05 Dawki stosowane w medycynie nuklearnej.pdf

(567 KB) Pobierz
III
V. DAWKI STOSOWANE W MEDYCYNIE NUKLEARNEJ
W niniejszym rozdziale zajmiemy się bardziej szczegółowo sposobami obliczania dawek wewnętrznych,
stosowanymi w medycynie nuklearnej 12 . Przede wszystkim jednak warto sobie uzmysłowić o jakich
wielkościach dawek będziemy mówili. Pewnym punktem odniesienia – ze względów czysto poglądowych -
mogą być dawki otrzymywane przez pacjentów w najróżniejszych badaniach z użyciem promieniowania
rentgenowskiego. Wielkości te zgromadzone są w Tabelach 8 i 9 13 . Gwoli przypomnienia: dla mieszkanca
Polski średnia roczna dawka od promienuiowania naturalnego, to ok. 2,5 mSv.
Poddając pacjenta naświetlaniom możemy rozpatrywać zarówno narażenie całego jego organizmu, jak i
narażenie jego poszczególnych narządów.
Tabela 8. Uśrednione wartości dawek efektywnych otrzymywanych przez
przeciętnego dorosłego pacjenta podczas konwencjonalnych badań
rentgenowskich w Polsce
Rodzaj badania
Dawka efektywna
[mSv]
Badania głowy
Zdjęcie kręgosłupa
Zdjęcie miednicy
Urografia
Zdjęcie jamy brzusznej
Zdjęcie klatki piersiowej (duży format)
Małoobrazkowe zdjęcie płuc
Badanie żołądka i przewodu pokarmowego
Wlew doodbytniczy
0,03
3,0
0,5
3,5
0,8
0,11
1,0
5,6
8,0
5.1 Obliczenie dawek wewnętrznych
Obliczanie dawek wewnętrznych jest trudne, gdyż
• efekty biologiczne oceniane są głównie na podstawie ekstrapolacji danych otrzymanych dla zwierząt
• w obliczeniach stosujemy różne przybliżenia; zakładamy np., że rozkład dawki jest jednorodny, że
radiofarmaceutyk został wchłonięty przez organizm natychmiast po jego wprowadzeniu, a proces
wydalania opisany jest prostym prawem eksponencjalnego zaniku, co nie zawsze jest zgodne z
rzeczywistością
• obliczenia stosują się do „człowieka standardowego” z białej rasy kaukaskiej, o wadze 70 kg i o dobrze
określonych masach poszczególnych organów oraz żywiącego się wg. dobrze określonej diety
• obliczana dawka dotyczy uśrednień po dużej objętości (ponad 1 cm 3 ), a zatem nie może być użyteczna
na poziomie komórkowym (mikrodozymetrii)
W wyniku tych trudności dokładność oceny wartości dawki, to czynnik nawet około 2.
12 R.Chandra, Nuclear Medicine Physics. The basics , Williams&Wilkins, (1998)
13 wg. Człowiek i promieniowanie jonizujące , pod red. A.Hrynkiewicza, PWN (2001))
73223990.004.png 73223990.005.png
Tabela 9. Typowe wartości dawek dla standardowego pacjenta (70kg/170 cm)
w badaniach radiologicznych
Rodzaj badania
Dawka [mGy]
Radiografia
klatka piersiowa
czaszka
kręgosłup lędźwiowy
kręgosłup piersiowy
miednica i układ moczowy
zęby
0,3-1,5
3,0-5,0
10,0-30,0
7,0-20,0
10,0
5,0
Mammografia
Bez kratki przeciwrozproszeniowej
Z kratką
1,0
3,0
Tomografia komputerowa
głowy
kręgosłupa lędźwiowo – krzyżowego
jamy brzusznej
50
35
25
Fluoroskopia
podczas normalnej pracy lampy
Podczas pracy przy dużym obciążeniu
15 mGy/min
100 mGy/min
W wypadku dostarczenia pewnej aktywności do narządu wewnętrznego nasze zadanie wygląda następująco:
mamy narząd - źródło S (od ang. source ) promieniowania X lub gamma, które naświetla jakiś inny narząd-tarczę
T (od ang. target ). Należy ocenić wartość dawki otrzymywanej przez poszczególne narządy.
Przedstawimy wpierw sposób obliczeń wg tzw. metody pochłanianej frakcji . Obliczenia te wykonujemy w
następujących czterech krokach, w których obliczamy kolejno:
1. emitowaną moc promieniowania [J/h] dla wszystkich rodzajów promieniowania emitowanego przez
radionuklid znajdujący się w narządzie zawierającym źródło
2. tempo absorpcji energii przez narząd docelowy (target)
3. średnią moc dawki
4. średnią dawkę
Pierwsze trzy kroki obliczenia wymagają znajomości danych fizycznych. Ostatni krok – danych biologicznych.
Omówimy je po kolei.
73223990.006.png
Krok 1: Emitowana moc promieniowania
Jeśli źródło wysyła tylko jeden rodzaj promieniowania o energii E [MeV] na rozpad, przy aktywności 1μCi
(3,7·10 4 Bq), emitowana w czasie 1 sekundy energia wynosi 3,7·10 4 ·E [MeV/s]=2,13·10 -5 [J/h]. Moc
promieniowania dowolnego źródła wysyłającego szereg energii {E i } z częstotliwościami emisji {n i } wynosi
zatem
2,13·10 -5 {n 1 E 1 +n 2 E 2 +...} [J/h]
(79)
Gdy aktywność źródła wynosi A [μCi] powyższą wartość należy pomnożyć przez A.
Krok 2: Tempo absorpcji energii
Współczynnik absorpcji (zaabsorbowana frakcja) Φ i (T←S) jest z definicji stosunkiem energii i-tego
promieniowania, zaabsorbowanej przez objętość targetu (T) do energii promieniowania wysłanego z objętości
źródła (S). W większości problemów medycyny nuklearnej źródło i target są tym samym organem i rozważamy
więc problem samoabsorpcji (absorpcji własnej).
Tempo pochłaniania energii równe jest mocy wysyłanego i-tego promieniowania pomnożonej przez wartość
współczynnika absorpcji Φ i (T←S). Ogólnie
∑ =
n
2
13
⋅
10
−
5
n
E
Φ
(
T
←
S
)
[
J
/
h
/
μ
Ci
]
(80)
i
i
i
i
1
Wartości Φ i (T←S) zostały stabelaryzowane dla różnych energii promieniowania X i γ, a także objętości
organów źródłowych i docelowych „standardowego człowieka”. Wartości tych współczynników dla
samoabsorpcji Φ i = Φ i (T←T) w niektórych narządach podane są w Tabeli 10.
Krok 3: Moc dawki
Z definicji, moc dawki, to tempo pochłaniania energii na jednostkę masy narządu (tkanki), a zatem:
dD
2
13
⋅
10
−
5
A
(
t
)[
μ
Ci
]
n
=
∑
n
E
Φ
(
T
←
S
)
[
J
/(
g
⋅
h
)
/
μ
Ci
]
≡
dt
M
i
i
i
=
1
(81)
A
(
t
)
n
≡
∑
Δ
Φ
(
T
←
S
)
[
Gy
/
h
]
M
i
i
i
=
1
i
73223990.007.png
gdzie A(t) oznacza aktywność w objętości źródła w chwili t .
Krok 4: Średnia dawka D
Aktywność A(t) zgromadzona w danym organie jest z reguły tylko ułamkiem f podanej aktywności A 0 .
A
(
t
)
=
fA
e
−
0
693
t
/
T
1
(
eff
)
2
0
(82)
Całkowita dawka D będzie całką z mocy dawki po czasie od zera do nieskończoności. Wynosi ona:
fA
∑ =
n
D
(
T
←
S
)
=
1
44
⋅
T
(
eff
)
⋅
0
Δ
Φ
(
T
←
S
)
[
Gy
]
(83)
1
2
M
i
i
i
1
Zauważmy, że fA 0 /M jest koncentracją aktywności w organie - źródle i to właśnie ta koncentracja, a nie ilość
materiału promieniotwórczego determinuje wartość dawki.
Jak widać, aby zminimalizować obciążenie pacjenta dawką należy
• zmniejszać aktywność,
• stosować radiofarmaceutyki z krótkim efektywnym okresem połowicznego zaniku
• stosować radionuklidy o małych wartościach współczynników absorpcji (co oznacza promieniowanie
gamma o energiach większych od 100 keV i nie wysyłających promieniowania korpuskularnego)
Tabela 10. Frakcja samoabsorpcji φ i dla różnych energii promieniowania γ i różnych narządów
Energia [keV]
Narząd
15
30
50
100
200
500
1000
Pęcherz 0,885
0,464
0.201
0,117
0,116
0,116
0,107
Żołądek 0,860
0,414
0,176
0,101
0,101
0,101
0,093
Nerki
0,787
0,298
0,112
0,066
0,068
0,073
0,067
Wątroba 0,898
0,543
0,278
0,165
0,158
0,157
0,144
Płuca
0,665
0,231
0,089
0,049
0,050
0,051
0,045
Trzustka 0,666
0,195
0,068
0,038
0,042
0,044
0,040
Kościec 0,893
0,681
0,400
0,173
0,123
0,118
0,110
Śledziona 0,817
0,331
0,128
0,071
0,073
0,077
0,070
Tarczyca 0,592
0,149
0,048
0,028
0,031
0,032
0,029
Całe ciało 0,933
0,774
0,548
0,370
0,338
0,340
0,321
73223990.001.png 73223990.002.png
5.2 Aktywność skumulowana
Obliczona w powyższy sposób dawka zakłada:
• natychmiastowe wchłonięcie radiofarmaceutyku przez dany organ (narząd)
• pojedynczy zanik wykładniczy aktywności w źródłowym organie.
Tymczasem rozkład aktywności w funkcji czasu może przebiegać według bardziej skomplikowanego schematu.
Na rys. 24 pokazujemy schematycznie w jaki sposób zanika w krwi lub osoczu aktywność radiofarmaceutyka
podanego dożylnie.
Krew lub osocze
Narząd 1
Narząd 2
Czas (godz.)
Rys. 24 Aktywność we krwi lub osoczu z czasem zanika. Część podanej aktywności jest wchłaniana
przez narząd 1 i narząd 2. Część podanego radiofarmaceutyka jest wydalana. W wyniku takich
procesów żadna z rzeczywistych krzywych zaniku aktywności nie może być opisana pojedynczą
eksponentą, jak w równaniu (82).
Jak widać, w przypadku krwi lub osocza biokinetyka rozkładu radionuklidu nie pozwala na użycie
pojedynczego zaniku wykładniczego. Dla obliczenia dawki należy obliczyć skumulowaną aktywność, tj.
scałkować rozkład A(t) po czasie.
73223990.003.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin