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Health Professionals Magazine
HPM 2013; 1(1):53-64 DOI: 10.12864/HPM.2013.102
Articolo originale
Tubercolosi & Fumo di Tabacco:
Taratura diproblema
un Captatore
tiroideo per
la valutazione
della
immunitario
ma non
solo
contaminazione interna da Iodio-131
Tuberculosis & tobacco smoke:
Thyroid probe
counter
calibration
for Iodine-131
immune
problem
but not only
internal contamination assessment.
Paola Pironti
2
Dott.re Stefano
PaolaTerritoriale,
Saletti, 3Luca
U.O. diMannucci,
Pneumotisiologia
AUSLVaggelli,
di Bologna4Cesare Gori
1
Società Italiana di Tabaccologia, SITAB
TSRM, U.O Diagnostica per Immagini Azienda Ospedaliero-Universitaria Meyer, Firenze, Italia
2
Dirigente Fisico, SOD Fisica Sanitaria, Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi, Firenze, Italia
3
Dirigente Medico, SOD Medicina Nucleare, Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi, Firenze, Italia
4
Dirigente Fisico, SOD Fisica Sanitaria, Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi, Firenze, Italia
1
Riassunto
Introduzione e scopo del lavoro. Il Captatore tiroideo è impiegato nella routine clinica per la valutazione della
funzione iodoconcentrante ed efficienza follicolare della ghiandola tiroidea in pazienti ipertiroidei destinati a terapia
con 131I. Un altro possibile campo di applicazione riguarda la radioprotezione degli operatori per la determinazione
dell’attività introdotta a seguito di contaminazione per esposizione professionale.
Lo scopo del presente lavoro è quello di effettuare la taratura del Captatore in termini di attività-conteggio in
modo da poter ottenere, laddove ci trovassimo di fronte ad un soggetto contaminato da 131I, una stima dell’attività
introdotta al momento della contaminazione per poi calcolare la dose efficace e quindi il rischio clinico.
Materiali e metodi. Presso il reparto di Medicina Nucleare dell’AOU Careggi il test di captazione prevede la somministrazione di una attività nota di 131I(70 µCi) e mediante misure combinate tiroide-coscia eseguite alla 24^, 72^ e
96^ ora la valutazione della percentuale di uptake ghiandolare.
L’operazione di taratura consiste nell’eseguire misure in fantoccio simulante collo e tiroide a diverse distanze e con
attività nota per ricavare relazioni conteggi-tempo e conteggi-attività.
Il confronto dei dati ottenuti con quelli derivanti da misure di captazione eseguite su pazienti ipertiroidei ci è
servito per simulare una contaminazione e per verificare la bontà del metodo.
I fantocci sono stati appositamente realizzati con struttura:
•
tipo collo (di forma cilindrica)
•
tipo tiroide (ellissoidali, da inserire in fantoccio collo)
Le acquisizioni in fantoccio sono state eseguite per alcune settimane a diverse distanze (contatto, 5, 10 e 25 cm).
Le misure a 25 cm sono state effettuate allo scopo di confrontare i dati ottenuti con quelli clinici, in modo da poter
verificare l’ordine di grandezza dell’attività iniettata.
Risultati e discussione. La relazione conteggi-tempo ottenuta è funzionale a ricavare la relazione conteggi-attività
per calcolare l’attività introdotta (o almeno il suo ordine di grandezza) in caso di contaminazione da 131I. Per effettuare
il confronto con i dati paziente, utilizzando i dati di percentuale di captazione della ghiandola, sono state costruite
delle curve captazione-tempo e ricavato il tempo di dimezzamento efficace.
Ad esempio, con riferimento ad uno dei pazienti ipertiroidei considerati, abbiamo ricavato una attività introdotta di
circa 23 µCi che, pur non essendo identica a quella reale (70 µCi), risulta tuttavia dello stesso ordine di grandezza.
Conclusioni. Laddove ci trovassimo di fronte ad un soggetto contaminato con 131I, eseguendo con il Captatore
almeno tre misure in tiroide al trascorrere del tempo, è possibile associare il conteggio ottenuto al momento della
misura ad una percentuale di captazione al momento dell’introduzione. Dalla curva che otteniamo possiamo ricavare
il conteggio al tempo zero e quindi al momento dell’incorporazione, trascurando la fisiologia dell’organo nonché una
sua possibile patologia. Confrontando il valore ottenuto con i dati ricavati in fase di sperimentazione in fantoccio è
possibile associare al conteggio un valore di attività. L’attività ricavata permette, utilizzando il modello MIRD, una
valutazione del rischio clinico calcolando la dose assorbita dagli organi a rischio e la dose efficace.
Parole chiave: captatore tiroideo, contaminazione interna, dosimetria interna
Copyright © Società Editrice Universo (SEU)
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Health Professionals Magazine 1, 01, 2013
Abstract
Thyroid probe counter calibration for Iodine-131 internal contamination assessment
Introduction and aim of work. Thyroid probe counter is used in clinical routine iodine concentrating function and
follicular efficiency of thyroid gland for evaluation in hyperthyroid patients selected for 131I therapy. Another possible
field of application is operators protection for during their professional activities.
The aim of this work is to perform the calibration of thyroid probe counter in terms of activity-counts to obtain,
when we face a subject contaminated by 131I, an estimation of the activity at the time of contamination, in order to
calculate the effective dose and thus the clinical risk.
Materials and methods. At Nuclear Medicine department of AOU Careggi (Azienda Ospedaliero-Universitaria
Careggi) uptake test is based on the administration of a known activity of 131I (70 μCi) and on combined measurements thyroid-thigh (24^, 72^ and 96^ hour) to assess percentage glandular uptake performed.
Calibration is based on measurements on phantom simulating the neck and thyroid gland at different distances
and with a known activity to extrapolate relations counts-activity and counts-time.
Comparison between collected data and uptake measurements in hyperthyroid patients, allows us to verify the
reliability of the method.
Phantoms employed in such experiment are specially made with this structure:
•
Neck type (cylindrical)
•
Thyroid type (ellipsoidal, to be inserted in phantom neck)
Acquisitions were performed for some weeks, at different distances (contact, 5cm, 10cm and 25cm). Measurements at 25cm have been conducted in order to compare collected data with those relating to measurements on
hyperthyroid patients, to verify the order of magnitude of the injected activity.
Results and Discussion. Collected counts-time data are used to extrapolate counts-activity table and thus to calculate injected activity (or at least the order of magnitude) in the event of contamination with 131I. In order to make
the comparison with patient data, using gland uptake percentages, gland uptake-time curves were built and effective
half-life was calculated.
For example, refering to one of hyperthyroid patients considered, we estimated an injected activity of about 23
μCi that, although not the same as actual (70 μCi), is of the same order of magnitude.
Conclusions. When we face a person contaminated with 131I, the execution of 3 measurements over time with
thyroid probe counter, makes it possible to associate obtained counting at the time of measurement with uptake
percentages at introduction time: from such curve we can extract the counting at time zero and thus at the time of
introduction, neglecting the physiology of the organ as well as a possible pathology.
By comparing the obtained value with acquired in phantom mesurements it’s possible to associate a counting
value of activity.
Derived activity allows, using standard MIRD model for calculation of internal radiation dosimetry, an assessment
of clinical risk by calculating the dose absorbed by organs at risk and the effective dose.
Key words: thyroid probe counter, internal contamination, internal dosimetry
Sigle
ADC: Convertitore Analogico Digitale
AOU: Azienda Ospedaliero-Universitaria
BGO: Germanato di Bismuto
GSO: Ortosilicato di Germano
LSO: Ortosilicato di Lutezio
MCA: Analizzatore Multicanale
MIRD: Medical Internal Radiation Dose
MN: Medicina Nucleare
NaI(Tl): Cloruro di Sodio attivato al Tallio
PC: Personal Computer
PET: Tomografia a Emissione di Positroni
PMT: Tubo Fotomoltiplicatore
Z: Numero Atomico
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Taratura Captatore tiroideo
Introduzione e scopo
Materiali e metodi
In Medicina Nucleare l’utilizzo del Captatore
tiroideo è finalizzato alla valutazione della funzione iodo-concentrante e dell’efficienza follicolare tiroidea allo scopo di stabilire l’opportuno
dosaggio terapeutico con Iodio 131. Presso la
AOU Careggi infatti, esso è routinariamente
impiegato, unitamente alla scintigrafia tiroidea,
per determinare lo stato di funzionalità della tiroide o del residuo ghiandolare post-intervento
chirurgico in pazienti selezionati in quanto ipertiroidei. L’apparecchiatura può tuttavia costituire un valido strumento per la determinazione
dell’attività introdotta a seguito di contaminazione per esposizione professionale o incidente
nucleare.
Lo scopo del presente lavoro consiste nella
taratura del Captatore tiroideo della Medicina
Nucleare della AOU Careggi mediante la misura dei conteggi in fantoccio simulante collo e
tiroide umani. Nello specifico, si tratta di fantocci in plexiglas che sono stati appositamente
realizzati per le misure oggetto di questo studio;
gli stessi sono stati riempiti con una miscela di
acqua e 131I avente attività nota e posizionati a
varie distanze dal Captatore sì da ottimizzare la
sensibilità della misura in funzione della attività
presente. Sono state quindi ricavate relazioni
conteggi-tempo e conteggi-attività dalle quali,
note le percentuali di uptake, è possibile risalire
al valore di attività introdotto o almeno al suo
ordine di grandezza.
Una verifica indicativa della bontà della metodica seguita è stata successivamente effettuata confrontando i risultati ottenuti con i dati
relativi alle captazioni effettuate su pazienti candidati alla terapia per ipertiroidismo.
Principio di funzionamento del Captatore
Il Contatore PROBE COUNTER ISOMED 101
oggetto del presente lavoro è un sistema di
misura in vivo per applicazioni generali in Medicina Nucleare (Figura 1). È disponibile separatamente o in combinazione con altri strumenti
quali sonde a scintillazione e rivelatori a semiconduttore. Le applicazioni tipiche riguardano
i test di funzionalità della ghiandola in pazienti
ipertiroidei e l’impiego come spettrometro gamma per misure di radioprotezione. Il Contatore
ISOMED 101 lavora sulla base di un PC dotato di
monitor a colori. Il PC è collegato ad un sistema
di rivelazione composto da cristallo scintillatore,
fotomoltiplicatore, convertitore analogico digitale (ADC) ed analizzatore multicanale (MCA).
L’ampiezza degli impulsi forniti dalla sonda a
scintillazione nella rivelazione è proporzionale
all’energia della radiazione gamma incidente. Gli
impulsi vengono amplificati da un sistema di tubi fotomoltiplicatori e l’analizzatore multicanale
permette di memorizzarli nei canali pertinenti
in base alla loro ampiezza. La visualizzazione dei
dati avviene su monitor a colori per mezzo di un
set di finestre energetiche caratteristiche per i
diversi radionuclidi impostati e memorizzati.
Sistema di rivelazione
La combinazione di un cristallo scintillatore con un tubo fotomoltiplicatore rappresenta
uno dei sistemi di rivelazione delle radiazioni
ionizzanti più utilizzati, soprattutto per le applicazioni di Medicina Nucleare. Sono infatti
molti i vantaggi che il rivelatore a scintillazione
Figura 1 - Sistema PROBE COUNTER ISOMED 101
Figure 1 - PROBE COUNTER ISOMED 101 system
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presenta rispetto ad altri tipi di rivelatori quali,
il veloce tempo di risposta ed un’alta efficienza
di rivelazione.
Utilizzo del Captatore nella routine clinica
Le prime indagini cliniche di Medicina Nucleare sono state indirizzate allo studio della ghiandola tiroidea permettendo di approfondirne la
conoscenza fisiopatologica.
Ancora oggi, nonostante l’evoluzione di altre
tecniche di imaging volte allo studio funzionale
della tiroide, le indagini medico nucleari hanno
un ruolo prioritario nello studio di patologie a
carico di questo organo. Ne è un esempio il “test
di captazione tiroidea”, effettuato con l’utilizzo
del Captatore, necessario per la valutazione della funzione iodoconcentrante e dell’efficienza
follicolare: utilizzando come tracciante lo Iodio
131 il test permette di determinare lo stato di
funzionalità della tiroide o del residuo ghiandolare post-intervento chirurgico in pazienti
che dovranno essere indirizzati alla terapia con
radioiodio.
Il test di captazione tiroidea viene eseguito
principalmente:
- in soggetti ipertiroidei per valutare la
cinetica dello Iodio e quindi stabilire la
giusta dose da erogare alla ghiandola
mediante terapia con radioiodio
- in soggetti operati di cancro della tiroide
per la valutazione di eventuale residuo
ghiandolare e quindi possibili candidati
alla terapia ablativa
- per individuare possibili alterazioni del
processo di organificazione dello Iodio
Ipertiroidismo e sua terapia
L’utilizzo di radioisotopi a scopo terapeutico
in endocrinologia risale ai primi anni 40 quando
soggetti affetti da ipertiroidismo furono trattati
con dosi terapeutiche con uno degli isotopi dello
Iodio, lo Iodio 131 (131I). Da allora il trattamento
con 131I è divenuto la terapia elettiva per questo
tipo di patologia; questa circostanza ha permesso di consolidare la conoscenza sulla sicurezza e
sull’efficacia di questo trattamento.
Lo Iodio 131
Lo Iodio 131, detto anche radioiodio, è uno
degli isotopi dello Iodio maggiormente impiegati in Medicina Nucleare. Ha un tempo di dimezzamento di 8 giorni ed emissioni di tipo γ e β
utilizzate rispettivamente per diagnosi e terapia.
Il suo impiego principale è in ambito medico e
Health Professionals Magazine 1, 01, 2013
farmaceutico anche se viene annoverato come
uno dei pericoli radioattivi maggiori visto che è
uno dei prodotti della fissione nucleare (fissione
dell’Uranio e del Plutonio).
La capacità di concentrazione dello Iodio 131
all’interno delle cellule tiroidee è utilizzata in
Medicina Nucleare sia a scopi diagnostici che
terapeutici. Da un lato viene sfruttata la sua
emissione γ al fine di valutare la funzionalità
dell’organo e per la ricerca di eventuali metastasi; dall’altro la sua tossicità, dovuta all’emissione
β, per distruggere interamente la ghiandola in
caso di malattia.
Test di captazione tiroidea con Iodio 131
Il test di captazione tiroidea con Iodio 131
viene effettuato mediante l’utilizzo del Captatore tiroideo. Prima dell’esecuzione dell’esame è
necessario accertarsi che il paziente non abbia
assunto farmaci o sostanze che possano interferire con la captazione dello Iodio rendendo il
test inattendibile, tra cui:
- prodotti che contengono Iodio
- tireostatici
- ormoni tiroidei
- farmaci che aumentino il metabolismo
della ghiandola
La dose traccia consiste in circa70 µCi di Iodio
131 misurata tenendo conto della radioattività
di fondo presente all’interno della cella calda.
Il primo giorno (gg. 0) la siringa contenente la
dose traccia viene contata al Captatore permettendo così la conversione dell’attività in colpi
per minuto (cpm) in modo da poter in seguito
effettuare un confronto con le misure fatte sul
paziente con lo stesso strumento. La siringa viene contata per 180 secondi, in una determinata
posizione, alla distanza clinica di 25 cm, misurata mediante un opportuno distanziatore.
Dopo l’iniezione del tracciante al paziente
viene misurata la siringa vuota, nelle stesse
identiche condizioni, per valutare il residuo e
conoscere quindi il valore dell’attività realmente
somministrata; allo stesso scopo viene misurata
anche l’attività di fondo presente all’interno della sala, come già spiegato.
Effettuate queste operazioni il paziente viene
congedato e invitato a presentarsi di nuovo il
giorno seguente, possibilmente alla stessa ora
(a distanza di 24 ore).
Il secondo giorno (gg. 1) il paziente si ripresenta in Medicina Nucleare; la quasi totalità dello Iodio introdotto sarà concentrato in tiroide.
Nelle stesse condizioni del gg. 0 viene fatto
distendere sul lettino ed eseguita una misura di
180 secondi con il Captatore, posizionando la
Taratura Captatore tiroideo
sonda sul giugulo a distanza clinica (sempre 25
cm). Dopo di che si effettua una ulteriore misura
sulla coscia a circa 10 cm dalla rotula, per avere
una indicazione dell’attività che è rimasta nel
circolo sanguigno e non è stata captata dalla
tiroide (fondo biologico). La misura combinata
tiroide-coscia viene effettuata anche alla 72^
e 96^ ora. I dati acquisiti vengono inseriti in
un programma che permette di ottenere una
curva di captazione (captazione-tempo), cioè la
percentuale di Iodio concentrato in tiroide dalla
24^ alla 96^ ora.
Il risultato della valutazione della curva di
captazione viene espresso in percentuale. Generalmente alla 24^ ora si ha il picco massimo di
captazione mentre alla 72^ ora ci troviamo nella
fase di dismissione del tracciante dalla ghiandola. Solitamente la captazione media si aggira
intorno al 30-70 % ed è ricavata dal rapporto tra
il conteggio del paziente alla 24^ ora ed il conteggio della siringa al giorno zero.
Valutando la percentuale di captazione e le
dimensioni della ghiandola (così come risultanti
dalla scintigrafia con γ camera) il medico nucleare è in grado di capire, sulla base di protocolli e
linee guida, come il paziente risponde al radioisotopo e stabilire l’opportuna terapia.
Cenni di dosimetria interna
Con il Captatore tiroideo andremo a valutare l’attività introdotta nell’organismo in caso
di contaminazione da Iodio 131: questo dato
permette un calcolo di dosimetria interna al
fine di valutare la dose efficace ai vari organi
determinata dalla fisiologica biodistribuzione
del radioisotopo (Figura 2).
La Dosimetria Interna si occupa del calcolo
della dose ai diversi organi e tessuti del corpo
umano in seguito all’introduzione di sostanze
57
radioattive, ovvero in tutti quei casi in cui la
sorgente sia un radionuclide che irraggia dall’interno dell’organismo. Non sono generalmente
inclusi casi in cui il radionuclide viene introdotto
per mezzo di impianti brachiterapici, ma solamente quelli in cui il radioisotopo segue un
determinato processo metabolico.
La stima della dose viene effettuata facendo
ricorso a modelli compartimentali che scambiano e rinnovano continuamente tra loro elementi
(molecole, ioni, etc.) secondo una determinata
cinetica. Conoscere l’evoluzione nel tempo della
biodistribuzione del radionuclide è quindi di fondamentale importanza nei calcoli di dosimetria
interna. Il tempo necessario affinché l’attività
del radionuclide si riduca alla metà, per effetto
dei processi biologici, è definito come tempo
di dimezzamento biologico (T1/2b). Questo, in
combinazione con il tempo di dimezzamento
fisico (T1/2f) del radionuclide, dà luogo al tempo
di dimezzamento efficace (T1/2eff):
1/Teff = 1/Tf + 1/Tb
Il fine che si pone la dosimetria interna,
quando un radionuclide sia stato introdotto
nell’organismo (nel nostro caso Iodio 131), è
quello di conoscere quale sarà la dose assorbita
da ciascun organo in modo da poter calcolare la
dose efficace.
Le informazioni necessarie per il calcolo sono
di natura biologica e fisica. Tra le prime abbiamo:
- la cinetica del radionuclide all’interno
dell’organismo
- gli organi interessati dalla distribuzione
- la frazione dell’attività introdotta presente in ogni organo e la sua evoluzione
nel tempo
mentre dal punto di vista fisico:
- l’energia in gioco e la qualità della radiazione (α, β, γ)
Figura 2 - Rappresentazione schematica della distribuzione di vari
radionuclidi
Figure 2 - Schematic representation
of some radionuclides distribution
58
Health Professionals Magazine 1, 01, 2013
-
la geometria del sistema (organi e tessuti del corpo umano)
- il contributo alla dose da ciascun organo
sorgente ad un organo bersaglio
Per le stime di dosimetria interna vengono
utilizzati opportuni formalismi, il più impiegato
dei quali è attualmente il Modello M.I.R.D. (Medical Internal Radiation Dose).
L’apparato sperimentale
Verranno descritti i materiali utilizzati e tutte
le procedure effettuate prima, durante e dopo le
operazioni di misura mediante il Captatore tiroideo
atte a finalizzare il nostro scopo: risalire all’attività
introdotta in caso di contaminazione da Iodio 131.
Nel nostro studio intendiamo simulare il caso in
cui, a differenza del test di captazione tiroidea per
cui il Captatore è normalmente utilizzato, l’attività
presente non è conosciuta e rappresenta l’incognita da risolvere in occasione di introduzione accidentale di radioiodio all’interno dell’organismo.
La contaminazione da Iodio 131 può presentarsi fondamentalmente in due condizioni:
- contaminazione di un operatore durante
lo svolgimento delle proprie mansioni
- contaminazione di uno o più soggetti in
caso di incidente nucleare
In entrambe sappiamo di sicuro che il soggetto
è contaminato ma non è nota l’attività introdotta.
Effettuando misure in tiroide mediante il captatore, opportunamente tarato si intende risalire a
quanto ammonta l’attività introdotta e successivamente alla dose agli organi al fine di poter far
fronte ad eventuali danni precoci o tardivi.
Per la taratura dello strumento abbiamo utilizzato un fantoccio di geometria nota simulante
il collo di un individuo, all’interno del quale è
stato inserito un inserto ellissoidale a forma di
tiroide standard contenente una sorgente di attività conosciuta. L’attività utilizzata sarà nell’ordine di poche decine di µCi di 131I.
Le misure in fantoccio sono state effettuate
con cadenza settimanale per circa 2-3 mesi in
modo da poter costruire una curva d’attività in
funzione del tempo. Lo scopo ultimo è quello
di correlare alle varie attività della sorgente il
relativo numero di conteggi misurati.
Le acquisizioni sono state eseguite a varie
distanze:
- clinica (~ 25 cm)
- contatto, 5 e 10 cm per massimizzare
la sensibilità di conteggio in caso di
introduzione di attività molto minori di
quelle impiegate in diagnostica (contaminazione o incidente)
Le misure a distanza di 25 cm sono state effettuate allo scopo di procedere, in un secondo momento, al confronto tra i dati ottenuti mediante
studio sperimentale su fantoccio ed attività nota
e quelli ottenuti mediante misure su pazienti
ipertiroidei, per verificare l’attività iniettata o almeno il suo ordine di grandezza, simulando così
una contaminazione da Iodio 131.
I fantocci
I fantocci utilizzati sono stati fatti appositamente realizzare dall’Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi (Figura 3).
La loro struttura è stata studiata in modo
tale da rendere le condizioni di acquisizione più
riproducibili e realistiche possibile. Avremo a
disposizione un fantoccio cilindrico in plexiglas
Figura 3 - Fantocci per sperimentazione
Figure 3 - Phantoms for experimentation
59
Taratura Captatore tiroideo
simulante il collo del paziente. Il fantoccio collo
è dotato di un alloggio decentrato verso la superficie, in modo da simulare la naturale posizione della tiroide, all’interno del quale possono
essere inseriti vari inserti realizzati con lo stesso
materiale:
- inserto per siringa standard
- inserto per siringa da insulina
- inserto simulante le dimensioni di una
ghiandola tiroidea standard, in condizioni fisiologiche
- inserto simulante le dimensioni di una
ghiandola tiroidea in condizioni patologiche
Per facilitare la comprensione chiameremo
gli ultimi due con il nome di fantoccio tiroide. Gli
inserti per le siringhe sono dotati di una apposita scanalatura e vengono inseriti nel fantoccio
collo per eseguire, utilizzando il Captatore, il
conteggio dell’attività preparata prima di essere
trasferita all’interno degli inserti simulanti la
tiroide o direttamente al paziente.
I fantocci tiroide presentano al loro interno
delle cavità ellissoidali di diverse grandezze atte
a riprodurre più fedelmente possibile la morfologia della ghiandola (più grande per la tiroide
fisiologica, più piccola per quella patologica);
queste comunicano con l’esterno mediante un
condotto chiuso ermeticamente da un tappo a
vite. Con l’ausilio di una siringa è possibile riempire la cavità con l’attività (poche decine di µCi)
desiderata, diluita in soluzione fisiologica, fino al
completo riempimento della stessa.
Il fantoccio tiroide utilizzato nella sperimentazione è quello simulante una ghiandola di
individuo standard in condizioni fisiologiche
(dimensioni mm 50x16, volume cc 6.7).
Preparazione dell’attività
L’attività necessaria per il nostro lavoro è stata messa a disposizione dalla Medicina Nucleare
dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi.
La siringa contenente 131I è stata preparata dal
personale TSRM del reparto di Medicina Nucleare all’interno della Camera Calda e misurata
con il Calibratore di Dose, dopo aver opportunamente effettuato sullo stesso i controlli di
misura del fondo e stabilità giornaliera, in modo
da avere assoluta certezza sul valore dell’attività
presente.
In seguito, previo conteggio della siringa al
Captatore, l’attività è stata trasferita all’interno
del fantoccio tiroide. Questa operazione è stata
eseguita totalmente a mano in Camera Calda, al
riparo di apposite schermature e senza l’ausilio
del Frazionatore di Dose a causa della ridotta at-
tività e delle evidenti difficoltà di trasferimento
della stessa all’interno dell’inserto mediante apparecchiatura automatica. Utilizzando la stessa
siringa contenente il radioiodio, si è aspirata la
soluzione fisiologica e trasferita la miscela radioattiva all’interno del fantoccio tiroide. Questa
procedura è stata eseguita più volte al fine di
effettuare una sorta di “lavaggio” della siringa,
riducendo al minimo l’attività residua e di ottenere il completo riempimento della cavità simulante la ghiandola. Per la determinazione dell’attività residua non è stato utilizzato il Calibratore
di dose ma misurato il conteggio della siringa
vuota al Captatore, permettendoci di conoscere
il valore dell’attività realmente trasferita.
Dopo aver chiuso ermeticamente con il tappo a vite il condotto comunicante con l’esterno,
il fantoccio tiroide è stato utilizzato assieme al
fantoccio collo per le acquisizioni.
Acquisizioni
La siringa contenente la sorgente di 131I è
stata misurata mediante Calibratore di Dose ed
in data 21/06/2012 alle ore 9.00 conteneva una
attività pari a 31.6 µCi. Le acquisizioni, come già
accennato in precedenza, sono state eseguite a
diverse distanze; a titolo di esempio riporteremo di seguito la descrizione di quelle effettuate
a distanza clinica. Per distanza clinica si intende
la distanza alla quale vengono effettuate le misure di captazione tiroidea su pazienti che devono essere sottoposti a terapia radio metabolica
con 131I; tale distanza ammonta a 25 cm.
Le misure hanno avuto inizio il 26/06/2012.
Dalla legge del decadimento radioattivo si è calcolata l’attività della sorgente al 26/06/2012 che
è risultata essere di circa 20.49 µCi.
Sono stati quindi misurati i conteggi in corrispondenza di tale attività, ponendo la siringa
nell’apposito inserto che a sua volta è stato
collocato nell’alloggio del fantoccio simulante
il collo; la posizione della siringa è nota e riproducibile ed il sistema di rivelazione è stato
posto alla distanza clinica utilizzando l’apposito
distanziatore di cui è dotata l’apparecchiatura
(Figura 4).
Ogni misura, della durata di 180 sec come
nella pratica clinica, è stata ripetuta tre volte
per mediare sulle fluttuazioni statistiche. Inoltre
abbiamo misurato il conteggio del fondo (attività di fondo presente nei pressi del Captatore) in
modo da poterlo sottrarre al conteggio medio
ricavato dalle tre misure.
Il conteggio risultante corrisponde all’attività
della sorgente di Iodio 131 presente in siringa in
data 26/06/2012 (20.49 µCi = 105666 colpi).
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Figura 4 - Posizionamento Captatore a distanza clinica
Figure 4 - Thyroid probe counter positioning at clinical
distance
Si è quindi trasferita l’attività in siringa, miscelandola con soluzione fisiologica, all’interno
del fantoccio simulante la tiroide.
Una volta portata a termine la procedura
abbiamo contato al Captatore la siringa vuota
per valutare la quantità di attività realmente
presente nel fantoccio tiroide.
Il conteggio della siringa vuota, effettuato nelle
stesse condizioni di acquisizione della precedente
misura a siringa piena, ci fornisce una stima dell’attività residua che è stata ricavata risolvendo una
semplice proporzione (5366 colpi = 1.04 µCi).
Sottraendo l’attività residua (1.04 µCi) dall’attività misurata a siringa piena in data 26/06/2012
(20.49 µCi), abbiamo ottenuto il valore dell’attività realmente trasferita all’interno del fantoccio
tiroide (19.45 µCi).
Quindi l’attività trasferita in fantoccio, al netto del fondo, conta100013 colpi che corrispondono ad una attività di circa 19.45 µCi.
Health Professionals Magazine 1, 01, 2013
Una volta contata la siringa vuota e calcolata
l’attività realmente trasferita abbiamo eseguito
tre misure sul fantoccio tiroide preparato.
L’inserto simulante la tiroide è stato inserito
nell’apposito alloggio presente all’interno del
fantoccio collo in modo tale da rendere riproducibili le misure dal giorno di inizio fino alla fine
della sperimentazione.
Abbiamo calcolato il valore medio dei conteggi ottenuti dalle tre misure e sottratto il fondo; a
questo punto siamo stati in grado di affermare
che in fantoccio una attività di 19.45 µCi conta in
media 85940 colpi (19.45 µCi <=> 85940 colpi).
Questo ci suggerisce che se nel reparto di Medicina Nucleare si presenti un individuo la cui tiroide,
a distanza clinica, conti al captatore 85940 colpi,
presumibilmente lo stesso ha introdotto una attività di circa 20 µCi di Iodio 131.
Da questo momento e per alcune settimane
siamo andati a contare il fantoccio annotando i
risultati; sfruttando la legge del decadimento fisico
(T1/2 8 gg.) è stato possibile verificare la congruità dei
conteggi misurati nei diversi ordini di grandezza.
Risultati
Abbiamo creato una tabella riassuntiva di
tutti i dati (Tabella 1) e ricavato la curva captazione-tempo, ottenuta dal valore medio delle tre
misure al netto del fondo in funzione dei giorni
trascorsi, per ogni distanza di acquisizione.
Il tabulato, oltre ai conteggi medi netti per ogni
giorno e distanza di acquisizione, riporta anche i
relativi valori di attività espressi in µCi e MBq.
Come già accennato in precedenza, le acquisizioni sono state eseguite a diverse distanze dalla sorgente per aumentare la sensibilità
del sistema in caso di ridotte attività presenti
in tiroide: la sensibilità della misura aumenta
notevolmente con l’avvicinarsi del sistema di
rivelazione del Captatore alla sorgente.
La relazione conteggi-tempo (Figura 5) è funzionale a ricavare la relazione conteggi-attività
Figura 5 - Curve conteggi/MBq in
funzione del tempo trascorso, alle
distanze stabilite
Figure 5 - Curves counts/MBq over
time, for predefined distances
61
Taratura Captatore tiroideo
Tabella 1 - Tabulato riassuntivo dei conteggi medi netti
per ogni distanza di acquisizione
Table 1 - Printout summarizing net average counts per
acquisition distance
Tempo
giorni
0
2
3
5
8
10
12
15
17
19
22
23
27
29
31
35
37
38
Attività
µCi MBq
32.1 1.187
19.5 0.722
27.0 0.998
15.0 0.556
20.8 0.770
16.0 0.594
8.2 0.303
11.3 0.420
8.7 0.324
4.5 0.165
6.2 0.229
4.8 0.176
2.7 0.098
3.1 0.114
2.6 0.096
1.3 0.049
1.5 0.057
1.3 0.048
0.7 0.027
Conteggi medi netti
Distanza
0cm
5cm
10cm
1531582 762857 436191
1329607 626136 354057
1119037 482166 278169
800235 355843 196371
658972 290504 153581
509519 218801 122129
377733 165025 86688
295547 126938 67117
191216 81171 43841
98010
43144 22851
84330
34682 19098
25cm
85940
67521
36577
20160
12035
6018
3224
41
43
44
48
49
51
55
63
0.9
0.5
0.7
0.5
0.3
0.4
0.3
0.2
0.1
59510
44926
31480
17560
2067
1328
780
340
0.034
0.017
0.026
0.019
0.010
0.014
0.010
0.006
0.003
24200
18839
12963
6942
13248
10087
7011
3865
(Figura 6, Figura 7) che ci offre un quadro completo su quale potrebbe essere il valore di attività
introdotta (o almeno il suo ordine di grandezza),
sulla base di una misura con Captatore tiroideo,
in caso di contaminazione con radioiodio.
È necessario precisare che i conteggi ottenuti su
fantoccio per le operazioni di taratura non rispettano la legge dell’inverso del quadrato della distanza.
Ciò è semplicemente dovuto al fatto che la sorgente
utilizzata non è puntiforme ma estesa e le distanze
in gioco (contatto, 5, 10 e 25 cm) sono comunque
piccole rispetto alle dimensioni del fantoccio stesso,
tanto da non evidenziare tale tendenza.
Confronto con dati ottenuti da test di captazione
Abbiamo quindi confrontato i dati ottenuti
mediante studio sperimentale su fantoccio con
quelli ottenuti mediante misure su pazienti
ipertiroidei in modo da evidenziare una corrispondenza tra le curve ed attribuire valori di attività ricavati sperimentalmente a reali valori di
captazione tiroidea. I risultati ottenuti ci offrono
un punto di partenza per la valutazione della
contaminazione da Iodio 131 e del rischio clinico
dovuto alla dose assorbita dai vari organi.
Le acquisizioni effettuate su pazienti ipertiroidei iniettati con Iodio 131 per la valutazione
della funzionalità ghiandolare sono state eseguite, a distanza clinica, al tempo 0 sulla siringa
contenente Iodio 131 ed alla 24^, 72^ e 96^ ora
in tiroide (come avviene nella pratica clinica) in
modo da poter ottenere delle curve captazionetempo. Nel caso specifico di paziente ipertiroideo, la valutazione della curva deve tener conto
sia dell’eliminazione fisiologica del radioiodio sia
delle condizioni patologiche della ghiandola che
comporteranno una minor captazione a livello
dell’organo ed una maggiore attività biologica
(a livello vascolare). Servendoci delle equazioni
delle varie linee di tendenza e risolvendo gli opportuni calcoli abbiamo potuto constatare che
il tempo di dimezzamento biologico del radioiodio, in pazienti ipertiroidei, risulta essere diverso
dal tempo di dimezzamento fisico e comunque
variabile da paziente a paziente. Nel nostro caso
abbiamo riscontrato che per i pazienti 1, 2 e 4
il tempo di dimezzamento biologico si aggira
intorno alle 173 ore mentre nel paziente 3 è di
circa 99 ore (tempo di dimezzamento fisico 131I
~ 192 ore).
Viene proposto il tabulato riassuntivo dei
risultati (Tabella 2) e relativo grafico (Figura 8)
rappresentante le curve captazione-tempo ricavate utilizzando i dati raccolti da misure eseguite
su un campione di quattro pazienti che si sono
sottoposti al test di captazione.
Il grafico evidenzia, per ogni paziente, la riduzione della concentrazione di 131I in tiroide al
trascorrere del tempo (24^, 72^ e 96^ ora), le
curve di tendenza e le loro equazioni, da cui si è
ricavato il T1/2 biologico.
Discussione
Vediamo ora come in pratica possiamo risalire all’attività introdotta da un soggetto contaminato che si sottopone a misure con Captatore
tiroideo.
Entrando più nello specifico, eseguendo con
l’utilizzo del Captatore più misure nel tempo su
di un soggetto contaminato, possiamo associare
il conteggio ottenuto (al momento della misura) ad una percentuale di captazione. Avendo
a disposizione il conteggio e la percentuale di
62
Health Professionals Magazine 1, 01, 2013
Figura 6 - Curve conteggi in funzione
dell’attività, alle distanze stabilite.
Range attività ridotto.
Figure 6 - Curves counts vs activity,
for predefined distances. Reduced
activity range.
Figura 7 - Curve conteggi in funzione dell’attività alle distanze
stabilite. Range attività esteso.
Figure 7 - Curves counts vs activity, for predefined distances.
Extended activity range.
Figura 8 - Curve di tendenza
riassuntive della percentuale
di captazione in funzione del
tempo.
Figure 8 - Regression curves
summarizing uptake percentage over time.
63
Taratura Captatore tiroideo
Tabella 2 - Percentuale di captazione tiroidea al trascorrere del tempo in pazienti ipertiroidei.
Table 2 - Percentage of thyroid uptake over time in
hyperthyroid patients.
Tempo (h)
24
72
96
% captazione
pz. 1
pz. 2
56.6
50.6
52.6
46.4
42.3
36.5
pz. 3
47.6
38.4
27.9
pz. 4
33.8
31.5
25.1
captazione al momento della stima è possibile
ottenere il numero di colpi al tempo zero che
corrisponde al momento della contaminazione
(ciò è possibile per ogni distanza di acquisizione,
dipendentemente dalla quantità di radioattivo
introdotto). Una volta in possesso di questo dato è necessario confrontarlo con quelli ricavati in
fase di sperimentazione permettendo così l’associazione di un valore in conteggi ad un valore di
attività anche se appare altamente improbabile
che il risultato del conteggio in caso di contaminazione possa coincidere con quello di taratura.
Nella stragrande maggioranza dei casi questo si
interporrà all’interno di un intervallo di conteggi
da noi misurati durante la sperimentazione e di
conseguenza all’interno di un intervallo di attività. Risulta quindi necessario, al fine di risalire ad
un valore preciso di contaminazione, eseguire
una operazione di interpolazione lineare.
Tanto per fare un esempio pratico, prendendo come riferimento uno dei pazienti ipertiroidei ed assumendolo come possibile soggetto
contaminato con Iodio 131 sul quale sono state
eseguite tre misure alla distanza di 10 cm,
possiamo ricavare la percentuale di massima
captazione (24^ ora) sulla base dell’equazione
della linea di tendenza che è pari al 57.6 %.
Nel momento di massima captazione sono stati
contati in tiroide 174360 colpi; con i dati a disposizione, eseguendo gli opportuni calcoli, possiamo ricavare il numero di colpi al tempo zero
(momento della contaminazione) che ammontano a 302708. Confrontando il dato ottenuto
con quelli misurati in fase di sperimentazione
possiamo constatare che si inserisce all’interno
di un intervallo di conteggi che va da 278169 e
354057 colpi e quindi in un intervallo di attività
tra 0.770 e 0.998 MBq. Eseguendo una interpolazione lineare è possibile risalire al valore
preciso (o almeno al suo ordine di grandezza)
dell’attività introdotta che risulta essere 0.884
MBq (23 µCi).
Il valore trovato, anche se non esattamente
identico a quello realmente iniettato (70 µCi),
è dello stesso ordine di grandezza di quello
ottenuto in fantoccio che, per le condizioni sperimentali, ignora del tutto non solo la fisiologia
tiroidea ma anche la distribuzione del tracciante
al di fuori dell’organo (sangue-circolante). È
doveroso sottolineare che nel nostro caso la
percentuale di captazione massima riguarda
una tiroide patologica; in paziente sano sarà
necessaria una ulteriore valutazione.
Una volta risaliti all’attività introdotta al momento della contaminazione, mediante calcolo
dosimetrico secondo il modello MIRD, è possibile calcolare la dose ricevuta dagli organi a rischio: nel caso specifico dello Iodio 131 la ghiandola tiroidea stessa ed il midollo osseo rosso.
Conclusioni
Ci siamo serviti del Captatore tiroideo impiegato nella routine clinica presso il reparto
di Medicina Nucleare dell’AOU Careggi per la
valutazione della funzione iodoconcentrante tiroidea al fine di stabilire l’opportuna terapia
metabolica con Iodio 131, con lo scopo di effettuare la taratura dello stesso in termini di
attività-conteggio in modo da poter calcolare,
laddove ci trovassimo di fronte ad un soggetto
contaminato con Iodio 131, il valore dell’attività
introdotta al momento della contaminazione. È
noto infatti che questo tipo di apparecchiatura
trova ampia applicazione nel settore radioprotezionistico poiché permette di individuare una
possibile contaminazione interna, sia in ambito
di esposizioni lavorative che accidentali.
Abbiamo eseguito misure in fantoccio al
variare del tempo ed associato i risultati in conteggi a valori di attività nei diversi ordini di grandezza. Per le misure sono stati impiegati fantocci
in plexiglas simulanti il collo e la ghiandola tiroidea fatti appositamente realizzare dall’Azienda
Ospedaliera ed una attività nota di Iodio 131
nell’ordine di poche decine di µCi. Le acquisizioni sono state eseguite a diverse distanze per
massimizzare la sensibilità della misura in caso
di attività molto minori di quelle normalmente
impiegate in diagnostica. Dai valori ottenuti
sono state determinate curve conteggi-tempo e
conteggi-attività.
I dati misurati in fase di sperimentazione
sono stati confrontati con i conteggi ottenuti da
acquisizioni su pazienti ipertiroidei sottoposti a
test di captazione in modo da poter valutare la
percentuale di massimo uptake della ghiandola
e determinare di conseguenza il valore di attività
introdotta.
L’analisi dei risultati ha evidenziato il fatto che, in caso di contaminazione da 131I, con
una semplice misura di 180 secondi ripetuta a
64
distanza di qualche giorno, è possibile risalire
alla attività introdotta o almeno al suo ordine di
grandezza tenendo conto della curva d’uptake
del singolo soggetto.
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U.S.A.)
Dichiarazione di conflitto di interesse
Gli autori dichiarano di non aver ricevuto alcun finanziamento per il seguente studio e di non avere alcun interesse
finanziario nell’argomento trattato o nei risultati ottenuti.
Corrispondenza e richiesta estratti:
Dott.re Stefano Mannucci
via Del Monte Est 25/L Bientina (PI),
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