The Effect of Gamma Rays Emitted from High Energy Radionuclides on Bone Mineral Density Measurements in DEXA: The Phantom Study

Abstract

Objective: The aim of this study was to investigate the effect of high energy gamma rays released from radionuclides used in Nuclear Medicine Iodine-131 (I-131) and Flour-18 (F-18) on bone mineral density (BMD) in DEXA scan. Methods: Bone mineral density measurements were made by DEXA from L1-L4 vertebrae using dedicated quality control phantom and the corresponding BMD values. A homogeneous mixture was prepared by diluting different I-131 activity ranged from 0.5-5 mCi (18.5-185 MBq) into a water tank. Then, the vertebra phantom was placed on the tank. In the experimental setup, only the radionuclide activity was changing and the other geometric conditions were kept fixed along the acquired 6 scans. The same steps were repeated using F-18 radionuclide. Results: For reference BMD 1.00±0.05 gr / cm2, I-131 BMD value according to the average of all activities 1.012 ± 0.034 gr / cm2. For F-18 BMD value according to the average of all activities 1.016 ± 0.047 gr/cm2. Conclusion: According to our results, it was determined that DEXA shots could be performed on the same day in diagnostic I-131 (<6 mCi) and F-18 FDG radiopharmaceutical applications. In high-dose I-131 treatments, DEXA is recommended to be applied one week after the treatment in terms of radiation safety.

Keywords

• DEXA
• bone mineral density measurement
• F-18
• I-131

DEXA Çekimlerinde Yüksek Enerjili Radyonüklidlerden Salınan Gama Işınlarının Kemik Mineral Yoğunluğu Ölçülerine Etkisi: Fantom Çalışması

Abstract

Amaç: Bu çalışmanın amacı Nükleer Tıpta tanı ve tedavi amacıyla kullanılan İyot-131 (I-131) ve Flor-18 (F-18) radyonüklidlerinden salınan yüksek enerjili gama ışınlarının DEXA çekimlerinde kemik mineral yoğunluğu (BMD) üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Yöntem: DEXA yöntemi ile kalite kontrol fantomunda L1-L4 vertebralardan kemik mineral yoğunluğu ölçümleri yapılarak referans BMD değerleri belirlendi. Bir su tankı içine önce 0,5-5 mCi (18,5-185 MBq) arasında değişen miktarlarda I-131 konularak homojen karışım sağlandı. Sonra tankın üstüne vertebra fantomu konuldu. Deney düzeneğinde sadece radyonüklid aktivitesi değiştirilip diğer geometrik koşullar sabit tutularak toplam 6 kez çekim yapıldı. Daha sonra aynı işlemler F-18 radyonüklidi kullanılarak tekrarlandı. Bulgular: Referans BMD 1,00±0,05 gr/cm2, I-131 için tüm aktivitelerin ortalamasına göre BMD değeri 1,012 ± 0,034 gr/cm2 F-18 için tüm aktivitelerin ortalamasına göre BMD değeri 1,016 ± 0,047 gr/cm bulundu. Sonuç: Sonuçlarımıza göre, tanı amaçlı I-131 (<6 mCi) ve F-18 radyonüklidlerine ait radyofarmasötik uygulamalarında aynı gün içinde DEXA çekimlerinin yapılabileceği, yüksek doz I-131 tedavi uygulamalarında ise radyasyon güvenliği yönünden 1 hafta sonra DEXA çekimlerinin yapılabileceği sonucuna varılmıştır.

Keywords

• DEXA
• Kemik Mineral Yoğunluğu Ölçümü
• F-18
• I-131

References

1. Cosman F, de Beur SJ, Le Boff MS, et al. Clinician’s Guide to Prevention and Treatment of Osteoporosis. Osteoporos Int. 2014; 25: 2359-2381.
2. Osteoporoz ve Diğer Metabolik Kemik Hastalıkları Çalışma Grubu- Türkiye Endokrinoloji ve Metabolizma Derneği Osteoporoz ve Metabolik Kemik Hastalıkları Tanı ve Tedavi Kılavuzu. 13. Baskı. Ankara: 2018: 11-23.
3. Ersalcan T, Özen A, Yüksel D, at all. Procedure Guideline for Bone Density Measurement. Turk J Nucl Med 2009; 18(1) : 31-40.
4. Sindel D, Gula G. Osteoporozda kemik mineral yoğunluğunun değerlendirilmesi. Turk J Osteoporos 2015; 21 (1):23-29.
5. Demir M. Nükleer Tıp Fiziği ve Klinik Uygulamaları. İstanbul:2014: 360-374.
6. Cherry S, Sorenson J, Phelps M. Physics in Nuclear Medicine 4th Edition. In The gamma camera performance characteristics. Saunders 2012: 227-250.
7. Demir M, Parlak Y, Çavdar I, et al. The evaluation of urine activity and eksternal dose rate from patients receiving radioidine therapy for thyroid cancer Radiat. Prot. Dosimetry 2013; 156: 25-29.
8. Kerim Sönmezoğlu. Akciğer kanserlerinde FDG-PET uygulamaları. Tüberküloz ve Toraks Dergisi 2005: 53(1): 94-112.

9. Soydal Ç, Özkan E, Nak D, Elhan AH, Küçük NÖ, Kır M. Risk Factors for Predicting Osteoporosis in Patients Who Receive Thyrotropin Suppressive Levothyroxine Treatment for Differentiated Thyroid Carcinoma. Mol Imaging Radionucl Ther. 2019 Jun 24;28(2):69-75. doi: 10.4274/mirt.galenos.2019.89410.
10. Haslerud T, Brauckhoff K, Reisæter L, et al. F18-FDG-PET for recurrent differentiated thyroid cancer: a systematic meta-analysis. Acta Radiol. 2016; 57(10): 1193–1200.
11. Meuller B, O’Connor MK. Effects of radioisotopes on the accuracy of dual-energy X-ray absorptiometry for bone densitometry. J Clin Densitom. 2002 ;5(3):283-287.
12. Liang-Jun Xie, Jian-Fang Li, Feng-Wei Zeng, Hang Jiang, Mu-Hua Cheng and Yi Chen. Is Bone Mineral Density Measurement Using Dual-Energy X-Ray Absorptiometry Affected By Gamma Rays?. Journal of Clinical Densitometry: Assestment & Management of Musculoskeletal Health 2013;16(3), 275-278.
13. İlçe HT, Radyoaktif iyot tedavisi uygulanan hipertiroidili hastalarda kemik mineral yoğunluğunun dansitometre ile değerlendirilmesi. [Tıpta Uzmanlık Tezi]. Düzce Türkiye. Düzce Üniversitesi; 2009:21.
14. Jameson JL, Weetman AP. Disorders of The Thyroid Gland. In: Longo DL, Kasper DL, Jameson JL, Fauci AS, Hauser SL, Loscalzo J, eds. Harrison's Principles of Internal Medicine..New York.Nobel Tıp Kitapevleri; 18th ed 2012: 2911-2939
15. Mazziotti G, Canalis E, Giustina A. Drug-induced osteoporosis: mechanisms and clinical implications. Am J Med. 2010 Oct;123(10):877-884.
16. Kim DW, Kim WH, Kim MH, et al. Effect of ¹⁸F-FDG administration on measurements of bone mineral density and body composition by dual-energy X-ray absorptiometry. J Clin Densitom. 2013 Jul-Sep;16(3):283-286.