Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 551

9. června 2014

PET Centrum Řež

Ne, v Řeži nezačali chovat domácí mazlíčky. V areálu ÚJV v Řeži u Prahy vzniká další české centrum pro diagnostiku pacientů metodou pozitronové emisní tomografie (PET). Centrum funguje již druhým rokem tak, že zásobuje diagnostickými látkami nemocnice vybavené zařízením na tento typ zobrazovací metody. Od roku 2016 by zde mohlo fungovat i vyšetřování pacientů.

Fotogalerie (4)

Cyklotron pro výrobu radiofarmaka od belgického výrobce IBA
(foto: archiv ÚJV Řež a. s.)

PET Centrum Řež poskytuje prostorové kapacity pro vlastní výzkum, vývoj a výrobu radiofarmak využívaných v oboru nukleární medicíny. Jedná se o jediné PET centrum v České republice zacílené na výzkum a vývoj v oblasti radiofarmak. V ČR v současnosti pracuje několik dalších PET center, dvě přímo pod vedením Řeže – PET Centrum Praha při Nemocnici Na Homolce a PET Centrum Brno při Masarykově onkologickém ústavu v Brně. Tato PET centra se zaměřují především na zabezpečení výroby dostatečného objemu radiofarmak pro pacienty v ČR a na lékařskou diagnostiku. Výroba radiofarmak je zde bezprostředně navázaná na zdravotnické zařízení umožňující aplikaci radiofarmak pacientům. Soustřeďují se na rutinní výrobu radionuklidem ¹⁸F značené glukózy (FDG), nejčastěji používaného PET radiofarmaka v ČR, využívaného především k diagnostice onkologických onemocnění.

Další radiofarmaka

Pozitronové zářiče ß+ se připravují uměle, většinou přímo v PET centrech, v urychlovači – cyklotronu. Nejdůležitější a nejpoužívanější radiofarmakon v PET je již zmíněná fluorodeoxyglukóza (FDG) značená radioizotopem ¹⁸F, dále to mohou být radiofarmaka značená radionuklidy ¹¹C, ¹³N, ¹⁵O. Centrum Řež chystá rozšíření výroby radioaktivních léčiv – kromě stávající produkce má nyní před registrací čtyři druhy nových radiodiagnostických látek (¹¹C‑Methionin, ¹⁸F‑Cholin, ¹⁸F‑NaF a ¹¹C‑Acetát). Výzkumně‑vývojové aktivity se například zaměřují na nová radiofarmaka značená ultrakrátkožijícími radiounuklidy (¹¹C s poločasem rozpadu 20 minut) určená především pro rozvoj diagnostiky onkologických a neurodegenerativních onemocnění; ty patří mezi nejčastější příčiny nemocnosti a úmrtnosti v ČR. Kratší poločas rozpadu je výhodou – pacient je méně ozařován, protože radionuklid v těle se dříve rozpadne na neaktivní izotop. Fluor ¹⁸F má poločas rozpadu 110 minut.

Vybavení PET Centra Řež

Na komplexní dodavatelsko‑inženýrské zakázce technologického vybavení centra pilně pracovala v průběhu celého roku 2011 firma Envinet. Instalovala cyklotron od belgického výrobce IBA, včetně začlenění do ostatních provozních souborů, jako je například napojení do polohorkých komor či integrace signálů do radiačního monitorovacího systému.

V dalších dvou letech PET centrum získá podobu diagnostického pracoviště osazeného PET kamerou, jež bude sloužit pro vzdělávací účely, a to jak specialistů z oblasti vývoje a výroby PET radiofarmak, tak hlavně pro účely trvalého vzdělávání zdravotnického personálu nemocnic.

Vybavení cyklotronu však umožňuje ozařovat i pevné terče pro přípravu méně běžných PET nuklidů (⁶¹Cu, ⁶⁴Cu, ¹²⁴I aj.), vlastností urychlených protonů či deuteronů lze využít i pro výzkum v oblasti materiálového inženýrství.

Výroba radiofarmak probíhá v čistých prostorech PET Centra, které zajišťují ochranu produktu před kontaminací mikroorganismy a zároveň udržují sledované parametry ovzduší (teplota, tlak, vlhkost).

Součástí PET Centra je i radioanalytická laboratoř, ve které lze měřit vlastnosti radioaktivních látek (radiochemickou a radionuklidovou čistotu, poločas přeměny) i složení neradioaktivních substancí pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie, plynové chromatografie a tenkovrstvé chromatografie. V laboratořích PET Centra se také kontroluje mikrobiální kontaminace roztoků či prostředí.

Postup výroby radiofarmaka

Z důvodu bezpečnosti je cyklotron umístěn v izolované betonové kobce. Řízen je z velína. Radionuklid ¹⁸F, který v něm vznikne ozařováním vody obohacené izotopem kyslíku ¹⁸O, je rychle dopraven chráněnými trasami do polohorkých komor, kde dochází k dalšímu kroku – k syntéze samotného léčiva. Výrobní moduly (polohorké komory) jsou opatřeny ochranným stíněním proti průniku záření a systémem řízení kvality ovzduší. Odtud míří vyrobené léčivo do laboratoře kontroly kvality, kde se provádí předepsaná výstupní fyzikální, chemická i mikrobiologická analýza. Po vydání souhlasu je látka propuštěna do užívání. Vzhledem ke krátkým poločasům rozpadu radionuklidů musí vše proběhnout velmi rychle.

Princip metody PET

Do těla pacienta se vpraví pozitronový (ß+) zářič, který vysílá antičástici elektronu – pozitron. Po určité době, než se radiofarmakon akumuluje v oblasti medicínského zájmu, tj. v místě se zvýšenou metabolickou aktivitou, tedy např. v nádoru, se detegují dva anihilační fotony (záření gama) vzniklé ve tkáni při interakci pozitronu s elektronem. Tyto dva fotony, které vzniknou najednou, mají stejnou energii a „rozletí“ se v úhlu 180 stupňů v opačných směrech do okolního prostoru a dopadnou na dva protilehlé detektory. Detektory jsou spojeny tzv. koincidenčním obvodem, tudíž zachytí jen fotony dopadající na protilehlé detektory současně, tedy právě jen v tom případě, kdy došlo k anihilaci. PET kamera je detektor, zářičem je sám pacient. Nastřádaná data použije počítač pro tvorbu obrazu. Výhodou metody pozitronové emisní tomografie je například včasnější zachycení nádorových změn oproti CT a rozlišení rostoucího nádoru od nádoru, který neroste.

Podrobněji jsme o metodě PET psali v http://www.3pol.cz/cz/rubriky/medicina-a-prirodoveda/869-pozitronova-emisni-tomografie

Nejčastěji používané PET radiofarmakon v ČR ¹⁸F‑FDG, 18‑fluordeoxyglukóza, je molekula, která se od normální glukózy liší tím, že hydroxidová skupina na pozici 2' je nahrazena izotopem 18 fluoru. Molekula se chová podobně jako molekula normální glukózy, takže je z velké části vychytávána buňkami tím více, čím intenzivnější je jejich metabolismus. V těchto buňkách se akumuluje a radioizotop fluoru se rozpadá podle rovnice ¹⁸₉F → ¹⁸₈O + e⁺ + neutrino_e. Rozpadem vzniká glukóza, kterou tělo zpracuje obvyklým způsobem.