Klinische radiometrie

Klinische radiometrie is het meten van de radioactiviteit van het gehele lichaam of een deel ervan na toediening van een radiofarmacon in het lichaam. In de klinische praktijk worden doorgaans gamma-emitterende radionucliden gebruikt. Nadat een radiofarmacon dat een dergelijk radionuclide bevat in het lichaam is geïnjecteerd, wordt de straling ervan opgevangen door een scintillatiedetector die zich boven het overeenkomstige lichaamsdeel van de patiënt bevindt. De resultaten van het onderzoek worden meestal op een lichtbord weergegeven als het aantal pulsen dat gedurende een bepaalde periode is geregistreerd, of als een telfrequentie (in pulsen per minuut). In de klinische praktijk is deze methode niet van groot belang. Ze wordt meestal gebruikt in gevallen waarin het noodzakelijk is om de opname van radionucliden te identificeren en te evalueren wanneer deze per ongeluk in het menselijk lichaam terechtkomen - door onvoorzichtigheid of bij rampen.

Een interessantere methode is whole body radiometrie. Bij deze methode wordt een persoon in een speciale kamer met lage achtergrond geplaatst, waarin zich verschillende speciaal georiënteerde scintillatiedetectoren bevinden. Dit maakt het mogelijk om radioactieve straling van het hele lichaam te registreren, onder omstandigheden met minimale invloed van de natuurlijke radioactieve achtergrond, die, zoals bekend, in sommige delen van het aardoppervlak vrij hoog kan zijn. Als tijdens radiometrie een lichaamsdeel (orgaan) bedekt is met een loden plaat, kan de bijdrage van dit lichaamsdeel (of het orgaan onder de plaat) aan de totale radioactiviteit van het lichaam worden beoordeeld. Op deze manier is het mogelijk om het metabolisme van eiwitten, vitaminen en ijzer te bestuderen en het volume extracellulair water te bepalen. Deze methode wordt ook gebruikt bij het onderzoeken van personen met accidentele opname van radionucliden (in plaats van conventionele klinische radiometrie).

Geautomatiseerde radiometers worden gebruikt voor laboratoriumradiometrie. Reageerbuizen met radioactief materiaal staan op een transportband. Onder besturing van een microprocessor worden de reageerbuizen automatisch naar het venster van de wellteller gevoerd; na voltooiing van de radiometrie worden de reageerbuizen automatisch verwisseld. De meetresultaten worden berekend in een computer en na de juiste verwerking naar een printer gestuurd. Moderne radiometers voeren complexe berekeningen automatisch uit en de arts ontvangt direct informatie, bijvoorbeeld over de concentratie van hormonen en enzymen in het bloed, wat de nauwkeurigheid van de metingen aangeeft. Als de werklast bij laboratoriumradiometrie klein is, worden eenvoudigere radiometers gebruikt met handmatige verplaatsing van de reageerbuizen en handmatige radiometrie, in een niet-automatische modus.

Radionuclidendiagnostiek in vitro (van het Latijnse vitrum - glas, aangezien alle onderzoeken in reageerbuizen worden uitgevoerd) verwijst naar microanalyse en bevindt zich op het grensvlak tussen radiologie en klinische biochemie. Het maakt het mogelijk om de aanwezigheid van verschillende stoffen van endogene en exogene oorsprong in biologische vloeistoffen (bloed, urine) op te sporen, die daar in verwaarloosbare of, zoals chemici zeggen, verdwijnende concentraties aanwezig zijn. Dergelijke stoffen omvatten hormonen, enzymen, geneesmiddelen die voor therapeutische doeleinden in het lichaam worden ingebracht, enz.

Bij diverse ziekten, zoals kanker of een hartinfarct, komen specifieke stoffen in het lichaam voor. Deze worden markers genoemd (van het Engelse merk). De concentratie van markers is net zo verwaarloosbaar als die van hormonen: letterlijk enkele moleculen in 1 ml bloed.

Al deze studies, uniek in hun nauwkeurigheid, kunnen worden uitgevoerd met behulp van radioimmunologische analyse, ontwikkeld in 1960 door de Amerikaanse onderzoekers S. Berson en R. Yalow, die later de Nobelprijs voor dit werk ontvingen. De brede implementatie ervan in de klinische praktijk markeerde een revolutionaire sprong voorwaarts in de microanalyse en radionuclidendiagnostiek. Voor het eerst kregen artsen de kans, en een zeer reële kans, om de ontwikkelingsmechanismen van vele ziekten te ontrafelen en deze in een vroeg stadium te diagnosticeren. Endocrinologen, therapeuten, gynaecologen en kinderartsen voelden het belang van de nieuwe methode het meest zichtbaar.

Het principe van de radioimmunologische methode bestaat uit de competitieve binding van de gewenste stabiele en vergelijkbare gelabelde stoffen aan een specifiek receptorsysteem.

Om een dergelijke analyse uit te voeren, worden standaardsets met reagentia geproduceerd, die elk ontworpen zijn om de concentratie van een bepaalde stof te bepalen.

Zoals te zien is in de figuur, interageert het bindingssysteem (meestal specifieke antilichamen of antiserum) gelijktijdig met twee antigenen, waarvan er één het gewenste is en de andere de gelabelde analoog. Er worden oplossingen gebruikt waarin het gelabelde antigeen altijd meer dan antilichamen bevat. In dit geval speelt zich een ware strijd af tussen de gelabelde en ongelabelde antigenen om de verbinding met antilichamen. Deze laatste behoren tot immunoglobulinen van klasse G.

Ze moeten zeer specifiek zijn, d.w.z. alleen reageren met het antigeen dat wordt bestudeerd. Antilichamen accepteren alleen specifieke antigenen op hun open bindingsplaatsen, en in hoeveelheden die evenredig zijn met het aantal antigenen. Dit mechanisme wordt figuurlijk beschreven als het "sleutel-en-slot"-fenomeen: hoe groter de initiële hoeveelheid van het gewenste antigeen in de reagerende oplossingen, hoe minder radioactieve analoog van het antigeen door het bindingssysteem wordt gevangen en hoe groter het deel ervan ongebonden blijft.

Gelijktijdig met de bepaling van de concentratie van de gewenste stof in het bloed van de patiënt, onder dezelfde omstandigheden en met dezelfde reagentia, wordt een onderzoek uitgevoerd naar standaardsera met een nauwkeurig bepaalde concentratie van het gewenste antigeen. Op basis van de verhouding van de radioactiviteit van de gereageerde componenten wordt een kalibratiecurve opgesteld, die de afhankelijkheid van de radioactiviteit van het monster van de concentratie van de te onderzoeken stof weergeeft. Door vervolgens de radioactiviteit van de van de patiënt verkregen materiaalmonsters te vergelijken met de kalibratiecurve, wordt de concentratie van de gewenste stof in het monster bepaald.

In-vitroanalyse van radionucliden werd radioimmunologisch genoemd, omdat het gebaseerd is op het gebruik van immunologische antigeen-antilichaamreacties. Later ontstonden echter andere soorten in-vitrostudies, met vergelijkbare doelen en methodologieën, maar met verschillende details. Als een antilichaam bijvoorbeeld als gelabelde stof wordt gebruikt en niet als antigeen, wordt de analyse immunoradiometrisch genoemd; als weefselreceptoren als bindingssysteem worden gebruikt, spreekt men van radioreceptoranalyse.

Het in vitro radionuclideonderzoek bestaat uit 4 fasen.

• De eerste stap is het mengen van het geanalyseerde biologische monster met reagentia uit de kit met antiserum (antilichamen) en een bindingssysteem. Alle manipulaties met oplossingen worden uitgevoerd met speciale semi-automatische micropipetten; in sommige laboratoria worden ze machinaal uitgevoerd.
• De tweede fase is de incubatie van het mengsel. Deze duurt tot een dynamisch evenwicht is bereikt: afhankelijk van de specificiteit van het antigeen varieert de duur van enkele minuten tot enkele uren en zelfs dagen.
• De derde fase is de scheiding van vrije en gebonden radioactieve stoffen. Hiervoor worden de in de kit aanwezige sorbentia (ionenwisselaarharsen, koolstof, enz.) gebruikt, die zwaardere antigeen-antilichaamcomplexen neerslaan.
• De vierde fase bestaat uit radiometrie van de monsters, het opstellen van kalibratiecurven en het bepalen van de concentratie van de gewenste stof. Al deze handelingen worden automatisch uitgevoerd met behulp van een radiometer met microprocessor en printer.

Zoals uit het bovenstaande blijkt, is radioimmunologische analyse gebaseerd op het gebruik van een radioactief antigeenlabel. In principe kunnen echter ook andere stoffen als antigeen- of antilichaamlabel worden gebruikt, met name enzymen, luminoforen of sterk fluorescerende moleculen. Dit vormt de basis voor nieuwe microanalysemethoden: immuno-enzym, immunoluminescentie en immunofluorescentie. Sommige hiervan zijn veelbelovend en concurreren met radioimmunologisch onderzoek.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]