Однофотонная эмиссионная компьютерная томография

Клиническое применение

Определение жизнеспособности миокарда. Основное клиническое применение в кардиологии ПЭТ — определение жизнеспособности миокарда у больных ИБС со сниженной функцией левого желудочка, которая может быть улучшена путем выполнения хирургической или чрескожной коронарной реваскуляризации. Показано, что ПЭТ имеет высокую чувствительность при прогнозировании восстановления функции левого желудочка после реваскуляризации, а также позволило понять основные механизмы развития дисфункции левого желудочка у пациентов с ИБС.

По сравнению с простой рентгенографией томографические срезы КТ дают более пространственную детализацию и позволяют лучше различать уплотнения мягких тканей. Так как КТ предоставляет гораздо больше информации, она предпочтительнее обычной рентгенографии для получения изображений большинства тканей головного мозга, головы, шеи, позвоночника, груди и брюшины. Трехмерные изображения поражений могут помочь хирургам планировать операцию. КТ является наиболее точным исследованием для обнаружения и локализации камней в мочевом пузыре.КТ может быть сделана с или без внутривенного вливания рентгеноконтрастного вещества. Неконтрастная КТ используется для обнаружения острого кровоизлияния в мозг, камней в мочевом пузыре, узлов в легких, а также для определения переломов костей и других скелетных аномалий. Контрастные вещества, вводимые орально или иногда ректально, применяются для визуализации органов брюшной полости; иногда, чтобы расширить нижний отдел желудочно-кишечного тракта и сделать его видимым, используется газ. Контрастное вещество в желудочно-кишечном тракте помогает отличить желудочно-кишечный тракт от окружающих структур. Стандартное контрастное вещество, вводимое перорально, производится на основе бария, но при подозрении на прободение кишечника или когда высок риск аспирации, следует применять низкоосмолярное йодированное контрастное вещество.

Чем ОЭКТ может помочь врачам и клиницистам

1. Томограмма ОЭКТ может показать:

а. Участки мозга, в которых возникли специфические проблемы, например, кору лобных долей (ответственна за исполнительные функции) и средние височные доли (долговременная память).

б. Необычные признаки, которые могут обозначить проблему (проблемы), такие, как отравление, возможные участки судорожной активности или травмы головного мозга.

в. Потенциальная судорожная активность более точно просматривается на ОЭКТ, чем на стандартной ЭЭГ (электроэнцефалограмме), особенно в области средних височных долей. Проведено более 41 исследования по изучению сканограмм 1300 пациентов с эпилепсией (см. список литературы на www.amenclinic.com).

г. Области мозга, которые необходимо лечить, например сверхактивные базальные ганглии или переднюю часть поясной извилины (проявляется в виде тревожных расстройств и синдрома навязчивых состояний), или неактивные височные доли (припадки или травма).

д. Специфические эффекты влияния медикаментов на мозг помогут нам подобрать дозы или обосновать лечение. Обычно ингибиторы обратного захвата серотонина помогают больным, однако имеются случаи снижения мотивации или проблемы с памятью, видимые на томограмме в виде пониженной активности лобных или височных долей.

е. Изменение функций мозга в процессе лечения, улучшение или ухудшение. Вы можете посмотреть томограммы «до» и «после» на сайте www.amenclinic.com.

2. Изображение получают в результате сканирования введенного изотопа и регистрации внешнего излучения камерой. Это дает значительные преимущества: мы можем дать человеку седативное средство, чтобы он мог спокойно лежать в ходе процедуры (этого бывает трудно добиться от гиперактивных или аутичных детей, а также взрослых с деменцией, притом, если человек двигается, это полностью разрушает изображение).

3. Томограмма ОЭКТ может объяснить трудноизлечимые симптомы и помочь клиницисту задать больше точных наводящих вопросов (например, о токсическом воздействии, травме мозга, гипоксии, воспалении или инфекционном заболевании, о которых пациенты могут забыть или которые они скрывают).

4. Томограмма ОЭКТ поможет избежать лечения, способного ухудшить состояние, например, ненужной стимуляции избыточной активности мозга или затормаживание недостаточной активности.

5. Томограмма ОЭКТ поможет оценить риск деменции — мозг начинает изменяться задолго до того, как человек почувствует первые симптомы. Прежде чем это наступит, разрушается 30 % тканей гиппокампа. Бонт34 использовал данные аутопсии 44 пациентов и показал, что томограмма позволяет предсказать развитие болезни Альцгеймера в 92 случаях из 100.

34 Bonte F. J. M. F. Weiner, E. H. Bigio, and C. L. White. «Brain Blood Flow in the Dementias: SPECT with Histopathologic Correlation in 54 Patients», Radiology 1997; 202:793–797.

6. Томограмма ОЭКТ позволяет также дифференцировать типы деменции. Имеются четкие признаки для каждого типа: начального заболевания, болезни Альцгеймера, деменции фронтальных височных долей, деменции тела Леви и мультиинфарктной деменции. На эту тему опубликовано более 83 работ и исследовано 4500 пациентов (см. список литературы на сайте www.amenclinic.com).

7. Томограмма ОЭКТ может помочь клиницистам назначить соответствующие медикаменты (например, противосудорожные для стабилизации функций височных долей или успокоения точечных областей выраженной гиперактивности, или стимуляторов для улучшения слабой функции лобных долей, или селективные ингибиторы обратного захвата серотонина для снижения гиперактивности базальных ганглиев или поясной извилины).

8. Томограмма ОЭКТ может определить поврежденные области мозга, уточнить точки приложения лечения и помочь при реабилитации пациента и его взаимодействии со страховыми компаниями. Проведено более 38 работ и обследовано более 1300 пациентов (см. список литературы на сайте www.amenclinic.com).

9. Томограмма ОЭКТ может помочь в избавлении от рецидивов зависимостей, пищевых расстройств или гиперсексуальности. Например, пациент может страдать от повреждения лобной коры или височных долей, гиперактивности поясной зоны, базальных ганглиев, лимбической системы или лобной коры, все это может указывать на расстройства, требующие лечения.

10. Томограмма ОЭКТ может часто определить причину или повод, которые вызывают зависимость от алкоголя или других веществ, или пищевые расстройства, или гиперсексуальность.

11. Томограмма ОЭКТ также полезна в определении дальнейшей стратегии лечения. Сканограмма покажет изменения, происходящие в мозге в процессе лечения.

Исследовательское применение

Значительное количество параметров, доступных исследованию при помощи ПЭТ, позволяет оценить многие аспекты функции сердца и предоставить сведения о механизмах работы сердца при различных заболеваниях. Это исследование позволяет также оценить механизмы лечебного действия при используемых и внедряемых терапевтических методиках. Приведем ряд примеров:

  • Кровоток в миокарде и микроциркуляция: ИБС, гипертрофическая кардиомиопатия, аортальный стеноз, синдром X.
  • Метаболизм в миокарде и энергетический обмен в сердце: ишемическая кардиомиопатия, дилатационная кардиомиопатия.
  • Автономная функция сердца.

Материалы и методы исследования

Обследован 21 пациент с объемными образованиями в грудной полости — 6 женщин и 15 мужчин в возрасте от 49 до 72 лет (средний возраст — 61,2±5,8 года).

У 9 пациентов диагностирован центральный РЛ, у 6 — периферический РЛ, еще у 6 отмечали наличие полостных участков в легких, которые требовали проведение дифференциальной диагностики между доброкачественным (инфекционным) и злокачественным процессами. У 6 больных выполнена ОФЭКТ, у 15 пациентов — ОФЭКТ/КТ грудной полости.

Предварительно проведена КТ. Данные радионуклидного метода сопоставляли с данными КТ, а также результатами интраоперационного гистологического исследования. У 8 пациентов диагностирована аденокарцинома, у 6 — плоскоклеточный рак, у 2 — крупноклеточный рак, у 3 — туберкулома, у 1 — абсцесс легкого и у 1 больного метастатическое поражение легких.

ОФЭКТ и ОФЭКТ/КТ проводили на гамма-камере Infinia Hawkeye («GE»), объединяющей в себе 1-срезовый компьютерный томограф с гамма-камерой Infinia. При ОФЭКТ использовали коллиматор общего назначения, матрицу 128×128 пикселов, 60 проекций, экспозиция — 30 с на проекцию. При этом детектор гамма-камеры осуществлял оборот в 360° вокруг грудной клетки пациента. Рентгеновская КТ выполнена на 1-срезовом компьютерном томографе, электрическое напряжение — 140 кВ, сила тока — 2,5 мА, время томографирования — 2–5 мин, толщина слоя — 10 мм .

Препарат 99mTc-MIBI приготовлен согласно инструкции производителя («Polatom», Польша) с использованием элюата 99mTc, полученного из генератора молибдена 99Mo, в качестве радиоактивной метки . 99mTc-MIBI вводили активностью 370–555 МБк болюсно в локтевую вену. Через 30 мин после инъекции пациентам проводили ОФЭКТ органов грудной клетки.

По данным ОФЭКТ с помощью программных средств системы Xeleris выполняли реконструкцию аксиальных, фронтальных и сагиттальных срезов распределения 99mTc-MIBI в органах грудной полости. Распределение РФП оценивали на всех срезах ОФЭКТ и ОФЭКТ/КТ, просматривая их последовательно (толщина шага при ОФЭКТ составляла 0,4–0,8 см, при КТ — 1,0 см).

При анализе полученных сцинтиграмм изучали характер накопления РФП в легких и средостении, оценивали коэффициент относительного накопления 99mTc-MIBI в пораженной области по сравнению с окружающими тканями (фоном) и симметричными участками контралатерального легкого .

Радиофармпрепараты

Потенциал ПЭТ в значительной степени определяется арсеналом доступных меченых соединений — радиофармпрепаратов (РФП). Именно выбор подходящего РФП позволяет изучать с помощью ПЭТ такие разные процессы, как метаболизм, транспорт веществ, лиганд-рецепторные взаимодействия, экспрессию генов и т. д. Использование РФП, относящихся к различным классам биологически активных соединений, делает ПЭТ достаточно универсальным инструментом современной медицины. Поэтому разработка новых РФП и эффективных методов синтеза уже зарекомендовавших себя препаратов в настоящее время становится ключевым этапом в развитии метода ПЭТ.

  • углерод-11 (T½= 20,4 мин.);
  • азот-13 (T½ = 9,96 мин.);
  • кислород-15 (T½ = 2,03 мин.);
  • фтор-18 (T½ = 109,8 мин.).

Фтор-18 обладает оптимальными характеристиками для использования в ПЭТ: наибольшим периодом полураспада и наименьшей энергией излучения. С одной стороны, относительно небольшой период полураспада фтора-18 позволяет получать ПЭТ-изображения высокой контрастности при низкой дозовой нагрузке на пациентов. Низкая энергия позитронного излучения обеспечивает высокое пространственное разрешение ПЭТ-изображений. С другой стороны, период полураспада фтора-18 достаточно велик, чтобы обеспечить возможность транспортировки РФП на основе фтора-18 из централизованного места производства в клиники и институты, имеющие ПЭТ-сканеры (т. н. концепция сателлитов), а также расширить временны́е границы ПЭТ-исследований и синтеза РФП.

ПЭТ-сканирование с использованием фтордезоксиглюкозы (ФДГ-ПЭТ) широко используется в клинической онкологии. Этот трассер представляет собой аналог глюкозы, который поглощается клетками, использующими глюкозу, и фосфорилируется гексокиназой (чья митохондриальная форма значительно повышается при быстрорастущих злокачественных опухолях). Обычная доза ФДГ, используемая при онкологическом сканировании, создаёт эффективную дозу облучения 14 мЗв при однократном применении. Поскольку для следующего этапа метаболизма глюкозы во всех клетках необходим атом кислорода, который заменён фтором-18 для синтеза ФДГ, дальнейших реакций с ФДГ не происходит. Кроме того, большинство тканей (за исключением печени и почек) не могут удалить фосфат, добавленный гексокиназой. Это означает, что ФДГ задерживается в любой клетке, которая его поглощает, пока она не распадается, поскольку фосфорилированные сахара из-за их ионного заряда не могут выйти из клетки. Это приводит к интенсивному радиоактивному мечению тканей с высоким поглощением глюкозы, таких как мозг, печень и большинство видов рака. В результате, ФДГ-ПЭТ можно использовать для диагностики, постановки и мониторинга лечения злокачественных опухолей, особенно при лимфоме Ходжкина, неходжкинской лимфоме и раке лёгкого.

Устройство

Схематический вид блока детектора и кольца ПЭТ-сканера

При аннигиляции позитронов с электронами, находящимися в тканях организма, почти всегда возникают два гамма-кванта. Большинство позитронов в ткани очень быстро термализуются (теряют энергию) и аннигилируют с электронами среды, уже находясь в покое, поэтому образующиеся аннигиляционные гамма-кванты имеют нулевой суммарный импульс — иными словами, они разлетаются строго по одной прямой в разные стороны и имеют одинаковую энергию 511 кэВ. Таким образом, если в двух подходящих детекторах гамма-квантов, включенных по схеме совпадений, одновременно поглощаются гамма-кванты с энергиями 511 кэВ, то следует ожидать, что точка аннигиляции находится на прямой, соединяющей эти два детектора, — на так называемой линии отклика. Используя большой набор детекторов, расположенных вокруг исследуемого объекта (или перемещая пару детекторов вокруг объекта), можно построить в пространстве множество таких прямых. Все они будут проходить через точки, в которых происходила аннигиляция (то есть через точки, где находится распавшееся ядро радионуклида — с точностью до очень короткой длины пробега позитронов в ткани).

Компания Siemens AG в своих ПЭТ/КТ устройствах применяет сцинтилляционные детекторы на основе монокристаллов оксиортосиликата лютеция (Lu2SiO5, LSO).

Часто задаваемые вопросы

ВОПРОС: Иногда говорят, что ОЭКТ — это испорченный ПЭТ.

ОТВЕТ: ОЭКТ использует камеры с несколькими головками, поэтому при той же чувствительности, что и ПЭТ, он дешевле, надежнее, информативнее и дает меньше артефактов35. Этот метод проще. ОЭКТ дает более чем адекватный ответ на наши вопросы.

35 George, M. S. Neuroactivation and Neuroimaging with SPECT. (New York: Springer-Verlag, 1991).

ВОПРОС: Воздействие радиации вредно, особенно для детей.

ОТВЕТ: Среднее воздействие радиации при проведении ОЭКТ составляет 0,7 бэр (столько же человек получает при ядерной томографии костей или КАТ (компьютерной аксиальной томографии) мозга), то есть это безопасная процедура, в соответствии с методическими рекомендациями, разработанными Американской Академией неврологии36. Это методы исследования, которые назначаются по медицинским показаниям (например, при переломах костей или травме головы). Предполагается, что такой уровень радиации допустим в медицинской практике. Неэффективное лечение психических расстройств имеет более тяжелые последствия, чем воздействие низких уровней радиации при проведении сканирования ОЭКТ.

36 Report of the Therapeutics and Technology Assessment Subcommittee of the American Academy of Neurology: Assessment of Brain SPECT 1996; 46: 278–285.

ВОПРОС: Что является нормой?

ОТВЕТ: За последние 20 лет проведено множество исследований с использованием ОЭКТ. В более чем 43 работах исследовано 2450 пациентов, включая 150 детей с самого раннего возраста, и описана именно «норма» (см. сайт www. amenclinic.com, где приведен список литературы). В эти исследования не включены тысячи субъектов, с которыми проводили сравнение при изучении специфических неврологических или психиатрических состояний. Широн с соавторами сообщают, что у плода локальный мозговой кровоток в области коры (кЛМК) ниже, чем у взрослых37. После рождения он возрастает и к 5–6 годам становится на 50–85 % выше, чем у взрослых, затем понижается до уровня взрослых к 15–19 годам. В трехлетнем возрасте кровоток у детей такой же, как у взрослых. Другие известные признаки нормы — у женщин кровообращение лучше, чем у мужчин, и что на кЛМК отрицательно влияет возраст, а также злоупотребление наркотиками и курение.

37 Chiron С., С. Raynaud, В. Maziere, M. Zilbovicius, L. Laflamme, М. C. Masure, O. Dulac, M. Bourguignon, A. Syrota. Changes in Regional Cerebral Blood Flow During Brain Maturation in Children and Adolescents. Journal of Nuclear Medicine 1992;33(5):696–703.

ВОПРОС: Некоторые врачи говорят: «Мне не нужна сканограмма для постановки диагноза, достаточно клинического осмотра».

ОТВЕТ: Часто опытным врачам бывает достаточно клинического осмотра. Но ОЭКТ нужен не в этом случае. Вы назначаете ОЭКТ, если вы озадачены, пациент не реагирует на ваше лучшее лечение или вы столкнулись со сложным случаем.

ВОПРОС: А что делать с недостаточной воспроизводимостью?

ОТВЕТ: Статья доктора Хавьера Виллинуэва-Мейера с соавторами дает на этот вопрос элегантный ответ. Они обнаружили, что вариабельность повторной сканограммы ОЭКТ менее 3 % (если она выполнена по прошествии некоторого времени для той же области активности мозга38). По опыту работы нашей клиники последовательные сканограммы людей, которые выполнялись иногда в течение 12 лет, не отличаются друг от друга, если пациенты не делали что-либо, изменяющее их мозг. ОЭКТ является надежным и воспроизводимым методом.

38 Villanueva-Meyer, Javier M. D. et al. «Cerebral Blood Flow During a Mental Activation Task: Responses In Normal Subjects and in Early Alzheimer Disease Patients». Alasbimn Journal.

Вывод

За 16 лет работы клиник Amen Clinics мы исследовали методом ОЭКТ 35 тысяч людей. Это позволяет нам считать себя лучшими в мире специалистами по ОЭКТ-сканированию.

Многослойная компьютерная томография

Многослойная компьютерная томография — более совершенная методика. При ней рентгеновское излучение принимается несколькими рядами детекторов и используется объемная форма пучка рентгеновского излучения. Несомненные преимущества по сравнению со спиральной компьютерной томографией — это улучшение временного и пространственного разрешения вдоль продольной оси, увеличение скорости сканирования, а следовательно, уменьшение времени обследования. Так же к достоинствам этого метода относят существенное улучшение контрастного разрешения, увеличение обследуемой зоны и уменьшение степени облучения пациента.

Главным недостатком метода компьютерной томографии была и остается относительно высокая степень лучевой нагрузки на обследуемого человека, хотя с развитием технологий ее удалось существенно уменьшить.

Для улучшения визуального отличия органов друг от друга, а также различения нормальных и патологических структур в организме используются разнообразные методики контрастного усиления. В процессе этих исследований пациенту вводятся перорально либо внутривенно йодсодержащие препараты. В 1-м случае достигается максимальное контрастирование полых органов пищеварительного тракта. При внутривенном введении ренгеноконтрастных препаратов можно объективно оценить характер и степень накопления контрастного вещества тканями и органами пациента. Внутривенное контрастное усиление зачастую дает возможность уточнить характер обнаруженных патологических изменений, в том числе новообразований, и зафиксировать те из них, которые крайне сложно обнаружить в ходе стандартного исследования.

Компьютерная томография, как и другие методы исследования, имеет определенные показания. В качестве скринингового теста данная методика применяется при головных болях, черепно-мозговых травмах, не сопровождавшихся потерей сознания, при периодическом возникновении обморочных состояний, а также для исключения диагноза «рак легкого». Для экстренной диагностики компьютерная томография применяется при тяжелых травмах, наличии подозрений на кровоизлияние в мозг, повреждение крупного сосуда или на острые повреждения паренхиматозных органов. Для плановой диагностики компьютерная томография используется относительно редко, в целях окончательного подтверждения диагноза. В ряде случаев некоторые врачебные манипуляции, в частности пункции, также выполняют под контролем компьютерной томографии.

Для получения изображения на мониторе размером 200 х 200 пикселей система вычисления включает в себя 40 000 линейных уравнений.

Существует ряд противопоказаний к проведению этого исследования. Так, применение данного метода без использования рентгеноконтрастного вещества не допускается в периоде беременности и при высокой массе тела больного (максимальной для конкретного прибора).

С контрастным веществом данное исследование не проводится при индивидуальной непереносимости рентгено-контрастного препарата, почечной недостаточности, тяжелой форме сахарного диабета, беременности, патологиях щитовидной железы и миеломной болезни.

Методика проведения

Для проведения ОФЭКТ необходимо специальное оборудование, включающее в себя стол, на котором располагается пациент, и один или несколько детекторных блоков, способных вращаться вокруг стола. Траектория этого вращения может быть различной – на наиболее простом оборудовании для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии детекторы вращаются по кругу, однако это снижает точность полученного изображения. Более продвинутые аппараты для ОФЭКТ обеспечивают движение детекторных блоков по эллиптической траектории, приближенной по своей форме к разрезу тела человека в аксиальной плоскости – в результате гамма-кванты проходят примерно одинаковое расстояние от источника излучения до детектора во всех направлениях. Наиболее современное оборудование для проведения ОФЭКТ обладает возможностью движения детекторов по контурно-адаптивной траектории – при помощи инфракрасных датчиков определяется поверхность тела пациента, детекторы двигаются вокруг него на строго одинаковом расстоянии.

В отличие от рентгеновской компьютерной томографии, детекторы при ОФЭКТ в большинстве случаев не движутся вокруг исследуемой области непрерывно – из-за низкой активности изотопов в РПФ необходимо некоторое время для накопления сигнала или экспозиция. Длительность экспозиции в одной проекции зависит от разрешающей способности детектора (чем она выше, тем дольше будет накопление сигнала) и активности введенного радиофармпрепарата. Количество таких проекций для получения полноценной трехмерной картинки ОФЭКТ может быть более 60. Таким образом, продолжительность экспозиции и количество проекций являются главными факторами, влияющими на длительность процедуры однофотонной эмиссионной компьютерной томографии – обычно она составляет порядка 30-50 минут, но в некоторых случаях достигает и полутора часов. Некоторые типы оборудования для ОФЭКТ обеспечивают режим непрерывного движения детекторных блоков, но при этом падает разрешающая способность аппарата и снижается диагностическая ценность методики.

От больного в процессе регистрации гамма-квантов требуется только неподвижно лежать на столе аппарата. Это является одним из факторов ограничения разрешающей способности оборудования для ОФЭКТ – ведь она тем выше, чем больше проекций и время экспозиции, но лежать неподвижно более часа для многих пациентов затруднительно. Уменьшить время процедуры можно увеличением дозировки, а, следовательно, и активности радиофармпрепарата, но это опасно для больного из-за повышения лучевой нагрузки. По этой причине идеальная ОФЭКТ, по сути, является компромиссом между длительностью процедуры и активностью РФП. После завершения сканирования происходит компьютерная обработка данных, в результате чего строятся посрезовые изображения исследуемой области или ее трехмерная модель. Данные записываются на цифровой носитель или распечатываются на бумаге.

Источник

Противопоказания

Абсолютные противопоказания к проведению ОФЭКТ во многом аналогичны таковым при обычной планарной сцинтиграфии. К ним относят беременность и кормление грудью, так как радиоактивный материал РФП может навредить развивающемуся плоду и проникнуть в грудное молоко. Относительными противопоказаниями к данной процедуре являются тяжелое состояние больного – лихорадка, кома, слабость после длительной болезни, выраженные иммунодефициты. При таких состояниях лечащий врач должен взвесить все преимущества и недостатки ОФЭКТ в каждом конкретном случае. Аллергии или других реакций непереносимости на большинство современных радиофармпрепаратов не отмечается.




Comments

(0 Comments)

Ваш e-mail не будет опубликован.

Закрыть