Pomiary aktywnoœci 131I zdeponowanego w tarczycy

Pomiary aktywnoœci 131I zdeponowanego w tarczycy

Wspó³czesna Onkologia (2002) vol. 6; 8 (530–533)
Celem pracy by³o stworzenie nowego modelu fantomu oraz opracowanie metodyki dla kalibracji spektrometrycznych zestawów pomiarowych przeznaczonych do okreœlania
aktywnoœci radioizotopu 131I w tarczycy u ludzi nara¿onych zawodowo na
ska¿enia oraz pacjentów poddawanych diagnostyce tarczycy z wykorzystaniem 131I. Zaprojektowano i wykonano fantom wodny z symulacj¹
p³atów tarczycowych o sta³ej objêtoœci (pojemniki w kszta³cie walca
o objêtoœci 13 cm3 ka¿dy) oraz mo¿liwoœci p³ynnej regulacji ich po³o¿enia zarówno w p³aszczyŸnie pionowej, jak i poziomej. Wykonano kalibracjê zestawu pomiarowego dla
ró¿nych efektywnych g³êbokoœci po³o¿enia tarczycy (w zakresie od 24
do 60 mm) przy zachowaniu standardowej odleg³oœci pomiêdzy detektorem a powierzchni¹ szyi pacjenta oraz opracowano metodykê oceny tej g³êbokoœci na podstawie
parametrów widma energetycznego.
W efekcie uzyskano mo¿liwoœæ oceny aktywnoœci radioizotopu 131I zdeponowanego w tarczycy niezale¿nie
od efektywnej g³êbokoœci jego po³o¿enia. Wykonano pomiary z fantomem maj¹ce na celu ocenê b³êdów
pomiarowych wynikaj¹cych z odstêpstw od standardowej geometrii
pomiarowej.
Poddano badaniu tarczycy 95 pacjentów Zak³adu Medycyny Nuklearnej Wojewódzkiego Szpitala Bródnowskiego w Warszawie, którym podano doustnie diagnostyczne dawki
radioizotopu 131I (od 2 do 4 MBq)
z zastosowaniem opracowanej metodyki pomiarowej. U ponad 96 proc.
badanych oznaczono w tarczycy aktywnoœæ wiêksz¹ œrednio o ok.
7 proc. ni¿ przy zastosowaniu metody nieuwzglêdniaj¹cej wp³ywu efektywnej g³êbokoœci po³o¿enia tarczycy na wynik pomiaru. U 60 proc. badanych stwierdzono, ¿e efektywna
g³êbokoœæ po³o¿enia tarczycy wynikaj¹ca z oceny za pomoc¹ nowej
metody jest wiêksza ni¿ uzyskana
z oceny za pomoc¹ badañ ultrasonograficznych.
S³owa kluczowe: tarczyca, fantom,
g³êbokoœæ po³o¿enia tarczycy.
Pomiary aktywnoœci 131I
zdeponowanego w tarczycy
pacjentów w czasie badañ
diagnostycznych
Measurement of activity of 131I deposited in human thyroid
during the medical examination
Tomasz Pliszczyñski, Jakub Oœko, Bogdan Filipiak,
Natalia Golnik, Zbigniew Haratym
Instytut Energii Atomowej, Ochrona Radiologiczna i S³u¿ba Awaryjno-Dozymetryczna, Otwock/Œwierk
WSTÊP
Zaprezentowane w niniejszej
pracy wyniki badañ powsta³y na
podstawie doœwiadczeñ i praktyki
pomiarowej Laboratorium Ska¿eñ
Wewnêtrznych IEA oraz pracy magisterskiej Jakuba Oœko.
Jod jest jednym z czêœciej u¿ywanych pierwiastków radioaktywnych w medycynie nuklearnej. Najczêœciej wykorzystywanym w diagnostyce i terapii izotopem jest 131I.
Zastosowanie maj¹ jeszcze 125I i 123I.
Do kalibracji licznika promieniowania tarczycy wykorzystywano
3 fantomy tarczycy: umo¿liwiaj¹cy
regulacjê po³o¿enia tarczycy fantom wodny [1], pleksiglasowy
i RSD (Radiology Support Devices
Inc., USA). Do dalszych badañ
wykorzystano wyniki kalibracji fantomem wodnym.
MATERIA£ I METODY
Fantom wodny zastosowany do
wzorcowania ma postaæ walca
o œrednicy 128 mm i wysokoœci 165
mm. Tarczyca jest symulowana przez
2 cylindryczne pojemniki o objêtoœci
13 cm3 ka¿dy. Konstrukcja mocowania pojemników umo¿liwia symulowa-
nie efektywnej g³êbokoœci po³o¿enia
tarczycy p³ynnie w przedziale od 24
do 60 mm. Widok roz³o¿onego fantomu oraz w momencie jego pomiarów kalibracyjnych prezentuje fot.
Widmo energetyczne jodu 131I
z charakterystycznymi liniami energetycznymi, przedstawiono na rycinie.
Na rycinie przedstawiono 2 przypadki kalibracji fantomu wodnego
wykonane w sta³ej, standardowej
geometrii pomiarowej stosowanej
w LPT-IEA. Standardowa geometria
pomiarowa w pomiarach dozymetrycznych to 12-centymetrowa odleg³oœæ pomiêdzy czo³em detektora a powierzchni¹ szyi pacjenta
(fantomu). Taki wybór jest kompromisem pomiêdzy maksymalizacj¹
wydajnoœci detekcji linii 364 keV,
a wygod¹ osoby mierzonej i minimalizacj¹ wp³ywu g³êbokoœci po³o¿enia tarczycy na wynik pomiaru.
Widmo górne pokazuje sytuacjê,
gdy gruczo³y tarczycy s¹ najbli¿ej
powierzchni szyi, tzn. ich œrodek
geometryczny le¿y w odleg³oœci
23 mm od powierzchni fantomu,
zaœ widmo dolne odpowiada od-
Wspó³czesna Onkologia (2002) vol. 6; 8 ( 530–533)
Key words: thyroid, phantom, effective depth of thyroid.
a
b
Fot. Fantom kalibracyjny: a) na stanowisku kalibracyjnym; b) widok czêœci sk³adowych
tarczyca na g³êbokoœci 51 mm
liczba zliczeñ [imp/kan]
The aim of our activity was: the creation of a new model of thyroid calibration phantom and working out
the method of calibration measurement sets for determination of total
activity of 131I deposited in thyroid of
people who are occupational exposured on contamination of 131I or during medical examination in which
this radioisotope was used.
A new kind of aquatic, neck phantom has been constructed in which
the thyroid glands are simulated by
two cylindrical vessels, 13 cm3
each. Those glands are able to
change their position – fluently in
horizontal and vertical way.
We have made a few sets of calibration measurements for different
effective depths of thyroid glands
(in sphere between 24 to 60 mm),
keeping a standard distance between detector and a patients’s
neck area. Basing on the results of
those measurements we have also
worked out the methodology of determination of effective depth of thyroid, using the measured gamma
spectra. In effect we have got a possibility of estimating 131I radioisotope activity deposited in thyroid, independently from its effective
depth. After that, we have performed several measurements to estimate errors followed by uncertainty of geometry measurements.
95 patients from one of Warsaw hospitals were examined using mentioned measuring method. In over
96% of them total activity in thyroid
was valued as a higher, (about middling 7%), than at ones who had
been examined by different method
which didn’t take into account the
position of thyroid.
tarczyca na g³êbokoœci 23 mm
0
39
79 119
161 203 246 290 335 381 427
energia [keV]
Ryc. Spektrogramy kalibracyjne z zastosowaniem fantomu wodnego dla dwóch po³o¿eñ gruczo³ów tarczycy
suniêciu œrodka geometrycznego
tarczycy na odleg³oœæ 51 mm od
powierzchni fantomu.
Na ocenê aktywnoœci 131I w tarczycy wp³ywa szereg ró¿nych
czynników, takich jak:
Wspó³czesna Onkologia
532
odleg³oœæ
pomiêdzy czo³em detektora a powierzchni¹ szyi lub
fantomu (wynika to ze znanego
powszechnie faktu, ¿e intensywnoœæ promieniowania maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odleg³oœci: Ÿród³o punktowe – detektor);
niesymetryczne ustawienie lub
obrót detektora wzglêdem œrodka symetrii gruczo³ów tarczycy;
efektywna g³êbokoœæ po³o¿enia
tarczycy (niestandardowa).
`
Zród³em
najwiêkszych b³êdów,
przy sta³ej geometrii pomiarowej,
jest zmienna g³êbokoœæ po³o¿enia
tarczycy i tym parametrem zajêto
siê w dalszej czêœci rozwa¿añ.
Na podstawie widma spektrometrycznego mo¿na na wiele sposobów oceniæ efektywn¹ g³êbokoœæ
po³o¿enia tarczycy, wykorzystuj¹c
w tym celu charakterystyczne piki
energetyczne.
Jedn¹ z metod jest wyznaczenie ilorazu liczby zliczeñ netto pod
pikiem 364 keV (tym samym, który wykorzystuje siê do oceny aktywnoœci) do liczby zliczeñ z obszaru rozproszenia Comptonowskiego w przedziale energii
pomiêdzy 100 i 150 keV.
Wybrano ten sposób, poniewa¿
nachylenie krzywej jest tu najwiêksze, co pozwala najdok³adniej
oceniæ po³o¿enie tarczycy, a tak¿e poniewa¿ b³¹d oceny aktywnoœci jest najmniejszy dla piku 364
keV.
WYNIKI
Kolejnym etapem badañ by³o
zweryfikowanie i próba zastosowania w praktyce opracowanej wczeœniej metody kalibracji LPT.
Pomiary aktywnoœci jodu w tarczycy po jego diagnostycznym podaniu, wykonano w Zak³adzie Medycyny Nuklearnej Wojewódzkiego
Szpitala Bródnowskiego w Warszawie.
Badaniu poddano 95 osób. Byli to pacjenci skierowani na badanie jodochwytnoœci tarczycy. 24
godz. przed pomiarem pacjenci
otrzymali doustnie jod 131I o aktywnoœci 2–4 MBq.
W sk³ad grupy wesz³o 67 kobiet
i 28 mê¿czyzn. W 65 przypadkach
znane by³y wyniki badania USG
tarczycy i okreœlone na ich podstawie wymiary p³atów.
Na podstawie zebranych danych wyznaczono mechaniczn¹
g³êbokoœæ tarczycy, efektywn¹ g³êbokoœæ tarczycy, aktywnoœæ zgromadzon¹ w tarczycy oraz jodochwytnoœæ.
Mechaniczn¹ g³êbokoœæ tarczycy wyznacza siê zak³adaj¹c, ¿e
po³o¿enie tarczycy jest zawsze
jednakowe i miêdzy tarczyc¹,
a powierzchni¹ szyi znajduje siê
8 mm tkanki. Po³o¿enie œrodka tarczycy zale¿y wiêc jedynie od wielkoœci p³atów.
Efektywn¹ g³êbokoœæ tarczycy
wyznaczono na podstawie wykonanej wczeœniej kalibracji LPT
z u¿yciem fantomu wodnego. Wykorzystano tu wyznaczone wczeœniej równanie zale¿noœci ilorazu
liczby zliczeñ netto pod pikiem
364 keV i liczby zliczeñ z obszaru rozproszenia Comptonowskiego
w przedziale energii pomiêdzy 100
i 150 keV od g³êbokoœci po³o¿enia tarczycy.
Dysponuj¹c informacj¹ o g³êbokoœci po³o¿enia tarczycy oraz znaj¹c zale¿noœæ wydajnoœci detekcji
w funkcji g³êbokoœci po³o¿enia
mo¿na okreœliæ aktywnoœæ izotopu
131
I zgromadzonego w tarczycy
w chwili pomiaru. Aktywnoœæ wyznaczono korzystaj¹c z dwóch
metod.
W metodzie prostej wykorzystano sta³¹ wartoœæ wydajnoœci detekcji ε = 0,00253 wyznaczon¹ dla
standardowej g³êbokoœci po³o¿enia
tarczycy 23 mm. W metodzie z poprawkami obliczono wydajnoœæ detekcji oddzielnie dla ka¿dego przypadku.
JodochwytnoϾ tarczycy wyznaczono jako stosunek zmierzonej
aktywnoœci w tarczycy pacjenta do
aktywnoœci kapsu³ek z radionuklidem zmierzonej tu¿ przed po³kniê-
ciem ich przez pacjenta. Wyznaczono j¹ 2-krotnie, jako jodochwytnoœæ prost¹ i z poprawkami.
W 91 przypadkach, co stanowi
95,79 proc. badanych, aktywnoϾ
zmierzona w tarczycy (a wiêc równie¿ jodochwytnoœæ) metod¹ z poprawkami by³a wiêksza od prostej,
a w pozosta³ych 4 (4,21 proc.) –
mniejsza.
Œrednio jodochwytnoœæ z poprawkami by³a wiêksza od prostej
o 6,9 proc.
Zanotowano doœæ du¿y rozrzut
– ró¿nice miêdzy jodochwytnoœci¹
z poprawkami i jodochwytnoœci¹
prost¹ wynosi³y od 34 do 6 proc.
W 65 przypadkach znane by³y
wyniki badania USG, co pozwoli³o
okreœliæ ró¿nicê miêdzy mechaniczn¹ Gm, a efektywn¹ Gef g³êbokoœci¹ tarczycy. W 26 (40 proc.)
przypadkach wiêksza okaza³a siê
mechaniczna g³êbokoœæ tarczycy,
w pozosta³ych 39 (60 proc.) –
efektywna. Œrednio g³êbokoœæ
efektywna jest wiêksza od mechanicznej o 2,4 mm.
OMÓWIENIE WNIOSKÓW
Ochrona radiologiczna
Czu³oœæ prezentowanej metody
dla 10-minutowego pomiaru w odleg³oœci 12 cm wynosi 200 Bq/tarczycê, co odpowiada 1⋅10-4 ALIo* [2]
na pojedynczy pomiar. Dla prawid³owej oceny nara¿enia od 131I nale¿a³oby prowadziæ pomiary kontrolne
przynajmniej raz na miesi¹c, co
odpowiada dla pesymistycznych
za³o¿eñ, ¿e próg czu³oœci wynosi
2 proc. ALIo rocznie.
Dok³adnoœæ pomiaru bardzo silnie zale¿y od zachowania geometrii (odleg³oœci detektor – szyja) oraz
od g³êbokoœci po³o¿enia tarczycy.
Dla oceny aktywnoœci bardzo
istotna jest informacja – kiedy nast¹pi³o wnikniêcie 131I do organizmu i jak¹ drog¹. Natomiast stosunkowo niewielki b³¹d wynika ze
stosowania dla celów kalibracji
nietkankopodobnego fantomu .
Pomiary aktywnoœci
131
I zdeponowanego w tarczycy pacjentów w czasie badañ diagnostycznych
Przyk³ad. Kalibracja: standardowy fantom pleksiglasowy (odleg³oœæ = 12 cm, tarczyca na g³êbokoœci mechanicznej = 20 mm).
Pomiar: rzeczywista odleg³oœæ =
15 cm, tarczyca z analizy widma
na g³êbokoœci efektywnej = 25
mm.
– b³¹d z powodu ró¿nicy odleg³oœci przy pomiarze i kalibracji –
ok. 25 proc.,
– b³¹d z powodu ró¿nicy w po³o¿eniu tarczycy – ok. 10 proc.,
– b³¹d z powodu ró¿nic w gêstoœci fantomu i cz³owieka – ok.
3 proc.,
Рdo tego dochodzi niepewnoϾ
dotycz¹ca czasu wnikniêcia, np.
10 dni – 25 proc., ale 20 dni –
500 proc.
Medycyna
W postêpowaniu medycznym
zawsze znana jest aktywnoϾ podanego preparatu oraz czas jego
podania, a wiêc b³êdy oceny aktywnoœci w tarczycy z tego powodu mo¿na pomin¹æ.
Utrudnienia pomiarowe zwi¹zane s¹ przede wszystkim z zapewnieniem powtarzalnoœci geometrii
pomiarowej.
Zestaw spektrometryczny wykorzystywany do pomiarów w ochronie radiologicznej nie jest najlepszym narzêdziem w badaniach klinicznych. Jego wad¹ jest zbyt
du¿a czu³oœæ, powoduj¹ca trudnoœci w ocenie aktywnoœci ju¿ przy
dawkach diagnostycznych i uniemo¿liwiaj¹ca tak¹ ocenê przy
dawkach terapeutycznych.
cej po³o¿enia tarczycy zani¿a jodochwytnoœæ nawet o ponad 30 proc.
ADRES DO KORESPONDENCJI
mgr in¿. Tomasz Pliszczyñski
Instytut Energii Atomowej
Badania
ultrasonograficzne
w wielu przypadkach pokaza³y, ¿e
tarczyce osób trafiaj¹cych do
szpitali znacznie odbiegaj¹ od
normy (du¿y rozrzut wielkoœci p³atów, asymetria, niestandardowe
po³o¿enie), a badania scyntygraficzne pokaza³y ponadto nierównomierne gromadzenie siê jodu
w p³atach tarczycy.
Dalsze badania
Planowane s¹ dalsze badania
maj¹ce na celu:
opracowanie metodyki i stanowiska pomiarowego dostosowanego do aktywnoœci terapeutycznych podawanych pacjentom,
ograniczenie b³êdów geometrii
pomiaru pacjenta,
kalibracjê z uwzglêdnieniem niestandardowej tarczycy – nowy
model fantomu.
PODZIÊKOWANIA
Autorzy serdecznie dziêkuj¹
Panu prof. Leszkowi Królickiemu za
umo¿liwienie przeprowadzenia po miarów z udzia³em pacjentów
w Warszawskim Szpitalu Bródnow skim.
PIŒMIENNICTWO
1. Oœko J. Opracowanie fantomu i sposobu kalibracji licznika promieniowania
tarczycy z uwzglêdnieniem jej po³o¿enia – praca magisterska, Politechnika
Warszawska, Wydz. Mechatroniki, Instytut Biocybernetyki i In¿ynierii Biomedycznej, 2001.
2. ICRP Publication 30. Limits for intakes
of radionuclides by workers – Part 1,
Celem tego typu pomiaru jest
mo¿liwie dok³adne okreœlenie jodochwytnoœci tarczycy niezbêdne do
planowania dalszej terapii jodowej.
Wyniki badañ wskazuj¹, ¿e wprowadzenie stosownych kalibracji,
a potem poprawek do szacowania
jodochwytnoœci, czyni¹ pomiar dok³adniejszym. Stosowanie w praktyce starej metody nie uwzglêdniaj¹-
533
vol. No 3/4, str. 23-29 i 88-89, Pergamonn Press, 1979.
*ALIo – roczne wnikniêcie na
drodze oddechowej dla osób zawodowo nara¿onych na promieniowanie jonizuj¹ce, które dla 131I wynosi 6 MBq, co odpowiada równowa¿nej dawce obci¹¿aj¹cej 50
mSv na ca³e cia³o.
Ochrona Radiologiczna
i S³u¿ba Awaryjno-Dozymetryczna
05–400 Otwock/Œwierk