‹#›
1
RIA instrumentace
Jana Číhalová
OKB FN Brno
jcihalova@email.cz

‹#›
2
RIA instrumentace
lRadioizotopové metody
lRadioindikátorové značenky- 125I
lDetekce ionizujícího záření
lPopis přístrojů v klin.laboratořích RIA -princip detekce gama záření
lKalibrace a metrologie přístroje
l
l

‹#›
3
Radioizotopové metody
lVyužívají ve svém principu základní vlastnosti radioizotopů – ionizující záření
linterakce ionizujícího záření s hmotou: excitace (emitace energie) a  ionizace (tvorba nabitých
iontů)
lRadioinuklidy se používají v imunoanalýzách ke značení imunokomplexu Ag-Ab
lMěří se radioaktivita záření
lCitlivé, specifické, levné metody, 10-9 - 10-12 mol/l
lRIA, IRMA, RRA (TRAK) , REA (nukleotidy)
l
l
l
l

‹#›
4
RIA (Radio Immuno Assay)
kompetitivní uspořádání
radioizotopem značený antigen (Ag), protilátka (Ab) je v limitovaném množství , soutěžení Ag a Ag+
o vazbu na Ab
navázáno 20-80 % značeného Ag
Ag málo vazebných míst
stanovení malých molekul antigenu (léky, tyroidální a steroidní hormony,

‹#›
5
IRMA (Immuno Radio Metric Assay)
nekompetitivní
2 protilátky, jedna z nich je vázána na pevnou fázi (zkumavka) a druhá je radioizotopem značena
radioizotopem a je v nadbytku
stanovení antigenu s minimálně 2 antigenními determinanty
stanovení velkých molekul (hormony, peptidy, karbohydráty)
krátká inkubační doba
Ag + Ab1 + Ab2*            Ab1-Ag-Ab2* + Ab2*

‹#›
6
Radionuklidy
lRadionuklid- látka kt. má schopnost se samovolně přeměňovat
l za vzniku ionizujícího záření, jejich aktivita klesá v čase
lradionuklidy:  IVD soupravy: 125I (t1/2= 60 d)
l nukleární medicína: 131I (t1/2= 8 d), 123I (t1/2= 13,2 h), 60Co (t1/2= 70,8 d), 51Cr (t1/2=
27,7d), 32 P (t1/2=14,3 d), 18 F (t1/2=110 min),
l biologie (analýza stáří): 14C (t1/2=5 730r)
l
l125I- radiojod ve formě alkalických jodidů
l t1/2= 60 dní
l nepřímý ionizační efekt (fotoefekt, Comptonův rozptyl)
l gama zářič (35keV)
l RTG záření (27keV)
l sumační pík (62keV) - pro stanovení, čím vyšší sumační pík, tím větší detekční účinnost
l   aktivita 125I v soupravách RIA je řádově x102 kBq
l
l

‹#›
7
l
l
l
l
l
l
l
l
Fotoefekt Comptonův rozptyl

‹#›
8
Detekce ionizujícího záření
lDetektory záření- určují intenzitu záření, počet kvant záření, bez informací o druhu záření:
filmové a termoluminiscenční dozimetry(( přijatá dávka)), ionizační komory, G.-M. ((v určitém
prostoru))
l
l
l
lSpektrometry- měří intenzitu, počet kvant a energie záření (scintilační detektory, polovodičové
detektory)

‹#›
9
Detekce ionizovaného záření

‹#›
10
Scintilační detektor
ionizující záření projde scintilačním krystalem (NaJ s Tl)
e- uvolněné při procesu fotoelektrický jev, Comptonově rozptylu excitují atomy krystalu
luminiscenční záření v podobě záblesků ( scintilace)
z fotokatody se uvolní  e-, ty směřují k anodě fotonásobiče.
Vzniká napětový impulz který se dále zpracovává a vyhodnocuje
výška (amplituda) impulzu na fotonásobiči je úměrná energii gama záření
počet impulzů za čas= aktivita ve vzorku

‹#›
11
Konstrukční provedení scintilačních krystalů
lNejčastěji se používají krystaly jodidu sodného aktivovaného thaliem - NaI(Tl).
l
lScintilátor NaI(Tl) je umístěn ve světlotěsném hliníkovém pouzdře, které chrání krystal před
pronikáním vlhkosti vzduchu a před pronikáním vnějšího světla do fotonásobiče. Vnitřní strany
pouzdra jsou opatřeny bílou reflexní vrstvou, která odráží světelné fotony na fotokatodu
fotonásobiče.
l
lPro obecnou detekci a spektrometrii záření gama se používají planární scintilační krystaly
válcového tvaru o průměru 2-7cm a výšky cca 2-8cm.
l
lstudnové nebo příčně vrtané scintilační krystaly s otvorem pro měření vzorků ve zkumavkách

‹#›
12
Přednosti scintilačního detektoru
l1. Vysoká detekční účinnost (citlivost)
lScintilační detektory tedy mají vysokou detekční účinnost (citlivost), která
lse často blíží 100%.
l
l2. Krátká mrtvá doba- časový interval od detekce jednoho kvanta, po kterou detektor není schopen
detekovat další kvantum
lDoba trvání scintilace v krystalu je krátká - 10-9sec.
lDoba, po kterou procházejí elektrony a násobí se ve fotonásobiči, je - cca 10-8sec.
lDoba formování a zpracování elektrického impulsu (časová konstanta) v zesilovači
la analyzátoru je u cca 10-6sekundy; právě tato (nejpomalejší) doba je
lv celém spektrometrickém řetězci určující. Mrtvá doba scintilačního
ldetektoru je tedy asi 1ms, což je téměř 100-krát kratší, než u G.-M.
ldetektorů.
l
l3. Spektrometrické vlastnosti
lIntenzita světelného záblesku ve scintilátoru je přímo úměrná energii
lkvanta, která se tam pohltila. Amplitudovou analýzou výstupních
limpulsů ze scintilačního detektoru můžeme tedy provádět energetickou
lanalýzu detekovaného záření - jeho spektrometrii.
l

‹#›
13
Měření radioaktivity vzorků
DetektorVzorky
Planární detektor
Do detektoru jde polovina záření
(měříme v geometrii 2p = 180°)
Účinnost 50%
Čím větší vzdálenost od detektoru, tím nižší účinnost
Studnový detektor
Do detektoru jde veškeré emitované záření
(měříme v geometrii 4p = 360°)
Vyšší detekční účinnost
Vzorek leží na dně studnového detektoru
U vzorků beta rozpuštěných v kapalném scintilátoru se může přiblížit 100 %

‹#›
14
Měření radioaktivity vzorků
lPolohová závislost: čím výše je vzorek umístěn v otvoru studny, tím větší část záření vychází bez
užitku ven
lObjemová závislost: čím vyšší je objem vzorku ve zkumavce, tím větší část vzorku se nachází poblíž
otvoru studny, kde je nejnižší detekční účinnost (objem do 3 ml pokles aktivity do 5%)
lVliv absorbce záření:
l rozdílná tlouštka skla zkumavek- přednost umělé hmotě
lNastavení detekční aparatury
DetektorVolum

‹#›
15
Měření série vzorků
lJeden detektor- pracné a zdlouhavé
l
lVícedetektorové systémy- nezávislé studnové scintilační detektory, umístěné vedle sebe, každý
detektor má svůj fotonásobič, vzorky se ukládají do zásobníků ( pouzder), které přesně zapadají do
otvorů detektorů, měření probíhá současně ve všech detektorech,
l jednotlivé detektory jsou zasazeny do olova- zábrana prozařování jednoho detektoru do okolních
l !!! Předpoklad stejné detekční účinnosti všech detektorů !!!
l
lAutomatické vzorkoměniče = gama-automaty
l Detekční aparatury vybavené elektro-mechanickým zařízením pro výměnu vzorků, kapacita 100- 500
vzorků, automatické zasunování jednotlivých vzorků do dutiny studnového či vrtaného detektoru

‹#›
16
lautomatický vzorkoměnič vícedetektorový systém
l gama čítač
DetektorVzorkySerie

‹#›
17
multi-img1 Zobrazit obrázek v plné velikosti

‹#›
18
lSTRATEC SR 300 je plně automatizovaný analyzátor pro RIA
l sestávající se z jednotlivých modulů: pipetovací, inkubační, promývací stanice, gama- čítač
ins15

‹#›
19
a 10-channel, 1000-sample PerkinElmer Wizard 1470 gamma counter

image of a 10-channel, 1000-sample PerkinElmer Wizard 1470 gamma counter

‹#›
20
Kalibrace detekčních přístrojů
l
lFiremní kalibrace:  základní seřízení výrobcem
l
lRelativní kalibrace: návaznost je dána kontrolou aktivity kalibrovaného etalonu
l
lMetrologická kalibrace- ověření přístroje autorizovanou laboratoří
l
l
l
l
l

‹#›
21
Stabilita měřícího přístroje
lNestabilita detektoru: posun spektra, změna polohy fotopíku, změna počtu registrovaných pulzů
lKolísání vysokého napětí na dynodách
lÚnava fotonásobiče
lZměny vlastností scintilačního krystalu
lNutné zajištění teplotní stabilizace prostředí, nikdy neměříme ihned po zapnutí přístroje
l
lKrátkodobé testy: měření pozadí na kontaminaci detektorů
§ detekční odezva na etalon
l
lDlouhodobé testy: metrologická kalibrace
l standardizace (odchylka pro jednotl. detektor max 20V)
l
lStatistická kontrola stability přístroje: opakované měření téhož vzorku
l průměr a d měření porovnáme s teoretickou ÖN  (!!! 3 d nestabilita)
l
l
l
l
l

‹#›
22
Chyby měření
lNáhodné: nestabilita detekční aparatury, chyby při přípravě vzorku (pipetování, homogenizace)
l
lSystematické: trvalé nižší nebo vyšší výsledky, mrtvá doba detektoru, vliv teploty, kontaminace
detektoru
l
lHrubé: porucha přístroje, chybné nastavení přístroje

‹#›
23
Závěr RIA
l
lVÝHODY
l jednoduchá instrumentace: stačí univerzální gama čítač
l jednoduché měření- měření aktivity
l jednoduchá a reprodukovatelná metoda měření
l vysoce citlivé stanovení,splňují kritéria kvality
l nízká cena stanovení
l propracované metody (jodace malých molekul i proteinů)
l
lNEVÝHODY
l krátká doba exspirace souprav
l malá možnost automatizace
l nutnost pracovat v sériích, s každou sérií měření je zapotřebí nová kalibrace
l práce s otevřenými radiozářiči
l likvidace RA odpadu- čekání na snížení radiace na uvolňovací úroveň (min. 6 poločasů rozpadu)
l v laboratořích pracujících s RIA sledované pásmo, provozní předpisy, proškolené laborantky
l
l
l
l

‹#›
24
Zdroje informací k problematice RIA
lHušková M., Hušák V. : Vyšetřovací metody in vitro v nukleární medicíně,1979, Brno
lhttp://astronuklfyzika.cz- vše o nukleární a radiační fyzice
l
§
§
§
§ kontakt : jcihalova@fnbrno.cz
l