1a Lezione Corso Di Laurea Med Ch

Diagnostica per Immagini

• Radiodiagnostica • Medicina Nucleare • Radioterapia

Medicina Nucleare -Università di Cagliari

La Medicina Nucleare Applicazioni in campo medico delle delle scoperte e ricerche della Fisica Nucleare Il concetto ispiratore che ha portato a tali applicazioni è legato a note conoscenze di chimica • Le proprietà chimiche degli elementi dipendono dalla loro struttura elettronica • Gli Isotopi di ciascun elemento, che si differenziano tra loro per il diverso numero di neutroni, hanno lo stesso numero di elettroni

La Medicina Nucleare • Gli Isotopi possiedono, quindi, identiche proprietà chimiche e quindi identico comportamento biologico.

Tale osservazione fondamentale è alla base della nascita della Medicina Nucleare Medicina Nucleare -Università di Cagliari

La Medicina Nucleare • Gli atomi che hanno le stesse proprietà chimiche ( lo stesso numero atomico ma differente numero di massa ) sono quindi definiti ISOTOPI . • I loro nuclei possiedono lo stesso numero di protoni ma un differente numero di neutroni.

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La Medicina Nucleare • Se in un sistema biologico si introduce un isotopo di un elemento già fisiologicamente presente in esso questi subirà il medesimo destino metabolico. • Se tale isotopo avesse anche un “quid” che lo potesse comunque differenziare e rendere “visibile” dall’esterno si potrebbero monitorizzare le tappe del suo metabolismo e quindi studiare la fisiopatologia del sistema deputato alla sua organificazione Medicina Nucleare -Università di Cagliari

La Medicina Nucleare

• Gli isotopi radioattivi messi a disposizione dalla ricerca della Fisica Nucleare aprono la strada a tale applicazione in “vivo”. • Rendono quindi possibile lo studio funzionale (!) di organi ed apparati Medicina Nucleare -Università di Cagliari

La Radioattività • La Radioattività è una specifica condizione del nucleo atomico che presenta uno squilibrio tra il numero di neutroni e quello di protoni. • Consiste essenzialmente in un eccesso di energia che viene liberata sotto forma di radiazioni. • E’ un processo di decadimento o disintegrazione spontanea di un nucleo atomico che avviene con emissione di radiazioni corpuscolate e/o elettromagnetiche.

Il decadimento radioattivo • Decadimento α : eccesso di neutroni e protoni • Decadimento ß- : eccesso di neutroni • Decadimento ß+ : eccesso di protoni • Decadimento X/γ : per cattura elettronica • Decadimento γ

: per transizione isomerica Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Il tempo di dimezzamento di un radionuclide

• Il tempo di dimezzamento od emivita fisica di un radionuclide ( T ½ ) è l’intervallo di tempo nel quale una certa quantità iniziale di atomi radioattivi si riduce alla metà

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Il tempo di dimezzamento di un radionuclide Il decadimento radioattivo è un processo esponenziale nel tempo

T ½ = ln2/K K = costante di decadimento propria di ciascun radionuclide

Elementi radioattivi naturali (numero atomico > 82) RADIONUCLIDE

EMIVITA

238

U

4.51 x 109 y

235

U

0.7 x 109 y

Th

13.9 x 109 y

232

Produzione di radionuclidi • I radionuclidi utilizzati in medicina sono artificiali • Sono prodotti in Ciclotrone o in Reattore nucleare • Il tipo di radionuclide prodotto dipende dalle particelle irradianti, dalla loro energia e dal nucleo utilizzato come target Medicina Nucleare -Università di Cagliari

RADIONUCLIDI MAGGIORMENTE UTILIZZATI IN MEDICINA NUCLEARE Elemento Simbolo T½

Elemento

99mTecnezio 131 Iodio 123 Iodio 201 Tallio 111 Indio 67 Gallio 51 Cromo 75 Selenio

Tc 131 I 123 I 201 Tl 111 In 67 Ga 51 Cr 75 Se 99m

6h 8g 13 h 72 h 68 h 78 h 27 gg 120 gg

T½

β + emittenti

γ / β - emittenti • • • • • • • •

Simbolo

• • • •

11 Carbonio 13 Azoto 15 Ossigeno 18 Fluoro

C 13 N 15 O 18 F

11

20 min 10 min 2 min 110 min

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La Medicina Nucleare : diagnostica in vivo

• Studio funzionale di apparati e sistemi • Impiego di farmaci radiomarcati capaci di mimare la cinetica di composti fisiologicamente presenti nell’organismo vivente • I radiofarmaci possono essere utilizzati quali Traccianti o quali Indicatori Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Definizione di Tracciante • Elemento o sostanza che, introdotto in un sistema chimico o biologico si mescola rapidamente ed uniformemente con i costituenti di questo e, pur essendo sempre identificabile e differenziabile da essi, ne riproduce fedelmente il comportamento senza influenzarlo Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Definizione di Indicatore • Elemento o sostanza che abbia la proprietà di assumere, in una struttura biologica anatomica ed in genere spazialmente definita, una concentrazione significativamente diversa da quella che esso assume nelle strutture spazialmente contigue e di poter essere identificato Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Definizione di Radiofarmaco Il Radiofarmaco ha due componenti : il Radionuclide ed il Farmaco • Il Radionuclide è legato alla molecola del farmaco in modo che le radiazioni emesse rendano la cinetica del farmaco rilevabile dall’esterno. • Il Farmaco è scelto sulla base della sua localizzazione preferenziale in un organo od apparato o alla sua partecipazione a funzioni fisiologiche/patologiche. Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Definizione di Radiofarmaco • Il Radiofarmaco (R) può essere utilizzato per la diagnosi e/o la terapia di patologie • Circa il 95% dei R sono utilizzati a scopi diagnostici • I R usualmente non hanno effetti farmacologici perché sono impiegati in “quantità traccia” • Per i R non sussiste relazione dose/risposta e pertanto in questo differiscono dai farmaci convenzionali Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Generatori di radionuclidi •Il generatore portatile di radionuclidi permette di ottenere radionuclidi a breve T½ in centri distanti da ciclotrone o reattore • Si basa sulla possibilità di separare con metodi fisici o chimici il radionuclide figlio dal radionuclide genitore a T½ più lungo •Il sistema che meglio risponde alle necessità di impiego medico è rappresentato da un radionuclide padre il cui figlio decada per T I •Si ottiene un radionuclide metastabile γ-emittente puro a

Generatore di

99m

Tecnezio

• Sistema automatizzato e protetto • Permette di ottenere una soluzione sterile ed apirogena di 99mTc-sodio-pertecnetato • La soluzione è eluita da colonna cromatografica di allumina fissante il 99Molibdeno da fissione • Il 99Mo (T½ 66 ore) genera il 99mTc (T½ 6 ore) Medicina Nucleare -Università di Cagliari

Generatore di 99mTecnezio 99m

Tc NaCl 0.9%

Allumina 99Mo

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