Jak šel čas – vznik oboru nukleární medicína

Souhrn

Často si klademe otázku, jak vznikl obor nukleární medicína, co mu předcházelo, jak se to vše vyvíjelo až do dnešní moderní podoby.

Když se podíváme do dávné historie, zjistíme, že nejstarší dochovaný lékařský záznam pochází přibližně z roku 2050 př. n. l., největší z lékařů starého Řecka Hippokrates žil kolem roku 400 př. n. l., v té době také řecký myslitel Demokritos popsal atomovou teorii hmoty. Od roku 200 n. l. byly v Římě zavedeny lékařské atestace a v roce 1180 byl v italském městě Salerno úředně zaveden titul doktor ve smyslu lékař.

V 19. a 20. století zaznamenává medicína obrovský rozvoj díky objevům v oblasti biologie, fyziky a chemie, za které bylo uděleno několik Nobelových cen. V roce 1895 Wilhelm Röntgen objevil rentgen, roku 1896 Henry Becquerel přirozenou radioaktivitu a od roku 1897 se začíná využívat záření pro terapeutické a diagnostické účely.

Při práci se zářením se ve 20. letech používaly osobní dozimetry, ale teprve v 70. letech vniká obor osobní dozimetrie. Od 30. let., kdy E. O. Lawrence sestavil první cyklotron, J. Chadwick objevil neutron, kdy byl z izotopu ⁹⁹Mo uměle vyroben radionuklid ^99mTc a kdy se díky G. Seaborgovi používá radioaktivní jód k léčbě štítné žlázy, uplynulo mnoho let. Zlomový pro NM byl rok 1950, kdy Hal O. Anger sestrojil scintilační gamakameru, jejíž model z roku 1957 se používá dodnes. Pak přichází na svět kamera SPECT a PET a od počátku 21. století hybridní systémy SPECT/CT, PET/CT a PET/MR.

Samozřejmě, že se vznikem oboru vznikly i odborné společnosti a další instituce.

Klíčová slova:
nukleární medicína, historie, vznik oboru

Jak to všechno začalo? Kde byly první počátky oboru nukleární medicíny? Kdo stál u zrodu tohoto moderního oboru? Určitě nejste sami, kdo si tyto otázky pokládá. Nezbývá nám, než se podívat do minulosti a prozkoumat, co stalo ještě před naším letopočtem.

Nejstarší dochovaný lékařský záznam pochází přibližně z roku 2050 př. n. l. Je jím sumerská hliněná tabulka popisující vymývání ran a přikládání obkladů s léčivými plackami.

Hippokrates, největší z lékařů starého Řecka, i řecký myslitel Demokritos, který popsal atomovou teorii hmoty, žili kolem roku 400 př. n. l. ^1,2 (Obr. 1)

A jaké významné události ovlivnily vývoj medicíny na začátku našeho letopočtu?

Na počátku prvního století napsal Cornelius Celsus osmisvazkové dílo De Medicina, které se jako zázrakem celé dochovalo. V díle popisuje teoretické znalosti a praktické dovednosti římských lékařů a jako první podrobně popisuje příznaky akutního zánětu. ^1,2

Kolem roku 64 bylo vydáno Discoridovo dílo De Materica Medica, které je považováno za první ucelenější lékopis a obsahovalo předpisy pro 600 léčivých přípravků. V prakticky nezměněné podobě se opisovalo téměř 15 století. (Obr.2)

Mnoho dalších jmen i jejich poznatky a díla přispěly k rozvoji jednotlivých oborů medicíny. ^1,2

Dalším důležitým přelomem v medicíně byl rok 200, kdy byly v Římě zavedeny lékařské atestace. Do té doby mohl lékařskou praxi provozovat kdokoli, kdo se prohlásil za lékaře. Titul „doktor“ ve smyslu lékař byl úředně zaveden v roce 1180 v italském městě Salerno, které bylo v té době střediskem lékařské vědy. Zdejší lékařská škola již měla vypracovaný studijní plán založený na lékařských učebnicích. Studovat lékařství mohli dříve pouze muži; ženy dostaly tuto možnost až roku 1876. ^1,2

V 16. století přispěl k mnoha objevům Leonardo da Vinci, vědec, který v mnoha oborech předstihl svou dobu. Propracované anatomické kresby ukazují jeho genialitu. Dokonale nakreslené topografické řezy lidským tělem připomínají obrazy z dnešních zobrazovacích přístrojů. ^1,2 (Obr. 3 a 4)

Obrovský rozvoj medicíny nastal v 19. století díky objevům v oblasti biologie, fyziky a chemie.

V roce 1808 publikoval J. Dalton atomovou teorii, kde tvrdí, že atomy jednoho prvku mají stejnou hmotnost i vlastnosti. V roce 1871 Dmitrij Mendělejev sestavil periodickou tabulku prvků a v roce 1895 Wilhelm Röntgen objevil rentgen, za což dostal v roce 1901 Nobelovu cenu. (Obr. 5)

Přirozenou radioaktivitu objevil v roce 1896 Henry Becquerel a v roce 1903 také získal Nobelovu cenu.

V roce 1897 se zjistilo, že se paprsky X mohou využívat pro terapeutické i diagnostické účely. ^3,4,5

Ve 20. století pokračuje vlna objevů, vynálezů, nových teorií a jejich aplikací do praxe. Je uděleno mnoho Nobelových cen.

Mezi nejvýznamnější objevitele jistě patří Marie a Pierre Curie, kteří v roce 1902 objevili radioaktivní polonium a radium a roku 1903 za to získali Nobelovu cenu. (Obr. 6 a 8)

V roce 1905 přichází Albert Einstein s teorií relativity a jednou z nejznámějších rovnic fyziky „E=mc²“ a roku 1921 také získává Nobelovu cenu. Svůj model atomu představuje v roce 1911 Rutherford a v roce 1913 N. Bohr. Bohrův model atomu vytváří základ pro kvantovou teorii a energetická spektra a roku 1922 je tento model oceněn Nobelovou cenou. ^4,5,6 (Obr. 7)

Pro léčbu pacientů se začalo používat ionizující záření od roku 1920, kdy byl nejprve radioaktivní fosfor (³²P) podáván zvířatům a krátce poté se používá k léčbě pacientů s leukémií.

Ve 20. letech vznikají první osobní dozimetry na bázi ionizace plynů. Maďarský radiochemik G. Ch. de Hevesy zkoumá značené radioizotopy a jejich chování v lidském těle a také on v roce 1943 získává Nobelovu cenu. V roce 1928 byl vyroben detektor záření – tzv. Geiger-Müllerův počítač. ⁶ (Obr. 9)

První cyklotron, kde urychlené částice dosahovaly mnohem vyšší energie než přirozené radionuklidy, sestavil v roce 1930 E. O. Lawrence. Teprve po deseti letech byl cyklotron použit při léčbě pacientů radioaktivním jódem. (Obr. 10)

Neutron byl objeven a popsán až v roce 1932 J. Chadwickem. V roce 1939 byl objeven a uměle vyroben z izotopu (⁹⁹Mo) radioaktivní prvek (^99mTc), jehož krátký poločas rozpadu a nízká dávka záření byly považovány za ideální pro zobrazování v medicíně.

V roce 1938 provedli němečtí vědci O. Hahn a F. Strassmann štěpení uranu. ^5,7

Díky Glennu Seaborgovi se od roku 1938 až dodnes po celém světě používá radioaktivní jód (¹³¹I) k léčbě štítné žlázy.

Rok 1950 se považuje za zlomový. Hal O. Anger sestrojil na univerzitě v Kalifornii scintilační gamakameru pro lékařské zobrazování a v roce 1957 byla vyrobena první elektronická gamakamera s více fotonásobiči, která se v podstatě používá dodnes. ^6,8,9,10 (Obr. 11)

Prvním zařízením, které umožňovalo zobrazit distribuci radiofarmaka v organizmu, byl pohybový scintigraf. Přístroj zkonstruoval Benedict Cassen se svými spolupracovníky v roce 1951 v USA. V Česku a jako první v Evropě sestrojil první pohybový scintigraf A. Caha na lékařské fakultě v Brně.

První SPECTovou kameru představili Kuhl a Edwards v roce 1963 a v roce 1975 byly vyrobeny první PET kamery s malým počtem detektorů. Do té doby však měly získané obrazy ještě nízkou kvalitu a rozlišení. První hybridní přístroje SPECT/CT byly vyrobeny pro komerční použití až v roce 1999.

V 70. letech také vzniká obor osobní dozimetrie, kde vývoj dozimetrů prošel dlouhým procesem od ionizační komůrky až po elektronické dozimetry. ^7,8

A co odborné společnosti nukleární medicíny, ústavy a vývojová pracoviště? Pojďme se podívat, kdy a kde byly založeny.

Jako první vzniká v USA v roce 1953 Společnost nukleární medicíny (SNMMI, http://www.snmmi.org/) ⁶ zakládajícími členy bylo pět radiologů, kardiolog, dva internisté, fyzik a inženýr. V Evropě je společnost založena v roce 1962 (ESNM) ¹¹ a v roce 1985 byla fúzí dvou evropských společností nukleární medicíny založena EANM, sídlící v Londýně (http://www.eanm.org/). Velmi brzy, již v roce 1965, vzniká v bývalém Československu Československá společnost nukleární medicíny a radiační hygieny (ČSNMRH, po rozdělení země pokračuje jako ČSNM https://www.csnm.cz/). ¹²

Již v roce 1955 vzniká v Řeži u Prahy Ústav jaderného výzkumu (http://www.ujv.cz/).

21. století – současnost a blízká budoucnost

Staré přístroje se modernizují, celosvětově přibývá jejich počet na počet obyvatel, zkracují se čekací doby na vyšetření, radiační zátěž se minimalizuje. Přibývají především hybridní systémy (SPECT/CT, PET/CT, PET/MR), jejichž zobrazení jsou dokonalejší a přesnější díky tomu, že během jednoho vyšetření zfúzují obrazy ze dvou zobrazovacích technik do jedné. Výsledná zobrazení z těchto přístrojů umožňují kvalitněji a efektivněji hodnotit stav pacienta a pomáhat tak k jeho diagnostice a léčbě.

Přístroje PET/CT byly vyvíjeny na ženevské univerzitě již od roku 1991, ale pro lékařské využití byly uvedeny na trh až v roce 2001, PET/MR o 10 let později. (Obr. 13 )

A jak to vypadá v roce 2017 v České republice? V letošním roce se předpokládá, že bude v provozu 16 přístrojů PET/CT, a to v Praze, Olomouci, Hradci Králové, Zlíně, Novém Jičíně, Ústí nad Labem, Českých Budějovicích, Ostravě a Jihlavě a 2 přístroje PET/MR v Plzni a Brně. ¹²

Co můžeme očekávat v nejbližších letech? Nové technologie a přístroje? Nová farmaka? Nové metody?

Hana Materová

Klinika nukleární medicíny FN v Ostravě a Katedra biomedicínských oborů, LF Ostravské univerzity v Ostravě, ČR

hana.materova@fno.cz