- Trang Chủ
- Năng lượng
- Xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ sống dài cùng sinh ra trong quá trình sản xuất 18F-FDG tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện TWQĐ 108
Xem mẫu
- THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN
XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ SỐNG DÀI
CÙNG SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 18
F-FDG
TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC, BỆNH VIỆN TWQĐ 108
Trong quá trình sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG, chùm tia H+ gia tốc đến năng lượng
18 MeV được chiếu vào bia nước giàu 18O (H218O), ngoài đồng vị phóng xạ 18F còn có nhiều đồng vị
khác cùng được sinh ra do phản ứng hạt nhân của proton với bia nước H218O và với các thành phần
cấu tạo nên thân của bia. Toàn bộ quá trình tổng hợp 18F-FDG được tiến hành trên bộ tổng hợp
Synthera của hãng IBA. Hoạt độ của các đồng vị phóng xạ tạp chất có thời gian bán rã dài trong 04
loại chất thải phóng xạ tạo ra trong quá trình sản xuất 18F-FDG trên máy gia tốc cyclotron tại Bệnh
viện Trung ương Quân đội 108 được xác định bằng hệ phổ kế gamma phân giải cao dải rộng. Kết quả
cho thấy có 11 đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã dài: 55Co, 56Co, 57Co, 58Co, 51Cr, 52Mn, 54Mn, 48V,
95m
Tc, 96Tc và 183Re tồn tại trong các mẫu chất thải này.
1. Mở đầu nitrogen-13 (13N) and fluorine-18 (18F). Những
Trong ứng dụng kỹ thuật chụp xạ hình đồng vị này có thời gian bán rã ngắn nên chúng
PET, các đồng vị phóng xạ phát positron được thường được sản xuất trên máy gia tốc dựa trên
sử dụng như là các chất đánh dấu, phổ biến nhất phản ứng hạt nhân hoặc với proton hoặc với
là các đồng vị carbon-11 (11C), oxygen-15 (15O), đơ-tơ-ri chủ yếu dưới dạng các phản ứng (p,n),
14 Số 51 - Tháng 6/2017
- THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN
proton gia tốc vào bia nước làm giàu 18O (H218O),
(p,2n), (p,α) và (p,xn) [1]. Trong đó, 18F là đồng
vị được ưu tiên lựa chọn trong thực tế do tính chất
cùng với đồng vị phóng xạ 18F sinh ra trong bia
còn có các đồng vị phóng xạ tạp chất khác cùng
vật lý bức xạ ưu thế của nó, đó là thời gian bán rã
dài (T1/2 = 110 phút), cũng như việc phát triển của
sinh ra do các phản ứng hạt nhân xảy ra trên bia
công nghệ máy gia tốc dùng cho sản xuất đồng vị nước H218O cũng như do các phản ứng hạt nhân
phóng xạ nói chung và sản xuất dược chất phóng xảy ra trên lá Havar và lá Titan. Lá Havar là hợp
xạ nói riêng. Dược chất phóng xạ 18F-FDG là hợp kim cấu thành từ các kim loại chính sau: Co
chất đánh dấu phóng xạ phát positron được sản (42%), Mn (1,6%), Cr (19,5%), Mo (2,2%), W
xuất lần đầu tiên vào năm 1978 [2], và đến nay nó
(2,7%), Ni (12,7%) và Fe (~19,1%) [4]. Các phản
được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành ung thư. ứng hạt nhân trên lá Havar và Titan sinh ra các
Hiện nay, ở nước ta có 05 cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã dài [5-8].
dược chất phóng xạ 18F-FDG phục vụ chẩn đoán Bảng 1.1 trình bày một số đồng vị phóng xạ có
ung thư, đó là: Trung tâm Máy gia tốc thuộc thời gian bán rã dài được sinh ra do các phản ứng
Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 (TWQĐ hạt nhân xảy ra lá Havar và lá titan do tương tác
108), Bệnh viện Việt Đức, Trung tâm Chiếu xạ với chùm proton hoặc với nơtron sinh ra từ phản
Hà Nội, Bệnh viện Đà Nẵng và Bệnh viện Chợ ứng tạo F trên bia nước H2 O.
18 18
Rẫy (TP HCM). Với công suất sản xuất 18F-FDG Bảng 1.1. Các đồng vị phóng xạ có thể
lên đến 3,5-4,0 Ci/ngày, Trung tâm Máy gia tốc được sinh ra do phản ứng hạt nhân của chùm
thuộc Bệnh viện TWQĐ 108 có khả năng để cung proton và nơtron thứ cấp với lá Havar và lá titan.
cấp đủ dược chất phóng xạ 18F-FDG cho các máy Đồng vị Phản ứng hạt nhân Đồng vị Phản ứng hạt nhân
PET ở Hà Nội và các vùng lân cận. Quá trình sản Cr(n,γ) Cr Mo(p,n) Tc
50 51 96 96
Cr 51
Tc 96
Cr(n,2n) Cr
52 51
Mo(p,2n) Tc
97 96
xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG tại Trung tâm Mn 52
Cr(p,n) Mn
52
Re
52
W(p,n) Re
182 182 182
W(p,3nγ) Re
184 183
máy gia tốc thuộc Bệnh viện TWQĐ 108 được Mn Mn(n,2n) Mn Re
54 55 54 183
W(p,n) Re
183 183
Co 56
Fe(p,n) Co
56
Re
56
W(p,n) Re
184 183 184
thực hiện qua các công đoạn như sau: Ni(n,pn) Co
58 57
- Chiếu chùm tia proton gia tốc vào bia Co Ni(p,2p) Co Re W(p,n) Re
57 58 57 186 184 186
Ni(p,α) Co
60 57
nước giàu 18O (> 95%) để tạo ra đồng vị 18F Ni(n,p) Co
58 58
Ti(p, He) Sc
48 3 46
thông qua phản ứng hạt nhân 18O(p,n)18F. Co Co(p,pn) Co Sc Ti(n,t) Sc
58 59 58 46 48 46
Co(n,2n) Co
59 58
- Tách chiết đồng vị phóng xạ 18F khỏi các Ni 57
Ni(p,d) Ni 58
V
57
Ti(p,n) V
48 48 48
Mo(p,n) Tc
95 95m
tạp chất và tổng hợp thành F-FDG trên bộ
18 Tc/ Tc
95 95m
Mo(p,2n) Tc
96 95m
tổng hợp Synthera, IBA.
- Chia liều tổng thu được thành các liều đơn Một lượng nhỏ các đồng vị phóng xạ này
theo đơn đặt hàng từ các cơ sở y tế. có thể bị đẩy ra khỏi các lá kim loại này và hòa
- Kiểm nghiệm tiêu chuẩn dược chất phóng vào hỗn hợp dung dịch bia do động năng của
xạ. chùm hạt proton bắn tới, tạo ra tạp chất trong hỗn
Trên đường đi đến bắn phá bia nước hợp bia sau khi chiếu xạ. Sau khi chiếu xạ bởi
H218O, chùm tia proton gia tốc phải xuyên qua lá chùm proton, hỗn hợp bia được chuyển qua bộ
titan để ngăn cách chân không trên đường truyền tổng hợp Synthera của hãng IBA để tách chiết và
chùm tia và khoang làm mát bia bằng khí Heli, tổng hợp thành dược chất phóng xạ. Quy trình
và lá hợp kim Havar để chứa đựng nước H218O tách chiết, tổng hợp FDG được diễn ra qua 05
và ngăn cách bia với khoang làm mát bằng khí bước cụ thể như sau:
Heli [3]. Do vậy, trong công đoạn chiếu chùm tia - Bước 1: Tách 18F khỏi H218O sử dụng cột
Số 51 - Tháng 6/2017 15
- THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN
trao đổi anion QMA. Bia sau khi chiếu xạ chùm của các đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã dài
proton được cho đi qua cột trao đổi anion QMA, cho 04 mẫu, bao gồm: Mẫu nước thu hồi được
chỉ các ion âm 18F- được giữ lại trên cột, còn các lấy từ ngày 15/02/2017, đo xác định hoạt độ vào
cation kim loại cùng tạp chất khác đều bị loại bỏ
ngày 12/4/2017; mẫu QMA lấy ngày 11/4/2014
vào lọ thu hồi. Sau đó, ion âm 18F- sẽ được tách
rửa khỏi QMA bằng dung dịch chứa K2CO3 và và đo ngày 14/4/2014; mẫu lá Havar và Titan lấy
chất xúc tác chuyển pha (Kryptofix 222) trong ngày 25/02/2013 và đo ngày 19/8/2013.
dung môi acetonitrile. Hoạt độ của các đồng vị phóng xạ sống
- Bước 2: Bay hơi H218O dư bởi acetonitrile. dài trong các mẫu được xác định theo phương
- Bước 3: Thêm tiền chất mannose triflate pháp phổ gamma sử dụng hệ phổ kế gamma phân
trong acetonitrile-labelling. giải cao giải rộng (HpGe XtRa, model GX 2020)
- Bước 4: Thủy phân tạo ra 18F-FDG. của hãng Canberra được trang bị tại Trung tâm
- Bước 5: Tinh chế 18F-FDG. máy gia tốc thuộc Bệnh viện TWQĐ 108 với các
Như vậy, trong quá trình sản xuất có một đặc trưng kỹ thuật như sau:
số chất thải phóng xạ chứa các đồng vị phóng - Điện áp cao áp nuôi đầu dò: 3,5 kV
xạ có thời gian sống dài được tạo ra, đó là nước - Hiệu suất tương đối: ≥ 20%
thu hồi, là Havar, lá Titan và cột trao đổi ion âm - Độ phân giải năng lượng (FWHM):
QMA. Các chất thải phóng xạ này được xác định • Đỉnh năng lượng 122 keV: 1,1 keV
hoạt độ các đồng vị phóng xạ sử dụng hệ phổ kế
• Đỉnh năng lượng 1,3 MeV: 2,0 keV
gamma giải rộng phân giải cao.
- Tỷ số Peak/Compton (P/C): 46
2. NỘI DUNG
- Hình dạng đỉnh (FWTM/FWHM): 2
2.1. Đối tượng và phương pháp Đầu dò của hệ phổ kế gamma được đặt
Các chất thải của quá trình sản xuất dược trong bình chì giảm phông, tín hiệu được xử
chất phóng xạ 18F-FDG bao gồm nước thu hồi, lý trên bộ phân tích tín hiệu số DSA-1000. Số
nước thải của quá trình tinh chế, bộ KIT tổng liệu thu được từ đầu ra của DSA-1000 được ghi
hợp trên bộ tổng hợp Synthera bao gồm các lọ nhận và xử lý trên máy tính thông qua phần mềm
thủy tinh, các cột lọc. Tuy nhiên, trên các thành GENIE 2000. Hình ảnh của hệ phổ kế sử dụng
phần của bộ KIT tổng hợp chỉ cột trao đổi ion âm trong nghiên cứu được đưa ra trên Hình 2.1.
QMA là có thể bị nhiễm xạ bởi các đồng vị phóng
xạ sống dài. Do vậy, loại đối tượng đầu tiên của
nghiên cứu này là nước thu hồi, cột QMA của bộ
KIT tổng hợp trong quá trình sản xuất FDG. Loại
đối tượng thứ hai là những chất thải phóng xạ
sinh ra từ công việc bảo dưỡng hệ thống thiết bị
máy gia tốc định kỳ, đó là các lá Havar và Titan
khi vệ sinh, thay thế bia. Tóm lại, trong nghiên
cứu này, có 04 loại mẫu được lựa chọn để tiến
hành xác định hoạt độ phóng xạ của các đồng vị
có thời gian sống dài, gồm có mẫu nước thu hồi, Hình 2.1. Hệ phổ kế gamma giải rộng phân giải
mẫu QMA, mẫu lá Havar và mẫu lá Titan. Cụ thể, cao tại Trung tâm máy gia tốc thuộc Bệnh viện
nghiên cứu đã đo và xác định hoạt độ phóng xạ TWQĐ 108.
16 Số 51 - Tháng 6/2017
- THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN
2.2. Kết quả Bảng 2.1. Hoạt độ phóng xạ đo được
Hệ phổ kế gamma trước khi đo mẫu thực trong mẫu nước thu hồi.
đều được chuẩn lại năng lượng và hiệu suất phù Đồng vị
T Năng lượng Xác suất
1/2
Mức thải
Hoạt độ (Bq) cho phép
(ngày) (keV) phát γ (%)
hợp với cấu hình đo và hình dạng mẫu được đo. (Bq/năm)
Cr 51
27,7 320 9,91 5725 ± 462 1 x 10 8
Riêng mẫu lá Havar khi đo được đặt cách bề mặt Mn 52
5,59 1434 100 452 ± 82 KQĐ
đầu dò 30 cm để đảm bảo tối ưu về thời gian chết Mn 52
312 835 99,98 196 ± 49 KQĐ
Co 56
77,24 846,9 99,9 5067 ± 145 KQĐ
của đầu dò do mẫu này có hoạt độ khá lớn, còn Co 57
272 847 85,6 2170 ± 49 1 x 10 9
các mẫu còn được đặt cách bề mặt đầu dò 10 cm. Co 58
70,9 122 99,45 14700 ± 224 1 x 10 8
Tc 95m
61 811 61,92 101 ± 51 KQĐ
Mẫu nước thu hồi và mẫu chuẩn cho mẫu nước Re 183
70 162 23,36 338 ± 123 KQĐ
thu hồi đều được chứa trọng lọ Penicillin với thể
tích 2 ml. Các mẫu QMA, lá titan và lá Havar có * KQĐ: Không quy định trong Thông tư
dạng đĩa mỏng và có khối lượng lần lượt là 19 g, số 22/2014/TT-BKHCN ngày 25/8/2014 của Bộ
0,07 g và 0,3 g, do vậy để chuẩn hiệu suất, nguồn Khoa học và Công nghệ Quy định về quản lý chất
hình đĩa được sử dụng để đảm bảo tính đồng nhất thải phóng xạ và nguồn phóng xạ đã qua sử dụng.
về hình học đo.
Bảng 2.2. Hoạt độ phóng xạ của các đồng
vị đo được trong mẫu QMA.
T1/2 Năng lượng Xác suất Hoạt độ Mức thanh
Đồng vị
(ngày) (keV) phát γ (%) (Bq/g) lý (Bq/g)
51
Cr 27,7 320 9,91 27,4 ± 0,8 100
52
Mn 5,59 1434 100 2,1 ±0,1 1
56
Co 77,2 847 99,9 3,5 ± 0,2 0,1
57
Co 272 122 85,6 0,31 ± 0,07 1
58
Co 70,9 811 99,45 4,4 ± 0,1 1
96
Tc 4,28 778 99,76 1,8 ± 0,1 1
57
Ni 1,46 1377 81,7 0,27 ± 0,08 KQĐ
48
V 16 983 99,9 1,7 ± 0,1 1
54
Mn 312 835 99,98 0,08 ± 0,08 0,1
95m
Tc 61 204 61,92 0,18 ± 0,08 KQĐ
183
Re 70 162 23,36 0,07 ± 0,1 KQĐ
Hình 2.2. Phổ gamma ghi nhận cho mẫu
nước thu hồi. Kết quả xác định hoạt độ của các đồng
vị phóng xạ sinh ra trong mẫu lá Havar khi được
Hình 2.2. cho thấy hình ảnh phổ gamma
chiếu bởi chùm hạt proton gia tốc để sản xuất
ghi nhận được khi đo mẫu nước thu hồi. Kết quả
18F-FDG được đưa ra trong Bảng 2.3.
phân tích phổ gamma trên mẫu nước thu hồi cho
thấy có 08 đồng vị phóng xạ có thời gian sống Bảng 2.3. Hoạt độ phóng xạ của các đồng
dài được nhận diện, đó là các đồng vị 51Cr, 52Mn, vị đo được trong mẫu lá Havar.
52
Mn, 56Co, 57Co, 58Co, 95mTc và 183Re với hoạt độ
được xác định như trình bày trong Bảng 2.1. T1/2 Năng lượng Xác suất Hoạt độ Mức thanh lý
Đồng vị
(ngày) (keV) phát γ (%) (kBq/g) (Bq/g)
Kết quả phân tích phổ kế gamma với mẫu 54
Mn 312 835 99,98 540 ± 9 0,1
QMA cho thấy sự tồn tại của 11 đồng vị phóng xạ 56
Co 77,2 847 99,9 1013 ± 18 0,1
có thời gian bán rã dài với hoạt độ như được đưa 57
Co 272 122 85,6 3923 ± 11 1
ra trong Bảng 2.2, bao gồm: 48V, 51Cr, 52Mn, 52Mn,
58
Co 70,9 811 99,45 2740 ± 22 1
183
Re 70 162 23,36 50 ± 14 KQĐ
56
Co, 57Co, 58Co, 57Ni, 95mTc, 96Tc và 183Re.
Số 51 - Tháng 6/2017 17
- THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN
Kết quả xác định hoạt độ phóng xạ trong 18F-FDG, Trung tâm Máy gia tốc thuộc Bệnh viện
mẫu lá Titan được đưa ra trong Bảng 2.4. Kết quả TWQĐ 108 hiện sản xuất nhiều nhất 5 mẻ/tuần,
phân tích trên mẫu lá titan có phát hiện 03 đồng mỗi mẻ sản xuất tạo ra 2 ml nước thu hồi. Với
vị phóng xạ 46Sc, 56Co và 57Co. thời gian khoảng 50 tuần/năm, lượng nước thu
Bảng 2.4. Hoạt độ phóng xạ của các đồng hồi thu được là 500 ml, và hoạt độ phóng xạ của
vị đo được trong mẫu lá Titan. các đồng vị phóng xạ trong nước thu hồi cho một
năm sản xuất gấp 250 lần so với kết quả đưa ra
T1/2 Năng lượng Xác suất Hoạt độ Mức thanh lý trên Bảng 2.1. Đối chiếu với mức hoạt độ phóng
Đồng vị
(ngày) (keV) phát γ (%) (kBq/g) (Bq/g) xạ cho phép thải ra môi trường đối với chất thải
16900 ± 0,1 dạng lỏng, kết quả này cho thấy hoạt độ phóng xạ
46
Sc 83,8 889,3 99,98
1129
56
Co 77,2 847 99,9 184 ± 29 0,1 trong nước thu hồi đảm bảo theo quy định đối với
57
Co 272 122 85,6 426 ± 30 1 các đồng vị có quy định trong Thông tư.
3. KẾT LUẬN
2.3. Bàn luận
Kết quả phân tích bằng phương pháp phổ
Số đồng vị phát hiện và ghi nhận được kế gamma cho thấy các mẫu chất thải rắn trong
trên các mẫu khác nhau là khác nhau do thời gian quá trình sản xuất dược chất phóng xạ tại Trung
lưu mẫu từ khi lấy mẫu đến khi đo mẫu khác tâm máy gia tốc thuộc Bệnh viện TWQĐ 108 đều
nhau. Mẫu phát hiện có sự tồn tại nhiều đồng vị cao hơn mức thanh lý như được quy định trong
phóng xạ nhất là mẫu QMA, điều này được giải Phụ lục II, Thông tư số 22/2014/TT-BKHCN
thích do mẫu này có thời gian lưu mẫu ngắn nhất, ngày 25 tháng 8 năm 2014 của Bộ Khoa học và
03 ngày. Mẫu lá Titan chỉ ghi nhận được có 03 Công nghệ Quy định về quản lý chất thải phóng
đồng vị, 46Sc, 56Co và 57Co. Theo Bảng 1.1, đồng xạ và nguồn phóng xạ đã qua sử dụng. Các chất
vị phóng xạ 46Sc được sinh ra do phản ứng hat thải phóng xạ này hiện được lưu giữ chờ phân rã
nhân (p,3He) của chùm hạt proton với hạt nhân trong kho lưu giữ đảm bảo an toàn và có khóa
nguyên tử 48Ti có độ phổ biến cao nhất (73,7%) an ninh. Đối với chất thải phóng xạ là nước thu
trong Titan tự nhiên. Sự xuất hiện của 02 đồng hồi, tuy lượng hoạt độ phóng xạ tạo ra hàng năm
vị còn lại, 56Co và 57Co, được giải thích do sau đảm bảo theo quy định nhưng vẫn được lưu giữ
khi lấy hai lá Titan và Havar ra khỏi bia trong chờ phân rã trong container có che chắn chì đảm
quá trình bảo dưỡng, hai lá này đã được đặt trong bảo an toàn bức xạ do còn tồn tại cả các đồng vị
cùng một bình chì che chắn bức xạ để chờ phân phóng xạ khác không có quy định trong Thông
rã, do vậy, có một lượng nhỏ hai đồng vị này đã tư.
bị bám dính từ lá Havar sang lá Titan.
Đàm Nguyên Bình
Rõ ràng chúng ta thấy các mẫu QMA, lá
Havar và lá Titan đều chứa các đồng vị phóng Bệnh viện Trung ương Quân đội 108
xạ cao hơn mức thanh lý quy định trong Thông
tư số 22/2014/TT-BKHCN ngày 25 tháng 8 năm TÀI LIỆU THAM KHẢO
2014 của Bộ Khoa học và Công nghệ Quy định
về quản lý chất thải phóng xạ và nguồn phóng xạ 1. “Cyclotron Produced Radionuclides:
Physical Characteristics and Production
đã qua sử dụng. Riêng với mẫu nước thu hồi, theo Methods”, Technical Reports Series No 468,
nhu cầu và năng lực sản xuất dược chất phóng xạ IAEA, 2009.
18 Số 51 - Tháng 6/2017
- THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN
2. Ido T, Wan CN, Casella V, Fowler JS,
Wolf AP, Reivich M, et al., “Labeled 2-deoxy-
D-glucose analogues: 18F labeled 2-deoxy-2-
fluoro-D-glucose and 14C-2-deoxy-2-fluoro-
D-glucose ”, J. Labeled Comp Radiopharm,
14:175–83, 1978.
3. IBA, “Cyclone® 30 product
description”, www.iba-worldwide.com.
4. “Havar Technical DataSheet”, Hamilton
Precision Metals, Lancaster, PA, http://www.
hpmetals.com/pdfs/havar.pdf.
5. D. Ferguson, P. Orr, J. Gillanders, G.
Corrigan, C. Marshall, “Measurement of long
lived radioactive impurities retained in the
disposable cassettes ontheTracerlab MX system
during the production of [18F]FDG”, Applied
Radiation and Isotopes, Volume 69, Issue 10,
Pages 1479–1485, 2011.
6. Schlyer, D. J., Bastos, M. A. V., Alexoff,
D., and Wolf, A. P., “Separation of F-18 Fluoride
from O-18 Water Using Anion Exchange Resin”,
Int. J. Appl. Radiat. Isot., Part A 41, 531-533,
1990.
7. Schlyer, D.J., Firouzbakht, M.L.,
Wolf, A.P., Impurities in the [18O]water target
and their effect on the yield of an aromatic
displacement reaction with [18F]fluoride.Appl.
Radiat. Isot. 44, 1459-1465, (1993).
8. Dence, C.S., McCarthy, T.J., Welch,
M.J., et al., Ionic contaminants (radioactive
and non-radioactive) in irradiated [O-18] water.
Preliminary results of a comparative study.
Proceedings of the Sixth Workshop on Targetry
and Target Chemistry, pp.199-205, (1997).
9. Thông tư số 22/2014/TT-BKHCN ngày
25 tháng 8 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Khoa
học và Công nghệ Quy định về quản lý chất thải
phóng xạ và nguồn phóng xạ đã qua sử dụng.
Số 51 - Tháng 6/2017 19
nguon tai.lieu . vn
