RecoilEffectChecker

Recoil Effect

radiopharmaceuticals QC URS & FS input.csv output.json radiochemical purity radionuclidic purity breakthrough
Открыть подборку

Описание утилиты: Recoil Effect

Recoil Effect Checker — Анализатор эффекта отдачи (Recoil Effect) в альфа-терапии

ℹ️  Утилита оценивает последствия разрыва связи при альфа-распаде:
    • Расчет энергии отдачи (Recoil Energy)
    • Сравнение с энергией химической связи
    • Оценка процента свободного дочернего нуклида
    • Риск нефротоксичности (накопление в почках)

⚠️  КРИТИЧНО: Энергия отдачи (~100+ кэВ) ВСЕГДА превышает энергию химической связи (~few eV).
    Дочерний изотоп ВЫЛЕТАЕТ из хелатора. Вопрос в том, куда он денется дальше.

Использование:
  RecoilEffectChecker.exe                            → демо-режим (вывод в консоль)
  RecoilEffectChecker.exe input.csv output.json      → оценка ваших данных

Формат input.csv:
BatchNumber,ParentIsotope,DaughterIsotope,AlphaEnergyMeV,BondEnergyKcalPerMol,ChelatorStabilityConstant,FreeDaughterPercent,RenalUptakeSUV,TimePostLabelingHours,ProductType

Пример:
  AC225-PSMA-2026-001,Ac-225,Fr-221,5.83,80.0,25.0,15.0,25.0,24.0,TargetedAlphaTherapy

Поддерживаемые типы продуктов:
• TargetedAlphaTherapy — таргетная альфа-терапия (Ac-225, Bi-213, At-211)
• GeneratorEluate — элюаты генераторов (контроль прорыва материнских изотопов)

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
При альфа-распаде ядро испытывает сильную отдачу (Recoil Effect).
• Энергия отдачи составляет ~100–400 кэВ, что эквивалентно ~2,000,000 – 9,000,000 ккал/моль.
• Энергия типичной химической связи (металл-хелатор) составляет всего ~50–100 ккал/моль.
• Результат: Химическая связь РВЕТСЯ в 100% случаев. Дочерний изотоп (например, Fr-221 из Ac-225 или Bi-213 из Ac-225 цепи) становится свободным ионом.
• Опасность: Свободные дочерние изотопы (особенно Bi-213, Pb-212, Ra-223) накапливаются в почках, вызывая острую лучевую нефропатию.

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Физический разрыв связи неизбежен. Задача радиофармацевтики — НЕ удержать связь (это невозможно), а ЛОКАЛИЗОВАТЬ вылетевший изотоп.
• Используются наноконтейнеры, липосомы или специальные "клетки" (cages), чтобы поймать дочерний изотоп внутри препарата.
• Если препарат — малая молекула (например, Ac-225-PSMA), дочерний изотоп улетает в кровоток.
• Контроль свободного дочернего нуклида (Free Daughter Percent) — главный параметр безопасности.
• Накопление в почках (Renal Uptake SUV) — маркер токсичности. SUV > 10 считается высоким риском.

Ключевые особенности утилиты:
• Демонстрация несоответствия энергии отдачи и энергии связи
• Оценка эффективности стратегий удержания дочерних изотопов
• Прогнозирование нефротоксичности на основе уровня свободного дочернего нуклида
• Поддержка основных альфа-излучателей (Ac-225, Bi-213, At-211)

Критические параметры:
• Энергия отдачи: Всегда >> Энергии связи (Физический факт)
• Свободный дочерний нуклид: ≤5.0% (Целевой показатель для наноконтейнеров)
• Почечный захват (SUV): ≤10.0 (Безопасный порог)
• Время после мечения: Мониторинг в динамике (накопление свободных изотопов растет со временем)

💡 Советы по использованию:
1. Для Ac-225 проблема наиболее острая из-за длинной цепочки распадов (4 альфа-распада). Каждый шаг генерирует новый отскок.
2. Для At-211 распад идет в Po-211 (короткоживущий), но также есть ветвь на Bi-207. Ковалентная связь C-At тоже рвется.
3. Использование макроциклических хелаторов (DOTA, MACROPA) не предотвращает отрыв, но может помочь в повторном захвате, если изотоп не улетел далеко.
4. Высокий SUV в почках требует введения нефропротекторов (аминокислоты) или снижения дозы.

⚠️ Особенность: Эффект отдачи — это фундаментальное физическое ограничение альфа-терапии малыми молекулами. Переход на наночастицы и липосомы является основным путем решения проблемы токсичности почек.

input.csv

BatchNumber,ParentIsotope,DaughterIsotope,AlphaEnergyMeV,BondEnergyKcalPerMol,ChelatorStabilityConstant,FreeDaughterPercent,RenalUptakeSUV,TimePostLabelingHours,ProductType
AC225-PSMA-2026-001,Ac-225,Fr-221,5.83,80.0,25.0,15.0,25.0,24.0,TargetedAlphaTherapy
AT211-MAB-2026-002,At-211,Po-211,5.87,65.0,0.0,2.0,8.0,4.0,TargetedAlphaTherapy
BI213-DOTATATE-003,Bi-213,Tl-209,5.87,85.0,22.0,8.0,12.0,1.0,TargetedAlphaTherapy

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты RecoilEffectChecker для объекта Recoil Effect.

Предметные ограничения и критические параметры

Ниже приведены ключевые фрагменты исходного описания. Перед продуктивным применением пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
  • • Оценка процента свободного дочернего нуклида
  • ⚠️ КРИТИЧНО: Энергия отдачи (~100+ кэВ) ВСЕГДА превышает энергию химической связи (~few eV).
  • BatchNumber,ParentIsotope,DaughterIsotope,AlphaEnergyMeV,BondEnergyKcalPerMol,ChelatorStabilityConstant,FreeDaughterPercent,RenalUptakeSUV,TimePostLabelingHours,ProductType
  • • Результат: Химическая связь РВЕТСЯ в 100% случаев. Дочерний изотоп (например, Fr-221 из Ac-225 или Bi-213 из Ac-225 цепи) становится свободным ионом.
  • • Опасность: Свободные дочерние изотопы (особенно Bi-213, Pb-212, Ra-223) накапливаются в почках, вызывая острую лучевую нефропатию.
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • • Контроль свободного дочернего нуклида (Free Daughter Percent) — главный параметр безопасности.
  • • Прогнозирование нефротоксичности на основе уровня свободного дочернего нуклида
  • Критические параметры:
  • • Свободный дочерний нуклид: ≤5.0% (Целевой показатель для наноконтейнеров)
  • • Почечный захват (SUV): ≤10.0 (Безопасный порог)
  • • Время после мечения: Мониторинг в динамике (накопление свободных изотопов растет со временем)
  • ⚠️ Особенность: Эффект отдачи — это фундаментальное физическое ограничение альфа-терапии малыми молекулами. Переход на наночастицы и липосомы является основным путем решения проблемы токсичности почек.

URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Утилита должна принимать файл input.csv с точными заголовками, указанными в контракте данных.HighФайл обрабатывается без ручного изменения заголовков.
URS-002Утилита должна выполнять детерминированную проверку для объекта «Recoil Effect» на основе входных значений, утверждённых пределов и предметных правил.HighДля каждой строки формируется статус PASS / WARNING / FAIL.
URS-003Утилита должна проверять обязательные поля, типы данных, числовые диапазоны, единицы измерения и фармацевтическую/радиохимическую правдоподобность.HighОшибки схемы и преобразования явно отражаются в результате.
URS-004Утилита должна выявлять критические отклонения по радионуклидной чистоте, радиохимической чистоте, свободному радионуклиду, примесям, pH, эндотоксинам и стерильности, если такие поля присутствуют.HighКритическое отклонение приводит к FAIL или отдельному critical finding.
URS-005Утилита должна формировать output.json с машинно-читаемыми результатами, исходными значениями, предупреждениями и отказами.HighJSON пригоден для LIMS/ELN/MES-интеграции и QA/QC review.
URS-006Утилита не должна использовать машинное обучение для решения о соответствии.MediumРезультат основан на явно заданных правилах, порогах и входных значениях.
URS-007Утилита должна сохранять трассируемость между номером серии, входными значениями, применёнными правилами и итоговым статусом.HighВыход содержит идентификатор серии и перечень проверенных параметров.
URS-008Документация должна поддерживать подготовку IQ/OQ и обсуждение на инспекции FDA/EMA/Росздравнадзора или локального регулятора.MediumURS & FS, контракт input.csv/output.json и тестовые сценарии доступны вместе с утилитой.

Контракт input.csv

#ПолеТипПримерНазначение
1BatchNumberstringAC225-PSMA-2026-001Идентификатор серии/партии для трассируемости.
2ParentIsotopestring / decimalAc-225Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
3DaughterIsotopestring / decimalFr-221Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
4AlphaEnergyMeVdecimal5.83Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
5BondEnergyKcalPerMolstring / decimal80.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
6ChelatorStabilityConstantstring / decimal25.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
7FreeDaughterPercentdecimal15.0Свободный радионуклид / несвязанная форма; важна из-за неселективного накопления и токсичности.
8RenalUptakeSUVstring / decimal25.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
9TimePostLabelingHoursdatetime / string24.0Временная точка для расчёта распада, стабильности или накопления дочернего нуклида.
10ProductTypestringTargetedAlphaTherapyКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
BatchNumber,ParentIsotope,DaughterIsotope,AlphaEnergyMeV,BondEnergyKcalPerMol,ChelatorStabilityConstant,FreeDaughterPercent,RenalUptakeSUV,TimePostLabelingHours,ProductType
AC225-PSMA-2026-001,Ac-225,Fr-221,5.83,80.0,25.0,15.0,25.0,24.0,TargetedAlphaTherapy
AT211-MAB-2026-002,At-211,Po-211,5.87,65.0,0.0,2.0,8.0,4.0,TargetedAlphaTherapy
BI213-DOTATATE-003,Bi-213,Tl-209,5.87,85.0,22.0,8.0,12.0,1.0,TargetedAlphaTherapy

FS — функциональная спецификация

IDФункцияРеализация
FS-001CSV importПрочитать input.csv в UTF-8/CSV-совместимом формате, проверить наличие заголовка и ожидаемых колонок.
FS-002Schema validationПроверить обязательные поля и количество колонок; сообщить о неизвестных или отсутствующих ключевых полях.
FS-003Type conversionПреобразовать числовые, флаговые и текстовые значения; некорректный формат фиксировать как ошибку строки.
FS-004Domain rule engineПрименить предметные правила для «Recoil Effect», включая критические пределы из описания утилиты и утверждённой спецификации.
FS-005Status aggregationСформировать итоговый статус: FAIL при критическом отказе, WARNING при некритическом отклонении, PASS при соответствии.
FS-006JSON exportЗаписать output.json с детализацией проверок, исходными значениями, предупреждениями, отказами и critical findings.
FS-007Audit supportСохранять структуру результата пригодной для review, расследования отклонений, воспроизведения расчёта и подготовки IQ/OQ.
FS-008Integration contractПоддерживать простой производственный сценарий: LIMS/ELN/MES формирует input.csv, утилита возвращает output.json, портал отображает описание и документацию.

Пример output.json

{
  "utilityId": "recoil-effect-checker",
  "api": "Recoil Effect",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "checks": [
    {
      "parameter": "BatchNumber",
      "value": "AC225-PSMA-2026-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "ParentIsotope",
      "value": "Ac-225",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "DaughterIsotope",
      "value": "Fr-221",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "AlphaEnergyMeV",
      "value": "5.83",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "BondEnergyKcalPerMol",
      "value": "80.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "ChelatorStabilityConstant",
      "value": "25.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "FreeDaughterPercent",
      "value": "15.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "RenalUptakeSUV",
      "value": "25.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    }
  ],
  "criticalFindings": []
}

OQ/PQ тестовые сценарии

IDСценарийОжидаемый результат
OQ-001Валидная строка из примераPASS или допустимый WARNING согласно правилам.
OQ-002Отсутствует обязательная колонкаОшибка схемы или FAIL.
OQ-003Нечисловое значение в числовом полеОшибка преобразования типа.
OQ-004Значение критического параметра за пределомFAIL и critical finding.
PQ-001Реальная серия/партия пользователяСогласованный результат review с сохранением input.csv и output.json.

QA/QC и change control

  • Не менять имена колонок без обновления валидатора и тестового набора.
  • Хранить input.csv, output.json, версию исполняемого файла и контрольную сумму.
  • Перед продуктивным использованием провести IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSV/CSA-проверку.
  • Критические радиофармацевтические пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией и локальными SOP.

Входит в пакеты

PetRad3: расширенный PET/SPECT и радиофармацевтический QC-пакет

Подборка утилит для контроля PET/SPECT радиофармпрепаратов, генераторных и циклотронных радионуклидов, меченых соединений, радиохимической чистоты, прорыва, стерильности и эндотоксинов.

Открыть

Радиология

Пакет для радиологии и диагностической визуализации: радиофармпрепараты, PET/SPECT, контрастные вещества, йодсодержащие и гадолиниевые препараты, а также проверки частиц, стерильности и эндотоксинов.

Открыть

RPH: объединённый радиофармацевтический QC-пакет

RPH объединяет PetRad, PetRad2 и PetRad3 в один обзорный пакет для PET/SPECT, терапевтических радионуклидов, генераторов, меченых соединений, расчётов распада, стерильности, эндотоксинов и радиохимической/радионуклидной чистоты.

Открыть