alternative nuclear waste forms january 18-23, 2004 ...isse/2010/files/lections/tananaev3.pdf ·...

ЯдернаяЯдерная медицинамедицина

ИИ..ГГ. . ТананаевТананаев

УчреждениеУчреждение

РоссийскойРоссийской

академииакадемии

наукнаук,,ИнститутИнститут

физическойфизической

химиихимии

ии

электрохимииэлектрохимии

имим. . АА..НН. . ФрумкинаФрумкина

РАНРАН

ЯДЕРНАЯЯДЕРНАЯ МЕДИЦИНАМЕДИЦИНАПрименение

радионуклидных

методов

в

диагностике

и

лечении

заболеваний человека

АппаратураАппаратура

РадиофармацевтикаРадиофармацевтика

СпециализированнаяСпециализированная

подготовкаподготовка персоналаперсонала

ГеоргГеорг

ХевешиХевеши

ИмерилИмерил скоростьскорость накоплениянакопления ии распределениераспределениерадиоактивногорадиоактивного изотопаизотопа фосфорафосфора вв костяхкостях, , вв эмалиэмали зубовзубов, , определениеопределение скоростискорости образованияобразования ДНКДНК вв раковойраковой опухолиопухоликрысыкрысы ии егоего блокированиеблокирование припри терапиитерапии рентгеновскимирентгеновскимилучамилучами. . ИзучилИзучил проникновениепроникновение калиякалия вв красныекрасные кровяныекровяныетельцательца. . ВВ НобелевскойНобелевской лекциилекции ГГ..ХевешиХевеши сказалсказал: ": "НаиболееНаиболеезначительнымзначительным результатомрезультатом, , полученнымполученным припри исследованияхисследованияхсс применениемприменением изотопныхизотопных индикаторовиндикаторов,, являетсяявляется, , безусловнобезусловно, , открытиеоткрытие динамическогодинамического состояниясостояния компонентовкомпонентоворганизмаорганизма. . МолекулыМолекулы, , изиз которыхкоторых состоятсостоят растениярастенияии организмыорганизмы животныхживотных, , постояннопостоянно регенерируютсярегенерируются".".

ПолучивПолучив

нескольконесколько

литровлитров

водыводы, , содержащейсодержащей 0,6% 0,6% тяжелойтяжелой

водыводы, , онон

экспериментальноэкспериментально

изучилизучил

обменобмен

молекулмолекул

водыводы

междумежду

золотойзолотой рыбкойрыбкой

ии

окружающейокружающей

средойсредой

вв

аквариумеаквариуме, , аа

такжетакже

содержаниесодержание

водыводы

вв

человеческомчеловеческом

телетеле

ии продолжительностьпродолжительность

нахождениянахождения

водыводы

вв

организмеорганизме. .

РАДИОНУКЛИДЫРАДИОНУКЛИДЫ

ДЛЯДЛЯ

ЯДЕРНОЙЯДЕРНОЙ

МЕДИЦИНЫМЕДИЦИНЫ

ДИАГНОСТИКАДИАГНОСТИКА

ПЭТПЭТ

((PETPET))ββ++

--

излучателиизлучатели

TT1/21/2

отот

сексек

додо

часчас

ОФЭКТОФЭКТ

((SPECTSPECT))γγ--

излучателиизлучатели, 100 , 100 --

200 200 кэВкэВ

TT1/2 1/2 отот

минмин

додо

сутоксуток

РАДИОНУКЛИДНАЯРАДИОНУКЛИДНАЯ

ТЕРАПИЯТЕРАПИЯ

ββ−−

--

излучателиизлучатели200 200 --

2000 2000 кэВкэВ

««скальпельскальпель»»

РадионуклидыРадионуклиды, , распадающиесяраспадающиесяЭЗЭЗ

илиили

ВЭКВЭК

αα−−

излучателиизлучатели

ссвысокойвысокой

ЛПЭЛПЭ

~ 100 ~ 100 кэВкэВ/m/mмм

ОднофотоннОднофотоннаяая

эмиссионнэмиссионнаяая

компьютернкомпьютернаяая

томографитомографияя

ПозитроннаяПозитронная




ДИАГНОСТИЧЕСКАЯДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯЯДЕРНАЯ

МЕДИЦИНАМЕДИЦИНА

ОтличительнойОтличительной

чертойчертой

методовметодов

диагостическойдиагостической

ядернойядерной медицинымедицины

((радионуклиднойрадионуклидной

диагностикидиагностики) ) являетсяявляется

ихих

функциональностьфункциональность..

СцинтиграммыСцинтиграммы

способныспособны

отражатьотражать

физиологическиефизиологические

ии патофизиологическиепатофизиологические

измененияизменения, , происходящиепроисходящие

вв

организмеорганизме. .

ЭтоЭто

достигаетсядостигается

заза

счетсчет

использованияиспользования радиофармпрепаратоврадиофармпрепаратов, , способныхспособных

накапливатьсянакапливаться

вв

определенныхопределенных

морфологическихморфологических

структурахструктурах

ии//илиили отражатьотражать

динамикудинамику

протекающихпротекающих

вв

органеоргане

физиологическихфизиологических

илиили

биохимическихбиохимических

процессовпроцессов..

СцинтиграммыСцинтиграммы

НЕКОТОРЫЕНЕКОТОРЫЕ

РАДИОНУКЛИДЫРАДИОНУКЛИДЫ, , ПРИМЕНЯЕМЫЕПРИМЕНЯЕМЫЕ

ВВ ДИАГНОСТИКЕДИАГНОСТИКЕ

НуклидНуклид ПрПр--вово, , КиКи//годгод

ПотребПотреб-- ностьность,,

КиКи//годгод

ПрименениеПрименение

SrSr--8282 3030 7070 ПЭТПЭТ--томографиятомография: : кардиологиякардиология, , кровянаякровяная

системасистема

TcTc--99m99m >>10104 4 (!)(!) -- ОбщаяОбщая

диагностикадиагностикаPdPd--103103 500500 30003000 ДиагностикаДиагностика

онкологическихонкологических

болезнейболезней

SeSe--7272 3030 -- ДиагностикаДиагностика



CuCu--6767 300300 30003000 ДиагностикаДиагностика



SnSn--117m117m 3030 -- ДиагностикаДиагностика

костныхкостных


TlTl--201201 200200 50005000 КардиологияКардиология

II--123123 200200 30003000 ДиагностикаДиагностика

заболеванийзаболеваний

почекпочек, , железжелез, , мозгамозга

ВВ

миремире

ежедневноежедневно

выполняетсявыполняется

околооколо 10100 0000 000

радионуклидныхрадионуклидных

диагностическихдиагностических

исследованийисследований

Ежегодно

количество

процедур

с

Тс-99м увеличивается на 5-10%

Другие

радионуклидныеисследования

85% процедур

выполняется

с

Тс-99m

ВВ

РоссииРоссии

выпускаютсявыпускаются

наборынаборы

реагентовреагентов

длядля

приготовленияприготовления препаратовпрепаратов: :

ПентатехПентатех -- 9999mmTcTc--комплекскомплекс сс пентациномпентацином ((CaNOCaNO33--ДТПАДТПА) ) длядляопределенияопределения скоростискорости клубочковойклубочковой фильтрациифильтрации почекпочек илииливизуализациивизуализации новообразованийновообразований головногоголовного мозгамозга;;ПирфотехПирфотех ((9999mmTcTc--комплекскомплекс сс пирофосфатомпирофосфатом) ) длядля сцинтиграфиисцинтиграфиискелетаскелета илиили острогоострого инфарктаинфаркта миокардамиокарда;;КоренКорен ((9999mmTcTc--комплекскомплекс нана основеоснове сульфидасульфида рениярения) ) длядлясцинтиграфиисцинтиграфии печенипечени, , селезенкиселезенки, , костногокостного мозгамозга;;ТехнефорТехнефор ((9999mmTcTc--комплекскомплекс сс оксабифоромоксабифором) ) длядля сцинтиграфиисцинтиграфиискелетаскелета ии другиедругие..

Современная

ОФЭКТ

камера(GE Medical Systems)

ОднофотоннОднофотоннаяая




ПЭТПротонно-ЭмиссионнаяТомография: функциональнаядиагностика•Перфузия•Потребление

кислорода

•Потребление

глюкозы•Транспорт

аминокислот

•Рецепторные

взаимодействия

Методы

томографии • Рентгеновская

компьютерная

(КТ)• Магнитно-резонансная

(МРТ)

МорфологияАнатомия

ПЭТ

наиболее

дорогой

и сложный

метод

ядерной

медицины

ПринципПринцип

методаметода

ПЭТПЭТ

Накопление радиоактивности

в

опухоли

Пробег позитронов

в

воде

2.4 мм

Гамма

кванты

аннигиляции

легко детектируются

внешней

системой

детекторов

ОсновныеОсновные

циклотронныециклотронные

ПЭТПЭТ

радионуклидырадионуклиды

15O 13N 11С 18F18F

2,04 мин

9,96 мин

20,4мин

109,8 мин

109,8 мин

Радиотрейсеры

на

основе

фтора-18 могут поставляться

в

ПЭТ

центры, не

имеющие

собственного

циклотрона

и

радиохимии

96.9% β+Emax

= 0.635 МэВ

Преимущества

использования

ПЭТ

– радионуклидов

Благодаря

малому

периоду

полураспада

используемых

радионуклидов (2-120 мин) ПЭТ

обладает

самой

высокой

чувствительностью

из

всех

известных

методов

медицинской

визуализации;

вводимая

доза

существенно

ниже, чем

в

ОФЭКТ;

высокая

разрешающая

способность

ПЭТ

(4 -

6 мм) обусловлена

малым пробегом

позитронов

в

ткани;

биоспецифичность

метода

ПЭТ

определяется

использованием «истинных»

меченых

аналогов

биологически

активных

соединений;

введение

радиотрейсеров

высoкой

мольной

активности

(до

100 Ки/ µМоль, вводимая

масса

pM) не

вызывает

фармакологического

или

токсического

эффектаПЭТ, в отличие от ОФЭКТ, дает количественные характеристики

процессов

Современные

ПЭТ-КТ

сканнеры

СерийноеСерийное

производствопроизводство

современныхсовременных ПЭТПЭТ

циклотроновциклотронов: CTI RDS 112: CTI RDS 112

ПЭТ

-

наиболее

сложная

и дорогостоящая

технология

• дорогостоящее

оборудование: циклотрон, горячие

камеры, модули

синтеза, сканнер;

• проведение

синтеза

и

анализа

в

жестких временных

рамках

и

в

соответствии

с

графиком

ПЭТ

исследований;

• высокая

стоимость

клинической

дозы

РФП;

• сложность

интерпретации

ПЭТ

изображений для

получения

количественных

характеристик

процессов

• нехватка

специалистов

высокой квалификации, прежде

всего

радиохимиков

и радиофармацевтов

ЧислоЧисло

ПЭТПЭТ--центровцентров

вв

миремире

СШАЯпонияГерманияБельгияАнглияАвстралияЮ. КореяКитайТайваньРоссия

602315

6820001

822416

6822002

1763522

8655082

800606611 117

181413

5

300015010020 2515 50

100306?

Всего

150 175 285 1150 3990

1992 1996 2000 2003 2010

ЗонаЗона

действиядействия

частицчастиц

нана

клеткиклетки

вв биологическихбиологических

тканяхтканях

ВидВид

распадараспада

ЗонаЗона

действиядействия

ГаммаГамма--излучениеизлучение ПроницаетПроницает

всёвсё

телотело

человекачеловека

БетаБета--частицычастицы

НаНа

множествомножество

клетокклеток

0,5 0,5 ––

15 15 мммм

АльфаАльфа--частицычастицы

НаНа

отдельныеотдельные

клеткиклетки

3030––80 80 мкммкм

ОжеОже

электроныэлектроны

НаНа

молекулярноммолекулярном

уровнеуровне

~~1 1 мкммкм

Изотопы в терапии =радиационная хирургия

Молекулярная хирургия

Хирургия на уровне клетки

Тканевая терапия in vivo

Тканевая терапияex vivo

в будущемЛейкемияРадиоиммуно-

терапияОпухоли

головы и шеиПрименение

1 µm30 – 80 µmоколо 1 cмПронизывает

все телоПробег

125I165Er

Ee менее 20 keV

212, 213 Bi, 211At, 149Tb,

223, 224RaEα 4–8 MeV

131I, 90Y, 153Sm,166Ho,

другиеEß 1 – 3 MeV

60Co

Eγ > 1 MeV

Изотоп

Оже электроны

α-скальпель

ß-скальпель

гамма скальпель

ЛечениеЛечение

сс

применениемприменением радиофармацевтическихрадиофармацевтических

препаратовпрепаратов

ВВ

последниепоследние

годыгоды

иинтенсивнонтенсивно

развиваетсяразвивается

лучеваялучевая терапиятерапия

открытымиоткрытыми

источникамиисточниками

радионуклидоврадионуклидов, ,

котораякоторая

являетсяявляется

эффективнымэффективным

средствомсредством

каккак самостоятельногосамостоятельного, , тактак

ии

комбинированногокомбинированного

лечениялечения

больныхбольных. . ВВ

английскойанглийской

аббревиатуреаббревиатуре

методметод

называетсяназывается

OST OST

(Open Sources Therapy) (Open Sources Therapy) илиили

ERT (EndoRadionuclide ERT (EndoRadionuclide Therapy)Therapy)..

ЭтиЭти

методыметоды

особенноособенно

эффективныэффективны

вв

лучевойлучевой

терапиитерапии

злокачественныхзлокачественных

лимфомлимфом, , ракарака

щитовиднойщитовидной железыжелезы, , гормонозависимыхгормонозависимых

опухолейопухолей, , припри

метастатическомметастатическом

поражениипоражении

скелетаскелета

ии

лимфатическойлимфатической системысистемы, , ревматоидныхревматоидных

артритахартритах

ии

дрдр..

ПреимуществаПреимущества

радионуклиднойрадионуклидной терапиитерапии

передперед

другимидругими

видамивидами

лучевойлучевой

терапиитерапииВысокаяВысокая толерантностьтолерантность нормальныхнормальных тканейтканей; ; НезначительныеНезначительные побочныепобочные эффектыэффекты; ; ПолнаяПолная реализацияреализация энергииэнергии ββ--частицчастиц нанарасстоянияхрасстояниях нене болееболее несколькихнесколькихмиллиметровмиллиметров, , аа αα--частицчастиц –– нана расстоянияхрасстоянияхнесколькихнескольких десятковдесятков микронмикрон; ; ВозможностьВозможность формированияформирования вв патологическихпатологическихочагахочагах большихбольших поглощенныхпоглощенных доздоз (1000 (1000 ГрГр).).

ПоказанияПоказания

кк

проведениюпроведению радионуклиднойрадионуклидной


припри

метастазахметастазах

вв

костикости1. Множественные

метастазы

в

кости;

2. Болевой

синдром;

3. Прогрессирование

костных

метастазов

на

фоне

лечения;

4. Позитивные

результаты

остеосцинтиграфии

(активное

накопление

в

метастазах

диагностических

препаратов

с

99mTc).

ФизическиеФизические

характеристикихарактеристики

радионуклидоврадионуклидов длядля

паллиативнойпаллиативной


костныхкостных

метастазовметастазов

Радионуклид/ радиофармпрепарат

T1/2 (Сут)

Mакс энергия

β-излучения (MeV)

Сред. энергия

β - излучения(MeV)

89Sr- chloride 50.5 1.46 0.583

153Sm-EDTMP 1.95 0.8 0.224

186Re- HEDP 3.8 1.07 0.349

188Re - HEDP/EDTMP 0.71 2.12 0.780

32P- orthophosphate 14.3 1.70 0.695

117mSn(IV)-DTPA 14.03 Конверсия электронов

0.129 0.153

177 Lu- EDTMP 6.71 0.497

Конверсия электронов

0.133 0.014

СцинтиграммаСцинтиграмма

больногобольного

ракомраком предстательнойпредстательной

железыжелезы

сс

метастазамиметастазами

вв

костикости

черезчерез

2 2 сутсут послепосле

введениявведения

120 120 мКимКи

153153Sm. Sm.

РегистрируетсяРегистрируется

очаговоеочаговое накоплениенакопление

препаратапрепарата

вв

позвонкахпозвонках

ии

ребрахребрах. .

КлиническиКлинически

отмеченоотмечено выраженноевыраженное

уменьшениеуменьшение

болейболей

черезчерез

1 1 неделинедели. . ЭффектЭффект

длилсядлился

6 6 месмес..

СписокСписок

αα--излучателейизлучателей, , пригодныхпригодных

длядля примененияприменения

вв

радиотерапиирадиотерапии

10 d10 d225225AcAc

4 4 hh149149TbTb3,6 3,6 dd224224RaRa

11,4 11,4 dd223223RaRa10,6 10,6 hh212212PbPb26,8 26,8 hh166166HoHo2,862,86

hh256256FmFm

20 20 hh255255FmFm45,6 45,6 mm213213BiBi

1 1 hh212212BiBi77,21 ,21 hh211211AtAt

TT11//22αα--излучательизлучатель

РазработанаРазработана

стратегиястратегия

целенаправленногоцеленаправленного

синтезасинтеза наноразмерныхнаноразмерных

молекулярныхмолекулярных

транспортеровтранспортеров

длядля

производствапроизводства

радиофармпрепаратоврадиофармпрепаратов, , содержащихсодержащих

225225АсАс

ПоказаноПоказано, , αα--излучательизлучатель АсАс--225 225 можноможно сс успехомуспехом применятьприменятьдлядля лечениялечения онкологическихонкологических болезнейболезней..

ОсновныеОсновные свойствасвойства АсАс--225 225 выгодновыгодно отличаютсяотличаются отот другихдругихпротивоопухолевыхпротивоопухолевых препаратовпрепаратов заза счетсчет локальностилокальности действиядействия иикраткогократкого срокасрока существованиясуществования вв организмеорганизме..

Этапы

завершенной

работы:(1)

разработаны

методы

выделения

225Ас

из

облученных

протонами ториевых

мишеней;

(2)

созданы

молекулярные нанотранспортеры, доставляющие

препарат

через

мембрану

в

клетки –

мишени.

ЛинейныйЛинейный

ускорительускорительИЯИИЯИ

РАНРАН, , гг..ТроицкТроицк

Рецептор-специфичные радиофармпрепараты

225225 AcAc. L. MRT

ПроизводствоПроизводство

радиофармпрепаратарадиофармпрепарата

АсАс--225225

225225AcAc 225225AcAc.L 225225AcAc..L.MRT

LL

-- лигандлиганд МРТ

((МРТМРТ

--

MMолекулярныйолекулярный РекомбинантныйРекомбинантный

TTранспортерранспортер))

РФПРФП

ЭндорадиотерапияЭндорадиотерапия

Cancer cellCancer cell

NucleusNucleus

LL

ПримерыПримеры

использованияиспользования

направленнойнаправленной

альфаальфа-- терапиитерапии

длядля

лечениялечения


заболеванийзаболеваний

225Ac/213BiРак

желудка(Мюнхен, Германия)

Опухоли

мозга(Базель, Швейцария)

Миелома(Нант, Франция)

Хроническая

лимфатическая

лейкемия

(Гент, Бельгия)Рак

поджелудочной

железы(Сидней, Австралия)

По

данным

Dr. R. Schenkel, Acting Director General of Joint Research Centre, European Commission

Лимфатические

узлы(Дюссельдорф, Германия)

Острая

миелоидная

лейкемия

(Нью-Йорк, США)

Злокачественная

меланома(Сидней, Австралия)

ФГУ

Федеральный медицинский

биофизический

центрим. А.И. Бурназяна

123182 Москва, ул. Живописная, 46(м. Щукинская)

Тел: (499)1930188 Факс: (499)1931111

ИнститутИнститут

мозгамозга

человекачеловека

РАНРАН

197376 Санкт-Петербург, ул. Академика

Павлова, 9 (м.Петроградская, Черная

речка)ТелТел: (812)2346673, : (812)2346673, ФаксФакс: (812)2343247: (812)2343247

[email protected]@ihb.spb.ru

КрасиковаРаиса

Николаевна

Кодина

Галина Евгеньевна

[email protected]

СПАСИБОСПАСИБО

ЗАЗА

ВНИМАНИЕВНИМАНИЕ

!!

alternative nuclear waste forms january 18-23, 2004 ...isse/2010/files/lections/tananaev3.pdf ·...

Documents