:
c9/2011_5340_2162_11.html>.
47
7 SEZNAM ZKRATEK CT
výpočetní tomografie (computed tomography)
DRL
diagnostická referenční úroveň
EANM
evropská asociace nukleární medicíny (European Association of Nuclear Medicine)
Gy
gray
HDP
hydroxymethylendifosfonát – oxidronát
L páteř
bederní páteř
LEHR
kolimátor s nízkou energií a vysokým rozlišením (Low Energy High Resolution)
MBq
megabecquerel
MDP
methylendifosfonát
PSA
prostatický specifický antigen
PSP
periodická soustava prvků
RTG
rentgenové vyšetření
SF
scintigrafie
SPECT
jednofotonová emisní výpočetní tomografie (Single-photon emission computed tomography)
Sv, mSv
sievert, milisievert
Tc
technecium
Th páteř
hrudní páteř
ZN
zhoubný novotvar
48
8 PŘÍLOHY
49
Příloha 1 – Standardní operační postup – scintigrafie skeletu Zdroj: Klinika nukleární medicíny FN Brno 50
Příloha 2 – Informovaný souhlas Zdroj: Klinika nukleární medicíny FN Brno
51
Příloha 3 – Příloha k informovanému souhlasu Zdroj: Klinika nukleární medicíny FN Brno
52
Příloha 4 – Pokyny pro pacienty vyšetřené radiofarmaky Zdroj: Klinika nukleární medicíny FN Brno
53
