Fludeoxyglucose (18 F) (INN), hoặc fludeoxyglucose F 18 (USAN và USP), cũng thường được gọi là fluorodeoxyglucose và viết tắt [18 F] FDG, 18 F-FDG hoặc FDG, là một dược phẩm phóng xạ được sử dụng trong các hình ảnh y tế phương thức chụp cắt lớp phát xạ positron (VẬT NUÔI). Về mặt hóa học, đó là 2-deoxy-2- (18 F) fluoro- D -glucose, một chất tương tự glucose, với chất phóng xạ positron fluorine-18 thay thế cho nhóm hydroxyl bình thường ở vị trí C-2 trong phân tử glucose.
Sự hấp thu của 18 F-FDG bởi những mô là một tín hiệu cho sự hấp thu mô của glucose, do đó có mối đối sánh tương quan ngặt nghèo với một số ít loại chuyển hóa mô. Sau khi 18 F-FDG được tiêm vào bệnh nhân, máy quét PET hoàn toàn có thể tạo thành hình ảnh hai chiều hoặc ba chiều về sự phân bổ của 18 F-FDG trong khung hình .Kể từ khi tăng trưởng vào năm 1976, 18 F-FDG có tác động ảnh hưởng thâm thúy đến nghiên cứu và điều tra trong khoa học thần kinh. [ 2 ] Phát hiện tiếp theo vào năm 1980 rằng 18 F-FDG tích góp trong những khối u là nền tảng cho sự tăng trưởng của PET như một công cụ lâm sàng chính trong chẩn đoán ung thư. [ 3 ] 18 F-FDG hiện là chất phóng xạ tiêu chuẩn được sử dụng để quản trị bệnh nhân ung thư và quản trị bệnh nhân ung thư. [ 4 ]
Các hình ảnh có thể được đánh giá bởi một bác sĩ y học hạt nhân hoặc bác sĩ X quang để cung cấp chẩn đoán các tình trạng y tế khác nhau.
Năm 1968, Tiến sĩ Josef Pacak, Zdenek Tocik và Miloslav Cerny tại Khoa Hóa hữu cơ, Đại học Charles, Tiệp Khắc là những người tiên phong miêu tả tổng hợp FDG. [ 5 ] Sau đó, vào những năm 1970, Tatsuo Ido và Al Wolf tại Phòng thí nghiệm vương quốc Brookhaven là người tiên phong diễn đạt sự tổng hợp của FDG được dán nhãn 18 F. [ 6 ] Hợp chất này lần tiên phong được quản trị cho hai tình nguyện viên thông thường của con người bởi Abass Alavi vào tháng 8 năm 1976 tại Đại học Pennsylvania. Hình ảnh não thu được bằng máy quét hạt nhân thường thì ( không phải PET ) đã chứng tỏ nồng độ 18 F-FDG trong cơ quan đó ( xem tài liệu tìm hiểu thêm lịch sử vẻ vang bên dưới ) .Bắt đầu vào tháng 8 năm 1990, và liên tục trong suốt năm 1991, sự thiếu vắng oxy-18, một nguyên vật liệu thô cho FDG, khiến nó thiết yếu để phân phối nguồn cung ứng đồng vị. Cơ sở oxy-18 của Israel đã ngừng hoạt động giải trí do Chiến tranh vùng Vịnh, và cơ quan chính phủ Hoa Kỳ đã đóng cửa Cơ sở Carbon, Oxy và Nitơ tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos, để Isotec trở thành nhà cung ứng chính. [ 7 ]
[ 18 F ] FDG lần tiên phong được tổng hợp trải qua fluoride điện di với [ 18 F ] F 2. Sau đó, một ” tổng hợp nucleophilic ” đã được ý tưởng với cùng một đồng vị phóng xạ .Như với toàn bộ những phóng xạ 18 F phóng xạ, 18 F phải được tạo ra khởi đầu dưới dạng anion fluoride trong cyclotron. Sự tổng hợp của chất ghi lại phóng xạ FDG hoàn hảo [ 18 F ] khởi đầu bằng việc tổng hợp chất phóng xạ fluoride không link, do sự bắn phá cyclotron tàn phá những phân tử hữu cơ loại thường được sử dụng cho phối tử, và đặc biệt quan trọng, sẽ tàn phá glucose .Việc sản xuất Cyclotron 18 F hoàn toàn có thể được thực thi bằng cách bắn phá neon-20 bằng deuteron, nhưng thường được triển khai bằng cách bắn phá proton của nước giàu 18 O, gây ra phản ứng ( p, n ) ( nhiều lúc được gọi là ” phản ứng vô hiệu ” loại phản ứng hạt nhân với Xác Suất cao trong đó một proton tới ” đánh bật ” một neutron ) trong 18 O. Điều này tạo ra ” tàu trường bay không tính tiền ” hòa tan [ 18 F ] fluoride ( [ 18 F ] F – ) những ion trong nước. Thời gian bán hủy 109,8 phút của 18 F làm cho hóa học nhanh gọn và tự động hóa thiết yếu sau thời gian này .
Muối fluoride khan, dễ xử lý hơn khí flo, có thể được sản xuất trong cyclotron.[8] Để đạt được hóa học này, [18 F] F – được tách ra khỏi dung môi nước bằng cách giữ nó trên cột trao đổi ion và rửa giải bằng dung dịch acetonitril gồm 2,2,2-cryptand và kali cacbonat. Sự bay hơi của dịch rửa giải cho [(crypt-222) K] + [18 F] F − (2).
Anion fluoride là nucleophilic nhưng điều kiện kèm theo khan của nó là thiết yếu để tránh những phản ứng cạnh tranh đối đầu tương quan đến hydroxide, cũng là một nucleophile tốt. Việc sử dụng tiền điện tử để cô lập những ion kali sẽ tránh sự phối hợp ion giữa những ion kali và fluoride tự do, khiến anion fluoride phản ứng mạnh hơn .
Trung cấp 2 được xử lý bằng các bảo vệ mannose triflate (1); anion fluoride thay thế nhóm rời khỏi trifit trong phản ứng S N 2, tạo ra deoxyglucose được bảo vệ (3). Thủy phân base loại bỏ các nhóm bảo vệ acetyl, tạo ra sản phẩm mong muốn (4) sau khi loại bỏ mật mã thông qua trao đổi ion:[9][10]
Cơ chế hoạt động giải trí, loại sản phẩm ở đầu cuối trao đổi chất và tỷ suất trao đổi chất[sửa|sửa mã nguồn]
[ 18 F ] FDG, như một chất tương tự như glucose, được hấp thụ bởi những tế bào sử dụng glucose cao như não, tế bào mỡ màu nâu, thận và tế bào ung thư, nơi phosphoryl hóa ngăn ngừa glucose được giải phóng trở lại từ tế bào, một khi nó đã được giải phóng được hấp thụ. Nhóm 2 – hydroxyl ( HampOH ) trong glucose thông thường là thiết yếu cho quy trình glycolysis ( chuyển hóa glucose bằng cách tách nó ), nhưng [ 18 F ] FDG bị thiếu 2 – hydroxyl này. Do đó, giống với phân tử chị em 2 – deoxy – D – glucose, FDG không hề được chuyển hóa thêm trong những tế bào. [ 18 F ] FDG-6-phosphate được hình thành khi [ 18 F ] FDG xâm nhập vào tế bào do đó không hề chuyển dời ra khỏi tế bào trước khi phân rã phóng xạ. Kết quả là, sự phân phối của [ 18 F ] FDG là một sự phản ánh tốt về sự phân phối của sự hấp thu glucose và sự phosphoryl hóa bởi những tế bào trong khung hình .Tuy nhiên, sau khi [ 18 F ] FDG phân rã phóng xạ, 2 – flo của nó được chuyển thành 18 O – và sau khi lấy một proton H + từ ion hydronium trong thiên nhiên và môi trường nước của nó, phân tử trở thành glucose-6-phosphate ” oxy nặng ” không hoạt động giải trí trong hydroxyl ở vị trí C-2. Sự hiện hữu mới của 2 – hydroxyl được cho phép nó được chuyển hóa thông thường theo cách tương tự như như glucose thường thì, tạo ra những mẫu sản phẩm cuối không phóng xạ .Mặc dù về kim chỉ nan, tổng thể [ 18 F ] FDG được chuyển hóa như trên với thời hạn bán hủy vô hiệu phóng xạ là 110 phút ( giống như của flo-18 ), những nghiên cứu và điều tra lâm sàng đã chỉ ra rằng độ phóng xạ của những phân vùng FDG [ 18 F ] thành hai phân số chính. Khoảng 75 % hoạt động giải trí của flo-18 vẫn còn trong những mô và được vô hiệu với thời hạn bán hủy 110 phút, có lẽ rằng bằng cách phân rã tại chỗ thành O-18 để tạo thành [ 18 O ] O-glucose-6-phosphate, không phải là – radioactive ( phân tử này hoàn toàn có thể sớm được chuyển hóa thành carbon dioxide và nước, sau khi quy đổi hạt nhân của flo thành oxy ngừng để ngăn ngừa sự trao đổi chất ). Một phần nhỏ của [ 18 F ] FDG, chiếm khoảng chừng 20 % tổng hoạt động giải trí flo-18 của một tiêm, được vô hiệu đào thải bởi hai giờ sau một liều [ 18 F ] FDG, với chu kỳ luân hồi bán rã nhanh gọn của khoảng chừng 16 phút ( phần này làm cho mạng lưới hệ thống tích lũy thận và bàng quang điển hình nổi bật trong chụp PET thông thường ). Thời gian bán hủy sinh học ngắn này chỉ ra rằng 20 % này trong tổng số hoạt động giải trí của chất lưu lại flo-18 được vô hiệu dược động học ( trải qua mạng lưới hệ thống thận ) nhanh hơn nhiều so với đồng vị hoàn toàn có thể phân rã. Sự nhanh gọn cũng cho thấy rằng 1 số ít trong số 18 F này không còn gắn với glucose, vì nồng độ glucose trong máu thấp được thận giữ lại và không được đưa vào nước tiểu. Do nước tiểu 18 F bài tiết nhanh gọn này, nước tiểu của bệnh nhân trải qua chụp PET hoàn toàn có thể đặc biệt quan trọng phóng xạ trong vài giờ sau khi dùng đồng vị. [ 11 ]Tất cả phóng xạ của [ 18 F ] FDG, cả 20 % được bài tiết nhanh gọn trong vài giờ tiên phong của nước tiểu được thực thi sau khi kiểm tra, và 80 % còn lại trong bệnh nhân, phân rã với thời hạn bán hủy là 110 phút ( chỉ dưới 2 giờ ). Do đó, trong vòng 24 giờ ( 13 nửa đời sau khi tiêm ), độ phóng xạ ở bệnh nhân và trong bất kể nước tiểu bị bỏ trống khởi đầu nào hoàn toàn có thể bị nhiễm bẩn trên giường hoặc vật phẩm sau khi kiểm tra PET, sẽ bị phân rã thành 2 − 13 = 1/8192 độ phóng xạ khởi đầu của liều. Trong trong thực tiễn, những bệnh nhân đã được tiêm [ 18 F ] FDG được khuyên nên tránh sự thân mật của những người đặc biệt quan trọng nhạy cảm với bức xạ như trẻ sơ sinh, trẻ nhỏ và phụ nữ mang thai, trong tối thiểu 12 giờ ( 7 nửa đời hoặc sâu răng 1/12 lần liều phóng xạ khởi đầu ) .
Hợp chất 18 F-FDG được dán nhãn có thời hạn sử dụng tương đối ngắn, bị chi phối bởi sự phân rã vật lý của 18 F với thời hạn bán hủy là 109,8 phút, hoặc ít hơn 2 giờ. Tuy nhiên, thời hạn bán hủy này đủ dài để cho phép luân chuyển hợp chất đến những cơ sở quét PET từ xa, trái ngược với những đồng vị phóng xạ y tế khác như 11 C. Do những lao lý luân chuyển so với những hợp chất phóng xạ, việc giao hàng thường được triển khai bằng vận tải đường bộ đường đi bộ được cấp phép đặc biệt quan trọng, nhưng phương tiện đi lại luân chuyển cũng hoàn toàn có thể gồm có những dịch vụ máy bay thương mại nhỏ chuyên sử dụng. Giao thông vận tải đường bộ bằng đường hàng không được cho phép lan rộng ra vùng phân bổ xung quanh một điểm sản xuất 18 chiếc F-FDG để cung ứng những hợp chất với những TT quét PET thậm chí còn hàng trăm dặm .Gần đây, những cyclotron tại chỗ với những trạm hóa học di động và che chắn tích hợp để sản xuất 18 F-FDG đã đi cùng máy quét PET đến những bệnh viện từ xa. Công nghệ này có một số ít hứa hẹn trong tương lai, vì đã thay thế sửa chữa 1 số ít tranh giành để luân chuyển 18 F-FDG từ nơi sản xuất sang nơi sử dụng. [ 12 ]
Alliance Medical và Siemens Health là nhà sản xuất duy nhất tại Vương quốc Anh. Một liều FDG ở Anh có giá khoảng 130 bảng. Ở Bắc Ireland, nơi có một nhà cung cấp duy nhất, chi phí lên tới 450 bảng.[13] IBA Polar North America và Zevacor Polar, cả hai đều thuộc sở hữu của Illinois Health and Science (IBAM đã được mua từ ngày 1 tháng 8 năm 2015), Giải pháp PETNET của Siemens (một công ty con của Siemens Health) và Cardinal Health [14] là nhà sản xuất ở Hoa Kỳ [15][16][17][18]
Các ứng dụng[sửa|sửa mã nguồn]
18 F-FDG để thấy di căn gan của một khối u đại trực tràngChụp PET body toàn thân bằngF-FDG để thấy di căn gan của một khối u đại trực tràngTrong hình ảnh PET, 18 F-FDG hoàn toàn có thể được sử dụng để nhìn nhận chuyển hóa glucose ở tim, phổi, [ 19 ] và não. Nó cũng được sử dụng để chẩn đoán hình ảnh khối u trong ung thư, trong đó quét PET F-FDG tĩnh 18 được thực thi và sự hấp thu của khối u 18 F-FDG được nghiên cứu và phân tích theo giá trị Uptake Value ( SUV ) được chuẩn hóa. 18 F-FDG được hấp thụ bởi những tế bào, được phosphoryl hóa bởi hexokinase ( có dạng ty thể được tăng lên rất nhiều trong những khối u ác tính đang tăng trưởng nhanh gọn ), [ 20 ] và được giữ lại bởi những mô có hoạt động giải trí trao đổi chất cao, như hầu hết những loại khối u ác tính. Do đó, FDG-PET hoàn toàn có thể được sử dụng để chẩn đoán, dàn dựng và theo dõi điều trị ung thư, đặc biệt quan trọng là bệnh Hodgkin, u lympho không Hodgkin, ung thư đại trực tràng, ung thư vú, khối u ác tính và ung thư phổi. Nó cũng đã được phê duyệt để sử dụng trong chẩn đoán bệnh Alzheimer .Trong những ứng dụng quét khung hình trong việc tìm kiếm khối u hoặc bệnh di căn, một liều 18 F-FDG trong dung dịch ( thường là 5 đến 10 triệu hoặc 200 đến 400 MBq ) thường được tiêm nhanh gọn vào một giọt nước muối chảy vào tĩnh mạch, ở bệnh nhân người đã nhịn ăn tối thiểu 6 giờ và người có lượng đường trong máu thấp tương thích. ( Đây là một yếu tố so với 1 số ít bệnh nhân tiểu đường ; thường thì những TT quét PET sẽ không quản trị đồng vị cho bệnh nhân có mức đường huyết trên 180 mg / dL = 10 mmol / L, và những bệnh nhân như vậy phải được lên lịch lại ). Sau đó, bệnh nhân phải đợi khoảng chừng một giờ để đường phân phối và được đưa vào những cơ quan sử dụng glucose – thời hạn mà hoạt động giải trí sức khỏe thể chất phải được giữ ở mức tối thiểu, để giảm thiểu sự hấp thu đường phóng xạ vào cơ bắp ( nguyên do này tạo tác không mong ước trong quy trình quét, can thiệp vào việc đọc đặc biệt quan trọng là khi những cơ quan chăm sóc ở bên trong khung hình so với bên trong hộp sọ ). Sau đó, bệnh nhân được đặt trong máy quét PET trong một loạt những lần quét hoặc hoàn toàn có thể mất từ 20 phút đến một giờ ( thường, chỉ khoảng chừng một phần tư chiều dài khung hình hoàn toàn có thể được chụp ảnh tại một thời gian ) .
