Принцип действия и устройства аппарат для сцинтиграфии и эмисионно- позитронной томографии

Радиоизотопная диагностика — раздел радиологии, предмет изучения которого — использование радиоактивных изотопов и меченных ими соединений для распознавания заболеваний.

Использование радионуклидных методов исследования основано на тропности различных химических соединений, меченных радионуклидами

(изотопами), к тканям изучаемого органа, а также на возможности регистрации количества накопленного тканью радиофармацевтического препарата (РФП) с помощью специальных датчиков, улавливающих испускаемые изотопом излучения (фотоны) и различия этого показателя при нормальном и патологических состояниях.

Наиболее часто используют следующие радионуклидные методы исследования, различающиеся способом регистрации результата: планарная сцинтиграфия (ПС), двухфотонная позитронная эмиссионная томография (ПЭТ).

2. Сцинтиграфия

Сцинтиграфи́я (лат. scinti[llare] сверкать, мерцать + греч. graphō писать, изображать) – метод радионуклидного исследования внутренних органов, основанный на визуализации с помощью сцинтилляционной гамма-камеры распределения введенного в организм радиофармацевтического препарата. В связи с тем, что при сцинтиграфии всегда используют радиофармацевтические препараты (РФП), меченные гамма-излучающими радионуклидами, ее называют также гамма-сцинтиграфией.

Принцип устройства и действия гамма-камеры сцинтиграфии

Устройство для визуализации распределения РФП – гамма-камера была разработана и изготовлена в 1950-1954 г группой инженеров Nuclear Chicago, США.

Введенный РФП, в зависимости от его характера, аккумулируется и распределяется в исследуемом органе пропорционально его перфузии или метаболизму. Излучение из объекта, содержащего РФП, распространяется во все стороны как свет от электролампы.

Из рисунка 4 видно, что для того, чтобы сформировать из такого излучения информационно значимый поток, надо отфильтровать только параллельные пучки гамма-квантов. Эту задачу выполняет коллиматор – свинцовая пластина с множеством мелких параллельных отверстий. Отфильтрованные пучки лучей попадают в монокристалл иодида натрия способный преобразовывать их энергию в видимый свет. Вспышка света (сцинтилляция) улавливается фотоумножителями и преобразуется в координатрый цифровой сигнал который поступает в ЭВМ и изображается на дисплее в виде светящегося изображения исследуемого органа. Отсюда название метода – сцинтиграфия, т.е. изображение вспышек. Свечение экрана пропорционально количеству препарата в исследуемой области и может быть измерено количественно.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)- новейший уникальный метод радиоизотопной диагностики. Главное преимущество ПЭТ – возможность не только получать изображения внутренних органов, но и оценивать их функцию и метаболизм, таким образом, при помощи позитронной томографии удается выявлять болезнь на самом раннем этапе, еще до проявления клинических симптомов. Особую роль ПЭТ играет в онкологии, кардиологии и неврологии, где ранняя диагностика заболеваний является особенно важной.

Самый современный диагностический метод, основанный на применении радиофармпрепаратов, и позволяет строить трёхмерную реконструкцию функциональных процессов, происходящих в организме человека. В отличие от МРТ, ПЭТ применяется не для изучения анатомических особенностей тканей и внутренних органов, а для диагностики их функциональной активности. При помощи ПЭТ можно исследовать любой функциональный процесс, происходящий в организме.

ПЭТ с высокой достоверностью диагностирует опухоли, не имеющие каких-либо клинических проявлений, и может дифференцировать доброкачественные опухоли от злокачественных. ПЭТ также используется для диагностики заболеваний сердца (участки сердечной мышцы, в которых нарушено кровоснабжение) и головного мозга (эпилепсия, болезнь Альцгеймера, последствия травм, ишемические нарушения).

Принцип устройства и действия позитронного эмиссионного томографа

Краеугольным принципом, положенным в основу конструирования позитронных томографов, явился способ регистрации высокоэнергетического гамма-излучения с помощью парных кристаллов. Дело в том, что для ПЭТ применяются ультракороткоживущие радионуклиды (¹⁸F, ¹⁵О, ¹³Р, ¹¹С и др.), излучающие позитроны. Последние, аннигилируя с электронами окружающих тканей организма, образуют два пучка фотонов с энергией 511 кэВ, имеющих противоположные направления движения по одной прямой. Разместив вокруг тела пациента набор детекторов, можно определить направление луча, вдоль которого произошла аннигиляция. Кроме того, измерение временных интервалов между сцинтилляциями на первом и втором детекторах позволяет точно определить локализацию источника излучения.

Для проведения измерений могут использоваться: кольцо или набор колец из нескольких сцинтилляционных детекторов, два детектора гамма-камеры, две пропорциональные камеры, а также два набора параллельно расположенных датчиков, изготовленных на германиевых диодах.

Следует отметить, что позитрон до встречи с электроном в тканях проходит большого расстояние не более 1-2 мм, и аннигиляция происходит практически мгновенно. Все фотоны, зарегистрированные только одним из противолежащих детекторов или с интервалом, превышающим время достижения фотонами обоих детекторов, выбраковываются специальными электронными схемами совпадения.

Высокая для медицинской радиологии энергия излучения позволяет на практике не учитывать поглощение в тканях, но при большой дозе введенного вещества в целях безопасности больного требуется использование только короткоживущих и ультракороткоживущих изотопов. Последние должны изготавливаться на циклотроне непосредственно в клинике, что в значительной степени (наряду с высокой стоимостью специального электронного оборудования) ограничивает применение этого метода.