NÜKLEER TIP

• Tıpta radyoaktif çekirdeklerin kullanılması esasen 1920’lerde

önerilmiş ve 1940’larda kullanılmaya başlamıştır.

• Nükleer tıp görüntülemede temel, hasta vücudunda bir gama

aktif bölge oluşturmak ve buradan yayınlanan gama ışınlarını

dışarıdaki dedektörler tarafından tespit etmektir.

• 1950’lerde Hal Anger ilk gama kamerayı geliştirmiş ve

radyografiye benzer bir teknikle görüntü elde etmiştir.

• Tomografik görüntüler için de gama ışınları kullanılmaktadır.

Bunların ilki SPECT( Single Photon Emission Computed

Tomography) dir. İki fotonun eş zamanlı olarak

görüntülenmesini sağlayan sistem ise PET (Positron

Emission Tomography) olarak bilinmektedir.

• İlk PET sistemi 1970’lerde oluşturulmasına rağmen klinik

uygulamalarda kullanılması 1990’larda başlamıştır.

Radyoaktif Çekirdekler

•Nükleer tıpta, hasta vücuduna radyoaktif çekirdek bir iz molekülüne bağlı

olarak genellikle damar içi enjeksiyon ile verilir.

•Vücudda bu iz molekülü metabolik süreçlere dahil olur ve geçtiği yerde

salınan gama ışınları dışarıdan ölçülerek konum ve zamana göre iz

molekülünün konsantrasyonu belirlenir.

Radyoaktif Bozunma Modları

•Radyoaktif bozunma sonucu kararsız çekirdek fazla enerjisini parçacık

veya foton radyasyonu biçiminde yayınlayarak kaybeder.

•Nükleer tıpta, foton enerjisi kabaca 60 ila 600 keV arasındadır.

Genellikle radyoaktif bozunma modları iki ana katoogoriye ayrılabilir: ilki

nükleonların (nötron ve proton) yayınlanması veya yakalanması, diğeri

ise β-parçacıklarının (elektron ve pozitron) yayınlanması veya

yakalanması.

Nükleon Yayınlanması veya Yakalanması

Medikal görüntüleme kullanılma alanı yoktur, fakat radyoterapide kullanılırlar.

α-bozunumunu ele alalım. Alfa parçacığı iki proton ve iki nötrondan oluşan bir

Helyum çekirdeğidir.Alfa kararsız bir X çekirdeği için bozunma denklemi:

Nötron yakalama terapisi olarak bilinen uygulamada ise bir parçacık hızlandırı-

cısında üretilen nötronlar, vücud derinliklerine kadar ilerleyebilir. Vücuda zerk-

edilmiş bir kimyasal bileşikle karşılaştığında yakalanır ve aşağıdaki gibi bir

Reaksiyon meydana gelir.

Burada yayınlanan alfa parçacıkları ise bulunduğu bölgedeki tümörü öldürür.

Nükleer tıp görüntüleme uygulamalarında ise bu teknikler yerine beta

parçacık-

larının yayınlanması veya yakalanması süreçleri ile ilgilenilir.

Beta bozunumu üç farklı biçimi vardır. -eksi, -artı ve elektron yakalama.

-eksi yayınlanması

Bir çok durumda ürün çekirdek (Y) yarı kararlı bir durumda olur ve belirli bir

zaman sonra bir veya daha fazla gama ışını yayınlayarak daha kararlı bir

hale döner.

Görüntülemede β-parçacıklarından ziyade yarıkararlı ürün çekirdeğin yayın-

ladığı gama ışınları tespit edilir.

En önemli tek fotonlu iz çekirdeği (single-photon tracer), 99Mo (yarıömür=

66 saat) ürün çekirdeği olan 99mTc dir. 99mTc çekirdeği 6 saatlik bir yarı ömür

ile 140 keV lik bir gama ışını yayınlayarak 99Tc çekirdeğine dönüşür.

Elektron Yakalama

Görüntülemede kullanılan en önemli izotop 3 saatlik bir yarı ömre sahip 123I’dur.

Burada da ürün çekirdek fazla enerjisini gama fotonu biçiminde yayınlar.

Pozitron yayınlama (β+ bozunumu)

Madde içerisinde pozitron yayınlandıktan sonra çok kısa bir zaman içerisinde

(yaklaşık 10-9 s) ve birkaç milimetre sonra bir elektronla çarpışarak yok

olurlar ve 511 keV’lik iki foton oluşarak zıt istikametlerde hareket ederler. Bu

fiziksel prensip Pozitron yayınlanma tomografisinin (PET) temelini

oluşturmaktadır.

Görüntülemede kullanılan en önemli radyoizotop 109 dakikalık yarı ömre

sahip 18F’dir. Burada ürün çekirdek de gama fotonları yayınlayabilir, fakat

bunun PET’de herhangi bir önemi yoktur.

Genel olarak düşük atom numaralılar pozitron yayınlamay meyilliyken, ağır

atomlar diğer modlara meyillidirler.

İstatistik

Nükleer tıp görüntülemede, tespit edilen fotonlar X-ışınları ile yapılan

görüntülemeye göre çok daha azdır.

Radyoaktif bir çekirdeğin ne zaman bozunacağı tam olarak belirlenemez.

Bununla birlikte zaman içerisinde radyoaktif çekirdek sayısının nasıl azaldığı

istatistiksel bir yaklaşımla belirlene bilir. Birim zamanda bozunmaların sayısı

radyoaktif çekirdek sayısı ile orantılıdır:

Burada N(t); t anındaki radyoaktif izotopların sayısıdır; α bozunma sabitidir.

Vücud içerisinde radyoaktif izotopun varlığı sadece bozunma ile değil

biyolojik atılıma da bağlıdır. Biyolojik yarı ömür TB olmak üzere, etkin yarı

ömür TE

İle verilir.

Fotonların Tespit Edilmesi

Yaygın olarak foton tespitinde, foto çoğaltıcı tüp ile sintilasyon kristalinin

birleşik halde olduğu dedektörler kullanılır. Yeni teknolojiler olarak

sintilatör ile birleştirilmiş fotodiyotlar ve fotoiletkenler (CZT gibi) de

kullanılabilmektedir.

SPECT ve gama kamerada kullanılan sintilatör NAI(Tl) dur. PET

görüntüleme de ise BGO (bismuth germanate), GSO (gadolinium silicate)

ve LSO (lutetium oxyorthosilicate) gibi sintilatörle kullanılmaktadır.

EKİPMAN

Gama Kamera ve SPECT Tarayıcı

Günümüzde gamakameraların çoğunluğu bir veya daha fazla geniş NaI(Tl)

kristallerini kullanmaktadır. Gama kamera ile SPECT arasındaki temel fark

SPECT’in hasta etrafında rahatça dönebilen bir gantriye sahip olmasıdır.

Dedektörler hastaya mümkün olduğunca yakın konumlanmalıdır, çünkü

çözünürlük toplayıcıdan uzaklaştıkça azalmaktadır. Hasssiyet dedektör kafa

sayısı ile orantılıdır ve toplama zamanı dedktör kafalarının sayısının artması ile

azaltılabilir. Bazı incelemeler için vücüt kısmı çok geniş olabilir. Bu durumda,

tüm bölgeyi taramak için hastanın bulunduğu masa bilgisayar kontrolü ile

yavaşça kaydırılır.

PET Tarayıcı

Çoğu PET sistwmi yaklaşık 1m çapında BGO, GSO veya LSO kristal modülleri

halkası vardır. Buyüzden PET’de dedektörleri döndürmeye gerek yoktur.

Bununla birlikte hastanın yattığı masanın hareketi ereklidir.

PET’de yok olma fotonlarının tespiti ile görüntü oluşturulur. Burada önemli olan

aynı yok olma fotonlarının tespitidir.

Hibrit Sistemler

PET ve SPECT sistemleri CT ve hatta MR sistemleri ile birleştirilerek

kullanılabilirler. Bunların en yaygını PET/CT dir.

Klinik Kullanım

Klinik uygulamalarda çeşitli radyoizotoplar kullanılmaktadır.

Gama kamera ve SPECT görüntülemede: 99mTc (half-life 6 hours); 123I(half-

life 13 hours), 131I (half-life 8 days), 111In (half-life3 days), 201Tl (half-life 3

days), ve 67Ga (half-life 3 days)

PET görüntülemede: 11C (half-life 20 min), 13N (half-life 10 min), 15O (half-life

2 min), ve 18F (half-life 109 min)

Görüntüleme bölgeleri:

Kemik metabolizması: 99mTc ‘lu phosphonate kullanılabilir.

Myocardial perfusion and viability. 201Tl ve 99mTc-Mibi, PET için 13NH3

ve H215O kullanılır. Görüntüleme sıklıkla saatlerce stress altında ve rahat durum-

altında devam eder

Akciğer metabolizmsı içim: 99mTc’lu insan serum albumin enjekte edilir.

Tümörler: 18FDG (fluoro-deoxyglucose) ile metabolik aktivite takip edilir. PET

ile kullanılır.

Tiroid fonksiyonu için: 99mTc veya 123I kullanılır.

Nörolojik bozukluklar için: Beyindeki bozuklukların tespiti için SPECT veya

PET kullanılabilir. Özellikle FDG PET demntia (bunaklık) nın erken teşhisi ve

ilerlemesinin kontrolü için önemli bir yeri vardır. Bundan başka iz radyoiztopları

da kullanılarak, nöroreseptörler, taşıyıcılar, enzimler gibi farklı biyolojik hareket-

Lerin incelenmesine olanak verir.