FisMed II Pertemuan 05 - Radiofarmaka

7/16/2019 FisMed II Pertemuan 05 - Radiofarmaka

http://slidepdf.com/reader/full/fismed-ii-pertemuan-05-radiofarmaka 1/54

Radiofarmaka dan Aplikasinya di

bidang Kedokteran



Aplikasi Radioaktivitas dalam

Kedokteran

• Terapi

– Teleterapi

– Brakiterapi

• Diagnosis

– Kedokteran nuklir

– Radiofarmaka

– Pencitraan isotop

– Emission Computed Tomography (ECT)



Teleterapi

• Teleterapi (external beam radiotherapy ) terapi

dengan jarak sumber-objek yang jauh.

• Dalam teleterapi pasien duduk atau terlentang di

atas tempat tidur dan sumber radiasi diarahkan danditembakkan ke objek yang ingin disembuhkan.

• Sumber radiasi:

–

Foton: sinar-x dan sinar gamma (Co-60) – Elektron

– Hadron (paling baru).



Terapi radiasi pada pelvis.



Brakiterapi

• Brakiterapi (internal radiotherapy) sumber

radiasi diletakkan di dalam tubuh pasien.

• Banyak digunakan untuk terapi kanker rahim

(Ca cervix).



Radiofarmaka

• Radiofarmaka farmaka beradioaktif

(radioactive pharmaceuticals).

• Radiofarmaka digunakan di bidang kedokteran

nuklir (nuclear medicine) sebagai pelacak

dalam diagnosis dan pengobatan berbagai

penyakit.



Radiofarmaka

• Radiofarmaka yang banyak dipakai adalahtechnetium-99m (Tc-99m) karenamemancarkan gamma dan banyak properti

lain yang menguntungkan.• Tc-99m digunakan dalam 31 radiofarmaka

yang dipergunakan untuk pencitraan (imaging)dan studi fungsional otak, myocardium,thyroid, paru-paru, liver, kandung kemih,ginjal, tulang, darah dan tumor.



Produksi

• Produksi radiofarmaka melibatkan dua proses:

– Produksi radionuklida.

– Penyiapan dan pengepakan radiofarmaka yang

sudah jadi.

• Radionuklida yang digunakan dalam radiofarmaka

adalah isotop radioaktif dari unsur-unsur yang nomor

atomnya lebih kecil daripada bismuth, yaitu isotopradioaktif dari unsur yang mempunyai satu atau lebih

isotop stabil.



Produksi

• Radionuklida ini dibagi menjadi dua kelas:

– Radionuklida yang mempunyai neutrons di dalamintinya lebih sedikit dari inti stabil (neutron-

deficient) dibuat dengan akselerator proton(medical cyclotron).

– Radionuklida yang mempunyai neutrons di dalamintinya lebih banyak dari inti stabil (proton-

deficient) dibuat dalam reaktor nuklir.



Contoh-Contoh Radiofarmaka

• Calcium-47 (Ca-47)

• Carbon-11 (C-11)

• Carbon-14 (C-14)

• Chromium-51 (Cr-51)

• Cobalt-57 (Co-57)

• Cobalt-58 (Co-58)

• Erbium-169 (Er-169)

• Fluorine-18 (F-18)

• Gallium-67 (Ga-67)

• Gallium-68 (Ga-68)

• Hydrogen-3 (H-3)

• Indium-111 (In-111)

• Iodine-123 (I-123)

• Iodine-125 (I-125)

• Iodine-131 (I-131)

• Iron-59 (Fe-59)



Contoh-Contoh Radiofarmaka

Carbon-14

•14C is a beta emitter.



Radioisotop Imaging

• Citra yang dihasilkan berupa distribusi zatradio-labelled (radiofarmaka) di dalam jaringan biologis.

• Penyerapan radiofarmaka memperlihatkandinamika fungsi fisiologis, bukan struktur.

• Radiofarmaka tidak dibuat secara khusus

untuk jaringan tertentu, tetapi lebih untukmelihat perbedaan fungsi dinamika jaringansehat dan tidak sehat.



Contoh Radioisotop Imaging

Aliran darah

– rCBF (regional cerebral blood flow )

– ventriculography (left ventricular ejection fraction (LVEF))

– renal filtration

– respiratory ventilation-perfusion (V-Q)

Metabolisme

– cerebral glucose metabolism (2-deoxyglucose)

–

neurotransmitter amino-acid metabolism and receptorbinding

– turnover of metabolically active skeletal bone mineral(hydroxyapatite)



Contoh Radioisotop Imaging (lanj.)

Fungsi organ

– Liver fungsi sel phagocytic (Kupfer) dan fungsi

hepatobiliary

–

Thyroid penyerapan radio-iodinePenyakit khusus

– penyerapan antibodi ber-radiolabelled



Radioisotop Imaging Modalities

• Static planar scintigraphy

• Dual isotope imaging

• Dynamic planar scintigraphy

– Dynamic cardiac imaging

– Dynamic renal imaging

• Emission computed tomography

–

Single photon emission computed tomography (SPECT) – Positron emission tomography (PET)



Static Planar Scintigraphy

Komponen utama:

• Gantry elektromekanik untuk menggerakkan kamera

• Kolimator

• Kamera gamma untuk merekam disintegrasi

• Peranti pengolah citra analog/digital



Faktor-faktor penting:

• citra yang dihasilkan berupa superposisi 2-D dari

informasi 3-D.

• resolusi spasial menurun dengan bertambahnya jarak

dari kolimator.

• penyerapan meningkat dengan kedalaman.

• untuk organ-organ besar (mis. liver) bisa diambil citradari depan (anterior) maupun belakang (posterior)

untuk mengurangi efek penyerapan foton karena

ketebalan.



Koreksi penyerapan terbatas

Misalnya aktivitas, A, pada posisi x menghasilkanrespon dari kamera gamma yang diletakkan di depan

(anterior), C A:

Dan untuk kamera yang di belakang (posterior), C P :







Dual Isotope Imaging

Serapan radiofarmaka oleh jaringan biologis

tidak samamemungkinkan pengamatan

distribusi serapan radiofarmaka yang berbeda.

Dua citra yang dihasilkan kemudian dikurangkan.





Thyroid



Dynamic Planar Scintigraphy

Banyak dipakai dalam:

• Dynamic cardiac imaging

•

Dynamic renal imaging



Emission Computed Tomography

(ECT)

Scintigrafi sangat dipengaruhi oleh superposisi dariaktivitas non-target.

ECT memungkinkan diperolehnya multiple crosssectional images.



Emission Computed Tomography

(ECT)

Dua modalitas ECT:

• Single Photon Emission Computed Tomography(SPECT) radiofarmaka yang digunakan hanya

memancarkan foton- tunggal per peluruhan.

• Positron Emission Tomography (PET) dipancarkandua foton- bergerak ke arah berlawanan sebagaihasil anihilasi positron-elektron 11C, 18F, dan 68Ga.

68Ga 68Zn + e+ +



Memilih Radionuklida untuk Imaging

Tiga faktor yang harus diperhatikan:

• Laju peluruhan isotop efektif, λE , harus sama dengan laju

pembuangan, λB, ditambah dengan peluruhan isotop, λP.

T E

1/2

dipilih hampir sama dengan T S

sehingga dasar pemilihannya

adalah:



• Peluruhan radionuklida melalui pancaran foton (EM)

tanpa pancaran dan .• Energi foton yang dipancarkan:

Cukup tinggi untuk bisa masuk ke jaringan dengan

pelemahan minimal

Cukup lemah untuk meminimalkan ketebalan kolimator

Cukup lemah untuk meminimalkan pancaran partikel

sekunder.

Dengan alasan di atas 99Tcm banyak digunakan (90%).



Single Photon Emission Computed

Tomography (SPECT)• Memanfaatkan sinar gamma. Radiofarmaka yang

digunakan harus menghasilkan satu foton saja di

setiap peluruhan.

•Mempergunakan teknik akusisi transaksial danmenghsilkan citra irisan melintang yang

memperlihatkan distribusi radiofarmaka.

• Untuk diagnosis radioisotop yang memancarkan

gamma dengan waktu paruh pendek akan

memberikan citra paling jelas 99mTc dengan waktu

paruh 6 jam.



• Prinsip kerja SPECT

– Citra yang diambil dengan kamera gamma adalahcitra 2D dari distribusi 3D radionuklida.

– Dilakukan dengan proyeksi 2D dari beberapa

sudut (multiple angles).

– Rekonstruksi dilakukan oleh komputer melalui

suatu algoritma numerik.

– Menggunakan radionuklida (radiofarmaka) yang

sama dengan kamera gamma.



gantry



• Kamera gamma diputar di sekitar pasien.

• Proyeksi diambil pada titik-titik tertentu, biasanya

setiap 3-6 derajat.• Dalam banyak kasus diperlukan perputaran sebesar

360 derajat untuk menghasilkan rekonstruksi yang

optimal.

• Waktu yang diperlukan untuk setiap proyeksi 15 – 20

detikwaktu pemindaian total: 15-20 menit.

• Bisa dilakukan dengan banyak kamera (2, 3 atau 4

kamera).• Kamera gamma pada sistem SPECT biasanya

mempunyai 64 proyeksi planar, masing-masing

dengan 64x64 = 4096 piksel.



Teknik pengurangan

efek koreksi serapan.



Aplikasi

•

Myocardial perfusion imaging – functional cardiac imaging diagnosis penyakit ischemic

jantung berkurangnya pasokan darah ke otot jantung.

– Radiofarmaka: 99mTc-tetrofosmin & 99mTc-sestamibi

• Functional brain imaging – Radiofarmaka: 99mTc-HMPAO (hexamethylpropylene amine

oxime)



Rekonstruksi

• Citra rekonstruksi mempunyai resolusi 64x64 atau 128x128

piksel, dengan ukuran piksel antara 3-6 mm.

• Jumlah proyeksi dipilih sama dengan lebar citra yang

diinginkan.

• Secara umum, citra terekonstruksi mempunyai resolusi lebih

rendah, memiliki noise lebih besar daripada citra planar, dan

rentan terhadap artifak (distorsi atau error karena alat atau

pengamatan).

• Pemindaian memerlukan waktu lama pasien tidak boleh

bergerak. Gerakan dapat menyebabkan penurunan mutu citra

secara signifikan.







SPECT otak dengan alzeimer



Animasi SPECT ventrikel



Positron Emission Tomography (PET)

• Prosedur diagnostik yang melibatkan akuisisi citrafisiologis dari deteksi radiasi pancaran positron citra 3D.

• Sebelum eksaminasi dilakukan radiofarmaka yang

dibuat dengan cyclotron ‘ditempelkan’ pada molekulyang aktif secara metabolisme, biasanya glukosa.

• Setelah diberikan (disuntikkan) radiofarmaka akanmengumpul di organ-organ tertentu dan dideteksidengan PET scanner.

• Warna-warna yang berbeda atau derajat kecerahanpada citra PET menggambarkan derajat fungsi organatau jaringan yang berbeda.



Positron Emission Tomography (PET)





• Prinsip kerja PET (1)

–Radiofarmaka berumur pendek, yang memancarkanpositron, disuntikkan ke tubuh (biasanya ke aliran darah).

– Terdapat masa tunggu untuk molekul yang aktif secara

metabolisme terserap dan terkonsentrasi dalam jaringan.

–Obyek diletakkan di bawah pemindai untuk pengambilandata

– Molekul yang sering dipakai adalah gula

fluorodeoxyglucose (FDG), dengan masa tunggu sekitar 4

jam.




–Pasangan foton (sinar gamma) dikesan oleh scintillatoryang mengubahnya menjadi cahaya.

– Cahaya diperkuat oleh tabung photomultiplier atau silicon

avalanche photodiodes (Si APD).

–Radionuklida: isotop dengan waktu paruh pendek karbon-11 (~20 menit), nitrogen-13 (~10 menit), oksigen-

15 (~2 menit), dan fluorin-18 (~110 menit).




–Teknik ini tergantung kepada pengesanan secara simultanpasangan foton tersebut foton yang datang tidak

berpasangan (dalam beberapa nanodetik) akan tidak

dihiraukan.

–

Kebanyakan pasangan sinar gamma yang dihasilkanmempunyai energi 511 keV dengan arah hampir 180

derajat antara satu dengan lainnya dapat ditebak lokasi

sumbernya dari garis lurus jalurnya (line of coincidence

atau line of response atau LOR).









Aplikasi

•

Onkologi • Neurologi

• Kardiologi

• Neuropsikologi

• Psikiatri

• Farmakologi



Rekonstruksi

• Teknik rekonstruksi sama dengan tenik pada CT maupun

SPECT.

• Hanya saja jumlah data PET lebih sedikit teknik

rekonstruksi lebih rumit.

• Banyak menggunakan filtered back projection algorithm.





PET otak manusia.





Maximum intensity projection (MIP) dari

PET seluruh tubuh.

Documents

FisMed II Pertemuan 05 - Radiofarmaka