Behovet for radioaktive isotoper til medicinsk brug er i vækst verden over. Men forsyningssikkerheden er faldende.
Det gælder ikke mindst for isotopen technetium-99m, der årligt bruges ved mellem 30 og 40 millioner undersøgelser verden over.
Denne langsigtede usikkerhed omkring technetium-99m og andre medicinske isotoper kan European Spallation Source (ESS), der er under opbygning i Lund, imidlertid være med til afhjælpe.
Ved spallation skræller man så at sige neutroner af atomkerner ved at beskyde dem med energirige protoner.
Disse neutroner kan på samme måde som røntgenstråling bruges til at studere den atomare opbygning af f.eks. nye materialer, men protonerne og neutronerne kan også bruges til fremstilling af isotoper.
Medicinsk billeddannelse med PET kræver isotoper, der udsender positroner.
Som kilde til positronudsendelse benyttes rubidium-82 eller gallium-68. Disse har korte halveringstider og skal derfor dannes i PET-scanneren ud fra andre radioaktive stoffer med længere halveringstid.
Rubidium-82 produceres ud fra strontium-82, der dannes ved protonbeskydning af naturligt rubidium, der forekommer i isotoperne Ru-85 og Ru-87, under frigivelse af neutroner. Det henfalder ved elektronindfangning til rubidium-82 med en halveringstid på 25 dage. Rubidium-82 henfalder ved udsendelse af de ønskede positroner til krypton-82 med en halveringstid på 75 sekunder.
Gallium-68 dannes på basis af germanium-68. Ge-68 dannes ud fra naturligt forekommende gallium-69 ved protonbeskydning under udsendelse af neutroner. Ge-68 har en halveringstid på 271 dage og kan derfor lagres op til et år. Det henfalder ved elektronindfangning til gallium-68, som henfalder ved udsendelse af positroner til zink-68 med en halveringstid på 68 minutter.
Strontium-82 og germanium-68 produceres kun få steder i verden på acceleratorer. Hvis ESS forsynes med en sidegren, kan man få protoner ud med en energi på ca. 100 MeV fra den lineære accelerator og dermed fremstille Sr-82 og Ge-68.
Technetium-99m, som også bruges ved medicinsk billeddannelse, henfalder til grundtilstanden Tc-99 under udsendelse af gammastråling med en energi på 140 keV. Den korte halveringstid på seks timer gør det anvendeligt som sporstof i forbindelse med undersøgelser, hvor patienter kun udsættes for forholdsvis lav stråling.
Technetium-99m dannes ved henfald af Mo-99 under udsendelse af betastråling (elektroner).
Halveringstiden er lige under tre dage. Derfor skal Mo-99 løbende produceres og leveres til brugerne – det sker i dag på reaktorer, der er tæt på deres udløbdato.
I ESS kan Mo-99 produceres enten som i en reaktor ved beskydning af et uranmål med neutroner og efterfølgende fission eller ved neutronindfangning i naturligt forekommende Mo-98.
Det kræver, at man får direkte adgang til de hurtige neutroner, der dannes i selve spallationsprocessen, hvor protoner med høj energi skræller neutroner af wolframatomer.
For at producere Mo-99 i ESS skal der gøres plads til et kammer, hvor man med robotter kan producere de ønskede isotoper.
Visse typer af medicinske isotoper produceres på mindre cyklotroner rundt omkring i verden (i Danmark findes otte), men en lang række vigtige isotoper fremstilles i dag kun på ældgamle reaktorer og acceleratorer, der oprindeligt er udviklet til helt andre formål.
»Det mest optimale vil være at bygge nye dedikerede anlæg til produktion af disse isotoper,« siger professor Mikael Jensen fra Center for Nukleare Teknologier på DTU.
Men da isotoperne i dag fremstilles som biprodukter på anlæg, der for længst er afskrevet, vil et nyt anlæg have svært ved at konkurrere med de nuværende producenter.
Derfor er nye anlæg usikre, mener Mikael Jensen. Denne problematik er også beskrevet i en rapport fra OECD fra april 2014.
Her kommer den nye neutronkilde ESS i Skåne ind i billedet som et alternativ. Men det kræver, at man inden for relativt kort tid – måske et halvt år – tager en beslutning om at lave nogle mindre modifikationer i det 15 milliarder kroner dyre anlæg.
‘Muligt og ønskværdigt’
Colin Carlile, der som direktør for European Spallation Source Scandinavia havde en stor rolle i at sikre, at ESS blev placeret i Lund, bakker op om tanken. Efter at have fratrådt direktørposten sidste år er han nu tilknyttet Science Village, der skal udvikle området omkring ESS.
Colin Carlile oplyser, at det både er muligt og ønskværdigt at producere medicinske isotoper på ESS.
Han understreger dog, at formålet med ESS er at lave undersøgelser baseret på neutronspredning, og at andre anvendelser kan være problematiske at indpasse.
»Men det er værd at overveje muligheden,« siger han.
Professor Liselotte Højgaard fra Rigshospitalet er ekspert i medicinsk billeddannelse med positron-emissions-tomografi (PET), der kræver specielle isotoper.
Hun fortæller, at hospitalerne hidtil har kunnet få de isotoper, de har haft behov for, men hun er bekymret for fremtiden:
»Vi er nødt til meget hurtigt at få afklaret, om vi løber ind i problemer i de kommende år, når reaktorer i Canada, Holland og Belgien bliver taget ud af drift.«
Sammen med Mikael Jensen vil hun i løbet af vinteren arrangere et møde for at afdække situationen.
»Kan vi dokumentere et alvorligt problem, vil vi gå til ESS. Indtil da gælder det om at holde muligheden åben,« siger hun.
Nødvendighed fremmer optimisme
Mikael Jensen har gennem flere år arbejdet for, at ESS forberedes til at kunne producere medicinske isotoper uden foreløbig at have vundet accept for tanken.
»Det skyldes nok, at der ikke findes en skandinavisk industri omkring produktion af medicinske isotoper,« siger han.
Dimitri Argyriou, videnskabelig direktør for ESS, afviser da også tanken over for Ingeniøren:
»Spallationskilder er ikke velegnede til produktion af medicinske isotoper. Kernereaktorer kan gøre det bedre og billigere,« siger han.
Ikke desto mindre erklærer Mikael Jensen sig dog optimist i troen på, at det vil lykkes at få tilslutning til ESS-planen, når det går op for lægerne og sundhedssektoren, at der her er et alvorligt problem, som kræver en løsning.
Hvad baserer du din optimisme på?
»Nødvendigheden.«
Leave a Reply