Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Том 64. № 6. С. 70–81
DOI: 10.12737/1024-6177-2019-64-6-70-81
А.В. Хмелев
Анализ состояния радионуклидного обеспечения позитронной эмиссионной томографии
Научно-исследовательский институт – Республиканский исследовательский научно-консультационный центр экспертизы Минобрнауки РФ, Москва. E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
А.В. Хмелев – г.н.с., д.ф.-м.н., проф.
Содержание
Введение
1. Общие требования к ПЭТ‑радионуклидам (РН)
2. Параметры ранжирования радионуклидов для применения в ПЭТ
3. Позитронные эмиттеры для различных применений. Критерии отбора
ПЭТ‑исследования
Совместные ПЭТ‑ и ОФЭКТ-исследования
Тераностика
Специальные применения
4. Доступность позитронных эмиттеров.
4.1. Производство ПЭТ‑радионуклидов на циклотроне
Традиционные радионуклиды
Экспериментальные радионуклиды
4.2. Генераторное производство ПЭТ‑радионуклидов
5. Перспективы развития радионуклидного обеспечения ПЭТ
Заключение
Ключевые слова: ПЭТ, позитронные эмиттеры, активность, циклотрон, радионуклидный генератор
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Townsend D.W., Carney J.P.J., Yap J.T. and Hall N.C. PET/CT today and tomorrow // J. Nucl. Med. 2004. Vol. 45. Suppl. № 1. P. 4S–14S. 2. Saha G.B. Basics of PET Imaging. Physics, chemistry and regulation. 2-nd ed. New York: Springer. 2010. 241 p.
2. Cherry S.R., Sorenson J.A., Phelps M.E. Physics in nuclear medicine. 4-th ed. Philadelphia: W.B Saunders. 2012. 523 p.
3. Хмелев А.В. Позитронная эмиссионная томография: физико-технические аспекты. М.: Изд-во “Тровант”. 2016. 336 с.
4. Chart of the nuclides. Available from: http://www.nndc.bnl.gov
5. Zimmermann R.G. Why are investors not interested in my radiotracer? The industrial and regulatory constraints in the development of radiopharmaceuticals // Nucl. Med. Biol. 2013. Vol. 40. P. 155–166.
6. Костылев В.А., Наркевич Б.Я. Медицинская физика. М.: Медицина. 2008. 460 с.
7. Azaiez F., Bracco A., Dobeš J., et al. (eds). Nuclear Physics for Medicine. Chapter III. Radioisotope production. Strasbourg: European Science Foundation. 2015. 156 p.
8. Cyclotron produced radionuclides: physical characteristics and production methods. Technical Report № 468. Vienna: IAEA. 2009.
9. Geworski L., Knoop B.O., de Cabrejas M.L., et al. Recovery correction for quantitation in emission tomography: a feasibility study // Eur. J. Nucl. Med. 2000. Vol. 27. № 2. P. 161–169.
10. Rosch F., Knapp F. F. (Russ). Radionuclide generators // In: A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, et al. (eds). Handbook of Nuclear Chemistry. V. 4. Berlin: Springer. 2011. P. 1935–1976.
11. Шимчук Гр.Г., Шимчук Г.Г., Кутузов С.Г. и соавт. Автоматизированная генераторная система клинического применения для болюсных и продолжительных инъекций хлорида Rb-82 // Медицинская физика. 2013. Т. 2. № 58. C. 67–75.
12. Miller P.W., Nicholas J. Long N.J., et al. Synthesis of 11C, 18F, 15O and 13N radiolabels for positron emission tomography // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. Vol. 47. P. 8998–9033.
13. Beyer G.-J., Comor J.J. The potential of PET cyclotron installations for the production of uncommon positron emitting isotopes. In: International conference on clinical PET and molecular nuclear medicine. Bangkok. 2007. P. 54–55.
14. Papash A., Alenitsky Yu. On commercial H– cyclotrons up to 30 MeV energy range for production of medicine isotopes // Problems Atomic Sci. and Technol. 2008. № 5. P. 143–145.
15. Schmor P. W. Review of cyclotrons used in the production of radioisotopes for biomedical applications. // In: Proceedings of Cyclotrons 2010, Lanzhou, China. P. 419–424.
16. Qaim S.M. Cyclotron production of medical radionuclides. In: A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, et al (eds). Handbook of nuclear chemistry. V. 4. Berlin: Springer. 2011. P. 1903–1933.
17. Кодина Г.Е. и Красикова Р.Н. Методы получения радиофармацевтических препаратов и радионуклидных генераторов для ядерной медицины. М.: Издат. дом МЭИ. 2014. 282 с.
18. Хмелев А.В. Ядерная медицина: физика, оборудование, технологии: учебное пособие. М.: НИЯУ МИФИ. 2018. 440 с.
19. Antoni G., Kihlberg T., Langstrom B. 11C: labeling chemistry and labeled compounds // In: A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, et al (eds). Handbook of Nuclear Chemistry. Vol. 4. Berlin: Springer. 2011. P. 1977–2021.
20. Ross T. L., Wester H. J. 18F: labeling chemistry and labeled compounds // In: A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, et al (eds). Handbook of Nuclear Chemistry. Vol. 4. Berlin: Springer. 2011. P. 2022–2071.
21. Kilian K. 68Ga-DOTA and analogs: current status and future perspectives // Rep. Pract. Oncol. Radiother. 2014. Vol.19. Supp. L. P. S13–S21.
22. Velikyan I. Positron emitting [68Ga]Ga-based imaging agents: chemistry and diversity // Med. Chem. 2011. Vol. 7. № 5. P. 345–379.
23. Davidson C. D., Phenix C. P., Tai T. C., et al. Searching for novel PET radiotracers: imaging cardiac perfusion, metabolism and inflammation // Am. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2018. Vol. 8. № 3. P. 200–227.
24. Severin G.W., Engle J.W., Nickles R.J., Barnhart T.E. 89Zr Radiochemistry for PET // Med. Chem. 2011. Vol. 7. № 5. P. 389–394.
25. Walther M., Gebhardt P., Grosse-Gehling P., et al. Implementation of 89Zr production and in vivo imaging of B-cells in mice with 89Zr-labeled anti-B-cell antibodies by small animal PET/CT // Appl. Rad. Isot. 2011. Vol. 69. P. 852–857.
26. Koehler L., Gagnon K., McQuarrie S., Wuest F. Iodine-124: a promising positron emitter for organic PET chemistry // Molecules. 2010. Vol. 15. P. 2686–2718.
27. Stocklin G., Pike V.W. Radiopharmaceuticals for positron emission tomography: methodological aspects. New York: Kluwer. 1993. 178 c.
28. Дмитриев С.Н., Зайцева Н.Г., Очкин А.В. Радионуклиды для ядерной медицины и экологии. Дубна: ОИЯИ. 2001. 103 с.
29. Chopra D. Radiolabeled nanoparticles for diagnosis and treatment of cancer // In: N. Singh (ed.) Radioisotopes – applications in bio-medical science. Chapter 11. 2011: available from: http: //www.intechopen.com/books/radioisotopes-applications-in-bio-medical-science/radiolabeled-nanoparticles-for-diagnosis-and-treatment-of-cancer.
30. Веревкин А.А., Стервоедов Н.Г., Ковтун Г.П. Получение и применение короткоживущих и ультракороткоживущих изотопов в медицине // Вестник харьковского университета. 2006. № 746. С. 54–64.
31. Куренков Н.В., Шубин Ю.Н. Радионуклиды в ядерной медицине // Медицинская радиология. 1996. Т. 41. № 5. C. 54–63.
32. Наркевич Б.Я. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография с позитронно-излучающими радиофармпрепаратами: современное состояние и направление развития // Мед. радиология и радиационная безопасность. 2000. Т. 45. № 6. С. 56–63.
33. Rosch F., Baum R.B. Generator-based PET radiopharmaceuticals for molecular imaging of tumors: on the way to theranostics // Dalton Transactions. 2011. Vol. 40. № 23. P. 6104–6111.
34. Werner R. A., Bluemel C., Allen-Auerbach M. S., et al. 68Gallium- and 90Yttrium-/ 177Lutetium: “theranostic twins” for diagnosis and treatment of NETs // Ann. Nucl. Med. 2015. Vol. 29. P. 1–7.
35. Rosch F., Riss P. The Renaissance of the 68Ge/68Ga radionuclide generator initiates new developments in 68Ga radiopharmaceutical chemistry // Curr. Top. Med. Chem. 2010. Vol. 10. №16. Р.1633–1668.
36. Ellison P.A., Chenb F., Barnharta T.E., et al. Production and isolation of 72As from proton irradiation of enriched 72GeO2 for the development of targeted PET/MRI agents // In: WTTC15 Proceedings. Prague: 2014. P. 110–111.
37. Wooten A.L., Lewis B.C., Laforest R., et al. Cyclotron production and PET/MRI imaging of 52Mn // In: WTTC15 Proceedings. Prague: 2014. P. 97–99.
38. Xing Y., Zhao J., Shi X., et al. Recent development of radiolabeled nanoparticles for PET imaging // Austin J. Nanomed. Nanotechnol. 2014. Vol. 2, Issue. 2. P. 1016–1025.
39. Богданов П.В., Ворогушин М.Ф., Ламзин Е.А. и соавт. Создание компактных циклотронов СС-18/9, СС-12 и МСС-30/15 для производства медицинских радиоизотопов // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. вып. 10. C. 68–83.
40. Wolf A.P., Jones W.B. Cyclotrons for biomedical radioisotope production // Radiochimica Acta. 1983. Vol. 34. № 1/2. P. 1-7.
41. Pagani M., Stone-Elander S., Larsson S.A. Alternative positron emission tomography with non-conventional positron emitters: effects of their physical properties on image quality and potential clinical applications // Eur. J. Nucl. Med. 1997. Vol. 24. № 10. P. 1301–1327.
42. Synowiecki M.A., Perk L.R., Nijsen J. F. W. Production of novel diagnostic radionuclides in small medical cyclotrons // EJNMMI Radiopharm. Chem. 2018. Vol. 3. № 1. P. 35–46.
43. Bakhtiari M., Enferadi M., Sadeghi M. Accelerator production of the positron emitter 89Zr // Annals of Nuclear Energy. 2012. Vol. 41. P. 93–107.
44. Holland J.P., Sheh Y., Lewis J.S. Standardized methods for the production of high specific-activity zirconium-89 // Nucl. Med. Biol. 2009. Vol. 36. № 7. Р. 729–739.
45. McCarthy D.W., Shefer R.E., Klinkowstein R.E., et al. Efficient production of high specific activity 64Cu using a biomedical cyclotron //Nucl. Med. Biol. 1997.Vol 24. P. 35–49.
46. Pandey M. K., Byrne J. F., Jiang H., et al. Cyclotron production of 68Ga via the 68Zn(p,n)68Ga reaction in aqueous solution // Am. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2014. Vol. 4. № 4. P. 303–310.
47. Walczak R., Krajewski S., Szkliniarz K., et al. Cyclotron production of 43Sc for PET imaging // EJNMMI Phys. 2015. Vol. 2. P. 33–43. 49. Qaim M. Development of cyclotron radionuclides for medical applications: from fundamental nuclear data to sophisticated production technology // In: WTTC15 Proceedings. Prague: 2014. P. 18–20.
48. Pillai M.R.A., Dash A., Knapp F.F. (Russ) Jr. Radionuclide generator: ready source diagnostic and therapeutic radionuclides for nuclear medicine applications // In: R. Santos-Oliveria (ed.) Radiopharmaceuticals: application, insights and future. Lambert Academic Publishing. 2016. P. 63–118.
49. Filosofov D. V., Loktionova N. S., Rösch F. A 44Ti/44Sc radionuclide generator for potential application of 44Sc-based PET-radiopharmaceuticals // Radiochim. Acta. 2010. Vol. 98. Issue. 3. P. 149–156.
50. Jalilian A.R. The application of unconventional PET tracers in nuclear medicine // Iran J. Nucl. Med. 2009. Vol. 17. №1. P. 1–11. 53. Pagou M., Zerizer I., Al-Nahhas A. Can gallium-68 compounds partly replace (18)F-FDG in PET molecular imaging? // Hell. J. Nucl. Med. 2009. Vol. 12. № 2. P. 102–105.
51. Тлостанова М.С., Ходжибекова М.М., Панфиленко А.А. и соавт. Возможности совмещенной позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии в диагностике нейроэндокринных опухолей: первый опыт использования отечественного модуля синтеза 68Ga-DOTA-TATE // СТМ. 2016. Т. 8. № 4. С. 51–58.
52. Severin G.W., Fonslet J., Jensen A.I., Zhuravlev F. Hydroliticaly stable titanium-45 // In: WTTC15 Proceedings. Prague: 2014. P. 103–106.
53. Weineisen M., Schottelius M., Simecek J., et al. 68Ga- and 177Lu-labeled PSMA I&T: optimization of a PSMA-targeted theranostic concept and first proof-of-concept human studies // J. Nucl. Med. 2015. Vol. 56. № 8. P. 1169–1176.
54. Devillet F.G., Courtyn J., Geets J.-M., et al. New conical shaped niobium [18O] water targets // In: Cyclotrons 2013 Proceedings. Vancouver: 2013. P. 406–408.
55. Zeisler S.K., Becker D.W. Pavan R.A., et al. A water-cooled spherical niobium target for the production of [18F] fluoride // Appl. Radiat. Isot. 2000. Vol. 53. № 3. P. 449–453.
56. Smith S.V., Jones M., Holmes V. Production and selection of metal PET radioisotopes for molecular imaging // In: N. Singh (ed.). Radioisotopes – applications in bio-medical science. Chapter 10. 2011: available from: http: //www.intechopen. com/books/radioisotopes-applications-in-bio-medical-science/production-and-selection-of-metal-pet-radioisotopes-for-moleculal imaging.
57. Hoehr C., Oehlke E., Hou H. et al. Production of radiometals in liquid target // In: WTTC15 Proceedings. Prague: 2014. P. 41–42.
58. Saha GB. Basics of PET Imaging. Physics, chemistry and regulation. 2-nd ed. New York: Springer; 2010. 241 p.
59. Werner RA, Bluemel C, Allen-Auerbach MS, Higuchi T, Herrmann K. 68Gallium- and 90Yttrium-/ 177Lutetium: “theranostic twins” for diagnosis and treatment of NETs. Ann Nucl Med. 2015; 29:1-7.
60. Qaim M. Development of cyclotron radionuclides for medical applications: from fundamental nuclear data to sophisticated production technology. In: Proc of 15th Int Workshop on targetry and target chemistry. Prague: 2014. 18-20.
61. Pagou M, Zerizer I, Al-Nahhas A. Can gallium-68 compounds partly replace (18)F-FDG in PET molecular imaging? Hell J Nucl Med. 2009;12(2):102-5.
62. Werner RA, Bluemel C, Allen-Auerbach MS, Higuchi T, Herrmann K. 68Gallium- and 90Yttrium-/ 177Lutetium: “theranostic twins” for diagnosis and treatment of NETs. Ann Nucl Med. 2015; 29:1-7.
Для цитирования: Хмелев А.В. Анализ состояния радионуклидного обеспечения позитронной эмиссионной томографии // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 6. С. 70–81.
PDF (RUS) Полная версия статьи