آنالیز و تحلیل رادیو‌داروی FDG تزریق شده به بافت سرطانی با افزایش کسر مولی اکسیژن-18 با استفاده از MCNP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی هسته‌ای، دانشکده مهندسی هسته‌ای، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی نفت و شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22052/rsm.2025.256264.1090

چکیده

دستگاه PET Scan یا برش‌نگاری با نشر پوزیترون با استفاده از روش غیر تهاجمی، تصویری سه بعدی بر اساس میزان نشر پوزیترون از بافت حاوی رادیو‌دارو تشکیل می‌دهد. این دستگاه به داروهایی مانند فلوئورین دئوکسی گلوکز (FDG) نیاز دارد، که تولید آن مستلزم جداسازی ایزوتوپ‌های فلوئور-18 و اکسیژن-18 با غنای بالا است. FDG متداول‌ترین داروی PET در حلال سالین تولید می‌شود و در یک ویال شیشه‌ای ذخیره شده و به شکل داخل وریدی تزریق می‌گردد. استفاده از ستون‌های تقطیر برودتی به عنوان روش صنعتی، مناسب برای تولید اکسیژن غنی می‌باشد. در این پژوهش از دو غنای 95 و 99 درصد اکسیژن-18 و فانتوم ORNL در کد هسته‌ای MCNP6 استفاده گردید. کبد به عنوان بافت سرطانی انتخاب گردید، با استفاده از تالی شماره 6 مقدار Mev/gram رسیده بر بافت محاسبه گردید. نتایج نشان‌دهنده آن است که افزایش کسر مولی اکسیژن-18 از 95% به 99%، به طور قابل توجهی بازده فلوئور-18 را افزایش می‌دهد. به طور خاص جذب فلوئورین دئوکسی گلوکز (FDG) یا همان جذب انرژی در کد MCNP6 تقریبا 15% در غنی‌سازی 99% افزایش یافت. این امر نشان‌دهنده آن است که غنی‌سازی بالاتر می‌تواند حساسیت و دقت تصویربرداری PET را در تشخیص سرطان بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analysis of FDG Radiopharmaceutical Injected into Cancer Tissue by Increasing the Mole Fraction of Oxygen-18 Using MCNP

نویسندگان [English]

  • Hedieh Ahmadi 1
  • Mohammad Rahgoshay 2
  • Amir Heidarynasab 2
1 Department of Nuclear Engineering, Faculty of Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Petroleum and Chemistry Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

A PET scan, or positron emission tomography, is a non-invasive method used to create three-dimensional images of tissues containing a radiopharmaceutical based on the amount of positrons emitted. The process requires substances such as fluorine-18 deoxyglucose (FDG), the production of which necessitates the separation of fluorine-18 and oxygen-18 isotopes with high enrichment. FDG, the most common radiopharmaceutical used in PET imaging, is produced in a saline solvent, stored in a glass vial, and injected intravenously. The use of cryogenic distillation columns as an industrial method is suitable for producing enriched oxygen. In this study, two enrichments of 95% and 99% oxygen-18 were evaluated using the ORNL phantom in the MCNP6 nuclear code. The liver was selected as the cancerous tissue, and the energy deposited (MeV/gram) in the tissue was calculated using Tally No. 6. The results indicate that increasing the oxygen-18 mole fraction from 95% to 99% significantly enhances the fluorine-18 yield. Specifically, the uptake of fluorine deoxyglucose (FDG), represented as energy uptake in MCNP6, increased by approximately 15% at 99% enrichment. This suggests that higher enrichment can improve the sensitivity and accuracy of PET imaging in cancer detection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Oxygen-18
  • Fluorine-18
  • Radiopharmaceutical
  • FDG
  • PET
  • MCNP6 Code

مراجع

  1. J. S. Fowler, T. Ido. Initial and subsequent approach for the synthesis of FDG. Sem. Nucl. Med. 32 (1) (2002) 6-12.
  2. E. Hess, S. Takács, B. Scholten, F. Tárkányi, H. H. Coenen, S. M. Qaim. Excitation function of the 18O (p, n) 18F nuclear reaction from threshold up to 30 MeV. Radiochimica Acta 89 (6) (2001) 357-362.
  3. G. J. R. Cook, G. M. Blake, P. K. Marsden, B. Cronin, I. Fogelman. Quantification of Skeletal Kinetic Indices in Paget's Disease Using Dynamic18F‐Fluoride Positron Emission Tomography. J. Bone Mineral Res. 17 (5) (2002) 854-859.
  4. G. J. R. Cook, I. Fogelman. The role of positron emission tomography in skeletal disease. Sem. Nucl. Med. 31 (1) (2001) 50-61.
  5. N. Satyamurthy, B. Amarasekera, C. W. Alvord, J. R Barrio, M. E. Phelps. Tantalum [18O] water target for the production of [18F] fluoride with high reactivity for the preparation of 2-deoxy-2-[18F] fluoro-D-glucose. Mol. Imaging Biol.4 (1) (2002) 65-70.
  6. L. Kostakoglu, H. Agress Jr, S. J. Goldsmith. Clinical role of FDG PET in evaluation of cancer patients. Radiographics 23 (2) (2003) 315-340.
  7. Cluj-Napoca. Separation of heavy oxygen isotopes. A Survey. Gheorghe Vasaru National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies. Romania.
  8. Y.-T. Chi, P.-C. Chu, H.-Y.Chao, W.-Ch. Shieh, C. C. Chen. Design of CGMP production of 18F- and 68Ga-radiopharmaceuticals. Biomed. Res. Int. (5) (2014) 680195.
  9. B. Shen, T. Huang, Y. Sun, Z. Jin, X.-F. Li. Revisit F-fluorodeoxyglucose oncology positron emission tomography: systems molecular imaging of glucose metabolism. Oncotarget 8 (26) (2017) 43536-43542.
  10. S. Kim, E. Han. Changes in the radiochemical purity of FDG radiopharmaceutical according to the amount of ethanol added. Int. J. Rad. Res. 18 (3) (2020) 593-598.
  11. D. C. Dumitrache, B. D. Schutter, A. Huesman, E. Dulf. Modeling, analysis, and simulation of a cryogenic distillation process for 13C isotope separation. J. Process Control 22 (4) (2012) 798-808.
  12. X.-F. Lee, Y. Du, Y. Ma, G. C. Postel, A. C. Civelek. 18F in Oncology Application. Oncology 7 (2) (2014) 240-247.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار