Генераторные системы

При выборе радионуклидов (р/н) для использования в медицинских генераторных системах необходимо учитывать наличие у них следующих свойств:

• период полураспада р/н не должен быть слишком большим или слишком коротким;

• схема распада р/н состоит только из одной монолии γ-излучения (моноэнергетических фотонов), что облегчает регистрацию этих фотонов гамма-камерой;

• в схеме распада р/н должно быть минимум других видов излучения, чтобы уменьшить общую дозу облучения;

• химические характеристики р/н должны позволять достаточно легкое мечение ими фармпрепаратов;

• стоимость производства р/н не должна быть высокой.

Типичная ядерная процедура сканирования продолжается в медицине доли часа, поэтому оптимальная величина T_1/2 р\н находится в интервале от нескольких минут до нескольких часов, тогда за время процедуры р/н испустит большую часть сканируемого излучения. Однако при этом возникает проблема доставки р/н в клинику. Выход из этой проблемы предоставляют генераторные системы.

Если находится материнский р/н с длинным T_1/2, распадающийся в коротко живущий дочерний р/н, и если разделение материнского и дочернего нуклидов не является очень сложным, то такое сочетание свойств является удобным для генерирования дочерней активности в течении процедуры визуализации.

Пусть таким материнскими и дочерними р/н является р/н P и D, причем дочерний р/н распадается в стабильный нуклид C:

(1.23)

Тогда скорость генерации атомов D будет равна и скорость распада. В начальный период времени число атомовD возрастает быстро, затем возрастание замедляется, число атомов D достигает максимума при t_max . В этот момент , затем число атомовD начинает убывать. Так как активность р/н D пропорциональна N_D, то она изменяется в соответствии с изменением соответственно N_D(t) (рис. 1.5). Перед t_max активность р/н P выше, чем активность р/н D, после t_max наоборот меньше, и кривые A(t) для обоих р/н идут параллельно. Значения A_D(t) и t_max можно определить по формулам (1.11) и (1.12).

Рис. 1.5. Изменение активности материнского и дочернего р/н во времени

Наиболее значимым примером генераторной системы является распад молибдена в технеций ⁹⁹Mo →^99mTe (рис 1.6), так как именно последний является идеальным р/н для использования в ЯМ.

Рис. 1.6. Производство ^99mTe в генераторе через β-распад ⁹⁹Mo. Основное состояние ⁹⁹Tc тоже является нестабильным и распадается через β-распад в ⁹⁹Ru (T_1/2 = =211000 лет)

В результате распада ^99mTe образуются γ-кванты с энергией 140 кэВ, а ядро переходит в основное практически стабильное состояние. Максимальная активность достигается через 23 ч. Небольшим минорным обстоятельством является то, что только 87 % ⁹⁹Mo распадается в ^99mTe.

В стандартном генераторе технеция материнский р/н ⁹⁹Mo химическим путем адсорбируется в колоне из оксида алюминия. Технеций, образующийся в результате распада ⁹⁹Mo, вымывается (элюируется) из адсорбера соляным раствором, циркулирующим через колонну. В результате элюирования активность ^99mTe в адсорбционной колонне уменьшается примерно на 80 %, а затем в течении 23 ч начинает возрастать, но не достигает предыдущего максимума из-за распада ⁹⁹Mo (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Изменение активности ^99mTc в адсорбционной колонне генератора при ежедневном элюировании