Полный справочник медицинской аппаратуры

Коллектив авторов

Идеальный радиофармпрепарат должен характеризоваться не только преимущественным распространением в пределах обследуемого органа, но и иметь период полураспада, равный примерно 1/3 продолжительности радиоизотопного сканирования. Последний фактор позволяет ограничить лучевую нагрузку на пациента временными рамками проводимого исследования. К способам, уменьшающим лучевую нагрузку на пациента при применении сцинтиграфии, относятся: прием раствора Люголя с целью блокады щитовидной железы перед введением радиоизотопов йода при исследовании надпочечников, а также использование слабительных средств после окончания процедуры (в случае введения изотопов, выводящихся через желудочно-кишечный тракт).

Детектор, используемый в радионуклидных исследованиях, называется гамма-камерой, или сцинтилляционной камерой. Основным ее компонентом является сцинтилляционный

кристалл, который наиболее часто выполняется из йодида калия и имеет диаметр около 60 см. Перед кристаллом (ближе к телу пациента) располагается свинцовое защитное устройство – коллиматор, в котором имеются отверстия, определяющие проекцию испускаемого излучения на кристалл.

Поглощение кристаллом гамма-фотонов сопровождается испусканием света, который передается к фотоумножителям и преобразовывается в электрические сигналы. Амплитуда этих сигналов пропорциональна количеству полученного света. Свет от каждого инсциллятора распространяется по всем фотоумножителям, но максимально интенсивен в том из них, который расположен непосредственно над сцинтиллятором. Одновременный анализ сигналов от всех фотоумножителей позволяет установить интенсивность и расположение каждой сцинтилляции и служит основой для реконструкции двухмерного изображения распространения радиофармпрепарата в тканях. Данное изображение может быть представлено на катодно-лучевой трубке или фотографической пленке. Современные гамма-камеры могут оцифровывать выходные электрические сигналы и создавать цифровые изображения. Создание цифровых изображений является необходимым для проведения динамических и томографических изображений.

Основными преимуществами радиоизотопного сканирования являются возможность изучения не только анатомических, но и функциональных особенностей исследуемого органа; одновременная оценка больших анатомических областей и тела человека в целом.

К недостаткам метода относятся низкое пространственное разрешение и лучевая нагрузка на пациента, а также трудности и ограничения, обусловленные особенностями работы с источниками радиоактивного излучения (необходимостью специальной лаборатории, вредным влиянием ионизирующего излучения на медицинский персонал и т. д.).

Наиболее широко в эндокринологии радионуклидная диагностика используется для выявления новообразований щитовидной и паращитовидных желез, надпочечников, островковоклеточных опухолей поджелудочной железы.

В последние годы появились методики, использующие компьютерные технологии радионуклидной визуализации:

1) однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ, SPECT);

2) позитронная эмиссионная томография (ПЭТ, PET).

ОФЭКТ основана на вращении вокруг тела обследуемого, которому предварительно вводится радиофармацевтический препарат, обычной гамма-камеры с фиксированием распределения радиоактивности при различных углах наклона, что после компьютерной обработки результатов позволяет реконструировать секционное изображение исследуемой области. Данный метод используется в основном у кардиологических и неврологических больных и пока не нашел применения в эндокринологии.

ПЭТ является более сложным томографическим методом, основанным на детекции испускаемых радионуклидами, введенными пациенту, позитронов. Позитроны и электроны имеют одинаковую массу, но различные заряды. По этой причине испускаемый радионуклидом позитрон сразу же реагирует на ближайший электрон. Происходящая при этом реакция (аннигиляция) сопровождается возникновением двух гамма-фотонов по 511 кэВ, которые распространяются в двух диаметрально противоположных направлениях. Учитывая большую энергию фотонов, для их регистрации используется не обычная гамма-камера, а специальные детекторы, расположенные коллинеарно.

ПЭТ позволяет провести количественную оценку концентрации радионуклидов, в связи с чем главным преимуществом данного метода является возможность изучения метаболических процессов в норме и при патологии. Основными позитрон-эмитирующими элементами, активно участвующими в метаболизме различных тканей, являются изотопы 11С, 13N, 15O. При необходимости позит-ронно-эмитирующими изотопами (ПЭИ) можно пометить другие важные метаболиты.

Основными недостатками ПЭТ являются высокая стоимость, обусловленная использованием для производства ПЭИ дорогих циклотронов, а также необходимость их размещения вблизи от лаборатории, что связано с быстрым распадом ПЭИ (периоды полураспада 15O и 18F составляют соответственно 2 и 110 мин). Эти факторы частично объясняют сравнительно

редкое использование ПЭТ для клинических целей.

Значение метода ПЭТ для диагностики эндокринных заболеваний продолжает изучаться. В настоящее время показана диагностическая значимость ПЭТ лишь при локализации опухолей гипофиза и островковоклеточных новообразований поджелудочной железы.

ПЭТ выявляет не только локализацию опухолевого очага, но и метаболические процессы, происходящие в тканях. Метаболизм в опухоли (как и в метастатических очагах) отличается от метаболизма окружающих здоровых тканей, что и может быть выявлено с помощью ПЭТ. Для этого вводят некоторые вещества, более активно поглощаемые опухолевыми клетками (например, РТЮ), и по этому признаку судят о наличии метастаза в лимфоузле (или первичной опухоли).

Диагностическая чувствительность при опухолевом очаге более 1 см – 100 %.

Ядерно-магнитный резонанс. Используется редко из-за высокой стоимости исследования и недоступности для широкого применения.

При использовании ядерно-магнитного резонанса все доброкачественные образования дают интенсивность сигнала, равную или близкую к интенсивности, наблюдаемой от окружающих здоровых тканей. При злокачественных опухолях интенсивность сигнала низкая, их изображение плохо контурируется, неравномерно, с нечеткими краями. При опухолях менее 1 см диагностические возможности ядерно-магнитного резонанса пока значительно уступают магнитно-резонансной томографии.

МР-томография является одним из самых молодых и быстро развивающихся методов медицинской визуализации. С помощью этого метода можно создать изображение среза любой части тела человека в любой проекции.

Принцип метода теоретически сложен для понимания и в упрощенном виде может быть представлен следующим образом. Ядра атомов водорода (в дальнейшем – протоны) представляют собой по сути диполи маленьких размеров, которые при помещении внутрь сильного магнитного поля МР-томографа разворачиваются в направлении внешнего поля. Кроме того, магнитные моменты большей части протонов (параллельные протоны) начинают вращаться (прецессировать) вокруг оси внешнего магнитного поля. Частота этого вращения пропорциональна силе внешнего магнитного поля и называется резонансной частотой, или частотой Лар-мора. Магнитные моменты оставшихся протонов поворачиваются в другую сторону (антипараллельные протоны). В результате в тканях пациента создается суммарный магнитный момент, который ориентирован параллельно внешнему магнитному полю, величина которого определяется избытком параллельных протонов, а также количеством протонов в единице объема ткани, т. е. плотностью протонов. Магнитный момент огромного числа протонов достаточен для индукции электрического тока в принимающей катушке, расположенной вне пациента, однако необходимым условием такой индукции является изменение силы магнитного поля.

При воздействии на вращающиеся протоны радиоволнами с частотой, равной резонансной частоте прецессии протонов, изменяются оси вращения магнитных моментов протонов, что получило название резонансного эффекта, а само явление называется магнитным резонансом. Изменение вследствие этого суммарного магнитного момента индуцирует в катушке электрический ток, называемый МР-сигналом. Для реконструкции изображений МР-срезов необходимо несколько таких сигналов.

Контраст на МР-изображениях может определяться плотностью протонов и некоторыми другими факторами, из которых наиболее важными являются Т1 и Т2. После прекращения действия радиоимпульса протоны подвергаются двум различным процессам релаксации. Т2-релаксация – это процесс постепенного ослабления суммарного магнитного вектора в плоскости, вращаясь в которой он индуцировал электрический ток, а t ₂– время, а t 1 – время, в течение которого магнитный вектор восстановится до 63 % от своего первоначального максимального значения. Величина Т2 сильно зависит от физических и химических свойств ткани. Жидкости и богатые жидкостями ткани имеют длительное время t ₂, а твердые ткани и вещества – короткое время t ₂. Значения t ₁различных тканей сильно варьируют и зависят от размера и подвижности молекул. Значение t ₁, как правило, минимально для тканей с молекулами средних размеров и по– движности (жировой ткани), тогда как меньшие, подвижные молекулы (как в жидкости) и большие, но менее подвижные молекулы (как в твердых телах) имеют более высокое t ₁.