Kortlivade positronstrålande radionuklider: produktion och medicinska applikationer Olof Solin Nationella PET-centret, Radiofarmaceutiska laboratoriet Acceleratorlaboratoriet
Introduktion av PET och annat Produktion av positronstrålande radionuklider Syntes av positronstrålande radioläkemedel Positronemissionstomografi (PET)
Nationella PET-centret En gemensam separat inrättning för Åbo Akademi Åbo Universitet och Åbo Universitet Centralsjukhus
Vad är PET? PET= Positron Emissions Tomografi Datoriserad tomografi som utnyttjar kortlivade (2 min - 2 timmar) radionuklider Möjliggör non-invasiv undersökning av molekylär funktion i vävnad
Varför PET? Obegränsat antal av naturliga spårämnen Metoden är kvantitativ Extremt hög känslighet Relativt god platsupplösning (som bäst ca 2 mm)
Vad kan man studera med PET? Metabolism och funktion i vävnad Signalsubstansers och receptorers funktion Blodflöde i vävnad Farmakokinetik och dynamik för läkemedel Genexpression
Nationella PET-centret vår uppgift Vetenskap av hög kvalitet Diagnostikservice för hela landet
Nationella PET-centret Ett nationellt forskningsinstitut för PET Forskare och anställda: 115 personer 3 cyklotroner, 6 PET scanners, 1 MRI Ytrymmen ca. 3000 m 2, 16 hot cells >30 radioläkemedel i rutinbruk 80% forskning, 20% diagnostikservice ~80 publikationer / år http://pet.utu.fi
Positronsönderfall nderfall 511 kev 18 F 18 O + e + + e e - e - 18 F 511 kev 2 h = 511 kev
Princip för PET Kopplar en radionuklid till en förening av eget val fördelning i levande organism in vivo avbildning! Ett verktyg som ger svar på en vetenskaplig frågeställning www.griffwason.com
Kedjan från cyklotron till patientdiagnostik Informationsbehandling Matematisk behandling Positron Emissions Tomografi (PET) Cyklotron Radionuklidproduktion Radiokemi/ Radiofarmaci Kinetisk modellering av spårsubstanser Patientdiagnostik Biokemi
Allmänna positronstrålare 14 N(p, ) 11 C T ½ = 20.4 min 16 O(p, ) 13 N T ½ = 10.0 min 14 18 14 N(d,n) 15 O T ½ = 2.05 min 18 O(p,n) 18 F T ½ = 109.8 min
Del av nuklidkarta
Kärnreaktioner för f r produktion av 18 F 20 Ne(d, ) 18 16 O(,d) 18 19 19 F(p,d) 18 18 F 20 18 F 16 18 F 23 18 18 O(p,n) 18 20 Ne( 3 He, n) 16 O(t,n) 18 18 F 23 Na( 3 He,2 ) 18 18 F n) 18 Ne 18 F 18 F
Del av nuklidkarta; Produktion av 18 F Mängden protoner 6 O 15 O 16 O 17 O 18 O 19 99.76 % N 13 N 14 N 15 N 16 9.96 min 2.03 min F 17 64.8 s 99.63 % 0.37 % F 18 F 19 F 20 109.8 min 0.04 % 7.13 s 100 % 0.20 % Na 20Na 21Na 22 Na 23Na 24 10 Ne 18 Ne 19 Ne 20 Ne 21 Ne 22 Ne 23 1.67 s C 11 C 12 C 13 C 14 20.38 min 8 98.90 % 1.10 % B 9 B 10 B 11 B 12 ----- 20.0 % 80.0 % 20.2 ms 4 6 5730 a 8 0.45 s 22.5 s 2.6 y 100 % 15 h 17.2 s 90.5 % 0.27 % 9.2 % 37.2 s 10 11 s 27.1 s Mängden neutroner 12 +
Cyklotron
Cyklotronbunker Bestrålningsposition A Cyklotron ovanifrån Cyklotron från sidan F E D B C Fördelning Cyklotron och radionuklidproduktionshantering Rad pharm lab 1 Rad pharm lab 2 Rad pharm lab 3 HC7 R&D laboratorium HC1 HC2 HC3 HC4 HC5 HC6 HC8 HC9 HC10 Schematisk ritning av CC-18/9 cyklotron, stråltransport och fördelning av radioaktivitet vid TPC
Planritnig över Cyklotron och radiokemilaboratorium
Jonkälla och cyklotron 17/11/2009 Olof Solin Turku PET Centre
Radionuklidproduktion 1 A=A sat *(1-e -ln2*t irr /T 1/2 )*I A= Mängd radioaktivitet [GBq] A sat = Mättnadsaktivitet [GBq/uA] tirr= Bestrålningstid I irr = Strålström [ua] Relative production yield 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 Irradiation time [T 1/2 ]
A=A sat *(1-e -ln2*t irr /T 1/2 )*I Produktion av 18 F H 2 18 O 18 O(p,n) 18 F [ 18 F]F - A sat (18 MeV protoner) =9.5 GBq/uA t irr =15-120 min I=20-60 ua A EOB = 15-300 GBq (0.5-8 Ci)
Ljusemission vid protonbestrålning av kväve ve
Produktion av kol-11; kärnreaktion och hetatomkemi 14 N(p, (p, ) 11 11 C 11 O 2 CO 2 N 2 (X) proton 11 C O 2 CO 2 11 CO N( 2 D) N( 4 S) N( 2 P)
Syntes av [ 18 F]CFT [ 18 F]F - CH 3 I F [ 18 F]CH 3 F 2 [ 18 F]F 2 75 % 50 % CH 3 COOH 40 % H 3 C N COOCH 3 H H Sn(CH 3 ) 3 [ 18 F]CH 3 COOF 20 % H 3 C N COOCH 3 H H 18 F
Automatiserade synteser av radioläkemedel 17/11/2009 Olof Solin Turku PET Centre
Automatisk syntes, GMP-omgivning GMP= Good Manufacturing Practises
För- och nackdelar med positronstrålare Biogena radionuklider, dvs. isotoper av kol, syre, kväve, ve, fluor... Sönderfallsmekanismen möjliggör r extern kvantitativ bestämning av radioaktivitetsfördelning i t.ex. hjärnan Hög g specifik radioaktivitet möjliggör r användning ndning av mycket potenta (toxiska) substanser som radioläkemedel (tracerprincip) Kortlivade radionuklider, 2 min- 2 h halveringstid medför r låga l stråldoser åt t patienter, problem med radioaktivt avfall minimala Komplex kedja av specialister krävs vid R&D med PET dyrt Mängden utgångsaktivitet hög h hög g dosbelastning för f r personal automation
Biodistribution av 18 F-märkt signalsubstans i hjärna av gnagare Digital autoradiografi av snitt
Smådjurs PET/CT, VMAT 2 [ 11 C]Dihydrotetrabenazine [ 11 C]DTBZ
Smådjurs PET/CT, 18 F-fluorid för benstomme
Karakterisering av tumörer HO HO HO 18 F O OH Glukosmetabolism studerat med [ 18 F]FDG Tumörhypoxi studerat med [ 18 F]EF5
Positronemissionstomografi (PET) gör det möjligt att kvantitativt bestämma -metaboliska processer -sjukdomar -halter av signalsubstanser -läkemedelsverkan i den levande människan Övriga avbildningsteknologier som t.ex.. MRI och röntgentomografi avbildar endast anatomi
Med tack för bidrag av forskare och personal vid Nationella PET-centret