Nukleárna medicína je odvetvie medicíny a medicínskeho zobrazovania, ktoré využíva neuzavreté rádioaktívne látky pri diagnostike a terapii. Tieto látky pozostávajú z rádionuklidov alebo z liečiv, ktoré boli označené rádionuklidmi (rádiofarmaká). Pri diagnostike sa pacientom podávajú rádioaktívne látky a meria sa emitované žiarenie. Väčšina týchto diagnostických testov zahŕňa vytvorenie obrazu pomocou gama kamery. Zobrazovanie sa môže označovať aj ako rádionuklidové zobrazovanie alebo nukleárna scintigrafia. Pri iných diagnostických testoch sa používajú sondy na získanie meraní z častí tela alebo počítadlá na meranie vzoriek odobratých pacientovi. Pri terapii sa rádionuklidy podávajú na liečbu ochorenia alebo na paliatívnu úľavu od bolesti. Napríklad podávanie jódu-131 sa často používa na liečbu tyreotoxikózy a rakoviny štítnej žľazy.
Zobrazovacie vyšetrenia v nukleárnej medicíne sa od väčšiny ostatných zobrazovacích metód líšia tým, že vyšetrenia zobrazujú predovšetkým fyziologickú funkciu vyšetrovaného systému, a nie anatómiu. V niektorých centrách sa snímky nukleárnej medicíny môžu prekrývať so snímkami z modalít, ako je CT alebo MRI, aby sa zvýraznilo, v ktorej časti tela sa rádiofarmakum koncentruje. Tento postup sa často označuje ako fúzia obrazov.
Diagnostické vyšetrenia v oblasti nukleárnej medicíny zvyčajne poskytuje špecializované oddelenie v rámci nemocnice a môže zahŕňať zariadenia na prípravu rádiofarmák. Konkrétny názov oddelenia sa môže v jednotlivých nemocniciach líšiť, najčastejšie sa používa názov oddelenie nukleárnej medicíny a rádioizotopové oddelenie.
Diagnostické testy v nukleárnej medicíne využívajú spôsob, akým telo pri ochorení alebo patológii odlišne narába s látkami. Rádionuklid zavedený do tela je často chemicky viazaný na komplex, ktorý v tele pôsobí charakteristicky; tento komplex sa bežne nazýva stopovač. V prítomnosti ochorenia sa stopovač často distribuuje po tele a/alebo spracováva inak. Napríklad ligand metylén-difosfonát (MDP) môže byť prednostne vychytávaný kosťami. Chemickým pripojením technécia-99m k MDP sa môže rádioaktivita prenášať a viazať na kosti na účely zobrazovania. Akákoľvek zvýšená fyziologická funkcia, napríklad v dôsledku zlomeniny v kosti, zvyčajne znamená zvýšenú koncentráciu stopovacej látky. To má často za následok vznik „horúceho bodu“, ktorý predstavuje fokálne zvýšenie rádioakumulácie, alebo všeobecné zvýšenie rádioakumulácie v celom fyziologickom systéme. Niektoré chorobné procesy vedú k vylúčeniu stopovacej látky, čo má za následok vznik „studeného bodu“. Na zobrazenie alebo liečbu mnohých rôznych orgánov, žliaz a fyziologických procesov bolo vyvinutých mnoho komplexov stopovacích látok. Typy testov možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín: in-vivo a in-vitro:
Typická štúdia nukleárnej medicíny zahŕňa podanie rádionuklidu do tela injekciou v kvapalnej alebo agregátnej forme, inhaláciou v plynnej forme alebo zriedkavo injekciou rádionuklidu, ktorý prešiel mikrokapsuláciou. Niektoré špecializované štúdie si vyžadujú označenie vlastných buniek pacienta rádionuklidom (scintigrafia lymfocytov a scintigrafia červených krviniek). Väčšina diagnostických rádionuklidov vyžaruje gama žiarenie, zatiaľ čo vlastnosti beta častíc, ktoré poškodzujú bunky, sa využívajú v terapeutických aplikáciách. Rafinované rádionuklidy na použitie v nukleárnej medicíne sa získavajú štiepením alebo fúziou v jadrových reaktoroch alebo cyklotrónoch alebo využívajú prirodzené rozpadové procesy v
t.j. molybdén/textínium alebo stroncium/rubídium.
Najčastejšie používané kvapalné rádionuklidy sú:
Najčastejšie používané plynné/aerosolové rádionuklidy sú:
Podávanie rádiofarmák
Žiarenie emitované rádionuklidom vo vnútri tela sa zvyčajne detekuje pomocou gama kamery. Tradične sa gama kamery skladajú z detektora gama žiarenia, napríklad z jedného veľkého scintilačného kryštálu jodidu sodného NaI(Tl), spojeného so zobrazovacím podsystémom, napríklad so sústavou fotonásobičov a príslušnou elektronikou. Polovodičové detektory gama žiarenia sú k dispozícii, ale zatiaľ nie sú bežné. Gama kamery používajú olovené kolimátory na zvýšenie rozlíšenia obrazu obmedzením detekcie nežiaduceho gama žiarenia.
Výkonnosť gama kamery je zvyčajne rovnováhou medzi priestorovým rozlíšením a citlivosťou. Typická gama kamera má rozlíšenie 4 až 6 mm a dokáže zachytiť niekoľko stoviek tisíc „udalostí“ gama žiarenia za sekundu. Gama kamera zisťuje polohu X a Y každej udalosti gama žiarenia a pomocou týchto súradníc umiestňuje pixel do obrazovej matice na vytvorenie rozpoznateľného obrazu. Jednotkou nespracovaného obrazu z nukleárnej medicíny je „počet“ alebo „kilokóty“, ktoré sa vzťahujú na počet zistených udalostí žiarenia gama. V nukleárnej medicíne je hodnota pixelu obrazu integrálom udalostí gama žiarenia v danej pozícii pixelu v priebehu času. To znamená, že pixel sa javí jasnejší, keď sa v danej pozícii zistí viac počtov. V netomografických snímkach si možno pixel predstaviť aj ako integrál rozloženia rádionuklidov na kolmej čiare, ktorá sa tiahne od pozície pixelu cez telo pacienta.
Keďže každý rádionuklid v nukleárnej medicíne má jedinečné energetické spektrum emisie gama žiarenia a keďže energia gama žiarenia sa v gama kamere zisťuje podľa jasu scintilácie spojenej s udalosťou, gama kamery používajú energetické „okná“, ktoré bránia alebo obmedzujú zobrazovací proces na udalosti gama žiarenia s určitými energiami. Energetické okno je zvyčajne prispôsobené vrcholu energetického spektra konkrétneho rádionuklidu a ignoruje iné gama žiarenie, ktoré by inak do obrazu vnieslo šum. To umožňuje vylúčiť šum spôsobený Comptonovým rozptylom.
Konečným výsledkom zobrazovacieho procesu v nukleárnej medicíne je „súbor údajov“, ktorý obsahuje jeden alebo viacero snímok. Pri súboroch údajov s viacerými snímkami môže súbor snímok predstavovať časovú sekvenciu (t. j. kinofilm alebo film), ktorá sa často nazýva „dynamický“ súbor údajov, časovú sekvenciu s kardiálnou bránou alebo priestorovú sekvenciu, pri ktorej sa gama kamera pohybuje vzhľadom na pacienta. SPECT (jednofotónová emisná počítačová tomografia) je proces, pri ktorom sa obrazy získané z rotujúcej gama kamery rekonštruujú tak, aby sa vytvoril obraz „rezu“ cez pacienta v určitej polohe. Súbor paralelných rezov tvorí súbor rezov, trojrozmerné zobrazenie distribúcie rádionuklidu v pacientovi.
Pacient podstupujúci zákrok nukleárnej medicíny dostane dávku žiarenia. Podľa súčasných medzinárodných usmernení sa predpokladá, že každá dávka žiarenia, aj keď je malá, predstavuje riziko. Dávky žiarenia dodané pacientovi pri vyšetrení nukleárnej medicíny predstavujú veľmi malé riziko vyvolania rakoviny.
Dávka žiarenia z vyšetrenia v nukleárnej medicíne sa vyjadruje ako efektívna dávka v jednotkách milisievertov (mSv). Efektívna dávka z vyšetrenia je ovplyvnená množstvom podanej rádioaktivity v megabecquereloch (MBq), fyzikálnymi vlastnosťami použitého rádiofarmaka, jeho distribúciou v tele a rýchlosťou jeho vylučovania z tela.
Účinné dávky sa môžu pohybovať od 0,006 mSv pri meraní rýchlosti glomerulárnej filtrácie pomocou chrómu-51 EDTA s koncentráciou 3 MBq až po 37 mSv pri nešpecifickom zobrazovaní nádorov pomocou tália-201 s koncentráciou 150 MBq. Bežný kostný sken so 600 MBq technécia-99m-MDP má efektívnu dávku 3 mSv (1).