Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2014. Том 59. № 3. С. 45-51

ЯДЕРНАЯ МЕДИЦИНА

A.В. Хмелев¹, П.С. Бакай²

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛОТРОННОГО ПРОИЗВОДСТВА ¹²⁴I НА ЕГО НАРАБАТЫВАЕМУЮ АКТИВНОСТЬ И РАДИОНУКЛИДНУЮ ЧИСТОТУ

1. Российская медицинская академия последипломного образования, Москва. E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ; 2. Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН Москва

РЕФЕРАТ

Цель: Определение параметров производства радионуклида ¹²⁴I на циклотроне, при использовании которых он оказывается пригодным для ПЭТ-диагностики в онкологии.

Материал и методы: Проводилось численное моделирование процессов наработки ¹²⁴I в ядерных реакциях, инициируемых в мишени TeO₂ протонами с энергией (E) 10–15 МэВ, и распада продуктов этих реакций.

Результаты: Показано, что нарабатываемая активность ¹²⁴I достигает своего максимального значения (86 мКи) при энергии протонов 12 МэВ и значении параметра «ток пучка (I) × время облучения (t₀)», равного 100 мкА×ч и снижается на ~ 10 % при увеличении концентрации примесных атомов ¹²³Te в мишени (К_п) с 0,5 до 10 %. Установлено, что существует временной диапазон после окончания облучения мишени протонами, в течение которого наработанный ¹²⁴I удовлетворяет установленным требованиям к радионуклидной чистоте и активности для применений в ПЭТ-диагностике. Начало этого временного диапазона зависит от энергии протонов и концентрации примесных атомов ¹²³Te в мишени. Так, при изменении энергии в диапазоне 10–15 МэВ ¹²⁴I становится пригодным через 2,1–8,3 сут с момента окончания облучения, а при увеличении К_п с 0,5 до 10 % срок начала его годности возрастает с 4,7 до 5,1 сут (при E = 12 МэВ и It₀ = 100 мкА×ч). Продолжительность срока годности ¹²⁴I увеличивается с ростом параметра It₀. Она также зависит от энергии протонов, дости­гая своего максимального значения 15,2 сут при It₀ = 100 мкА×ч и E = 11 МэВ.

Выводы: Активность и радионуклидная чистота ¹²⁴I определяются параметрами процесса его циклотронного производства – током пучка, временем облучения мишени и энергией протонов, а также концентрацией примесных атомов ¹²³Te в мишени и временем с момента окончания облучения. Установлена и исследована зависимость начала и продолжительности срока годности нарабатываемого на циклотроне ¹²⁴I для его применения в ПЭТ-диагностике от этих параметров.

Ключевые слова: циклотрон, радионуклид ¹²⁴I, активность, радионуклидная чистота

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Phelps M.E. PET: The merging of biology and imaging into molecular imaging. // J. Nucl. Med., 2000, vol. 41, no. 4, pp. 661–681.
2. Хмелев А.В., Ширяев С.В. Позитронная эмиссионная томография: физические и клинические аспекты. // Мед. радиол. и радиац. безопасность, 2004. Т. 49. № 5. C. 52–82.
3. Наркевич Б.Я., Костылев В.А. Физические основы ядерной медицины. – М.: АМФ-Пресс, 2001, 60 с.
4. Хмелев А.В. Физические аспекты производства короткоживущих радионуклидов на циклотроне. // Мед. физика, 2007. № 1. C. 546–562.
5. Cyclotron produced radionuclides: principles and practice. Technical reports series No. 465. – Vienna: IAEA, 2008, 215 p.
6. Glaser M., Mackay D.B., Ranicar A.S.O. et al. Improved targetry and production of iodine-124 for PET studies. // Radiochimica Acta, 2004, vol. 92, pp. 951–956.
7. Bakhtiari M., Enferadi M., Sadeghi M. Accelerator production of the positron emitter ⁸⁹Zr. // Ann. Nucl. Energy, 2012, vol. 41, pp. 93–107.
8. 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, pp. 35–49.
9. Rajec P., Reich M., Szöllős O. et al. Production of ¹²⁴I on an 18/9 MeV cyclotron. // In: NRC 7– Seventh international conference on nuclear and radiochemistry. Budapest, Hungary 24–29 August, 2008, pp. 78–80.
10. Knust J.E., Dutschka K., Weinreich R. Preparation of ¹²⁴I solutions after thermodistillation of irradiated ¹²⁴TeO₂ targets. // Appl. Radiat. Isotopes, 2000, vol. 52, pp. 181–184.
11. Zweit J., Bakir M. A., Ott R.T. et al. Excitation functions of proton induced reactions in natural tellurium: production of no-carrier added iodine-124 for PET applications. // Proceedings of 4th International Workshop on Targetry and Target Chemistry. Ed. by Weinreich R. – PSI Villigen: Wurenlingen, 1992, pp. 76–83.
12. Herzog H., Tellmann L., Qaim S.M. et al. PET quantitation and imaging of non-pure positron emitting iodine isotope ¹²⁴I. // Appl. Radiat. Isotopes, 2002, vol. 56, pp. 673–679.
13. Bokisch A., Frendenberg L., Rosenbaum S., Jentzen W. ¹²⁴I in PET imaging: impact on quantification, radiopharmaceutical development and distribution. // Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging, 2006, vol. 33, pp. 1247–1248.
14. Koehler L., Gagnon K., McQuarrie S., Wuest F. Iodine-124: a promising positron emitter for organic PET chemistry. // Molecules, 2010, vol. 15, pp. 2686–2718.
15. Pentlow K.S., Graham M.C., Lambrecht R.M. et al. Quantitative imaging of I-124 using positron emission tomography with applications to radioimmunodiagnosis and radioimmunotherapy. // Med. Physics, 1991, vol. 18, pp. 357–366.
16. Senthamizhchelvan S., Hobbs R., Atkins F. et al. ¹²⁴I-NaI PET/CT based 3-D radiobiological dosimetry (3D-RD) for ¹³¹I-NaI therapy of metastatic well-differentiated thyroid cancer. // J. Nucl. Med. Meeting Abstracts, 2013, vol. 54, pp. 53.
17. Phan H.T., Jager P.L., Paans A.M. et al. The diagnostic value of ¹²⁴I-PET in patients with differentiated thyroid cancer. // Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging, 2008, vol. 35, pp. 958–965.
18. Koning A.J., Rochman D. Tendle-2011 “TALYS-based Evaluated Nuclear Data Library”. – Petten, Netherlands, 2011.
19. Celler A., Hou X., B´enard F., Ruth T. Theoretical modeling of yields for proton-induced reactions on natural and enriched molybdenum targets. // Phys. Med. Biol., 2011, vol. 56, pp. 5469–5484.
20. Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. – М.: Атомиздат, 1972, 256 с.
21. Ширков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. – М.: Наука, 1980, 728 с.
22. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. – М.: Наука, 1987, 598 с.
23. The Stopping and Range of Ions in Matter. http://www.srim.org/
24. National Nuclear Data Center 2011. http://www.nndc.bnl.gov/