УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО РАЗБАВЛЕНИЯ И ФАСОВКИ РАДИОФАРМПРЕПАРАТОВ ВО ФЛАКОНЫ

Полезная модель (ПМ) относится к медицинской технике, а именно к средствам разбавления и распределения по флаконам радиофармпрепаратов (РФП), используемых для диагностики и лечения различных заболеваний посредством позитронно-эмисионной (ПЭТ) и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), и может найти применение в центрах ПЭТ, ОФЭКТ и отделениях радионуклидной терапии.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) - одно из наиболее бурно развивающихся направлений современной ядерной медицины, позволяет выявлять злокачественные новообразования, очаги воспаления и другие патологические процессы, а также визуализировать метаболизм миокарда.
Использование ПЭТ требует применения радиофармпрепаратов (РФП), меченных ультракороткоживущими позитрон-излучающими радионуклидами, которые получают с использованием циклотронов. Периоды полураспада таких радионуклидов составляют минуты или десятки минут.Наиболее широко используемым радионуклидом для ПЭТ-томографии является фтор-18 (более 90% обследований пациентов проводят с РФП, меченными фтором-18).
18
18
18
18
2
Радионуклид фтор-18 производится по ядерной реакции O(p,n)F при облучении протонами с энергией 12-18 МэВ кислорода, обогащенного изотопом O, в химической форме H O. Используется вода с обогащением 97% по изотопу О. Радионуклид обладает периодом полураспада, равным 109 минутам.
Как правило, РФП, используемые в ПЭТ, производятся в непосредственной близости от места введения пациентам из-за малого периода полураспада используемых позитронно-излучающих радионуклидов. За один акт производства возможно получение препарата с активностью, достаточной для обследования одного или нескольких пациентов. РФП, меченные фтором-18, из-за сравнительно большого радиохимического выхода, больших получаемых активностей фтора-18 и значительного периода полураспада (по сравнению в другими радионуклидами, используемыми в ПЭТ), могут быть использованы для обследования нескольких десятков пациентов и, следовательно, должны быть разбавлены и расфасованы на несколько порций с помощью специальных устройств - диспенсеров.
18
Среди циклотронов, используемых для производства РФП, наиболее распространенными являются модели General Electric PetTrace, Siemens Eclipse, IBA Cyclone и НИИЭФА CC-18/9, обладающие схожими параметрами пучка протонов (50-100 мкА, 9-18 МэВ) и производительностью 4-10 Ku фтора-18 за 2 часа облучения. Циклотрон СС-18/9 производства НИИЭФА им. Ефремова, которым оборудован Российский Научный Центр Радиологии и Хирургических Технологий (РНЦРХТ) и другие учреждения России, имеет энергию пучка протонов 18 МэВ и ток пучка протонов 100 мкА. Мишенное устройство данного циклотрона способно произвести до 5 Ku фтора-18 за 2 часа облучения, что при среднем радиохимическом выходе 50-60% позволяет получить до 2,5 Ku РФП 2-[F]-2-фтор-2-дезокси-D-глюкозы (ФДГ). Технология производства ФДГ такова, что получаемый объем препарата является постоянным, не зависит от начальной активности радионуклида фтор-18 или конечной активности самого препарата и составляет 15-20 мл (в зависимости от модуля, на котором произведен синтез), при этом максимальная объемная активность препарата составляет примерно 4000 МБк/мл. Вводимая пациенту доза должна иметь активность 200-500 МБк, объем 0,5-10 мл и объемную активность 20-1000 МБк/мл (в зависимости от режима исследования). Таким образом, получаемый в модуле синтеза препарат требует дополнительного контролируемого разбавления в зависимости от полученной активности препарата и режимов обследования пациентов.
В ОФЭКТ как разновидности эмиссионной томографии применяются радиофармпрепараты, меченные радиоизотопами, ядра которых при каждом акте радиоактивного распада испускают только один гамма-квант (для сравнения, в ПЭТ используются радиоизотопы, испускающие позитроны).
Радионуклиды, применяемые для ОФЭКТ, имеют, как правило, больший период полураспада по сравнению с радионуклидами для ПЭТ.
При использовании РФП для диагностики методами ОФЭКТ, ПЭТ, а также для терапевтических целей нередко, как сказано выше, возникает необходимость их разбавления и фасовки во флаконы.
Степень разбавления препарата определяется с учетом времени использования РФП и рассчитывается таким образом, чтобы препарат, необратимо распадающийся с течением времени, имел необходимую объемную активность на протяжении всего срока годности (например, 8 часов в случае ФДГ). Еще одним важным требованием к полученному РФП является его контролируемое разделение на несколько флаконов для снижения радиационной нагрузки на персонал, работающий с РФП.
Одним из устройств для контролируемого разбавления и фасовки РФП является заявленное нами ранее в качестве ПМ №119235 от 20.08.2012 г., наиболее близкое к настоящему и взятое нами в качестве прототипа. Оно включает входные капилляры с трехходовыми клапанами, приемный сосуд для разбавления РФП с крышкой, шприцевой насос и систему капилляров для распределения РФП по флаконам, содержащую трехходовые клапаны и дополнительный капилляр с запирающим клапаном для подведения инертного газа.
На фиг. 1 приведена схема устройства по прототипу, где 1- входные капилляры с трехходовыми клапанами, 2 - приемный сосуд с крышкой, 3 - шприцевой насос, 4 - капилляр с запирающим клапаном, 5 - сосуд с разбавителем, 6- система капилляров для распределения РФП с трехходовыми клапанами, 7 - флаконы для препарата.
Работа его осуществляется таким образом, что РФП из модуля синтеза препарата поступает в приемный сосуд (2) по входным капиллярам (1), необходимое количество разбавителя отбирается с помощью шприцевого насоса (3) из сосуда для разбавителя (5) и затем через систему капилляров (6) с трехходовыми клапанами подается в приемный сосуд. Полученная смесь препарата и разбавителя перемешивается барботированием, для чего в приемный сосуд по капилляру с запирающим клапаном (4) подается инертный раз. Полученный РФП фасуется во флаконы для препарата (7) с помощью шприцевого насоса через систему капилляров, для чего трехходовые клапаны переключаются в необходимые положения. Система капилляров от шприцевого насоса до каждого из флаконов затем продувается инертным газом через капилляр с запирающим клапаном для удаления остатков препарата из капилляров. Устройство управляется с помощью программы, выполняемой персональным компьютером, контролирующей исполнительные элементы устройства (шприцевой насос и клапаны).
Данное устройство использовалось в циклотронном комплексе РНЦ РХТ при фасовке получаемых РФП в течение около 2-х лет. За это время нами был отмечен ряд его недостатков, а именно:
1. Имели место потери препарата (до 7%), связанные со значительным количеством трехходовых клапанов в системе капилляров, находящихся на пути препарата от шприцевого насоса до сосуда для препарата, даже несмотря на продувку капилляров инертным газом. Наличие достаточно большого количества трехходовых кранов со временем затрудняло обеспечение надежной герметизации системы. Кроме того, значительное количество трехходовых клапанов в системе капилляров создает повышенное сопротивление и, следовательно, понижает максимально возможную производительность шприцевого насоса, что приводит к увеличению времени цикла разбавления и фасовки и дополнительным потерям препарата, связанным с распадом фтора-18. К тому же такое количество клапанов увеличивает размеры устройства.
2. Необходимость замены трехходовых клапанов каждые 200 циклов фасовки (около года непрерывной работы) в связи с износом изоляционных мембран приводила к значительным затратам по обслуживанию устройства.
3. Устройство не обеспечивало возможности подсоединения к сосудам для разбавления РФП и с разбавителем напрямую таких стандартных радиохимических компонентов, как фильтры с наконечниками типа «luer» и фиттинги с резьбами 1/4"-28, ввиду того, что их крышки были выполнены из резины.
Отмеченные недостатки приводили к тому, что имели место достаточно большие потери при фасовке РФП, а также значительные затраты расходных материалов при сервисном обслуживании устройства.
Технический результат настоящей ПМ состоит в снижении потерь РФП при фасовке и повышении герметичности системы за счет введения в состав устройства многоходового крана-переключателя и сосудов с резьбами GL14.
Этот результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем входной капилляр, шприцевой насос, приемный сосуд для разбавления радиофармпрепарата (РФП) с крышкой, сосуд для разбавителя, капилляр с запирающим клапаном для подведения инертного газа и систему капилляров с клапанами для распределения РФП по флаконам, согласно ПМ, устройство дополнительно содержит многоходовой кран-переключатель, а сосуды для разбавления РФП и с разбавителем имеют резьбы GL14.
Наличие многоходового крана-переключателя позволяет упростить систему распределения потоков жидкостей и отказаться от использования большого количества трехходовых клапанов, что приводит к снижению потерь РФП, связанных с «мертвыми» объемами системы капилляров. Под «мертвыми» объемами системы подразумеваются суммарные потери РФП на смачивание коммуникаций.
Наличие многоходового крана-переключателя приводит также к снижению сопротивления в системе капилляров, что позволяет повысить производительность шприцевого насоса и, как следствие, снизить время цикла разбавления и фасовки и тем самым дополнительно снизить потери РФП, связанные с распадом радионуклида.
Наличие многоходового крана-переключателя, не требующего регулярной замены его, минимизирует затраты на сервисное обслуживание устройства. Кроме того, наличие одного крана-переключателя дает возможность значительно уменьшить размеры прибора, что является важным фактором, так как прибор находится в ограниченном пространстве защитного бокса.
Наличие на сосудах для разбавления РФП и с разбавителем резьб GL14 позволяет использовать стандартные крышки GL14, для которых выпускается большой ассортимент различных переходников. Это дает возможность напрямую подсоединять к сосудам фильтры с наконечниками типа «luer» и фиттинги с резьбами 1/4"-28. К тому же использование крышек GL14 повышает герметичность сосудов.
Для лучшего понимания предлагаемого устройства приводим схему его на фиг. 2, где 1 - входной капилляр, 2 - приемный сосуд для разбавления, 3 -шприцевой насос, 4 - капилляр с запирающим клапаном, 5 - сосуд с разбавителем, 6 - многоходовой кран-переключатель, 7 - флаконы для препарата, 8 - флакон для аналитической пробы, 9 - система капилляров.
Работа устройства осуществляется следующим образом: получаемый РФП поступает из модуля синтеза РФП через входной капилляр (1) в приемный сосуд (2). Из полученной в модуле синтеза объемной активности препарата рассчитывается объем разбавителя, необходимого для получения конечной объемной активности препарата. Разбавитель с помощью шприцевого насоса (3) набирается из сосуда с разбавителем (5) и подается в приемный сосуд по системе капилляров (9), для чего многоходовой кран-переключатель (6) переводится в необходимые положения (положение «7» для отбора разбавителя в шприцевой насос и положение «10» для дозирования разбавителя в приемный сосуд для разбавления). В приемном сосуде полученная смесь препарата и разбавителя барботируется инертным газом, подающимся по капилляру с запирающим клапаном (4), для равномерного перемешивания. После этого препарат набирается с помощью шприцевого насоса и по системе капилляров подается во флакон для аналитической пробы (8) и флаконы для препарата (7) через многоходовой кран-переключатель. Капилляры, подходящие к каждому флакону продуваются инертным газом. Устройство управляется с помощью программы, выполняемой персональным компьютером, контролирующей исполнительные элементы устройства (шприцевой насос и клапана) и имеющей алгоритм для очистки и стерилизации устройства после использования.
Предлагаемое устройство по сравнению с известными имеет ряд существенных преимуществ:
1. Значительное снижение потерь РФП - по сравнению с прототипом, как нами показано, в 10 раз.
2. Высокая герметичность системы за счет наличия у сосудов для разбавления РФП и с разбавителем резьб GL14, а также уменьшения числа трехходовых клапанов.
3. Компактность устройства, позволяющая устанавливать его в одну ячейку защитного бокса вместе с несколькими модулями синтеза.
Предлагаемое устройство разработано в отделении циклотронных радиофармпрепаратов РНЦРХТ и прошло клиническую апробацию при 30 синтезах РФП с положительным результатом.