Nuclear medicine is a medical specialty dealing with diagnostic and therapeutic use of unsealed radionuclides. It is based on a tracer principle: unstable radionuclides of a chemical element react identically as the stable ones and can be used to trace radio-labelled substances in chemical and physiological processes. Molecules labelled with a small amount of radionuclides are administered into the human body and traced by external detection of gamma rays. Amount of a specific tracer accumulated in the tissue provides quantitative information on local function. Radionuclide therapy is similar to radiotherapy. It differs in that the source of radiation is administered into the body and acts locally. The course provides a review of diagnostic medical imaging and explains the specific role of nuclear medicine. Scintigraphic methods are explained with their applications in cardiology, oncology, neurology, nephro-urology, endocrinology, gastro-enterology, pulmonary and inflammatory diseases. Lecture on radionuclide therapy is also included. Technical subjects cover basic science of nuclear medicine, including atomic and nuclear physics, radiation biology and protection, radiopharmaceuticals, instrumentation, interpretation of digital images, functional imaging, and principles of emission tomography. Theory is completed by interactive seminars and clinical demonstrations. Recently, an importance of nuclear medicine methods increases because they are well designed to transfer the results of molecular biology and genetics into clinical practice (molecular imaging).
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (09.09.2019)
Nukleární medicína se tradičně definuje jako lékařský obor zabývající se diagnostikou a léčbou pomocí otevřených radioaktivních zářičů, které jsou ve formě radiofaramak (farmak značených radionuklidy) aplikovány pacientům. Novější definice zdůrazňuje využití indikátorového ("stopovacího", tracer) principu, který umožňuje neinvazivně sledovat ("stopovat") různé látky v těle pacienta. Tato definice zahrnuje tzv. molekulární zobrazení, kde se pro značení látek podobných radiofarmakům, tzv. molekulárních sond, používají vedle radionuklidů také neradioaktivní látky (atomy a molekuly rentgenových, paramagentických a ultrazvukových kontrastních látek a také fluorescenční a luminiscenční látky pro optické zobrazení). V klinice nukleární medicíny převažuje využití radiofarmak, molekulární zobrazení se zatím až na výjimky využívá experimentálně v modelech lidských onemocnění na malých laboratorních zvířatech. Množství radiofarmak aplikovaná pro diagnostické účely jsou stopová (výsledné tkáňové koncentrace jsou řádově nano- až piko-molární). Radiační zátěž spojená se scintigrafickým vyšetřením je v průměru stejná jako u rentgenového vyšetření.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (09.09.2019)
Aim of the course -
Educational objectives:
Upon completion of the course, the students will be able to
1) desribe a role of nuclear medicine in medical diagnostics and therapy, 2) explain clinical applications of principal nuclear medicine methods (their main indications and interpretation of results), 3) understand differences between analogue and digital diagnostic images and apply basic tools for computer image processing, 4) understand basic principles of emission tomography (SPECT, PET) and their clinical applications, 5) understand and follow basic principles of radiation protection.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (09.09.2019)
Cílem výuky je získat přehled diagnostických a léčebných aplikací metod nukleární medicíny a přírodovědně-technických základů oboru. Jednotlivé lekce jsou zaměřeny na výklad a diskusi principů planární scintigrafie, jednofotonové emisní výpočetní tomografie (SPECT), pozitronové emisní tomografie (PET), vztahů scintigrafie a emisní tomografie k ostatním zobrazovacím metodám (CT, MR, ultrasonografie), výklad hybridního a molekulárního zobrazení, přípravy radiofarmak a jejich farmakokinetiky, s důrazem na klinické aplikace v kardiologii, onkologii, neurologii, endokrinologii, nefrologii, urologii, gastroenterologii, diagnotice plicních a zánětlivých onemocnění a terapeutického využití radiofarmak. Po absolvování kurzu budou studenti schopni vysvětlit základní diagnostické a terapeutické aplikace metod nukleární medicíny, indikovat a interpretovat výsledky základních vyšetření, popsat a vysvětlit principy tomografického, hybridního a molekulárního zobrazení a jejich využití v lékařské diagnostice a používat principy a metody radiační ochrany.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (09.09.2019)
Course completion requirements -
Nuclear medicine course is closed by oral exam. A condition for the exam is credit subject to the student's presence in the course. During the exam, each student replies two questions - one clinical question and one question from the basic science of nuclear medicine (medical physics, radiobiology, radiation protection, radiopharmacy,...). Part of the exam are also additional questions asked to verify overall orientation of the examined student in nuclear medicine and its understanding. Final mark reflects the answers to all questions asked during the exam. Substantial ignorance manifested by the student's failure to answer one of the questions is the reason to finish the exam with classification 'failed'.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (11.09.2024)
Předmět je zakončen ústní zkouškou. Podmínkou konání zkoušky je zápočet, který se uděluje za absolvování výuky. U zkoušky si každý student vylosuje 2 otázky - jednu klinickou a jednu z oblasti základních věd nukleární medicíny (lékařská fyzika, radiobiologie, radiační ochrana, radiofarmacie,...). Součástí zkoušky jsou také další, doplňující otázky, které prověří orientaci studenta v oboru jako celku a jeho schopnost poznatky aplikovat. Výsledná známka zohledňuje odpovědi na všechny položené otázky. Základní neznalost projevená nedostatečnou odpovědí na kteroukoli otázku je důvodem k ukončení zkoušky a hodnocení celé zkoušky "neprospěl".
Nuclear medicine course is closed by oral exam. A condition for the exam is credit subject to the student's presence in the course. During the exam, each student replies two questions - one clinical question and one question from the basic science of nuclear medicine (medical physics, radiobiology, radiation protection, radiopharmacy,...). Part of the exam are also additional questions asked to verify overall orientation of the examined student in nuclear medicine and its understanding. Final mark reflects the answers to all questions asked during the exam. Substantial ignorance manifested by the student's failure to answer one of the questions is the reason to finish the exam with classification 'failed'.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (11.09.2024)
Literature - Czech
Povinná:
Kupka, Karel, Kubinyi, Jozef, Šámal, Martin. Nukleární medicína. V Praze: P3K, 2015, 161 s. ISBN 978-80-87343-54-8.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (12.09.2024)
Teaching methods -
The dates of individual courses and lesson times can be found at https://unm.lf1.cuni.cz (English).
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (11.09.2024)
Aktuální rozvrh výukového bloku a termíny výuky pro jednotlivé studijní skupiny viz https://unm.lf1.cuni.cz.
Forma výuky: seminář + stáž v poměru 4/1
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (11.09.2024)
Requirements to the exam -
Questions
Each candidate will answer 2 questions: 1 clinical topic (1 - 15) and 1 physical topic (16 - 22).
Please note that a complete answer to a clinical question includes 6 parts - (a) major clinical indications, (b) radiopharmaceuticals, (c) pharmacodynamics, (d) patientpreparation, (e) thecourseoftheexamination, and (f) interpretation, i.e. explanation of normal and abnormal results. When evaluating the answer to a physical-technical question, emphasis is put on the basic information needed to understand the use of devices and methods in medicine and above all on biological and clinical aspects - not on technical details. Additional questions may be asked by the examiner to assess candidate's knowledge.
13) OncologicalDiagnostics 2 – PET in Malignancies in General, Use of18F-Fluorodeoxyglucosefrom a ClinicalPerspective, Lymphomas, ProstateCarcinoma, NeuroendocrineTumors
14) RadionuclideTherapy1 – TreatmentofMalignant and BenignThyroidGlandDiseases
15) RadionuclideTherapy 2 – PalliativeTreatmentof Bone Metastases, Theranostics, RadionuclideSynovectomy
Physical Section
16) Basic PhysicalTerms and Concepts – Radioactivity, TypesofRadiation and Their Use in Medicine, FundamentalQuantities and TheirUnits (Activity, Energy, Doses), InteractionofIonizingRadiationwithMatter
18) RadiationProtection – General Principles, AssessmentofRadiationExposure, RadiationProtectionofPatients, RadiationProtectionofRadiationWorkers
19) Radiopharmaceuticals – Definition, Production and Preparation, QualityAssessment, ExamplesofClinical Use
20) PrinciplesofConventionalScintigraphy – ConstructionofGamacamera, FunctionofitsComponents, Image Formation, TypesofImaging (PlanarScintigraphy vs. SPECT, Static vs. DynamicScintigraphy), Differencesfrom PET and RadiologicalMethods
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (12.09.2024)
Soubor otázek ke zkoušce z nukleární medicíny
Studijní materiály:
- elektronické výukové materiály (prezentace, ev. včetně komentáře, videa) - k dispozici ve fakultních MS Teams v týmu B00078 2024/25 Nukleární medicína, kanál „Obecné“ v záložce Soubory-Výukové materiály
- skripta Kupka K, Kubinyi J, Šámal M a kol, Nukleární medicína, 2. vydání, Nakladatelství P3K, 2015, ISBN 978-80-87343-54-8 (tištěná verze), ISBN 978-80-87343-60-9 (eKniha, pdf)
- poznámky z přednášek, seminářů a stáží blokové výuky
- doplňkově jakákoli cizojazyčná učebnice ne starší než 10 let,
Při zkoušce se požaduje odpověď na 2 otázky (klinickou a fyzikálně-technickou).
Každá klinická otázka má 6 součástí: (a) Klinické indikace, (b) Radiofarmakum, (c) Farmakodynamika: na co se RF váže, co zobrazuje/léčí, patofyziologie, (d) Příprava pacienta, (e) Provedení, (f) Interpretace výsledků - vysvětlení normálních a základních patologických nálezů. Zkoušející mohou položit další upřesňující a doplňující otázky.
Při hodnocení odpovědi na fyzikálně-technickou otázku se klade důraz na základní informace potřebné pro pochopení využití přístrojů a metod v lékařství a především na biologické a klinické aspekty - ne na technické detaily.
13. Onkologická diagnostika 2 –PET u malignit obecně, využití 18F-fluorodeoxyglukózy z pohledu klinika, lymfomy, karcinom prostaty, neuroendokrinní nádory
14. Terapie otevřenýmizářiči1 – léčbamaligních a benigníchonemocnění štítné žlázy
16. Základní fyzikální pojmy – radioaktivita, typy záření a jejich využití v medicíně, základní veličiny a jejich jednotky (aktivita, energie, dávky), interakce ionizujícíhozáření s hmotou
19. Radiofarmaka – definice, výroba a příprava, hodnocení jakosti, příkladyklinickéhopoužiti
20. Principy konvenční scintigrafie – konstrukce gamakamery, funkce jejích součástí, vznik obrazu, typy snímání (planární scintigrafie vs. SPECT, statická vs. dynamická scintigrafie), rozdíly oproti PET a radiologickým metodám
21. Principy pozitronové emisní tomografie–konstrukce kamery, funkce součástí, vznik obrazu, srovnání s konvenční scintigrafií a radiologickými metodami (rozdíly, výhody, nevýhody)
22. Diagnostická přesnostvyšetření – senzitivita, specificita, prediktivní hodnoty, křivky ROC, význam pro klinickou praxi
Verze 6.0, 11.9.2024
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (12.09.2024)
Syllabus -
Syllabus of the English course in nuclear medicine
*) items 01-03 are supposed to be known from previous education - they are not fully presented in the course again but they are (in a very basic form) required for exam
01*) Basic atomic and nuclear physics - organization of the atom, structure of nucleus, atomic and mass number, nuclides, isobars, isotopes, isotones, isomers
02*) Radioactive decay - alpha decay, beta-plus, beta-minus, gamma emission, units of activity (Becquerel, Curie), specific activity, kinetics of radioactive decay (general equation, half life, effective half life), statistics of radiation counting
03*) Interaction of radiation with matter - ionization and excitation, charged particles (specific ionization, linear energy transfer, range, bremsstrahlung, annihilation), ionizing electromagnetic radiation (coherent scatter, photoelectric effect, compton interaction, pair production)
04) Radiation biology - cellular radiation biology (effect of radiation on cells, direct and indirect action of radiation, radiosensitivity of cells), repair of radiation injury, factors affecting cell response to radiation (dose rate, linear energy transfer, chemicals, stage of the cell cycle), short-term effects of total body irradiation (acute radiation syndrome, hemopoietic death, gastrointestinal death, central nervous system death), late effects of ionizing radiation (somatic effects, genetic effects, deterministic effects, stochastic effects), assessment of low dose - low dose rate effects on human health, hormesis
05) Radiation safety and protection - radiation exposure (quantities and units), radiation regulations, dose limits, principles of radiation protection, guidelines for personnel, radiation monitoring, internal radiation dosimetry, radiation dose - quantities and units, ALARA program
06) Production of radionuclides and radiopharmaceuticals - cyclotron-produced radionuclides, reactor-produced radionuclides, radionuclide generators, methods of radiolabeling, diagnostic radiopharmaceuticals, PET radiopharmaceuticals, quality control (radionuclide purity, radiochemical purity, chemical purity, sterility, apyrogenicity, toxicity), examples of most frequently used radiopharmaceuticals including their most important clinical applications
07) Nuclear medicine instrumentation - radiation detection and instrumentation, gas- filled detectors, scintiallation and semi-conductor counters, imaging devices, scintiallation or gamma cameras, multicrystal cameras, performance parameters of imaging devices (spatial resolution, sensitivity, uniformity, contrast, quality control), whole-body imaging, tomographic imaging devices, hybrid systems ET/CT
08) Computers and data processing in nuclear medicine - acquisition (static, dynamic, whole-body, tomographic, list mode, matrix mode, gated mode), storage, processing, and display of image data, analogue and digital images, image filtering, image arithmetic, background subtraction, functional or parametric images, regions of interest, curve generation, tomographic image reconstruction - simple backprojection, filtered backprojection, iterative techniques, quantitative imaging, image fusion or registration (correlative imaging), information storage and retrieval, statistical decision theory (sensitivity, specificity, diagnostic accuracy)
09) Principles of emission tomography - single-photon emission tomography, positron emission tomography, radiopharmaceuticals, principles of detection, instruments, tomographic image reconstruction, whole-body imaging, spatial resolution, sensitivity, principles of clinical applications, examples of clinical applications
18) Tumour imaging - cancer staging, evaluation of treatment response, imaging of the sentinel nodes, a role of PET in cancer diagnosis
19) Radionuclide therapy - benign disease, thyroid carcinoma, myeloproliferative disease, MIBG therapy, palliative therapy of painful skeletal metastases, logoregional applications of radionuclide therapy, radioimmunotherapy, peptide therapy, antisense radiotherapy, new radionuclides
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (09.09.2019)
Úvod do studia nukleární medicíny.
Základní fyzikální pojmy.
Biologické účinky ionizujícího záření a radiační ochrana.
Radiofarmaka.
Detekce záření a planární scintigrafie.
Záznam a zpracování obrazů.
Emisní tomografie SPECT a PET.
PET - stručný klinický přehled.
Nukleární medicína a molekulární zobrazení.
Nukleární kardiologie.
Vyšetření cévního řečiště.
Radionuklidová diagnostika v pneumologii.
Nukleární neurologie.
Diagnostika chorob zažívacího ústrojí.
Nukleární nefrologie a urologie.
Scintigrafie varlat a skrota.
Scintigrafie skeletu.
Scintigrafie sleziny a kostní dřeně.
Zobrazení lymfatického systému.
Radionuklidová diagnostika v hematologii.
Lokalizační diagnostika zánětu.
Nukleární medicína a endokrinologie.
Onkologická diagnostika.
Imunoanalytické metody.
Úloha nukleární medicíny v diagnostice náhlých život ohrožujících stavů.
Radionuklidová vyšetření v dětství a ve stáří.
Terapie otevřenými zářiči.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (09.09.2019)
Entry requirements -
In order to facilitate learning for exam at the end of the course (Friday), it is recommended to go through the lectures on the web (https://unm.lf1.cuni.cz) before the course.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (11.09.2024)
Pro úspěšné vykonání zkoušky v předtermínu na konci výukového bloku doporučujeme seznámit se alespoň orientačně s přednáškami na https://unm.lf1.cuni.cz ještě před zahájením výuky.
Last update: Šámal Martin, prof. MUDr., DrSc. (11.09.2024)