Þessi umfjöllun byggir á samvinnu tveggja geislafræðinga, Jónínu Guðjónsdóttur og Eddu Aradóttur, sem unnu hvor sína kafla.

SÖGUÁGRIP.
 

#img 2 #Upphafið: Geislavirkni sem slík var uppgötvuð árið 1896. Það gerði Henri Bequerel. Einn af nemendum hans var Marie Curie. Hún vann mikið með geislavirk efni og uppgötvaði að með því að mæla geislun frá óþekktu magni Úraníums mátti komast að hversu mikið það var.

1940 – 1950: Ísótóparannsóknir í læknisfræði hófust um 1940 þegar vísindamenn í Bretlandi og Bandaríkjunum byrjuðu að athuga joðupptöku skjaldkirtils með I-131 til að meta starfsemi kirtilsins. Þá var notaður Geiger-Muller teljari sem nam ekki nema um 1% geislunarinnar frá joðinu.
Fljótlega komu ljósmagnarar til sögunnar og nýttist þá um fjórðungur geislunarinnar.
Fyrsti svokallaði „rectilinier scannerinn“ komst á starfhæft stig um 1950. Með
#img 3 #honum fengust raunverulegar myndir (kyrrmyndir) en ekki aðeins mæliniðurstöður.

1950 – 1960: Hall Anger þróaði gammamyndavélina á árunum milli 1950 og 1960. Það var ekki fyrr en undir lok þess áratugar sem hægt var að framleiða nægilega stóran natríumjoðíð kristal, allt að 25 cm í þvermál.
Fljótt kom í ljós að svo skýr mynd næðist þurfti geislabeini (síu) fyrir framan kristalinn.
Á þessum tíma var mest verið að vinna með I-131 og fyrstu kristalarnir voru of þunnir til að stöðva og nema geislunina frá því en hún er 364 keV. Það var ekki fyrr en mögulegt varð að nota Teknesíum 99m sem eiginleikar gammamyndavélarinnar nýttust til fulls. Kennigeislun þess er 140 keV sem hentar nákvæmlega fyrir kristalinn.
Tc-99m var uppgötvað árið 1938 en þar sem helmingunartími þess er einungis 6 klst. var ekki hægt að nota það við ísótóparannsóknir fyrr en svokölluð geislalind (generator) var búin til. Það gerði hópur vísindamanna við Brookhaven National Laboratory skömmu fyrir 1960. Í geislalindinni, sem í daglegu tali er kölluð geit, gefur Molybden 99m af sér Tc-99m og hana er hægt að nota í heila viku.

1960 – 1970: Eftir 1960 varð ör þróun í notkun geislavirkra efna til myndgreiningar. Fram að því var vinna við þau mest á tilraunasviðinu en öðlaðist nú síaukið læknisfræðilegt gildi.
Fjölmörg stýriefni fyrir Tc-99m voru þróuð og gerði það mögulegt að rannsaka
#img 4 #starfsemi hinna ýmsu líffæra.

1970 – 1980: Upp úr 1970 varð mikil framþróun í gerð bæði kristala og geislabeina og undir 1980 kom tenging gammamyndavéla við tölvu til sögunnar. Þar með margfölduðust möguleikar á starfsemisrannsóknum og sneiðmyndatækni við ísótóparannsóknir fleygði fram.

1980 – 1990: Á þessum áratug dró nokkuð úr notkun ísótóparannsókna vegna mikilla framfara á sviði ómskoðana og tölvusneiðmyndatöku. Til voru þeir sem spáðu því að ísótóparannsóknir mundu hreinlega líða undir
#img 5 #lok. Svo hefur þó alls ekki orðið því ekkert kemur í þeirra stað þegar meta þarf starfsemi ýmissa líffæra.

1990 – 2000: Sífellt öflugri og fullkomnari tölvubúnaður með gammamyndavélum, fleiri geislanemar (hausar) á hverri vél og tenging við annan búnað, t.d. hjartalínurit, einkenndi síðasta áratug tuttugustu aldarinnar. Myndir í þrívídd gefa miklar upplýsingar við hjartarannsóknir og hægt er að gera nákvæmar mælingar á t.d. nýrnastarfsemi og blóðflæði í heila.

2000 – : Það nýjasta sem tengist þessum flokki eru PET rannsóknir (Positron Emission Tomography). Þar eru notuð geislavirk efni sem framleidd eru í hringhraðli (cyclotron). Slíkar rannsóknir eru ekki gerðar hérlendis… ennþá.
17.09.02 Edda Aradóttir, geislafræðingur.


ÍSÓTÓPARANNSÓKNIR

Ísotóparannsóknir byggjast á því að geislavirku efni er sprautað í sjúklinga.  Efnið dreifist um líkamann, frá því koma geislar og með því að setja sjúklinginn upp við kristal sem nemur geislana (gammamyndavél) fáum við mynd.

Nýrri gammamyndavélar (eða samsætumyndavélar) hafa tvo eða þrjá hausa (geislanema) og því er hægt að nema geislun frá sjúklingi í tvær/þrjár áttir.  Geislunin frá sjúklingnum fer í allar áttir eins og ljós frá ljósaperu, en hver haus myndavélarinnar sér þó aðeins geislana sem koma hornrétt á hann.
#img 6 #

Nokkuð langan tíma tekur að taka hverja mynd (½ til 5 mínútur), oft eru líka teknar margar myndir í röð til að fylgjast með starfsemi ákveðinna líffæra.

Geislarnir eru kallaðir gammageislar, þeir verða til við kjarnbreytingu en ekki í röntgenlampa eins og röntgengeislar.

Algengasta efnið sem er notað til að sprauta í sjúklinga heitir Teknesíum (Tc-99m).  Til þess að hafa áhrif á dreifingu þess um líkamann er það tengt við önnur efni sem haga sér á ýmsa vegu í líkamanum.  Þegar búið er að tengja geislavirkt efni við efnasamband sem líkaminn notar er það kallað geislaefni.


#img 7 #Þar má t.d. nefna:
Beinaskönn: Tc-99m tengt við efni sem fer til beinanna og sýnir hvort virkni er óeðlilega mikil einhversstaðar
Nýrnaskönn: Tc-99m tengt við efni sem nýrun taka upp og skilja út.  Bæði eru til efni sem setjast í nýrnavefinn og gefa góða mynd af starfsemi hans og einnig efni sem sýna hve hratt nýru skilja efni úr blóðinu og hvort þau vinna bæði jafn vel.
Heilaskönn: Tc-99m tengt við efni sem sýnir blóðflæði í heilanum, með því að bera saman við sneiðmyndir má sjá hvort blóðflæði er skert til einhverra hluta heilans
Gallvegaskönn: Tc-99m tengt við efni sem skilst út með galli, þannig má skoða framleiðslu lifrarinnar á galli og hvort gallblaðran vinnur rétt.
Munnvatnskirtlaskönn:   Hreint Tc-99m safnast fyrir í munnvatnskirtlum (m.a.) og eftir ákveðinn tíma er athugað hvernig þeir tæmast.

Eins og fram kemur hér að ofan er með þessum rannsóknum verið að kanna hvernig líkaminn starfar, fremur en beinlínis að skoða útlit.  Myndir sýna engin smáatriði og eru því oft teknar röntgenmyndir eða sneiðmyndir til að hjálpa við greiningu.

Ísótóparannsóknir eru mjög næmar, en sértæki þeirra er lítið.  Með öðrum orðum: það þarf ekki mikla breytingu á starfsemi til að það sjáist, en það er erfitt að vita hvaða sjúkdómur er á ferðinni.
20.08.02 Jónína Guðjónsdóttir, geislafræðingur.

STÝRIEFNI (áhengjur, burðarefni).
#img 8 #

Geislavirka efnið sjálft hefur engin áhrif á líðan fólks og breytir ekki verkun neinna lyfja svo vitað sé. Í örfáum tilvikum getur þurft að hafa í huga samverkun stýriefna og lyfja en það er mjög sjaldgæft. Ofnæmisviðbrögð eða óþol gagnvart stýriefnum er enn sjaldgæfara.

Mismunandi eiginleikar eru nýttir til að stýra geislaefninu á fyrirfram ákveðinn stað.

1. Stærð: Ef geislavirka efnið er bundið við agnir með meira ummál en nemur vídd fíngerðustu háræða stöðvast það í fyrsta háræðaneti sem það kemur að. Þetta er t.d. notað við blóðflæðisrannsóknir á lungum. Fjöldi agna er takmarkaður til að aldrei teppist nema ein af hverjum 1000 háræðum.
   
2. Flæði úr blóðrás: Gott dæmi um slíkt eru nýrnarannsóknir þar sem geislaefnið síast út með „glomerular filtration“ .
   
3. Upptaka (sequestration):  Nýtist t.d. þegar hvít blóðkorn eru merkt með geislavirku efni í leit að sýkingarstað. Hlutverk þeirra er meðal annars að berjast við sýkingar og því safnast þau þar saman.
   
4. Agnát (phagocytosis): Dæmi um þetta er þegar Kupffer frumur lifrar gleypa súlfúr colloid tengt Tc99m.
   
5. Virk færsla (active transport): Efni sem ákveðin líffæri nota mikið geta nýst sem stýriefni eða þá að stýriefnin eru látin líkjast þessum efnum. Sem dæmi má nefna iminodiacetic acid sem líkaminn meðhöndlar eins og gallsýru og safnast í hepatocyta við gallvegaskönn.
   
6. Aðsog (physiochemical adsorption): Þetta er á ferðinni þegar fosfat í stýriefni fyrir beinarannsóknir sest á yfirborð hydroxyapatite kristalla og kalsíum fosfats í beini.

TEKNESÍUM 99m.

Teknesíum 99m hentar vel við ísótóparannsóknir.

#img 10 #Það hefur enga agnageislun en slík geislun er yfirleitt orkulág og stöðvast í vefjum líkamans. Hún veldur því eingöngu geislaálagi en nýtist ekki við myndgerð.

Kennigeislun Tc-99m er 140keV sem hentar vel fyrir kristal gammamyndavélarinnar.

Helmingunartími þess er hæfilegur. Hann þarf að vera lengri en rannsóknartíminn, rannsóknir taka frá 20 mínútum til 4 klst, og þó sem stystur til að geislaálag verði sem minnst.

Teknesíum 99m er efnafræðilega óskaðlegt. Það er einfalt í framleiðslu og flutningi og auðvelt að tengja það við önnur efni. Við framleiðslu þess er notuð
#img 11 #geislalind (geislageit). Þar er Molybden 99 bundið í álramma. Helmingunartími þess er 67 klst. og það breytist í Teknesíum 99m. Ein neutróna breytist í prótónu og við það losnar beta- og gammageislun.

Mo-99 er framleitt í kjarnorkuveri með kjarnaklofningi á Úraníum-235 eða Plútóníum-239.

Í geislalindinni er poki með saltvatni og frá honum leiðslukerfi svo hægt er að skola Tc-99m af álrammanum sem Mo-99 er bundið í. Hægt er að stilla magn saltvatns og þessi blanda (geislamjólk, „elúat“) er soguð upp með því að setja lofttæmt glas á nál sem leiðslukerfið endar í.

#img 9 #
Geislastyrk í „mjólkinni“ þarf að mæla í til þess gerðum mæli og reikna styrk í hverjum millilítra. Það er nauðsynlegt til að ákvarða hversu mikla „mjólk“ þarf í hverja rannsókn og í framhaldi af því hversu mikið af henni þarf í hvert stýriefnisglas („kit“). Hægt er að nota blöndu úr sama stýriefnisglasi í margar rannsóknir af sömu tegund en blandan er orðin ónothæf eftir 30 mín. – 8 klst. eftir því um hvaða tegund er að ræða.
17.09.02 Edda Aradóttir, geislafræðingur. 

GAMMAMYNDAVÉLIN



#img 1 #Geislabeinir
Þeim megin sem geislarnir koma að kristalnum er blýplata með götum sem kölluð er geislabeinir. Geislabeinirinn gerir það að verkum að aðeins geislar sem koma hornrétt á kristalinn ná inn að honum.  Hægt er að skipta um geislabeini, þykkt plötunnar og þéttleiki gatanna hafa áhrif á næmni og upplausn.  Einnig eru til geislabeinar sem þjappa eða dreifa myndinni.

Kristall
Einn stór kristall, sem oftast er úr natríumjoðíði, nær yfir allan haus gamma­myndavélarinnar.  Þær ljóseindir (gammageislar) sem víxlverka í honum breytast í ljós og nýtast við gerð myndar. 

Ljósmagnarar
Bak við kristalinn eru ljósmagnarar sem horfa á kristalinn og nema ljósið sem verður til þar.  Þeir geta aðeins greint eina víxlverkun í einu, því í hvert skipti sem kristallin lýsir er ljósið frá öllum ljósmögnurunum mælt til að finna staðsetningu víxverkunarinnar.  Ljósmagnararnir eru oftast 5-7.5 cm í þvermál og er raðað eins þétt saman og hægt er.  Frá ljósmögnurunum koma upplýsingar í þrennu lagi, um staðsetningu víxlverkunar (x og y) og stærð (z).

Merki verður að mynd
Staðsetning víxverkunar í kristalnum er yfirfærð beint inn í stafræna mynd með fyrirfram ákveðnum fjölda myndeinda, oft 128×128 eða 256×256.  Merkið sem geymir stærðina (z-merkið) fer í gegn um stærðargreini á leiðinni, þar eru valin úr merki af réttri stærð.  Orka ljóseindarinnar sem lendir á kristalnum ræður því hve mikið ljós myndast, og þar af leiðandi stærð z-merkisins.  Ljóseindir sem hafa víxlverkað á leið sinni að kristalnum hafa lægri orku og merki frá þeim eru ekki notuð í myndina.
20.08.02 Jónína Guðjónsdóttir, geislafræðingur.

Ég hvet alla til að láta í ljósi skoðanir sínar varðandi það sem fjallað er um hér að ofan. Sendið tölvupóst á edda@raforninn.is. Áhugavert efni sem þangað berst verður birt hér á síðunni.
Edda Aradóttir 17.09.02

    
ÁHUGAVERÐIR TENGLAR.

Hér eru tenglar við nokkrar síður sem fjalla um ýmislegt tengt ísótóparannsóknum.

Upplýsingasíður.

Society of Nuclear Medicine. Stórgott vefsetur þverfaglegra samtaka um ísótóparannsóknir.

Imaginis – nuclear medicine. Einfaldar upplýsingar fyrir almenning.

Nuclear Medicine on the Net. Vefsetur sem hefur að markmiði upplýsingamiðlun um ísótóparannsóknir og fólkið sem framkvæmir þær.

NucMed Links. Hreint ótrúleg síða! Hægt að finna alla skapaða hluti.

Harvard Medical Scool – Joint Program in Nuclear Medicine. Tenglasíða Harvard fyrir ísótóparannsóknir. Fagfélög, fræðsla, framleiðendur o.fl.

European Association of Nuclear Medicine. Vefsetur evrópusambands þeirra sem vinna við ísótóparannsóknir.

Framleiðendur tækja og fylgihluta.

Amercare. Blýhlífar, skápar o.þ.h. Hægt að láta senda sér upplýsingar. 

Amersham. Geislavirk efni, stýriefni o.fl. Skiptist í Amersham Health, Amersham plc, og Amersham Biosciences.

Biodex. Allir mögulegir fylgihlutir fyrir ísótópastofur.

Cone Instruments. Heilmikil netverslun. Hægt að finna fylgihluti fyrir ísótóparannsóknir og margt annað í myndgreiningargeiranum.

General Electric – Functional Imaging. Tæki, fræðsla o.fl.

Mallinckrodt – Nuclear Medicine. Geislavirk efni, stýriefni o.fl.

Philips – Nuclear Medicine. Tæki, fræðsla o.fl.

Siemens – Nuklearmedicin. Tæki, fræðsla o.fl.