Luận văn Ứng dụng phần mềm Olinda để tính liều trong y học hạt nhân

phân đoạn khác nhau của đường tiêu hóa (GI): dạ dày, ruột non, manh tràng và trực tràng. Tốc độ chuyển hóa giữa các phân đoạn này đã được chuẩn hóa, người sử dụng chỉ cần chọn liệu dược chất phóng xạ vào đường tiêu hóa tại dạ dày hay ruột non. Nếu dạ dày được chọn thì tỷ lệ hoạt độ được hấp thụ từ ruột non vào máu, và chương trình này sẽ tính thời gian lưu trú trong các phân đoạn của đường tiêu hóa. Hiệu chỉnh mô hình đường tiêu hóa cho trẻ em Việc áp dụng mô hình ICRP 30 GI với các thông số động học cho trẻ em không phù hợp vì tốc độ chuyển hóa các chất trong đường tiêu hóa của trẻ em nhanh hơn đáng kể so với người lớn. Tốc độ chuyển hóa trong các phân đoạn khác nhau của đường GI có một đặc tính không tốt đó là hàm phụ thuộc tuổi tác. Các thông tin thu thập từ các bác sĩ nhi khoa về tổng thời gian chuyển hóa trong đường tiêu hóa và sau đó chia thời gian này cho từng phân đoạn trong đường tiêu hóa tỷ lệ với mô hình người trưởng thành. Bảng 2.1.Thời gian chuyển hóa trong đường GI sử dụng trong OLINDA cho các nhóm tuổi khác nhau. [35] Thời gian chuyển hóa trong các phân đoạn của đường GI (h) Phân đoạn Mớ i sinh 1 tuổi 5 tuổi 10 tuổi 15 tuổi Ngư ời lớn Dạ dày 0,5 0,5 1 1 1 1 Ruột non 0,5 8 0,7 8 3,1 4 4 4 Manh tràng 1,9 2,5 4 10,2 13 13 13 Trực tràng 3,5 4,6 8 18,8 24 24 24 Mô hình bàng quang động học Hình 2.9. Giao diện mô hình bàng quang động học Mô hình bàng quang động học Cloutier (1973) [35] đã được sử dụng từ nhiều năm để tính số phân rã/AR0R cho đường tiết niệu, đường cong hoạt độ theo thời gian trong cơ quan này là một đường cong không đều vì xảy ra quá trình tích tụ và bài tiết. Trong mô hình này, chúng ta có thể nhập tỷ lệ hoạt độ tiêm đi vào đường bàng quang và thời gian bán rã sinh học. Sau đó chọn khoảng thời gian bài tiết, module này sẽ tính số lượng phân rã trong bàng quang bằng cách sử dụng hàm mũ xấp xỉ của Cloutier. Nếu đã biết số lượng phân rã trong bàng quang thì không cần sử dụng module này. Nếu chọn module này thì một form mới sẽ xuất hiện, và nhiệm vụ của chúng ta là nhập thời gian bán rã sinh học và tỷ lệ của hoạt độ tiêm. Ví dụ 1: Một hợp chất đưa vào cơ thể được thải hoàn toàn qua đường tiết niệu với thời gian bán rã là 10h. Khi này chúng ta sẽ nhập tỷ lệ 1,0 và thời gian bán rã sinh học là 10h vào 2 ô đầu tiên của form, chọn khoảng thời gian bài tiết của bàng quang là 4h, sau cùng bấm OK. Form này sẽ biến mất, số phân rã được tính và hiển thị ở ô thời gian lưu trú trong bàng quang của form dữ liệu động học. Tỷ lệ hoạt độ ban đầu vào bàng quang và thời gian bán rã sinh học được nhập vào bảng này Khoảng thời gian bài tiết của bàng quang, đơn vị h (giờ) Đóng cửa sổ và chuyển dữ liệu đến Kinetics Input Form. Ví dụ 2: Một hợp chất vào cơ thể được thải 60% qua đường tiết niệu, 30% qua đường tiêu hóa và 10% được giữ lại vĩnh viễn trong xương. Trong 60% thải qua đường tiết niệu thì 80% có thời gian bán rã sinh học là 4h, 20% có thời gian bán rã sinh học là 100h. Hai cặp giá trị tỷ lệ (fraction) và thời gian bán rã sinh học (half-life) được nhập vào module này là 0,48 (=0,60 x 0,80), thời gian bán rã 4h, và 0,12 (=0,60 x 0,20), thời gian bán rã 100h. Một lần nữa, chọn khoảng thời gian bài tiết của bàng quang và nhấn nút OK. Một số bài toán mẫu tính dữ liệu động học Ví dụ 1. Giả sử có một hợp chất đánh dấu với In-111 phân bố đồng nhất trong toàn cơ thể và không bài tiết. Thời gian bán rã vật của In-111 là 2,805 ngày = 67,32 h. Tỷ lệ f là 1,0, thời gian bán rã hiệu dụng bằng thời gian bán rã vật lý, số phân rã là: N = 1,443 x (1,0 Bq/Bq ban đầu) x 67,32 h = 97,14 Bq-h/Bq N = 1,443 x (1,0 µCi/µCi ban đầu) x 67,32 h = 97,14 µCi-h/µCi Nếu thay đổi dữ liệu bài toán, giả sử hợp chất có thời gian bán rã sinh học là 24h trong cơ thể, khi này thời gian bán rã hiệu dụng là: N = 1,443 x (1,0 Bq/Bq ban đầu) x 17,7 h = 25,5 Bq-h/Bq N = 1,443 x (1,0 µCi/µCi ban đầu) x 17,7 h = 25,5 µCi-h/µCi Ví dụ 2. Dữ liệu ngoại suy từ một nghiên cứu động vật cung cấp những thông số cho hợp chất Tc-99m: Gan fR1R = 30% TRe1R = 0,5 h fR2R = 10% TRe2R = 5,5 h Thận f = 20% TReR = 1,2 h Với f là tỷ lệ hoạt độ tiêm (lưu ý: chỉ 60% hoạt độ tiêm vào 2 cơ quan này, còn 40% vào các cơ quan khác hoặc được bài tiết, nhưng đóng góp của nó vào tổng liều phải được tính đến). N(gan) = 1,443 x (0,3 Ci/Ci ban đầu x 0,5 h + 0,1 Ci/Ci ban đầu x 5,5 h) = = 1,01 Ci-h/Ci ban đầu 67,32 24 17,7 67,32 24e T h×= = + N(thận) = 1,443 x 0,2 Ci/Ci ban đầu x 1,2 h = 0,35 Ci-h/Ci ban đầu Khi biết các tỷ lệ hoạt độ và thời gian bán rã hiệu dụng có thể nhập vào module ‘Enter Fractions and Half-lives’(hình 2.10), Olinda sẽ thực hiện các tính toán trên. Hình 2.10. Giao diện tính số phân rã N Tỷ lệ hoạt độ ban đầu đi vào cơ quan, và thời gian bán rã sinh học được nhập vào bảng này. Chọn một trong hai nút để chỉ ra thời gian bán rã tính bằng giờ hay giây, và là thời gian bán rã hiệu dụng hay thời gian bán rã sinh học. Click vào danh sách để chọn cơ quan Ghép dữ liệu vào cơ quan được chọn. Nếu chọn cơ quan khác quá trình lặp lại tương tự. Đóng cửa sổ và quay trở lại Kinetics Input Form. Đồng thời ghép dữ liệu với cơ quan được chọn trong trường hợp không nấn nút ‘Apply’. Nhập và làm khớp dữ liệu động học (module EXM) Nhập tên cơ quan Nhập thời gian đo và % hoạt độ. Trọng số riêng cũng được nhập vào các ô này. Có thể chọn một hay nhiều số hạng mũ bằng cách chọn A/a và/hay B/b và/hay C/c (đánh dấu). Ước đoán ban đầu cho mỗi thông số phải được nhập vào, nhưng sau đó chương trình sẽ cập nhật những giá trị này với những ước lượng từ việc phân tích hồi quy . Chức năng của các nút: Refresh – cập nhật đồ thị với với hàm ước lượng mới nhất sử dụng tham số hồi quy (A, B, C, a, b, c). Fit – bắt đầu một hồi quy mới. Done – đóng cửa sổ và chuyển dữ liệu tới Kinetics Input Form. Làm mới và vẽ lại đồ thị cho phù hợp. Open Data – gọi dữ liệu động học đã lưu trước đó (file .cas trong Olinda). Save Data – lưu dữ liệu động học để sử dụng sau này. Show Help – hiển thị một cửa sổ với những hướng dẫn chung cho việc sử cụng form này. Clear Screen – xóa tất cả dữ liệu và thông số. Clear Organs – xóa dữ liệu của tất cả các cơ quan và bắt đầu lại. Auto Validate – gọi chức năng tự chuẩn hóa. Các ô này bao gồm những giá trị tính bởi chương trình. Thời gian bán rã vật lý được cho khi chọn nuclide. Thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc được mặc định, nhưng có thể thay đổi. số lần lặp lại là 100, cũng có thể thay đổi. Đồ thị đã được làm khớp bởi chương trình này. Check để xác định dữ liệu phân rã chính xác hay chưa. Hình 2.11. Giao diện chương trình làm khớp dữ liệu động học EXM. EXM là một chương trình mới sử dụng cùng với phần mềm tính liều Olinda. Chương trình này cho phép người sử dụng nhập dữ liệu động học và làm khớp nó bằng hàm của một hay nhiều số hạng mũ. Sau đó chương trình sẽ lấy tích phân đường cong hoạt độ theo thời gian đã được làm khớp và gửi tích phân này đến “kinetics input form” của OLINDA để tính liều. Khi mở form này lên, sẽ thấy hai đồ thị trống phía bên trái của trang, một bảng trống để nhập dữ liệu phía trên bên phải, và một số ứng dụng khác nằm ở phần còn lại bên phải. Hướng dẫn sử dụng form này: Bước đầu tiên là chọn cơ quan muốn nhập dữ liệu, ở ô danh sách các cơ quan nằm ở giữa trang. Tiếp theo nhập dữ liệu vào bảng dữ liệu bên phải của form. Nhập thời gian (h) vào cột đầu tiên, và các giá trị của hoạt độ theo dõi được của cơ quan đang xét vào cột thứ hai. Nếu muốn có thể nhập trọng số ở cột thứ năm, đó là những giá trị trong khoảng từ 0 đến 1. Để xem dữ liệu nhập vào, bấm nút ‘Refresh’. Bây giờ sẽ chọn tham số làm khớp cho hàm hoạt độ theo thời gian. Hàm số được làm khớp có dạng: (2.11) Có thể làm khớp dữ liệu đến số hạng mũ thứ nhất, chỉ cần chọn A và a, đến số hạng mũ thứ hai bằng cách chọn A, B và a, b, đến số hạng mũ thứ ba bằng cách chọn A, B, C và a, b, c. Các giá trị a, b, c là hằng số phân rã, bằng 0.693/ thời gian bán rã. Đối với bất cứ biến số nào, khi đã chọn thì cần phải nhập một số dự đoán ban đầu cho những giá trị này. Những giá trị dự đoán này không đòi hỏi phải chính xác hoàn toàn, chỉ cần hợp lý, chương trình khi này sẽ tự động tìm kiếm giá trị chính xác. Hằng số phân rã lớn hơn thì tốc độ phân rã nhanh hơn, nếu có một pha phân rã chậm và một pha phân rã nhanh, sẽ nhập 0.1 cho pha nhanh và 0.01 cho pha chậm hơn. Bấm nút ‘Refresh’ để xem những dữ liệu đã được hiệu chỉnh, nhưng có thể những dữ liệu hiệu chỉnh này chưa thật chất lượng. ( ) .e .e .ea t b t c tA t A B C− − −= + + Bấm nút ‘Fit’, chương trình sẽ làm khớp hàm số với những dữ liệu mà chúng ta nhập vào, có thể lặp lại các bước nếu cần thiết để cải thiện những hiệu chỉnh trước. Các thông số làm khớp (A, B, C, a, b, và c) sẽ được cập nhật. Chúng ta sẽ thấy mô hình dự đoán giá trị hoạt độ ở từng thời điểm để so sánh với những giá trị mà chúng ta nhập vào. Lấy tích phân của hàm mũ trên sẽ được số phân rã. Có thể lưu hay mở dữ liệu bằng cách bấm nút ‘Save Data’ và ‘Open Data’. Một hộp thoại xuất hiện để hướng dẫn sử dụng. Khi làm khớp xong cho một cơ quan có thể lặp lại quá trình này cho các cơ quan khác, các dữ liệu đã được lưu có thể cập nhật bất cứ lúc nào. Khi đã hoàn thành quá trình làm khớp cho tất cả các cơ quan, bấm nút ‘Done’ để quay trở lại ‘kinetics input form’của Olinda. Khi này dữ liệu động học nhập vào module EXM sẽ được lưu lại và chuyển sang ‘kinetics input form’ , tại đây kết quả xử lý từ module EXM sẽ được hiển thị. Lưu ý rằng cần lưu lại dữ liệu động học trước khi quay trở lại các form đầu vào của Olinda, nếu không dữ liệu sẽ bị mất. Các dữ liệu này sẽ được lưu với đuôi ‘.cas’. Ngoài ra còn có nút ‘Show Help’, khi bấm vào nó sẽ xuất hiện một cửa sổ với những chỉ dẫn ngắn gọn cho các quá trình được mô tả ở trên. Liều hiệu dụng tương đương(EDE) và liều hiệu dụng (ED) Liều hiệu dụng tương đương theo ICRP (1979) là một đại lượng cho phép liều chiếu trong không đồng bộ được thể hiện như liều tương đương cho toàn cơ thể, bằng cách nhân liều tương đương của một cơ quan với trọng số rủi ro ngẫu nhiên tương ứng và lấy tổng của các cơ quan. Bảng trọng số được đưa ra bởi ICRP cho EDE: UCơ quanU U wURUT Tuyến sinh dục 0.25 Tuyến vú 0.15 Tủy đỏ 0.12 Phổi 0.12 Tuyến giáp 0.03 Bề mặt xương 0.03 Phần còn lại 0.30 Liều hiệu dụng, theo định nghĩa sau này của ICRP (1991) dựa trên nhiều dữ liệu cập nhật về an toàn phóng xạ, và nó dần thay thế cho việc sử dụng liều hiệu dụng tương đương. Nhưng một số cơ quan quản lý và người sử dụng vẫn còn trích dẫn EDE vì một mục đích nào đó. Do đó EDE và ED đều được tính trong Olinda. Bảng trọng số được đưa ra bởi ICRP cho ED: UCơ quanU U wURUT Tuyến sinh dục 0.20 Tủy đỏ 0.12 Ruột kết 0.12 Phổi 0.12 Dạ dày 0.12 Bàng quang 0.05 Tuyến vú 0.05 Gan 0.05 Thực quản 0.05 Tuyến giáp 0.05 Da 0.01 Bề mặt xương 0.01 Phần còn lại 0.05 Đối với EDE, trọng số cho phần còn lại chia đều cho năm cơ quan nhận được liều hấp thụ cao nhất (mà không có trong danh sách). Đối với ED, trọng số cho phần còn lại chia đều cho 10 cơ quan (không có trong danh sách), theo ICRP là tuyến thượng thận, não, manh tràng, ruột non, thận, cơ, tuyến tụy, lá lách, tuyến ức và tử cung. Thực quản và da không được tính đến bởi vì nó không tồn tại như một cơ quan bia và trọng số tương đối thấp. Các mô hình đặc biệt Có năm mô hình đặc biệt sử dụng trong ‘Models input form’ đó là mô hình tuyến tiền liệt, mô hình khoang phúc mạc, mô hình cầu, mô hình đầu và não, mô hình thận , trong đó sử dụng phantom toàn thân, dữ liệu động học và dữ liệu phân rã phóng xạ để tính liều ước lượng cho cơ quan (hình 2.3). Đây là những mô hình cơ quan có chức năng riêng. Nó chỉ lấy dữ liệu phân rã phóng xạ từ các phần khác của Olinda, và cần phải nhập số phân rã trong những cơ quan đặc biệt hoặc trong các vùng của cơ quan này (mô hình đầu và não, mô hình thận có nhiều vùng). Chương trình sẽ tính liều ước lượng cho chỉ mô hình được chọn, người sử dụng có thể nghiên cứu hoặc lưu lại để tham khảo. 17B2.5.Đầu ra của OLINDA Form đầu ra – hiển thị liều hấp thụ ước lượng Trong ‘main output form’, khi bấm nút ‘Doses’ sẽ hiển thị liều hấp thụ của tất cả các cơ quan bia theo đơn vị trong hệ SI và đơn vị không phải trong hệ SI (hình 2.5). Tất cả các cơ quan bia không thể xem cùng một lúc, do đó phải sử dụng thanh cuộn để xem các cơ quan phía dưới của bảng. Ở phía dưới của form này cũng hiển thị dữ liệu đầu vào. Ngoài ra các giá trị như số phân rã/ AR0R ở vùng nguồn, khối lượng cơ quan và trọng số bức xạ cũng được hiển thị. Nếu tính liều bức xạ ứng với đồng vị chỉ phát photon và electron, tất cả các trọng số bức xạ được ấn định là 1 vì cả hai giống nhau về số lượng. Đối với đồng vị phát anpha, trước đây trọng số bức xạ là 20, gần đây những bằng chứng về sinh học bức xạ cho thấy rằng giá trị này thấp hơn nhiều, khoảng 5, hoặc thậm chí là 1[38]. Chức năng hiệu chỉnh khối lượng cơ quan Người sử dụng có thể hiệu chỉnh khối lượng của một hoặc tất cả các cơ quan trong phantom chuẩn. Bằng cách chọn nút ‘Modify Input Data’, một bảng danh sách khối lượng các cơ quan sẽ xuất hiện (hình 2.6). Khối lượng của một cơ quan bất kì hoặc tất cả các cơ quan có thể được sửa đổi, tăng lên hay giảm xuống theo hệ số tỷ lệ bằng cách chọn nút “Multiply all Masses by:”. Đối với đồng vị phát anpha và bêta, liều tỷ lệ tuyến tính với khối lượng. Đối với đồng vị phát photon, tỷ lệ hấp thụ của photon tỷ lệ với căn bậc ba của khối lượng trường hợp nguồn và bia trùng nhau nếu quãng chạy của photon lớn hơn đường kính của cơ quan. Do tỷ lệ hấp thụ tăng theo căn bậc ba của khối lượng cơ quan nên tỷ lệ hấp thụ riêng giảm theo lũy thừa 2/3 của khối lượng: 1/3 2/3 2 1 2 1 2 1 1 2 m m m m ϕ ϕ φ φ     = =        (2.12) Và tỷ lệ hấp thụ của photon tỷ lệ với khối lượng trường hợp nguồn và bia không trùng nhau, do đó tỷ lệ hấp thụ riêng không thay đổi khi khối lượng thay đổi, với điều kiện nguồn và bia đủ xa nhau và sự thay đổi khối lượng của một hoặc cả hai không làm thay đổi đáng kể khoảng cách giữa chúng. Form đầu ra – chỉ ra đóng góp của các cơ quan Nếu muốn xem đóng góp của các cơ quan vào tổng liều (ngoài hai cơ quan trong trọng nhất) thì bấm nút ‘See Source Organ Contributions’. Một form mới sẽ xuất hiện, hiển thị đóng góp của tất cả các cơ quan nguồn tới tổng liều của tất cả các cơ quan bia (hình 2.7). Bảng DF Nếu chọn nút ‘DFs’, chương trình sẽ hiển thị một bảng các giá trị DF cho tất cả các cơ quan nguồn và cơ quan bia có sẵn. Những con số này có thể giúp những tính toán liên quan đến một hoặc hai cơ quan, sử dụng cho các phần mềm tính toán khác hoặc sử dụng cho mục đích giảng dạy. 18B2.6. Sử dụng các file có sẵn trong OLINDA Có ba loại file được lưu có thể sử dụng cho đầu vào Olinda: UFile SetupU (‘.stp’) được lưu trước đây từ phần mềm Mirdose, có thể sử dụng để cung cấp dữ liệu động học cho nhiều cơ quan. Bởi vì hạn chế của chương trình trong Java, nuclide và phantom vẫn phải chọn bằng tay trước khi mở file ‘.stp’ và đưa dữ liệu động học vào các cơ quan. Những dữ liệu này sử dụng chỉ cho mô hình hoàn chỉnh, dùng để so sánh kết quả tính liều của Olinda và Mirdose hoặc tiếp tục sử dụng cho các mục đích khác. UFile CaseU (‘.cas’) được lưu từ Olinda và bao gồm tất cả các đầu vào cho nuclide, phantom, và số phân rã trong các cơ quan (dữ liệu phân rã). Tuy nhiên file Case không lưu dữ liệu hoạt độ theo thời gian được phân tích trước đó bởi module EXM. Trường hợp này được lưu riêng. UFile hoạt độ theo thời gian Ucó thể được lưu trong quá trình sử dụng module EXM (với bất kì tên đuôi nào). Những file này chỉ chứa dữ liệu hoạt độ theo thời gian phân tích bởi EXM. Khi chạy EXM, một hàm được tích hợp hiển thị số phân rã ứng với cơ quan được chọn và chuyển qua Olinda. Số phân rã cho một hoặc nhiều cơ quan nguồn có thể được lưu trong Olinda với đuôi ‘.cas’ sau khi tính bởi EXM, nhưng không được lưu trong file dữ liệu của EXM. 6BCHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM OLINDA ĐỂ TÍNH LIỀU CHIẾU TRONG VỚI DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ P18PF-FDG Trong chương này, chúng ta sẽ ứng dụng phần mềm OLINDA để tính liều chiếu trong trong chẩn đoán Y học hạt nhân với dược chất phóng xạ P18PF-FDG (gọi tắt là FDG). Đây là một dược chất phóng xạ được sử dụng khá phổ biến trong chẩn đoán, theo dõi bệnh ung thư và thăm dò chức năng chuyển hóa glucozơ trong cơ thể. 19B3.1.Đặc điểm dược chất phóng xạ P18PF-FDG [14,48,49] P 18 PF là đồng vị phóng xạ được sản xuất từ máy gia tốc Cyclotron, bằng cách bắn phá proton của P18PO trong nước được làm giàu. (a) (b) Hình 3.1. (a) Phản ứng hạt nhân P18PO(p, n)P18PF và (b) công thức P18PF-FDG [48] P 18 PF-FDG (Fluorodeoxyglucose) là hợp chất hữu cơ glucozơ đánh dấu nhân phóng xạ P18PF, được tạo ra từ quá trình tổng hợp hóa chất phóng xạ. P18PF-FDG là dược chất phóng xạ được dùng tiêm vào tĩnh mạch với mục đích mô tả đặc điểm của quá trình chuyển hóa glucozơ để chẩn đoán hay theo dõi các bệnh ung thư, và để nghiên cứu sự chuyển hóa của glucozơ trong cơ tim và não. Sau khi truyền vào tĩnh mạch, dược chất phóng xạ được thải ra nhanh chóng nhờ quá trình bài tiết với thời gian bán rã sinh học nhỏ hơn 1 phút khi nó được đưa vào khối vật chất có thể tích lớn, có những thành phần tồn tại lâu hơn với thời gian bán rã lên tới 1,5 giờ [20]. P 18 PF phân rã thành P18PO kèm theo phát positron và một neutrino với thời gian bán rã vật lý TRpR =109,77 phút (1,83h), và hằng số phân rã 0,00613pλ = phútP -1 P . 18 18 9 8F O β ν +→ + + Positron này đi một đoạn ngắn (1mm đến 2mm) sẽ hủy cặp với electron và phát ra hai gamma, mỗi gamma có năng lượng 511 keV bay về hai hướng ngược nhau. Hai photon này sẽ được ghi nhận bởi các detector của máy PET. Bảng 3.1. Dữ liệu phân rã của P18PF [49] Loại hạt phát ra %/1phân rã Năng lượng trung bình (keV) Positron (β P+P) 96,73% 249,8 Gamma (γ) 193,46% 511 20B3.2.Dữ liệu động học của P18PF-FDG [13,14,24] MIRD, ICRP đã xây dựng mô hình toán học (mô hình sinh – động học hay mô hình buồng) để xác định sự phân bố của P18PF-FDG trong cơ thể người nhằm tính thời gian lưu trú hay hoạt độ tích lũy trong cơ quan nguồn ứng với mỗi đơn vị hoạt độ ban đầu, kết hợp với giá trị S để ước lượng liều hấp thụ cho các cơ quan trong cơ thể bệnh nhân. 26B3.2.1. Dữ liệu động học FDG từ nghiên cứu của T. Hays (Mĩ) [13,14] Mô hình toán học xác định sự phân bố củaP 18PF-FDG trong cơ thể người để bổ sung vào dữ liệu tính liều phóng xạ được xây dựng bởi Marguerite T.Hays và George M.Segall [13]. Việc sử dụng P18PF-FDG trong YHHN ngày càng tăng, do đó cần phải hoàn thành bức tranh phân bố P18PF-FDG trong các cơ quan quan trọng có độ tập trung P18PF-FDG cao như tim, phổi, gan và máu, đồng thời đưa ra các thông số mô tả động học của P18PF-FDG trong não, được liên kết trong mô hình nhiều ngăn cho dữ liệu động học P18PF-FDG toàn thân. Phương pháp nghiên cứu Thực hiện nghiên cứu trên con người, bệnh nhân trải qua hai giai đoạn nghiên cứu cách nhau một tuần, mọi thứ đều đồng nhất ngoại trừ thời điểm cung cấp glucozơ (chia thành hai nhóm, mỗi nhóm cách nhau một tuần), họ được cho uống 90g glucozơ, 1 giờ sau thì tiêm P18PF-FDG, lượng đường trong máu được đo trước khi đưa dược chất phóng xạ này vào cơ thể. Các bác sĩ sẽ tiến hành lấy mẫu máu động mạch và ghi hình PET để thu nhận dữ liệu động học vùng ngực bao gồm tim và phần trên của gan. Dược chất đánh dấu FDG được tiêm từ từ (khoảng hơn 2 phút) vào tĩnh mạch. Việc ghi hình PET và lấy mẫu máu được thực hiện ngay khi bắt đầu tiêm. Trong 5 phút đầu tiên, cứ 20s ghi một hình ảnh PET. 10 phút tiếp theo, cứ một phút ghi một hình ảnh PET. Và cứ mỗi 5 phút ghi một hình ảnh PET trong 75 phút kế tiếp. Ứng với mỗi hình ảnh PET sẽ lấy một mẫu máu. Thời gian lấy mẫu được ghi lại và sử dụng trong phân tích mô hình. Ở phút 90 sau khi tiêm sẽ ngừng chụp ảnh và lấy mẫu máu và bắt đầu lấy mẫu nước tiểu để tính hoạt độ tích lũy FDG trong bàng quang. Quá trình lấy mẫu và xử lý Mẫu máu được lấy vào một ống nhỏ, sau đó tách ra thành hai mẫu : mẫu máu toàn phần và mẫu huyết tương, mỗi mẫu chứa 0,5ml. Mẫu nước tiểu có thể tích gấp 4 lần (2ml). Hoạt độ của P18PF trong các mẫu được đo bằng ống đếm gamma, theo đơn vị μCi/ml và tỷ lệ phần trăm liều/ml. Hoạt độ trong nước tiểu nhân với thể tích mẫu sẽ tính được lượng tích lũy theo tỷ lệ phần trăm liều. Nồng độ FDG trong máu toàn phần, huyết tương, hồng cầu nhân với thể tích tương ứng của chúng sẽ cho kết quả tỷ lệ phần trăm liều cho máu toàn phần, huyết tương và hồng cầu. Hình 3.2. Tỷ lệ phần trăm liều của FDG trong huyết tương và hồng cầu [13] Xử lý hình ảnh PET Hình ảnh PET được hiệu chỉnh cho sự suy giảm photon khi đi từ cơ thể đến máy PET và phân rã phóng xạ, để tính nồng độ FDG theo đơn vị µCi/ml. Những vùng quan tâm trong cơ tim, tâm thất trái, tâm thất phải, phổi và gan được xác định trên một tập hình ảnh PET ghi nhận được. Sau đó sẽ xây dựng đường cong hoạt độ theo thời gian cho các cơ quan tương ứng. Hoạt độ của cơ quan nhân với thể tích của nó ( sử dụng phantom người trưởng thành MIRD) sẽ cho kết quả tỷ lệ phần trăm liều cho cơ quan đó. Hình 3.3. Tỷ lệ phần trăm liều của FDG trong cơ tim, phổi và gan [13] Mô hình toán học Thời gian (phút) Hồng cầu Huyết tương % liều Gan Cơ tim % liều Phổi Thời gian (phút) Dữ liệu FDG trong tổng thể tích các cơ quan bao gồm thể tích huyết tương, hồng cầu, cơ tim, phổi và gan cũng như dữ liệu FDG trong lượng bài tiết của thận được nhập vào mô hình buồng SAAM 30 – mô hình động học FDG. Ngoài ra, để làm khớp các dữ liệu, thông số động học FDG trong não được đưa vào mô hình. Mô hình động học FDG này là một tập hợp các mô hình con có sẳn để dự báo hoạt độ của FDG trong các cơ quan và các mô quan tâm sau khi truyền vào tĩnh mạch, sau đó kết hợp các mô hình con này trong một mô hình tổng thể bằng các thông số làm khớp. Các giá trị thời gian lưu trú τ tính từ mô hình này cho tim, gan, phổi, bàng quang. Trong các cơ quan và mô không được đo bao gồm cơ xương và đường tiêu hóa có tỷ lệ hoạt độ lớn, chiếm tới 76% hoạt độ FDG phân bố toàn thân [13]. Mặt khác, não và tim là nơi tập trung FDG lớn nhất, nhưng đóng một vai trò tương đối nhỏ trong sự phân bố tổng thể của FDG bởi vì khối lượng của hai cơ quan này nhỏ. Hình 3.4. Tỷ lệ phần trăm liều của FDG trong các cơ quan và mô sau khi làm khớp từ mô hình buồng SAAM 30 [13] Não Gan Thời gian (phút) Cơ tim Các cơ quan và mô không đo Nước tiểu % liều Hình 3.5. Mô hình buồng SAAM 30 cho FDG [13] Sự trao đổi giữa huyết tương và hồng cầu Quá trình cân bằng FDG giữa huyết tương và hồng cầu xảy ra rất nhanh. Thời gian lưu trú trung bình trong huyết tương là 0,74 phút [13]. Trong các nghiên cứu in vitro – kĩ thuật chẩn đoán không cần đưa đồng vị phóng xạ vào cơ thể mà chỉ lấy bệnh phẩm, nghĩa là lấy máu, nước tiểu, sau đó đánh dấu với FDG và quay ly tâm sau những khoảng thời gian khác nhau, cả ở nhiệt độ phòng và ở nhiệt độ 37P0PC đều xác nhận sự cân bằng FDG giữa huyết tương và hồng cầu xảy ra rất nhanh. So sánh hoạt độ FDG trong máu toàn phần với dữ liệu PET của tâm thất trái và tâm thất phải; phổi trái và phổi phải Trong tất cả các trường hợp, có sự tăng tương đối đều của đường cong hoạt độ theo thời gian của tâm thất trái và tâm thất phải so với máu. Hình 3.6. So sánh đường cong hoạt độ theo thời gian của FDG trong mẫu máu toàn phần với dữ liệu PET của tâm thất trái [13]. Sử dụng dữ liệu phổi từ hình ảnh PET đặc biệt là phổi phải, có ưu điểm thể tích lớn nên giảm nhiễu và chịu ít hoặc không chịu sự can thiệp của cơ tim. Do đó nó là một nguồn lý tưởng để dự báo hoạt độ trong máu. Có thể sử dụng tỷ lệ hấp thụ FDG trung bình trong phổi để dự đoán hình dạng của đường cong hoạt độ trong máu từ đường cong hoạt độ trong phổi phải. Hình 3.7. So sánh đường cong hoạt độ theo thời gian của FDG trong mẫu máu toàn phần với dữ liệu PET của phổi phải [13]. Thời gian (phút) µCi/ml Máu toàn phần Tâm thất trái Phổi phải Máu toàn phần µCi/ml Thời gian (phút) Thời gian lưu trú τ Thời gian lưu trú τ của FDG trong các cơ quan được tính từ mô hình đã được làm khớp được cho ở bảng sau. Giá trị τ giảm đáng kể khi bài tiết thường xuyên, đặc biệt là ngay sau khi liều được đưa vào cơ thể. Bảng 3.2. Giá trị τ trong mô hình buồng cho FDG [13] Buồng Giá trị τ Huyết tương Hồng cầu Tim Phổi Gan Não (Chất xám (Chất trắng Bàng quang, không bài tiết Bàng quang, có bài tiết P∗ Bàng quang, bài tiết ở phút thứ 120 Bàng quang, bài tiết ở phút thứ 144 0,171 0,095 0,133 0,084 0,161 0,245 0,174) 0,07