Teknesium-99m

Teknesium-99m (99mTc) adalah sebuah isomer nuklir metastabil dari teknesium-99 (itu sendiri merupakan isotop teknesium), dilambangkan sebagai 99mTc, yang digunakan dalam puluhan juta prosedur diagnostik medis setiap tahunnya, menjadikannya sebagai radioisotop medis yang paling umum digunakan di dunia.

Teknesium-99m digunakan sebagai pelacak radioaktif dan dapat dideteksi di dalam tubuh oleh peralatan medis (kamera gama). Ia sangat cocok untuk peran tersebut, karena ia memancarkan sinar gama yang dapat dideteksi dengan energi foton sebesar 140 keV (foton 8,8 pm ini kira-kira memiliki panjang gelombang yang sama dengan yang dipancarkan oleh peralatan diagnostik sinar-X konvensional) dan waktu paruhnya untuk emisi gama adalah 6,0058 jam (berarti 93,7% darinya akan meluruh menjadi 99Tc dalam waktu 24 jam). Waktu paruh fisik isotop ini yang relatif "singkat" dan waktu paruh biologisnya sebesar 1 hari (dalam hal aktivitas manusia dan metabolisme) memungkinkannya digunakan untuk prosedur pemindaian yang mengumpulkan data dengan cepat tetapi menjaga paparan radiasi total pasien tetap rendah. Karakteristik yang sama membuat isotop ini tidak cocok untuk penggunaan terapeutik.

Teknesium-99m ditemukan sebagai produk dari pemborbardiran siklotron molibdenum. Prosedur ini menghasilkan molibdenum-99, sebuah radionuklida dengan waktu paruh lebih lama (2,75 hari), yang meluruh menjadi 99mTc. Waktu peluruhan yang lebih lama ini memungkinkan 99Mo dikirim ke berbagai fasilitas medis, di mana 99mTc dapat diekstraksi dari sampelnya saat diproduksi. Pada gilirannya, 99Mo biasanya dibuat secara komersial dari fisi uranium yang diperkaya tinggi dalam sejumlah kecil penelitian dan pengujian material reaktor nuklir di beberapa negara.

Sejarah

Penemuan
Pada tahun 1938, Emilio Segrè dan Glenn T. Seaborg mengisolasi isotop metastabil teknesium-99m untuk pertama kalinya, setelah membombardir molibdenum alami dengan deuteron 8 MeV dalam siklotron  di laboratorium Radiasi Ernest O. Lawrence. Pada tahun 1970, Seaborg menjelaskan bahwa:

Kemudian pada tahun 1940, Emilio Segrè dan Chien-Shiung Wu menerbitkan hasil percobaan analisis produk fisi uranium-235, termasuk molibdenum-99, dan mendeteksi keberadaan sebuah isomer unsur 43 dengan waktu paruh 6 jam, yang kemudian diberi label sebagai teknesium-99m.

Aplikasi medis awal di Amerika Serikat

99mTc tetap menjadi keingintahuan ilmiah hingga tahun 1950-an ketika Powell Richards menyadari potensi teknesium-99m sebagai pelacak radioaktif medis dan mempromosikan penggunaannya di kalangan komunitas medis. Sementara Richards bertanggung jawab atas produksi radioisotop ini di Divisi Laboratorium Panas di Laboratorium Nasional Brookhaven, Walter Tucker dan Margaret Greene sedang mengerjakan cara meningkatkan kemurnian proses pemisahan produk turunan terelusi berumur pendek iodin-132 dari induknya, telurium-132 (dengan waktu paruh 3,2 hari), diproduksi di Reaktor Penelitian Grafit Brookhaven. Mereka mendeteksi jejak kontaminan yang terbukti menjadi 99mTc, yang berasal dari 99Mo dan mengikuti telurium dalam kimia proses pemisahan produk fisi lainnya. Berdasarkan kesamaan antara sifat kimia pasangan induk-anak telurium-iodin, Tucker dan Greene mengembangkan generator teknesium-99m pertama pada tahun 1958. Baru pada tahun 1960 Richards menjadi orang pertama yang mengusulkan ide penggunaan teknesium sebagai pelacak medis.

Publikasi A.S. pertama yang melaporkan pemindaian medis 99mTc muncul pada Agustus 1963. Sorensen dan Archambault menunjukkan bahwa 99Mo bebas-pembawa yang disuntikkan secara intravena akan secara selektif dan efisien terkonsentrasi di hati, menjadi generator internal 99mTc. Setelah penumpukan 99mTc, mereka dapat memvisualisasikan hati menggunakan emisi sinar gama 140 keV.

Ekspansi ke seluruh dunia
Produksi dan penggunaan medis 99mTc berkembang pesat di seluruh dunia pada 1960-an, diuntungkan dari pengembangan dan peningkatan berkelanjutan kamera gama.

Benua Amerika
Antara tahun 1963 dan 1966, banyak penelitian ilmiah menunjukkan penggunaan 99mTc sebagai pelacak radioaktif atau alat diagnostik. Akibatnya, permintaan 99mTc tumbuh secara eksponensial dan pada tahun 1966, Laboratorium Nasional Brookhaven tidak mampu memenuhi permintaan tersebut. Produksi dan distribusi generator 99mTc dialihkan ke perusahaan swasta. "TechneKow-CS generator", generator 99mTc komersial pertama, diproduksi oleh Nuclear Consultants, Inc. (St. Louis, Missouri) dan Union Carbide Nuclear Corporation (Tuxedo, New York). Dari tahun 1967 hingga 1984, 99Mo diproduksi untuk Perusahaan Nuklir Mallinckrodt di Reaktor Penelitian Universitas Missouri (MURR).

Union Carbide secara aktif mengembangkan proses untuk memproduksi dan memisahkan isotop berguna seperti 99Mo dari produk fisi campuran yang dihasilkan dari iradiasi target uranium yang diperkaya tinggi (HEU) dalam reaktor nuklir yang dikembangkan dari tahun 1968 hingga 1972 di fasilitas Cintichem (sebelumnya Pusat Penelitian Union Carbide yang dibangun di Sterling Forest di Tuxedo, New York ()). Proses Cintichem awalnya menggunakan 93% U-235 yang diperkaya tinggi yang disimpan sebagai UO2 di bagian dalam target silinder.

Pada akhir tahun 1970-an,  radiasi produk fisi total diekstraksi setiap minggunya dari 20 hingga 30 kapsul HEU yang dibombardir oleh reaktor, menggunakan apa yang disebut "proses [isolasi kimia] Cintichem." Fasilitas penelitian dengan reaktor penelitian tipe kolam 5-MW tahun 1961 kemudian dijual ke Hoffman-LaRoche dan menjadi Cintichem Inc. Pada tahun 1980, Cintichem, Inc. memulai produksi/isolasi 99Mo dalam reaktornya, dan menjadi produsen 99Mo tunggal di A.S. selama tahun 1980-an. Namun, pada tahun 1989, Cintichem mendeteksi kebocoran produk radioaktif di bawah tanah yang menyebabkan penutupan dan penonaktifan reaktor tersebut, mengakhiri produksi 99Mo komersial di Amerika Serikat.

Produksi 99Mo dimulai di Kanada pada awal 1970-an dan dialihkan ke reaktor NRU pada pertengahan 1970-an. Pada tahun 1978, reaktor tersebut menyediakan teknesium-99m dalam jumlah yang cukup besar yang diproses oleh divisi radiokimia AECL, yang diprivatisasi pada tahun 1988 sebagai Nordion, sekarang MDS Nordion. Pada tahun 1990-an, direncanakan penggantian reaktor NRU tua untuk produksi radioisotop. Eksperimen Kisi Fisika Terapan Serbaguna (MAPLE) dirancang sebagai fasilitas produksi isotop khusus. Awalnya, dua reaktor MAPLE yang identik akan dibangun di Laboratorium Chalk River, masing-masing mampu memasok 100% kebutuhan isotop medis dunia. Namun, terdapat masalah dengan reaktor MAPLE 1, terutama koefisien reaktivitas daya positif, menyebabkan pembatalan proyek tersebut pada tahun 2008.

Generator 99mTc komersial pertama 
diproduksi di Argentina pada tahun 1967, dengan 99Mo diproduksi di reaktor RA-1 Enrico Fermi milik CNEA. Selain pasar domestiknya, CNEA memasok 99Mo ke beberapa negara Amerika Selatan.

Asia-Pasifik
Pada tahun 1967, prosedur 99mTc pertama dilakukan di Auckland, Selandia Baru. 99Mo awalnya dipasok oleh Amersham, Britania Raya, kemudian oleh Organisasi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir Australia (ANSTO) di Lucas Heights, Australia.

Eropa
Pada Mei 1963, Scheer dan Maier-Borst adalah orang pertama yang memperkenalkan penggunaan 99mTc untuk aplikasi medis.
Pada tahun 1968, Philips-Duphar (kemudian Mallinckrodt, sekarang Covidien) memasarkan generator teknesium-99m pertama yang diproduksi di Eropa dan didistribusikan dari Petten, Belanda.

Kekurangan pasokan
Kekurangan pasokan teknesium-99m global muncul pada akhir 2000-an karena dua reaktor nuklir tua (NRU dan HFR) yang menyediakan sekitar dua pertiga pasokan molibdenum-99 dunia, yang memiliki waktu paruh hanya 66 jam, ditutup berulang kali untuk pemeliharaan yang diperpanjang. Pada Mei 2009, Atomic Energy of Canada Limited mengumumkan pendeteksian kebocoran air berat kecil di reaktor NRU yang tetap tidak berfungsi hingga perbaikan selesai pada Agustus 2010. Setelah pengamatan semburan gelembung gas yang dilepaskan dari salah satu deformasi sirkuit air pendingin primer pada Agustus 2008, reaktor HFR dihentikan untuk penyelidikan keselamatan menyeluruh. Pada Februari 2009, NRG menerima lisensi sementara untuk mengoperasikan HFR hanya bila diperlukan untuk produksi radioisotop medis. HFR dihentikan untuk perbaikan pada awal 2010 dan dimulai kembali pada September 2010.

Dua reaktor Kanada pengganti (lihat Reaktor MAPLE) yang dibangun pada 1990-an ditutup sebelum mulai beroperasi, karena alasan keamanan.  Izin konstruksi untuk fasilitas produksi baru yang akan dibangun di Columbia, MO dikeluarkan pada Mei 2018.

Sifat nuklir
Teknesium-99m adalah sebuah isomer nuklir metastabil, seperti yang ditunjukkan oleh "m" setelah nomor massanya 99. Ini berarti ia merupakan nuklida dalam keadaan tereksitasi (metastabil) yang bertahan lebih lama dari biasanya. Intinya pada akhirnya akan rileks (terdeeksitasi) menjadi keadaan dasarnya melalui emisi sinar gama atau elektron konversi internal. Kedua mode peluruhan ini mengatur ulang nukleon tanpa mentransmutasikan teknesium menjadi unsur lain.

99mTc meluruh terutama melalui emisi gama, sedikit kurang dari 88% waktu. (99mTc → 99Tc + γ) Sekitar 98,6% dari peluruhan gama ini menghasilkan sinar gama 140,5 keV dan 1,4% sisanya menjadi sinar gama dengan energi yang sedikit lebih tinggi pada 142,6 keV. Keduanya adalah radiasi yang diambil oleh kamera gamma ketika 99mTc digunakan sebagai pelacak radioaktif untuk pencitraan medis. Sekitar 12% sisanya dari peluruhan 99mTc terjadi melalui konversi internal, menghasilkan pelepasan elektron konversi internal berkecepatan tinggi dalam beberapa puncak tajam (seperti tipikal elektron dari jenis peluruhan ini) juga pada sekitar 140 keV (99mTc → 99Tc+ + e−). Elektron konversi ini akan mengionisasi materi di sekitarnya seperti yang dilakukan elektron radiasi beta, berkontribusi bersama dengan radiasi gama 140,5 keV dan 142,6 keV tadi ke total dosis yang disimpan.

Emisi gama murni adalah mode peluruhan yang diinginkan untuk pencitraan medis karena partikel lain menyimpan lebih banyak energi di tubuh pasien (dosis radiasi) daripada di kamera. Transisi isomeris metastabil adalah satu-satunya mode peluruhan nuklir yang mendekati emisi gama murni.

Waktu paruh 99mTc sebesar 6,0058 jam jauh lebih lama (setidaknya 14 kali lipat) daripada kebanyakan isomer nuklir, meskipun tidak unik. Ini masih merupakan waktu paruh yang singkat dibandingkan dengan banyak mode peluruhan radioaktif lain yang diketahui dan berada di tengah rentang waktu paruh untuk radiofarmasi yang digunakan untuk pencitraan medis.

Setelah emisi gama atau konversi internal, keadaan dasar yang dihasilkan, teknesium-99, kemudian meluruh dengan waktu paruh 211.000 tahun menjadi rutenium-99 yang stabil. Proses ini memancarkan radiasi beta lunak tanpa gama. Radioaktivitas yang rendah dari produk turunan tersebut merupakan sifat yang diinginkan untuk radiofarmasi.
^{99\!m}_{43}Tc ->[\ce{\gamma\ 141 keV}][\ce{6 jam}] {}^{99}_{43}Tc ->[\ce{\beta^-\ 249 keV}][211.000\ \ce{thn}] \overbrace{\underset{(stabil)}{^{99}_{44}Ru}}^{rutenium-99}

Produksi

Produksi 99Mo dalam reaktor nuklir

Iradiasi neutron terhadap target uranium-235
Nuklida induk of 99mTc, 99Mo, diekstraksi terutama untuk keperluan medis dari produk fisi yang dibuat dalam target uranium-235 yang diiradiasi neutron, yang sebagian besar diproduksi di lima reaktor penelitian nuklir di seluruh dunia menggunakan target uranium yang diperkaya tinggi (HEU). Jumlah 99Mo yang lebih kecil dihasilkan dari uranium yang diperkaya rendah (LEU) di setidaknya tiga reaktor.

Aktivasi neutron 98Mo
Produksi 99Mo melalui aktivasi neutron dari molibdenum alami, atau molibdenum yang diperkaya dengan 98Mo, adalah rute produksi lain yang saat ini lebih kecil.

Produksi 99mTc/99Mo dalam akselerator partikel

Produksi 99mTc "Instan"
Kelayakan produksi 99mTc melalui pemborbardiran neutron 22 MeV dari target 100Mo dalam siklotron medis ditunjukkan pada tahun 1971. Kekurangan pasokan 99mTc baru-baru ini menghidupkan kembali minat dalam produksi 99mTc "instan" melalui pemborbardiran proton dari target 100Mo yang diperkaya secara isotop (>99,5%) setelah reaksi 100Mo(p,2n)99mTc. Kanada berencana membangun siklotron semacam itu, yang dirancang oleh Sistem Siklotron Lanjutan, untuk produksi 99mTc di Universitas Alberta dan Université de Sherbrooke, dan sedang merencanakan yang lain di Universitas British Columbia, TRIUMF, Universitas Saskatchewan, dan Universitas Lakehead.

Kelemahan khusus dari produksi siklotron melalui (p,2n) pada 100Mo adalah produksi bersama yang signifikan dari  99gTc. Pertumbuhan preferensial nuklida ini terjadi karena jalur penampang lintang reaksi yang lebih besar yang mengarah pada keadaan dasar, yang hampir lima kali lebih tinggi pada maksimum penampang lintang dibandingkan dengan yang metastabil pada energi yang sama. Bergantung pada waktu yang dibutuhkan untuk memproses bahan target dan pemulihan 99mTc, jumlah 99mTc  relatif terhadap 99gTc akan terus menurun, yang pada gilirannya mengurangi aktivitas spesifik 99mTc yang tersedia. Telah dilaporkan bahwa pertumbuhan 99gTc serta keberadaan isotop Tc lainnya dapat berdampak negatif pada pelabelan dan/atau pencitraan selanjutnya; namun, penggunaan target 100Mo dengan kemurnian tinggi, energi berkas proton tertentu, dan waktu penggunaan yang tepat telah terbukti cukup untuk menghasilkan 99mTc dari siklotron yang sebanding dengan generator komersial.  Target yang mengandung logam molibdenum cair telah diusulkan, yang akan membantu pemrosesan yang disederhanakan, memastikan hasil produksi yang lebih baik. Masalah khusus yang terkait dengan penggunaan kembali target 100Mo yang diperkaya yang didaur ulang adalah transmutasi target yang tidak dapat dihindari karena isotop Mo lainnya telah dihasilkan selama iradiasi dan tidak dapat dihilangkan dengan mudah setelah pemrosesan.

Produksi 99Mo melalui rute tak langsung
Teknik produksi isotop berbasis akselerator partikel lainnya telah diselidiki. Gangguan pasokan 99Mo pada akhir 2000-an dan penuaan reaktor nuklir yang memproduksinya memaksa industri untuk mencari metode produksi alternatif. Penggunaan siklotron atau akselerator elektron untuk menghasilkan 99Mo dari 100Mo masing-masing melalui reaksi (p,pn) atau (γ,n) telah diselidiki lebih lanjut. Reaksi (n,2n) pada 100Mo menghasilkan penampang lintang reaksi yang lebih tinggi untuk neutron energi tinggi daripada reaksi (n,γ) pada 98Mo dengan neutron termal. Secara khusus, metode ini membutuhkan akselerator yang menghasilkan spektrum neutron cepat, seperti yang menggunakan D-T atau reaksi berbasis fusi lainnya, atau spalasi energi tinggi atau reaksi knock-out. Kerugian dari teknik ini adalah perlunya target 100Mo yang diperkaya, yang secara signifikan lebih mahal daripada target isotop alami dan biasanya membutuhkan daur ulang material tersebut, yang dapat berharga mahal, memakan waktu, dan sulit untuk dilakukan.

Generator teknesium-99m

Waktu paruh teknesium-99m yang singkat sebesar 6 jam membuat penyimpanannya menjadi tidak mungkin dan akan membuat transportasinya menjadi sangat mahal. Sebaliknya, nuklida induknya 99Mo dipasok ke rumah sakit setelah ekstraksi dari target uranium yang diiradiasi neutron dan pemurniannya di fasilitas pemrosesan khusus. Ia dikirim oleh perusahaan radiofarmasi khusus dalam bentuk generator teknesium-99m ke seluruh dunia atau didistribusikan langsung ke pasar lokal. Generator tersebut, juga dikenal sebagai sapi moli (moly cows), adalah perangkat yang dirancang untuk memberikan perlindungan radiasi untuk transportasi dan meminimalkan pekerjaan ekstraksi yang dilakukan di fasilitas medis. Tingkat dosis tipikal pada jarak 1 meter dari generator 99mTc adalah 20-50 μSv/jam selama transportasi. Output generator ini akan menurun seiring waktu dan harus diganti setiap minggu, karena waktu paruh 99Mo masih hanya 66 jam.

Molibdenum-99 secara spontan meluruh menjadi keadaan tereksitasi 99Tc melalui peluruhan beta. Lebih dari 87% peluruhan tersebut berujung pada keadaan tereksitasi  99mTc. Sebuah elektron  dan sebuah antineutrino elektron  dipancarkan dalam proses (99Mo → 99mTc +  + ). Elektron  dengan mudah dilindungi untuk transportasi, dan generator 99mTc hanyalah bahaya radiasi kecil, sebagian besar karena sinar-X sekunder yang dihasilkan oleh elektron (juga dikenal sebagai Bremsstrahlung).

Di rumah sakit, 99mTc yang terbentuk melalui peluruhan 99Mo diekstraksi secara kimiawi dari generator teknesium-99m. Sebagian besar generator 99Mo/99mTc komersial menggunakan kromatografi kolom, di mana 99Mo dalam bentuk molibdat yang larut dalam air, MoO42− diadsorpsi ke alumina asam (Al2O3). Ketika 99Mo meluruh, ia membentuk perteknetat TcO4−, yang, karena muatan tunggalnya, tidak terlalu terikat erat dengan alumina. Menarik larutan garam normal melalui kolom 99MoO42− yang tidak bergerak akan mengelusi 99mTcO4− yang dapat larut, menghasilkan larutan garam yang mengandung 99mTc sebagai garam natrium dari perteknetat yang terlarut. Satu generator teknesium-99m, yang hanya menampung beberapa mikrogram 99Mo, berpotensi mendiagnosis 10.000 pasien karena ia akan menghasilkan 99mTc dengan kuat selama lebih dari seminggu.

Pembuatan

Teknesium keluar dari generator tersebut dalam bentuk ion perteknetat, TcO4−. Keadaan oksidasi Tc dalam senyawa ini adalah +7. Ia secara langsung cocok untuk aplikasi medis hanya dalam pemindaian tulang (diambil oleh osteoblas) dan beberapa pemindaian tiroid (diambil sebagai pengganti iodin oleh jaringan tiroid normal). Dalam jenis pemindaian lain yang mengandalkan 99mTc, sebuah zat pereduksi ditambahkan ke larutan perteknetat untuk menurunkan tingkat oksidasi teknesium menjadi +3 atau +4. Kedua, sebuah ligan ditambahkan untuk membentuk sebuah kompleks koordinasi. Ligan itu dipilih karena memiliki afinitas terhadap organ spesifik yang akan ditargetkan. Misalnya, kompleks eksametazima dari Tc dalam keadaan oksidasi +3 mampu melintasi sawar darah–otak dan mengalir melalui pembuluh darah di otak untuk pencitraan aliran darah otak. Ligan lainnya meliputi sestamibi untuk pencitraan perfusi miokard dan merkapto asetil triglisina untuk pemindaian MAG3 untuk mengukur fungsi ginjal.

Penggunaan medis
Pada tahun 1970, Eckelman dan Richards mempresentasikan "kit" pertama yang berisi semua bahan yang dibutuhkan untuk melepaskan 99mTc, "diperah" dari generatornya, dalam bentuk kimia yang akan diberikan kepada pasien.

Teknesium-99m digunakan dalam 20 juta prosedur medis nuklir diagnostik setiap tahunnya. Sekitar 85% dari prosedur pencitraan diagnostik dalam kedokteran nuklir menggunakan isotop ini sebagai pelacak radioaktif. Buku Technetium karya Klaus Schwochau mendaftarkan 31 radiofarmasi berdasarkan 99mTc untuk pencitraan dan penelitian fungsional otak, miokardium, tiroid, paru-paru, hati, kantong empedu, ginjal, rangka, darah, dan tumor. Tinjauan yang lebih baru juga tersedia.

Bergantung pada prosedurnya, 99mTc ditandai dengan obat-obatan yang membawanya ke lokasi yang diperlukan. Misalnya, ketika 99mTc terikat secara kimiawi dengan eksametazima (HMPAO), obat tersebut mampu melewati sawar darah–otak dan mengalir melalui pembuluh darah di otak untuk pencitraan aliran darah serebral. Kombinasi ini juga digunakan untuk memberi label pada sel darah putih (WBC yang dilabeli 99mTc) untuk memvisualisasikan tempat infeksi. 99mTc sestamibi digunakan untuk pencitraan perfusi miokard, yang menunjukkan seberapa baik darah mengalir melalui jantung. Pencitraan untuk mengukur fungsi ginjal dilakukan dengan menempelkan 99mTc pada merkaptoasetil triglisina (MAG3); prosedur ini dikenal sebagai pemindaian MAG3.

Teknesium-99m (Tc-99m) dapat dengan mudah dideteksi di dalam tubuh oleh peralatan medis karena ia memancarkan sinar gama 140,5 keV (panjang gelombangnya kira-kira sama dengan yang dipancarkan oleh peralatan diagnostik sinar-X konvensional), dan waktu paruhnya untuk emisi gama adalah 6 jam (artinya 94% darinya meluruh menjadi 99Tc dalam waktu 24 jam). Selain itu, ia tidak memancarkan radiasi partikel, sehingga menjaga dosis radiasi tetap rendah. Produk peluruhannya, 99Tc, memiliki waktu paruh yang relatif panjang (211.000 tahun) dan memancarkan sedikit radiasi. Waktu paruh fisik 99mTc yang pendek dan waktu paruh biologisnya sebesar 1 hari dengan sifat menguntungkan lainnya memungkinkan prosedur pemindaian untuk mengumpulkan data dengan cepat dan menjaga paparan radiasi total pasien tetap rendah. Secara kimiawi, teknesium terkonsentrasi secara selektif di tiroid, kelenjar ludah, dan lambung, dan akan dikeluarkan dari cairan serebrospinal. Kombinasi dengan perklorat akan menghilangkan sifat selektifnya.

Efek samping radiasi
Perawatan diagnostik yang melibatkan teknesium-99m akan menghasilkan paparan radiasi kepada teknisi, pasien, dan orang yang lewat. Jumlah tipikal teknesium yang diberikan untuk tes imunosintigrafi, seperti tes SPECT, berkisar antara  (milicurie atau mCi; dan Mega-Becquerel atau MBq) untuk orang dewasa. Dosis ini menghasilkan paparan radiasi kepada pasien sekitar 10 mSv (1000 mrem), setara dengan sekitar 500 paparan sinar-X dada. Tingkat paparan radiasi ini, yang diperkirakan oleh model tanpa ambang linear, membawa 1 dari 1000 risiko seumur hidup untuk mengembangkan kanker atau leukemia padat pada pasien. Risikonya lebih tinggi pada pasien yang lebih muda, dan lebih rendah pada yang lebih tua. Tidak seperti sinar-X dada, sumber radiasinya berada di dalam tubuh pasien dan akan terbawa selama beberapa hari, membuat orang lain terkena radiasi bekas. Seorang pasangan yang selalu berada di sisi pasien selama ini mungkin menerima seperseribu dosis radiasi pasien dengan cara ini.

Waktu paruh isotop ini yang singkat memungkinkan prosedur pemindaian yang mengumpulkan data dengan cepat. Isotop ini juga memiliki tingkat energi yang sangat rendah untuk pemancar gama. Energinya sebesar ~140 keV membuatnya lebih aman untuk digunakan karena ionisasi yang berkurang secara substansial dibandingkan dengan pemancar gama lainnya. Energi gama dari 99mTc hampir sama dengan radiasi dari mesin sinar-X diagnostik komersial, meskipun jumlah gama yang dipancarkan menghasilkan dosis radiasi yang lebih sebanding dengan penelitian sinar-X seperti tomografi terkomputasi.

Teknesium-99m memiliki beberapa fitur yang membuatnya lebih aman daripada isotop lainnya. Mode peluruhan gama-nya dapat dengan mudah dideteksi oleh kamera, memungkinkan penggunaan jumlah yang lebih kecil. Dan karena teknesium-99m memiliki waktu paruh yang pendek, peluruhannya yang cepat menjadi teknesium-99 yang jauh lebih tidak radioaktif menghasilkan dosis radiasi total yang relatif rendah untuk pasien per unit aktivitas awal setelah pemberian, dibandingkan dengan radioisotop lain. Dalam bentuk yang diberikan dalam tes medis ini (biasanya perteknetat), teknesium-99m dan teknesium-99 akan dihilangkan dari tubuh dalam beberapa hari.

Teknik pemindaian 3-D: SPECT

Tomografi terkomputasi emisi foton tunggal (SPECT) adalah sebuah teknik pencitraan kedokteran nuklir yang menggunakan sinar gama. Ia dapat digunakan dengan isotop pemancar gama apa pun, termasuk 99mTc. Dalam penggunaan teknesium-99m, radioisotop ini diberikan kepada pasien dan sinar gama yang keluar akan mengenai kamera gama bergerak yang menghitung dan memproses citra. Untuk mendapatkan citra SPECT, kamera gama diputar mengelilingi pasien. Proyeksi diperoleh pada titik yang ditentukan selama rotasi, biasanya setiap tiga hingga enam derajat. Dalam kebanyakan kasus, rotasi 360° penuh digunakan untuk mendapatkan rekonstruksi yang optimal. Waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan setiap proyeksi juga bervariasi, tetapi biasanya 15–20 detik. Ini memberikan total waktu pemindaian selama 15–20 menit.

Radioisotop teknesium-99m digunakan terutama dalam pemindaian tulang dan otak. Untuk pemindaian tulang, ion perteknetat digunakan secara langsung, karena ia diambil oleh osteoblas yang berusaha menyembuhkan cedera tulang, atau (dalam beberapa kasus) sebagai reaksi sel-sel ini terhadap tumor (baik primer maupun metastatik) di tulang. Dalam pemindaian otak, 99mTc melekat pada agen pengelat HMPAO untuk membuat teknesium (99mTc) eksametazima, sebuah agen yang akan terlokalisasi di otak sesuai dengan aliran darah wilayah, sehingga ia berguna untuk mendeteksi stroke dan penyakit demensia yang menurunkan aliran otak regional dan metabolisme.

Baru-baru ini, sintigrafi teknesium-99m telah digabungkan dengan teknologi koregistrasi CT untuk menghasilkan pemindaian SPECT/CT. Pemindaian ini menggunakan radioligan yang sama dan memiliki kegunaan yang sama seperti pemindaian SPECT, tetapi mampu memberikan lokalisasi 3-D yang lebih halus dari jaringan dengan serapan tinggi, dalam kasus di mana diperlukan resolusi yang lebih baik. Salah satu contohnya adalah pemindaian paratiroid sestamibi yang dilakukan menggunakan radioligan 99mTc sestamibi, dan dapat dilakukan pada mesin SPECT atau SPECT/CT.

Pemindaian tulang
Teknik kedokteran nuklir yang biasa disebut pemindaian tulang biasanya menggunakan 99mTc. Bedakan dengan "pemindaian kepadatan tulang", DEXA, yang merupakan tes sinar-X paparan rendah yang mengukur kepadatan tulang untuk mencari osteoporosis dan penyakit lain di mana tulang kehilangan massa tanpa aktivitas pembangunan kembali. Teknik kedokteran nuklir ini sensitif terhadap area aktivitas pembangunan kembali tulang yang tidak biasa, karena radiofarmasi diambil oleh sel osteoblas yang membangun tulang. Oleh karena itu, teknik ini peka terhadap patah tulang dan reaksi tulang terhadap tumor tulang, termasuk metastasis. Untuk pemindaian tulang, pasien disuntikkan dengan sejumlah kecil bahan radioaktif, seperti asam medronat 99mTc  dan kemudian dipindai dengan kamera gama. Asam medronat adalah turunan fosfat yang dapat bertukar tempat dengan fosfat tulang di daerah pertumbuhan tulang aktif, sehingga melabuhkan radioisotop ke daerah spesifik tersebut. Untuk melihat lesi kecil (kurang dari ) terutama di tulang belakang, teknik pencitraan SPECT mungkin diperlukan, namun saat ini di Amerika Serikat, sebagian besar perusahaan asuransi memerlukan otorisasi terpisah untuk pencitraan SPECT.

Pencitraan perfusi miokard

Pencitraan perfusi miokard (MPI) adalah bentuk pencitraan jantung fungsional, yang digunakan untuk diagnosis penyakit jantung iskemis. Prinsip dasarnya adalah, dalam kondisi stres, miokardium yang sakit menerima aliran darah yang lebih sedikit daripada miokardium normal. MPI adalah salah satu dari beberapa jenis uji stres jantung. Sebagai uji stres nuklir, paparan radiasi rata-ratanya adalah 9,4 mSv, yang bila dibandingkan dengan sinar-X dada 2 pandangan (0,1 mSv) setara dengan 94 sinar-X dada.

Beberapa radiofarmasi dan radionuklida dapat digunakan untuk ini, masing-masing memberikan informasi yang berbeda. Dalam pemindaian perfusi miokard menggunakan 99mTc, radiofarmasi 99mTc-tetrofosmin (Myoview, GE Healthcare) atau 99mTc-sestamibi (Cardiolite, Bristol-Myers Squibb) digunakan. Setelah ini, stres miokard diinduksi, baik dengan olahraga atau secara farmakologis dengan adenosin, dobutamin, atau dipiridamol(Persantine), yang akan meningkatkan denyut jantung atau dengan regadenoson(Lexiscan), suatu vasodilator. (Aminofilin dapat digunakan untuk membalikkan efek dipiridamol dan regadenoson). Pemindaian kemudian dapat dilakukan dengan kamera gama konvensional, atau dengan SPECT/CT.

Ventrikulografi jantung
Dalam ventrikulografi jantung, sebuah radionuklida, biasanya 99mTc, disuntikkan, dan jantung dicitrakan untuk mengevaluasi aliran yang melewatinya, untuk mengevaluasi penyakit jantung koroner, penyakit katup jantung, penyakit jantung bawaan, kardiomiopati, dan gangguan jantung lainnya. Sebagai uji stres nuklir, paparan radiasi rata-ratanya adalah 9,4 mSv, yang jika dibandingkan dengan sinar-X dada 2 tampilan umum (0,1 mSv) setara dengan 94 sinar-X dada. Ia memaparkan pasien pada radiasi yang lebih sedikit daripada penelitian sinar-X dada yang sebanding.

Pencitraan otak fungsional
Pelacak pemancar gama yang biasanya digunakan dalam pencitraan otak fungsional adalah 99mTc-HMPAO (heksametilpropilena amina oksima, eksametazima). Pelacak 99mTc-EC serupa juga dapat digunakan. Molekul-molekul ini secara istimewa didistribusikan ke daerah dengan aliran darah otak yang tinggi, dan bertindak untuk menilai metabolisme otak secara regional, dalam upaya untuk mendiagnosis dan membedakan berbagai patologi penyebab demensia. Ketika digunakan dengan teknik SPECT 3-D, mereka bersaing dengan pemindaian otak FDG-PET dan pemindaian otak fMRI sebagai teknik untuk memetakan tingkat metabolisme regional jaringan otak.

Identifikasi nodus sentinel
Sifat radioaktif 99mTc dapat digunakan untuk mengidentifikasi kelenjar getah bening yang dominan mengalirkan kanker, seperti kanker payudara atau melanoma maligna. Ini biasanya dilakukan pada saat biopsi atau reseksi. Koloid belerang tersaring berlabel-99mTc atau teknesium (99mTc) tilmanosep disuntikkan secara intradermal di sekitar lokasi biopsi yang dimaksud. Lokasi umum nodus sentinel ditentukan dengan menggunakan pemindai genggam dengan prob sensor gama yang mendeteksi pelacak berlabel teknesium-99m yang sebelumnya disuntikkan di sekitar lokasi biopsi. Injeksi metilena biru atau isosulfan biru dilakukan pada saat yang sama untuk mencelupkan setiap nodus yang mengering menjadi biru. Sebuah sayatan kemudian dibuat di atas area akumulasi radionuklida tertinggi, dan simpul sentinel diidentifikasi di dalam sayatan melalui inspeksi; pewarna isosulfan biru biasanya akan menodai kelenjar getah bening menjadi berwarna biru yang mengalir dari area sekitar tumor.

Imunosintigrafi
Imunosintigrafi menggabungkan 99mTc menjadi antibodi monoklonal, sebuah protein sistem kekebalan tubuh, yang mampu mengikat sel kanker. Beberapa jam setelah penyuntikan, peralatan medis digunakan untuk mendeteksi sinar gama yang dipancarkan oleh 99mTc; konsentrasi yang lebih tinggi menunjukkan di mana tumor itu berada. Teknik ini sangat berguna untuk mendeteksi kanker yang sulit ditemukan, seperti yang menyerang usus. Antibodi yang dimodifikasi ini dijual oleh perusahaan Jerman Hoechst (sekarang menjadi bagian dari Sanofi-Aventis) dengan nama Scintimun.

Pelabelan kolam darah
Ketika 99mTc dikombinasikan dengan senyawa timah, ia akan berikatan dengan sel darah merah sehingga dapat digunakan untuk memetakan gangguan sistem peredaran darah. Ia umumnya digunakan untuk mendeteksi lokasi perdarahan gastrointestinal serta fraksi ejeksi, kelainan gerakan dinding jantung, pirau abnormal, dan untuk melakukan ventrikulografi.

Pirofosfat untuk kerusakan jantung
Sebuah ion pirofosfat dengan 99mTc akan melekat pada endapan kalsium pada otot jantung yang rusak, membuatnya berguna untuk mengukur kerusakan setelah serangan jantung.

Koloid belerang untuk pemindaian limpa
Koloid belerang 99mTc akan diambil oleh limpa, sehingga memungkinkan untuk mencitrakan struktur limpa.

Divertikulum Meckel
Perteknetat secara aktif terakumulasi dan disekresikan oleh sel-sel mukoid dari mukosa lambung, dan oleh karena itu, teknetat(VII) yang dilabeli dengan 99mTc akan disuntikkan ke dalam tubuh ketika mencari jaringan lambung ektopik seperti yang ditemukan pada divertikulum Meckel melalui pemindaian Meckel.

Lihat pula
 Isotop teknesium
 Kesetimbangan sementara
 Kolesintigrafi

Catatan

Referensi
Rujukan

Bibliografi

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar

  99mTc production simulator – IAEA 

 
Fisika medis
Isotop medis
Isotop metastabil
Radiokimia
Radiokimia obat