Historie přístrojů pro nukleární medicínu v České republice


History of instruments for nuclear medicine in the Czech Republic

The survey of developement and production of instruments used in the departments of nuclear medicine between 1951 and 1990 is given in this article. At the beginning the methods in vitro were used and Research Institute for Nuclear Instrumentation (VÚPJT) had the wide assortment of instruments for measuring the activity of individual probes. Later methods in vivo were used and that meant some instruments were imported. The survey of developement and production of instruments used in the departments of nuclear medicine between 1951 and 1990 is given in this article. In an other table there is given an overview of new methods in the world, which were important for their further use in nuclear medicine.

I have used facts given in the literature and knowledge that I geathered as a former employee of VÚPJT in this article.

Key Words:
historical overview, in vitro measurements, in vivo devices, Czechoslovakia


Autoři: Olga Nováková
Působiště autorů: Oddělení radiační ochrany (lékařské fyziky) Všeobecné fakultní nemocnice v Praze a Ústav nukleární medicíny 1. LF UK a VFN v Praze
Vyšlo v časopise: NuklMed 2013;2:42-52
Kategorie: Přehledová práce

Souhrn

V článku je dán přehled vývojových prací a výroby přístrojů , používaných na pracovištích nukleární medicíny v letech cca 1951- 1990. Z počátku se práce zabývaly metodami in vitro a Výzkumný ústav pro jadernou techniku (VÚPJT) zajišťoval široký sortiment přístrojů pro měření aktivity jednotlivých vzorků. Postupné zavádění metod in vivo vyžadovalo nové typy přístrojů převážně z dovozu. V závěru článku je dán chronologický přehled jednoúčelových a firemně vyráběných přístrojů v Československu, prvních dovezených přístrojů ze zahraničí a dále přehled nových metod ve světě, které byly významné pro využití v NM.

Článek je zpracován na základě skutečností uvedených v literárních odkazech a zejména podkladů, které mám jako bývalá dlouholetá pracovnice VÚPJT.

Klíčová slova:
historický přehled, in vitro měření, in vivo přístroje, Československo

Úvod

Historie přístrojů pro nukleární medicínu úzce souvisí s vývojem činností pracovišť a iniciativou osobností, které se chtěli využitím umělých radionuklidů v medicíně zabývat a v klinické praxi realizovat.

První práce s použitím otevřených radionuklidů (radiofarmak) v nukleární medicíně v Československu jsou uváděny v r. 1951. Náplň práce lékařských pracovišť při zahájení činnosti s aplikací otevřených radionuklidových zářičů se značně lišila od současné náplně práce klinických a výzkumných oddělení nukleární medicíny.

K zahájení prácí, z počátku hlavně laboratorního charakteru, byly zapotřebí přístroje, o kterých bude pojednáno v dalších kapitolách, a radiofarmaka. Dalším požadavkem byla zařízení, zajišťující bezpečnou práci radiačních pracovníků. V neposlední řadě rozhodovalo nadšení zainteresovaných pracovníků na jednotlivých vznikajících pracovištích nukleární medicíny (NM).

Přístroje v padesátých a šedesátých letech v tehdejším Československu vznikaly dvojím způsobem. Jednak to byly unikátní přístroje, sestavené z iniciativy pracovníků, zajímajících se o nukleární medicínu (lékař, fyzik, elektronik, chemik), jednak přístroje zhotovované firemně. Tématikou přístrojů pro nukleární medicínu v ČSR se po roce 1955 začal zabývat Výzkumný ústav pro elektrotechnickou fyziku (TESLA VÚPEF) v Praze, později přejmenovaný na Výzkumný ústav přístrojů jaderné techniky (VÚPJT) se sídlem v Přemyšlení u Prahy. Program ústavu postupně zahrnoval kromě realizace přístrojů pro nukleární medicínu i dozimetrické přístroje, přístroje pro jaderné elektrárny a přístroje pro různá průmyslová odvětví, využívající ionizující záření. Po roce 1980 začal navrhovat a vyrábět některé přístroje i Ústav radioekologie a využitia jadrovej techniky (ÚJVRT) v Košicích. Pro NM dodával pouze vícedetektorový přístroj pro měření 125I.

Zhotovení přístrojů ve VÚPJT mělo stanoveno vývojové etapy. Po konzultaci s případnými zájemci byl zhotoven funkční vzor, proměřovaný v laboratořích VÚPJT. Pak byly zhotoveny většinou 2 prototypy, se kterými byly prováděny interní i externí zkoušky. Jeden prototyp byl předán na významné pracoviště NM na přezkoušení v praxi a pak byl vyráběn. Mezi prvním použitím na odborném pracovišti a výrobou pro běžného zákazníka uplynuly, podle složitosti přístroje, 2 až 4 roky. Kromě typových přístrojů se realizovaly i unikátní přístroje, navrhované většinou ve spolupráci s odbornými pracovníky NM.

Pracovníci VÚPJT, kteří se vývoji přístrojů pro nukleární medicínu věnovali (RNDr. J. Šilar, CSc., Ing. K. Broj, Ing. V. Dvořák, CSc. a RNDr. O. Nováková, CSc.), se seznamovali s unikátními přístroji na jednotlivých pracovištích NM. Velice omezený dovoz vedl v šedesátých a sedmdesátých letech v jednotlivých odděleních NM k realizaci unikátních přístrojů, jejichž autory byla skupina „ústavních kutilů“. Tyto přístroje byly často podnětem pro směrování vývoje ve VÚPJT.

S rostoucími požadavky zákazníků zůstal ve VÚPJT jen vývoj přístrojů a výroba detektorů (plynové detektory a především široký sortiment scintilačních detektorů). Výroba přístrojů byla předávána do TESLA LIBEREC, později do TESLA VRABLE. Fotonásobiče pro scintilační detektory vyráběla TESLA VÚVET v Praze.

Sortiment přístrojů pro NM

Historie předpokládá uvádění letopočtů resp. data vzniku toho kterého přístroje. Při studiu různých materiálů z minulých let jsem však zjistila, že zatímco v literatuře jsou uváděna přesná data vzniku ústavů, jmenování jejich vedoucích, zahájení různých studijních oborů, u přístrojů tato data většinou chybí. Přitom většina prací, které vznikaly v nukleární medicíně a nejen tam, byla závislá na technických parametrech nebo typu konstrukčního řešení přístroje. Data, která budou uváděna v tomto článku, udávají spíše počátek doby používání přístroje, neboť o výsledcích se píše v příslušné literatuře. Druhou možností byla moje vlastní paměť nebo vzpomínky mých bývalých spolupracovníků.

Myslím, že je nutné zejména pro mladší čtenáře připomenout, za jakých podmínek se pracovalo. Údaj o měřené odezvě (aktivitě) byl z počátku analogový, obsluhující pracovník musel mít dobrou zkušenost se správným odečtením hodnoty z pohybující se ručičky přístroje. Kromě měření času (nejprve mechanicky, pak elektronicky) nebylo nic automatizováno.

Hodnoty se zapisovaly do pracovních deníků. Obsluhující personál prováděl výpočty bez kalkulaček, pokud bylo potřeba grafické vyjádření (např. závislost na čase), byly hodnoty zaznamenávány na milimetrový (logaritmický, semilogaritmický) papír a pomocí křivítek se sestrojily příslušné křivky.

Nesrovnatelná s dnešním stavem byla i znalost z hlediska radiační ochrany. Situaci dostatečně charakterizují slova pamětníka MUDr. PhMr. J. Dohnálka, CSc., dlouholetého přednosty ONM ve Fakultní nemocnici v Brně: “V r. 1951 svolala ČSAV zástupce čs. vědy a techniky, pracovníky z vědeckých ústavů i z průmyslu na poradu o možnostech mírového využití atomové energie v našem státě. Mezi prvními, kdo se tehdy s nadšením přihlásili ke spolupráci, byli i pracovníci Endokrinologického ústavu v Praze (vedené doc. MUDr. K. Šilinkem, DrSc.). Získali pro ústav prioritu v použití radioizotopů v našem zdravotnictví. První dodávku radiojodu ze SSSR přinesl v r. 1951 pracovník ČSAV do naší laboratoře v kapse a pracovat jsme začali prakticky s holýma rukama, bez zkušeností a bez jakýchkoliv ochranných prostředků“.

Ve stejném období byly zahájeny práce v oblasti NM i ve Fyzikálním ústavu (později Biofyzikálním ústavu) v Praze, v Izotopové laboratoři v IKEM Praha, ve Fakultní nemocnici v Olomouci a v Onkologickém ústavu v Bratislavě.

Omezujícím faktorem rozvoje v NM nebyl jen nedostatek přístrojů, ale i radionuklidů resp. radiofarmak. Výroba prvního 131I byla v ÚJV v Řeži zavedena v dubnu 1974. Není bez zajímavosti, že první dodávky radiofarmaka 99mTc technecistanu sodného na pracoviště NM v pražské aglomeraci byly realizovány z centralizovaného 99Mo generátoru v Řeži.

Možnosti nukleární medicíny a jejího rozšíření v celosvětovém měřítku ukázal Cassen se svými spolupracovníky v r. 1951 tím, že ke zvýšení citlivosti detekční techniky pro záření gama použil scintilační detektor. V r. 1952 David Kuhl, ještě jako student medicíny, sestrojil první pohybový scintigraf pro sledování distribuce terapeutických dávek radiojódu ve štítné žláze. Při práci s pohybovými scintigrafy se postupně poznával i význam kolimace a mnohokanálových kolimátorů. V r. 1957 na ženevské konferenci o mírovém využití atomové energie předvedl Hal Anger první scintilační kameru. Komerčně však byla gama kamera nabízena až v r. 1964 americkou firmou Nuclear Chicago.

Poznámky o vývoji ve světě uvádím proto, aby čtenáři nebyli překvapeni, že se z počátku v NM v ČSR používaly přístroje pro měření záření beta (jak bude uvedeno v dalším textu) a pouze metody vyhodnocení in vitro. Metodika vyšetření se podřizovala možnostem technického řešení.

Po tomto úvodu, ze kterého vyplývá, že se začínalo v NM na „zelené louce“, přejdu již k historii přístrojů pro NM.

Historie přístrojů pro NM

Přístroje lze rozdělit do třech skupin:

  • přístroje pro měření in vitro,
  • přístroje pro měření in vivo,
  • přístroje pro radiační ochranu.

Přístroje pro měření in vitro

Začátky prací na NM se vyznačovaly vyšetřením metabolických pochodů, kvantitativním stanovením plazmatických koncentrací hormonů, stanovováním koncentrací červených krvinek, a tedy obecně měřením vzorků tělních tekutin. Jednalo se buď o vzorky, do kterých se radioaktivní látka dávala až po odebrání krve, nebo o vzorky, získané od pacientů, jimž bylo radiofarmakum aplikováno. V té době se užívaly hodně zářiče β - např. 3H, 14C, 32P, 35S, a zároveň zářiče γ - např. 125I, 51Cr, 131I a další. Pro tato měření se užívaly detekční sestavy s jednou sondou.

Na NM, kde pracovala vhodná sestava „ústavních kutilů“ (v různém seskupení lékaře–fyzika–elektronika) [Runczik-Černoch-Zika (IKEM Praha), Hušák-Erban-Kleinbauer (Fakultní nemocnice Olomouc), Bouček-Andrýsek (Biofyzikální ústav, Praha), Caha (Univerzita J. E. Purkyně, Brno), Hupka (Univerzita Komenského, Bratislava)], vznikala řada přístrojů vlastní konstrukce, které umožňovaly měření, a tedy zahájení prací na NM.

Další možností bylo použití firemních československých přístrojů nebo velice omezený dovoz přístrojů ze zahraničí.

Stanovení 3H a 14C předpokládalo měření v temnici s ruční výměnou vzorků při červeném osvětlení. Obsluha musela nastavovat jak vysoké napětí, tak zesílení a diskriminační hladiny. Dosažení dlouhodobě srovnatelných výsledků předpokládalo znalou a zkušenou obsluhu. Kolem roku 1980 vznikají už beta automaty s koincidenčním vyhodnocením, s detekční částí umístěnou v lednici. Ve VÚPJT vznikl přístroj s jednou sondou pro měření nízkoenergetického záření beta již v roce 1966 (Obr. 1), beta automat se dodával až v roce 1986.

Přístroj pro měření nízkoenergetického záření beta, prototyp VÚPJT
Obr. 1. Přístroj pro měření nízkoenergetického záření beta, prototyp VÚPJT

Pro měření vzorků záření gama byly navrhovány sestavy s jednou detekční jednotkou a různým měřitelným objemem vzorku. Práce na NM se zpočátku zabývaly nejen měřením tělních tekutin, ale i zvířat resp. jednotlivých jejich orgánů. Tak vznikly i detekční jednotky, které mají studnové scintilační detektory pro objem vzorku do cca 7 ml nebo do 250 ml (ty byly, myslím, původně určeny pro měření stolice, případně orgánů zvířat). Přizpůsobení velikosti a tvaru scintilátoru měřenému vzorku umožnil v šedesátých letech technologický rozvoj výroby NaI(Tl) scintilačních detektorů ve světě i ve VÚPJT v ČSR (Obr. 2).

Scintilační detektory se studnou různých rozměrů typ SKW a příčně vrtané detektory, výroba VÚPJT, později Chemicals and Technology (nahoře)
Obr. 2. Scintilační detektory se studnou různých rozměrů typ SKW a příčně vrtané detektory, výroba VÚPJT, později Chemicals and Technology (nahoře)

Vlastní princip detekce se od té doby příliš nezměnil. Řada nových nápadů ve fyzikální části vedla ke zlepšení citlivosti, objemové závislosti, linearitě na aktivitu a v elektronické části možností výběru integrálního nebo diferenciálního (dle typu radionuklidu) vyhodnocení, postupné automatizaci zvolených parametrů a celkovému zlepšení reprodukovatelnosti výsledků.

Původní sestavy ve velikosti malé skříně (Obr. 3) byly nejprve nahrazeny přístroji menšími, které lze umístit na stůl (Obr. 4), a postupně malými přístroji s automatickým vyhodnocením řady parametrů (Obr. 5). Jedná se o přístroje elektronkové, tranzistorové a s integrovanými obvody. Tento vývoj znamenal i značné zjednodušení obsluhy. Pro větší počet vzorků byly nejdříve navrhovány miskové automaty s věžovými zásobníky (Obr. 6). Miskové měniče, u kterých byl počet vzorků omezen na cca 50, byly určeny pro měření pevných vzorků, případně vzorků na filtračním papíru. V NM byly více užívány později vyráběné přístroje s řetězovým měničem vzorků (Obr. 7). Tyto přístroje byly mechanicky velice složité, obsahovaly i zdroj záření pro standardizaci (a to i beta automaty), který se v pravidelných intervalech automaticky přisunoval do detekčního prostoru. Tím byla zajištěna automatická a průběžná kontrola parametrů a dobrá reprodukovatelnost výsledků. Vysoká cena těchto přístrojů, současně i omezení potřeby měřit velké množství vzorků během denního i nočního provozu, vedly ke konstrukci vícedektorových přístrojů pro měření záření gama. Tyto přístroje byly jednak dováženy ze zahraničí (Obr. 8), jednak vyráběny v ČSR.

Elektronkový spektrometr sestavený ze samostatných dílů, výroba VÚPJT
Obr. 3. Elektronkový spektrometr sestavený ze samostatných dílů, výroba VÚPJT

Tranzistorový spektrometr NZQ 717, výroba VÚPJT
Obr. 4. Tranzistorový spektrometr NZQ 717, výroba VÚPJT

Spektrometr JKA 300, výroba EMPOS
Obr. 5. Spektrometr JKA 300, výroba EMPOS

Miskový automat na měření vzorků NRQ 605, výroba VÚPJT
Obr. 6. Miskový automat na měření vzorků NRQ 605, výroba VÚPJT

Gama automat NA 3603, výroba VÚPJT (vpravo)
Obr. 7. Gama automat NA 3603, výroba VÚPJT (vpravo)

Vícedetektorová sestava, z katalogu firmy Berthold
Obr. 8. Vícedetektorová sestava, z katalogu firmy Berthold

První vícedetektorové přístroje dodávala do ČSR kolem r. 1980 firma LKB WALLAC typ Multigamma 1260 nebo firma Berthold. Scintilační detektory do přístrojů firmy Berthold byly od r. 1985 čs. výroby. Pro tuto firmu je dodával VÚPJT a po jejím zrušení (r. 1993) česká soukromá firma Chemicals and Technology.

Výroba vícedetektorových přístrojů měla také své problémy - zajištění shodnosti odezvy 12 až 16 scintilačních sond a řešení cross-talku, tj. vzájemného ovlivnění odezvy jednotlivých detektorů, zejména při měření různě aktivních vzorků. Zpětně je možné konstatovat, že vzhledem k rozšíření vyšetření in vivo a omezení potřeby počtu měření jednotlivých vzorků, se dnes používají vícedetektorové sestavy většinou jen pro měření 125I. Ostatní vzorky se měří na různých sestavách „gama spektrometrů se studnovým scintilačním detektorem“.

Zvláštní skupinu při měření jednotlivých vzorků tvoří měřiče aktivit. První měřiče byly dovezeny do ČSR v r. 1971 od firmy Nuclear Chicago a později od firmy Picker. Tyto měřiče aktivit měly ve srovnání s dnešním provedením např. Bqmetrem 4 čs. výroby (Obr. 9) poměrně malé rozměry ionizační komory. Znamenalo to, že odezva byla objemově závislá, a proto firmy dodávaly současně soubor kartiček, na kterých bylo třeba najít koeficient, kterým je nutné naměřené číslo násobit podle typu radionuklidu, objemu vzorku a použitého typu nádobky (stříkačka, penicilinka). Měřiče aktivit vyráběl i VÚPJT.

Měřič aktivity Bqmetr 4, výroba Z. Dutka
Obr. 9. Měřič aktivity Bqmetr 4, výroba Z. Dutka

S rozvojem elektroniky se vkládal koeficient podle typu radionuklidu volbou tlačítka a teprve cca od r. 1985 se zvládla výroba ionizačních komor se studnou v takových rozměrech, že údaje pro objemy do cca 5 ml jsou málo závislé na objemu vzorku a pro měření aktivity stačí zvolit jen typ radionuklidu. Pro zajímavost uvádím, že pracoviště ÚNM popsalo uspořádání měřiče, sestaveného z GM detektoru v definované vzdálenosti od tácku, na který se pokládala jehla s radiofarmakem. Obsluhující věděli, v jakém rozmezí počtu impulzů se musí naměřená hodnota pohybovat. Tímto příkladem chci jenom znovu upozornit na to, že dovoz byl velmi obtížný a přítomnost „ústavních kutilů“ byla pro provoz oddělení NM velmi vítaná.

Přístroje pro měření in vivo

Jako první uvedu přístroj zhotovený jen v několika kusech, který byl určen pro diagnostiku plicních onemocnění. Jedná se o Regiopulmotest, který se realizoval ve VÚPJT na návrh MUDr. Šimečka v r. 1982 (Obr. 10). Přístroj obsahoval zdroj 241Am umístěný za zády pacienta. Před pacientem bylo 6 scintilačních sond. Diagnóza vycházela z porovnání odezev z levé a pravé strany a dolních a horních sond. Předností tohoto přístroje proti v té době užívané xenonové metodě měla být menší radiační zátěž pacienta a možnost opakování vyšetření krátce po sobě. Dle vyjádření uživatelů se přístroj osvědčil zejména při výběru vhodného léku na různá plicní onemocnění. Prodej patentu na tento přístroj byl předmětem vážných jednání s firmou z USA (ve VFN užívala přístroj MUDr. Voclářová).

Regiopulmotest NA 3703, výroba VÚPJT
Obr. 10. Regiopulmotest NA 3703, výroba VÚPJT

V Československu byla první scintilační sonda pro sledování akumulace radiojódu ve štítné žláze zhotovena ve VÚPJT již v r. 1957 pod názvem „Směrový detektor“ (Obr. 11). Jednalo se o sondu s olověným stíněním bez stojanu, která se pokládala na stůl, a pacient si sedl tak, že válcový otvor v olověném stínění směřoval na štítnou žlázu. Záznam se prováděl pochopitelně pomocí měřiče četnosti impulsů. Jinou takovou jednoúčelovou sestavou, která vznikla později (asi po r. 1980), byl přenosný přístroj pro měření trombů. Pacientovi se před operací aplikoval 125I-fibrinogen a po operaci se opakovaně sledovalo rozložení aktivity podél dolních končetin a porovnávaly se počty impulzů na obou nohou navzájem v závislosti na době po operaci (ve VFN využíval tuto sestavu MUDr. Kapitola.)

Směrový detektor pro měření radiojodu, prototyp VÚPJT
Obr. 11. Směrový detektor pro měření radiojodu, prototyp VÚPJT

Po r. 1960 se začínají vyrábět jedno nebo dvouramenné stojany se sestavami pro funkční vyšetření jednotlivých orgánů. Tyto sestavy vyráběl kromě západních firem (např. Nuclear Enterprises) také VÚPJT, dále byly dováženy z Maďarska a vznikaly i sestavy vlastní konstrukce na základě iniciativy jednotlivých pracovníků na NM (v ÚNM navrhl takovou sestavu „gamagraf“ Ing. Bouček). Jak takové sestavy vypadaly? Scintilační detektor o velikosti cca 40x40 mm, později 50x45 mm byl spolu s fotonásobičem uložen v olověném stínění kapkového tvaru (Obr. 12), přední část každé sondy obsahovala mechanismus na výměnu kolimátorů volitelných podle typu vyšetření (Obr. 13):

  • kolimátor pro měření aktivity radiojódu ve štítné žláze (konstrukce dle doporučení IAEA),
  • kolimátory pro renografická vyšetření u dospělých,
  • kolimátory pro renografická vyšetření u dětí,
  • kolimátory válcové pro ostatní vyšetření,
  • fantom používaný při vyšetření akumulace radiojódu ve štítné žláze.

Lékařská souprava NRG 722, výroba VÚPJT
Obr. 12. Lékařská souprava NRG 722, výroba VÚPJT

Kolimátory k lékařským soupravám, volitelné podle typu vyšetření, výroba VÚPJT
Obr. 13. Kolimátory k lékařským soupravám, volitelné podle typu vyšetření, výroba VÚPJT

Sondy byly umístěny na stojanech s možností nastavení výšky a směru natočení sondy. Elektronická část obsahovala zdroje vysokého napětí, zesilovače, amplitudové analyzátory a měřiče četnosti impulzů s volitelnou časovou konstantou a registrační přístroje s pisátkem.

Úspěšné dosažení dobrého záznamu bylo značně závislé na zkušenosti a šikovnosti obsluhy, neboť vyžadovalo nastavení správného rozsahu četností impulzů na integrátoru a vhodné časové konstanty, odpovídající rychlost pohybu papíru, vyčištění a správné nastavení pisátka (jinak se trhal papír), zajištění speciálního inkoustu a hladkého papíru (chlupatý zkresloval křivky). Záznam na registrační papír byl zejména pro rychlé děje nevyhovující. Proto se později měřený počet impulzů zaznamenával na magnetofonový pásek. Dodatečné vyhodnocení při zpomaleném záznamu eliminovalo chybu danou setrvačností pohybu papíru. Dalším zlepšením bylo nožní ovládání zahájení měření současně se vpichem radiofarmaka. Z těchto souprav jsou v současné době používány pouze sondy s kolimátorem pro měření akumulace jódu ve štítné žláze, případně sondy s válcovým kolimátorem. K vyhodnocení se používají v současné době vyráběné spektrometry.

Kromě víceúčelových lékařských souprav vhodných pro vyšetření různých orgánů se komerčně vyráběly i jednoúčelové soupravy např. pro vyšetření ventilace plic. Byly to sestavy se stíněnou sondou před a za pacientem.

Další krok v metodách in vivo představovaly pohybové scintigrafy, umožňující zobrazení rozložení aktivity v orgánech a tkáních. První pokusy byly prováděny s ručním posunováním kolimované scintilační sondy nad tělem pacienta a stanovením izočetnostních křivek. Výsledek byl pochopitelně problematický a pro pacienta časově neúnosný. Funkčně zdokonalené přístroje se dovážely ze zahraničí až po r. 1970 hlavně firmou Picker (Magnascanner), Siemens a NuclearChicago (typ Pho-Dot). I v této oblasti byly pokusy o vlastní výrobu. MUDr. Hupka z Bratislavy sestrojil pohybový scintigraf, jehož pisátko registrovalo impulzy na začouzený papír.

U pohybových scintigrafů se stejně jako sonda nad pacientem pohybovalo pisátko nad papírem a pořizovalo záznam. Z počátku byla záznamem hustota „čárek“. Každá čárka představovala, podle nastavení, sto nebo tisíc impulzů apod. Později byla hustota čárek nahrazena barevnou stupnicí čárek nebo různých znaků (Obr. 14). Kromě záznamu na papír bylo možno snímat obrázek na film. Paralelně s pisátkem byla na druhém rameni umístěna výbojka, která se při dosažení nastaveného počtu impulzů na krátký okamžik zapálila a osvítila políčko filmu. Scintilační detektory obsahovaly NaI(Tl) scintilátory o rozměrech 75x75 mm (v r. 1974 vyráběl tyto scintilátory pro firmu Picker VÚPJT). K sondě bylo možno připojit kolimátory s různým počtem otvorů v olověném stínění. Již tehdy se diskutovalo o správné volbě kolimátoru z hlediska citlivosti a polohové rozlišovací schopnosti. U konvergentních kolimátorů byla citlivost závislá na hloubce uložení radiofarmaka vůči ohnisku. Byly konstruovány i hloubkově nezávislé kolimátory s otvory do několika ohnisek. Další způsob řešení bylo umístění sond symetricky nad a pod pacientem. Pohyb sondy byl buď meandrový nebo hřebenový. Byl určitý problém zajistit rovnoměrnost pohybu (vzhledem k vysoké hmotnosti sondy se stíněním). Zrychlení resp. zkrácení času při vyšetření se dosahovalo spřazením několika sond (např. 7 dole, 7 nahoře). U většiny přístrojů bylo možno volit rychlost posuvu sondy (a tedy i pisátka), hustotu řádkování, redukční faktor záznamu počtu impulzů, nastavení úrovně potlačení pozadí. Dobrá čitelnost záznamu byla při 15-20 čárkách na 1 cm. Mechanický záznam neumožňoval rozlišit rozdíly četnosti menší než asi 20 % u černobílého a 10 % u barevného záznamu. Později byly pohybové scintigrafy doplněny záznamem scintigramu do magnetické paměti s možností opakovaného zobrazení při různé volbě potlačení pozadí. Rozšířený a oblíbený byl fotografický záznam na rtg film nebo papír „Polaroid“. V pozdějších letech se užívalo i digitální zobrazení.

Ukázka záznamu rozložení aktivity pomocí znaků, zapůjčeno RNDr. I. Runczikem
Obr. 14. Ukázka záznamu rozložení aktivity pomocí znaků, zapůjčeno RNDr. I. Runczikem

Pro zobrazování rozložení aktivity v těle pacienta vznikaly současně s pohybovými scintigrafy i profilografy. Jednalo se o proměření rozložení aktivity podél lidského těla buď v jednom nebo ve dvou, případně třech profilech. I u těchto zařízení, které existovaly spíše jako unikátní kusy, byla problémem správná volba rychlosti posuvu a velikosti zorného pole scintilačních sond volbou olověného stínění (profilograf byl navržen a sestaven RNDr. J. Šilarem i na ÚNM, Praha).

V současné době se pro zobrazení rozložení aktivity v lidském těle používá scintilačních kamer v provedení podle Angera. První kamery používaly přímý fotografický záznam. Rozvoj těchto kamer byl umožněn zvládnutím technologie výroby scintilátorů NaI(Tl) o velkém průměru. Snad jen připomenu, že první kamery firmy Nuclear Chicago měly scintilátor o průměru 29 cm a tloušťce 1,25 cm, později firma Picker dodávala již průměr 32,5 cm. S ohledem na možnost celotělového záznamu se přešlo na NaI(Tl) scintilační detektory obdélníkového tvaru. Počet fotonásobičů z původních 7 resp. 9, se postupně zvětšoval na 19, 35, 69 a více. První jednohlavé kamery byly do ČSR dovezeny v letech 1973-5. Vyhodnocení bylo prováděno fotografickým přístrojem – kamerou Polaroid i s barevným záznamem. Analogové metody byly postupně nahrazeny digitálními.

Další vývoj kamer planárních, SPECT, SPECT/CT, PET a PET/CT případně jiné kombinace již zasahuje do současnosti a není v tomto vzpomínkovém článku uveden.

Přístroje pro radiační ochranu

V dozimetrech se k detekci původně používaly ionizační komory a GM detektory. Ty byly postupně doplněny proporcionálními a scintilačními detektory. Nové součástky v elektronické části umožnily snížení hmotnosti z původních cca 7 kg na dnešních cca 0,5 kg. Integrální ručkové ukazatele (Obr. 15) byly nahrazeny nebo doplněny digitálním vyhodnocením. Dozimetr dříve ukazoval jen větší nebo menší počet impulzů a tím dával „nějakou“ informaci o dávkovém příkonu nebo blízkosti zdroje aktivity. V současné době jsou kapesní nebo elektronické dozimetry (Obr. 16) energeticky kompenzovány (tj. závislost jejich odezvy na energii je obdobná jako v lidském těle) a jejich údaj je tedy v jednotkách příkonu dávkového ekvivalentu. Navíc mají tyto přístroje i při malé hmotnosti a rozměrech více funkcí – měří dávkový příkon, dávku, umožňují nastavení signalizace dávky a dávkového příkonu.

Scintilační měřič dávkového příkonu NRG 302, výroba VÚPJT
Obr. 15. Scintilační měřič dávkového příkonu NRG 302, výroba VÚPJT

Měřič dávkového příkonu PTR 12 G (s GM detektorem), výroba V. Zítek
Obr. 16. Měřič dávkového příkonu PTR 12 G (s GM detektorem), výroba V. Zítek

V NM práce s otevřenými zářiči vyžadovala kontrolu zamoření rukou a pracovních ploch. Měřiče dávkového příkonu vzhledem k malé ploše detektoru nebyly dostatečně citlivé, a proto se začaly navrhovat jak stacionární, tak přenosné měřiče plošného zamoření osazené buď několika GM detektory nebo proporcionálními detektory o větší ploše. Problém v NM byl zejména v měření kontaminace 125I. Kolem r. 1975 byla např. vyvinutá a zhotovená na klinice nukleární medicíny v Olomouci aparatura, ve které ruka pracovníka objímala NaI(Tl) detektor, která se vyznačovala vysokou citlivostí pro kontrolu kontaminace 125I a 99mTc. Firma Berthold sice v té době nabízela měřič s proporcionálním detektorem, ale dovoz byl velice obtížný.

Závěr

Postupná změna sortimentu přístrojů pro NM byla ovlivněna stavem technologie dalších oborů, umožňujících využití nových citlivějších detektorů, zvládnutí technologie jejich výroby v potřebných rozměrech a novým sortimentem součástek a funkčních vlastností v elektronické části, digitalizací vyhodnocení a využitím PC. Z tabulek v závěrečné části vyplývá, že v padesátých až sedmdesátých letech byl dlouhý časový odstup mezi firemní realizací daného typu přístroje a oznámením prvního vyzkoušení autorem myšlenky. Např. porovnání výzkumné práce H. Angera v r. 1957 (jinde 1958) s její firemní realizací v r. 1964. V programové oblasti výsledky použití „time-of-light“ byly publikovány v r. 2005 a firemně nabízeny již v r. 2006.

Co jiného je tedy za uplynulých více než 50 let? Nové přístroje umožnily podstatné zkrácení doby vyšetření pacientů. Vývoj různých programů pro rekonstrukci obrazů umožňuje přesnější a rychlejší diagnostiku. Vývoj přístrojů v oblasti radiační ochrany souběžně s předpisy z SÚJB umožňují přesnější kontrolu práce a zdraví radiačních pracovníků. Z hlediska práce lékařů i odborných pracovníků se domnívám, že dříve všichni museli znát více o průběhu jednotlivých dějů při měření, aby zvládli správné vyhodnocení několika málo vyšetřovacích postupů. V současnosti je rozsah klinických vyšetření nesrovnatelně větší a v tomto směru jsou i jiné nároky na správnou volbu typu vyšetření a programu přístroje podle potřeb konkrétního pacienta.

Závěrem práce uvádím dvě tabulky. Tabulka č.2 je věnovaná přístrojům zhotoveným v ČSR, resp. ČR, nebo jako jedněm z prvních dovezeným ze zahraničí. Tuto tabulku končím obdobím do roku 1990. V té době se začalo dovážet do ČR hodně typů scintilačních kamer SPECT, postupně SPECT/CT, a PET, resp. PET/CT. Jejich funkční vlastnosti jsou uvedeny v odborné literatuře z posledních let. Tabulka č.3 uvádí nové objevy či postupy ve světě, které byly významné pro využití v NM. Roky uváděné u jednotlivých položek jsou většinou převzaté z literatury, někdy jen odhadnuté a mohou se lišit o jeden nebo dva roky. Zároveň se omlouvám všem pracovníkům, resp. pracovištím, jejichž přístroje vlastní konstrukce nebo dovoz prvních přístrojů jsem neuvedla. Vycházela jsem ze spolupráce s pracovišti NM, které jsem se zúčastnila jako bývalá pracovnice VÚPJT.

Tab. 1. Chronologický přehled přístrojového vybavení a činnost nelékařských pracovníků (fyzik, elektronik) na NM v jednotlivých letech (převzato z práce RNDr. V. Ullmanna)
Chronologický přehled přístrojového vybavení a činnost nelékařských pracovníků (fyzik, elektronik) na NM v jednotlivých letech (převzato z práce RNDr. V. Ullmanna)

Tab. 2. Chronologický přehled počátečních činností v oblasti NM, prvních přístrojů vyrobených nebo dovezených pro nukleární medicínu v ČSR resp. v ČR. Přístroje uvedené v přehledu byly jako jedny z prvních užívány v NM v Československu. Tučně jsou uvedeny přístroje z dovozu.
Chronologický přehled počátečních činností v oblasti NM, prvních přístrojů vyrobených nebo dovezených pro nukleární medicínu v ČSR resp. v ČR. Přístroje uvedené v přehledu byly jako jedny z prvních užívány v NM v Československu. Tučně jsou uvedeny přístroje z dovozu.



Tab. 3. Chronologický přehled nových metod ve světe, které byly významné pro využití v NM
Chronologický přehled nových metod ve světe, které byly významné pro využití v NM

Olga Nováková

Oddělení radiační ochrany (lékařské fyziky) Všeobecné fakultní nemocnice v Praze

a Ústav nukleární medicíny 1. LF UK a VFN v Praze

olga.novakova@vfn.cz


Zdroje

1. Diensbier Z a kol. Diagnostika metodami nukleární medicíny. Praha, Avicenum, 1989, 385 p

2. Šámal M. Referát přednesený na konferenci k osmdesátinám prof. Dienstbiera, ÚNM 1. LF UK Praha, červen 2006

3. Andrýsek O, Zámečník J. Radioizotopové metody. Praha, Avicenum, 1972, 307 p

4. Rotreklová T. Historie nukleární medicíny, bakalářská práce. Jihočeská Universita v Českých Budějovicích, 2005

5. Bakos K, Hušák V. Nukleární medicína. Praha , Avicenum, 1985, 150 p

6. Běhounek F, Bohun A, Klumpar J. Radiologická fyzika. Praha, SNTL, 1958, 423 p

7. Kula J. Vznik a vývoj oboru přístrojů jaderné techniky v Československu. Práce z dějin techniky a přírodních věd, Svazek X (2006)

8. Katalog výrobků firmy EMPOS spol s r.o. [online].[cit. 2013-06-20]. Dostupné na: www.empos.cz/obchod

9. Ullman V. AstroNuklFyzika [online].[cit. 2013-06-20]. Dostupné na: http://AstroNuklFyzika.cz.

10. Sborník vydaný k 25. výročí EANM. Nuclear Medicine: Fusing the Ideas of Democritus and Hippocrates, 2012

11. Historie radiační ochrany v ČR, 10 let Státního ústavu radiační ochrany. Praha, SÚRO, 2006

12. Hušák V, Kleinbauer K, Erban J. Nízkoenergetické kolimátory pro pohybovou scintigrafii – návrh, konstrukce a vlastnosti. Úseková zpráva etapy stat. úkolu P-09-335-04/41 1973

13. Přístroje jaderné techniky a jejich využití v ČSSR. Sborník z konference k 25. výročí založení ústavu VÚPJT 1981

14. Bouček L. Gammagraf. Jaderná energie 1959;9:313

15. Výroční zpráva o činnosti ústavu biofysiky a nukleární medicíny FVL KU v Praze, 1969

16. Hušák V a kol. Fyzikální a technické základy scintigrafických vyšetření. Brno, Ústav pro další vzdělávání středních zdravotnických pracovníků, 1972

17. Šimáně, Č.: Život mezi atomy aneb jak to vše u nás i jinde začínalo. Řež, ÚJV, 2005

Štítky
Nukleární medicína Radiodiagnostika Radioterapie
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se