Happi-15-veden käyttö sydänlihasperfuusion PET/TT-tutkimuksessa

Abstract

Kehon fysiologisia ja jopa molekyylitoimintoja tutkiva biokemiallinen kuvantaminen on mahdollistunut isotooppikuvantamismenetelmän ansiosta. Happi-15-vesi on radiolääke, jossa radioaktiivinen 15O-isotooppi on leimattuna veteen (15O-H2O). Radiovedeksi kutsuttua yhdistettä voidaan käyttää sydänlihasperfuusion PET/TT-kuvantamisessa. KYS rakentaa omaa syklotronia ja radiolääketuotantoa, minkä ansiosta radioveden käyttö mahdollistuu lähivuosina. Tämä tulee muuttamaan isotooppilääketieteen tutkimusta KYS:ssa ja koko Itä-Suomessa.

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää happi-15-veden käytettävyyttä sydänlihasperfuusion PET/TT-tutkimuksessa. Lisäksi verrattiin happi-15-veden ominaisuuksia muihin PET/TT-tutkimuksissa käytettäviin radiolääkkeisiin ja eriteltiin PET/TT-tutkimusten riskianalyysia. Kehittämistyön tavoitteena oli tuoda tietoa happi-15-veden käytöstä helpommin saataville. Tuotoksena saatiin tutkimusaineistosta koottu taulukko. Tuotos on Internetissä Theseus-tietokannassa helposti saatavilla, ja siitä voivat hyötyä niin alan opiskelijat kuin radiografiatyön ammattilaisetkin.

Opinnäytetyön teoreettinen viitekehys koottiin kirjallisuushauilla. Tutkimusaineisto koottiin kirjallisuuskatsauksella. Hakuja suoritettiin mm. PubMed-tietokannassa. Lisäksi tutkittiin referenssilistauksia ja pyydettiin materiaalia yhteistyökumppaneilta. Aineiston valinta perustui ennalta määrättyihin hyväksymiskriteereihin. Tutkimusaineistoon valikoitui 18 julkaisua, jotka taulukoitiin kehittämistyön tuotokseksi. Aineiston analysointi suoritettiin teoriajohtoisella sisällön erittelyllä. Tutkimuskysymykset ohjasivat aineiston erittelyä.

Happi-15-vedellä suoritettu PET/TT-tutkimus on hyödyllinen sepelvaltimotaudin diagnostiikassa. PET on toistaiseksi ainoa tutkimusmenetelmä, jolla voidaan kvantitatiivisesti määrittää sydänlihasperfuusion mittausarvo (myocardial blood flow, MBF). MBF-mittauksella saadaan yksilöllinen, kvantitatiivinen, alueellinen tieto sepelvaltimoiden fysiologiasta. PET/TT-tutkimus yhdistää fysiologisen ja tarkan anatomisen tiedon. Happi-15 tuotetaan syklotronilla. Sen käyttö vaatii erityisen laitteiston, jolla 15O-isotooppi saatetaan nopeasti ja automatisoidusti vesiyhdisteeksi, ja voidaan sitten infusoida potilaaseen. 15O puoliutuu 123 sekunnissa. Se on metabolisesti reagoimaton ja diffusoituu vapaasti solukalvojen läpi. Tutkimukseni perusteella 15O on ominaisuuksiltaan parempi kuin kaksi muuta yleisintä PET-radiolääkettä, 82Rb ja 13NH3, jotka kertyvät sydänlihakseen metabolisesti. 15O-PET/TT-tutkimuksen potilaalle aiheuttama säderasitus on huomattavasti pienempi kuin FDG-PET/TT-tutkimuksesta aiheutuva. Huomattavampaa kuitenkin on, että automatisoidun tuotannon ja infuusion ansiosta henkilökunta ei altistu yhtä suurille säteilyannoksille.

Jatkotutkimusaiheiksi esitän esitysmateriaalia tai julistetta katsaukseeni perustuen, 15O-isotoopin käyttöä neurologisissa tutkimuksissa, kardiologisia 3D-TT-tutkimuksia ym., 13NH3-radiolääkkeen käyttöä ja valmistusta sekä zirkonium-89 (89Zr)-isotoopin käyttöä PET-tutkimuksissa syövän diagnostiikassa.

The oxygen-15-water is a radiotracer, which contains radioactive 15O-isotope labelled with water (15O-H2O). This radiowater can be used to quantify myocardial perfusion with PET/CT. The Kuopio University Hospital (KUH) is building up it’s own cyclotron and radiotracer production facility, which allows the use radiowater. This is going to change nuclear medicine research at KUH and the whole region of Eastern Finland.

This thesis is a functional developing work. Material was collected by review by searching for international research data. The purpose was to look into the use of oxygen-15-water in PET/CT studies. Oxygen-15-water was also compared to other PET/CT radiotracers and a risk analysis of PET/CT studies was decomposed. The goal was to bring information about oxygen-15-water more easily available. The material was gathered up to table. The thesis is easily achievable on the Internet at Theseus-database. It can be utilized by students and radiography professionals.

The theoretical context of the thesis was gathered up with literary researches. The research data was compiled by a literary review. Researches were run at PubMed database etc. Reference listings were researched. I also had the pleasure of getting data from associates. The selection of the data was grounded on specified criteria. The research data contained 18 publications and was gathered up to a table. The data was analyzed by the method of theoretically directed decomposition. The research questions directed the decomposition.

The PET/CT study with oxygen-15-water is beneficial in the diagnosis of coronary artery disease (CAD). PET is so far the only research method that can be used to quantitatively measure myocardial blood flow (MBF). This measurement represents the patient’s individual, quantitative and regional physiological state in myocardium and coronary arteries. The PET/CT study unites physiological and anatomical data. Oxygen-15 is produced with cyclotron. To use oxygen-15-water, special equipment is required. An automated system produces oxygen-15-water of 15O-gas and water, which can be infused into a patient. Halflife of 15O is 123 seconds. It is metabolically inert and diffuses freely through cell membraces. As found out in this research, 15O seems to be superior to two other commonly used PET radiotracers 82Rb and 13NH3, as the use of those is based on their uptake in myocardium. The PET/CT study with oxygen-15-water causes remarkably smaller radiation dose to a patient than FDG-PET/CT. It is also better for the staff, as the automated system minimalizes the radiation burden brought to them.

As follow-up research titles I would propose a presentation of imaging of myocardial perfusion with PET/TT grounded on my research, 15O and neurology, 3D-modeling in the cardiac CT-angiography etc., use of the 13NH3 radiotracer and 89Zr and tumour diagnosis with PET.