Что лежит в основе исследования ПЭТ/МРТ?

Аппарат Biograph mMR сочетает в себе две технологии - позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ). Этот аппарат одновременно использует два разных явления с целью точной диагностики, в первую очередь, новообразований, а также множества других онкологических, кардиологических, неврологических и  инфекционных заболеваний.

Модуль ПЭТ исследует функционирование и обмен веществ в органах человеческого тела через отслеживание перемещения радиоактивного маркера, вводимого пациенту внутривенно. Для этой цели чаще всего используется препарат фтордезоксиглюкозы (ФДГ), содержащий радиоактивный нуклид Фтор-18 (18F). Он накапливается в затронутых болезнью органах с ускоренным метаболизмом глюкозы.

Модуль МРТ использует радиоволны и магнитное поле для создания подробных, более точных по сравнению с получаемыми в результате исследования КТ, изображений внутренних частей тела человека - таких, как мягкие ткани, внутренние органы и кости. Благодаря этому можно обнаружить даже небольшие новообразования, невидимые для других методов визуального исследования. Исследование МРТ также представляет подробную информацию о месте накопления радиоактивного маркера.

С помощью такого сканера можно одновременно выполнить исследования ПЭТ и МРТ при использовании намного более низких доз облучения, чем при использовании аппарата ПЭТ/КТ (компьютерной томографии). ПЭТ/МРТ сканер представляет собой новейшее диагностическое оборудование, с помощью которого можно выполнить одно исследование вместо двух.

 

Порядок проведения исследования:

Пациент приходит натощак на регистрацию, где заполняется история болезни и выдается анкета, в которой пациент должен указать принимаемые лекарства, сопутствующие болезни, аллергические реакции и наличие в теле металлических предметов.

После этого пациент направляется в медицинский кабинет, где проводится его клинический осмотр. Пациента взвешивают и измеряют, а также проводится тест на уровень глюкозы в крови. Врач рассчитывает индивидуальную для каждого пациента активность изотопа, который вводится внутривенно. Далее пациент ок. 60 минут ожидает начала исследования в специальном помещении, находясь в максимальном покое и неподвижности. Также перед самым началом исследования необходимо опорожнить мочевой пузырь.

После окончания времени ожидания оператор укладывает пациента на кушетку и помещает в систему катушек, которые позволяют выполнить сканирование всего тела. Врач, проводящий исследование, может запросить дополнительные проекции отдельных частей тела пациента.

 Основная информация о сканере Biograph mMR

Сканер предназначен для исследования всего тела человека в магнитном поле индукцией 3 Тесла.  Диаметр туннеля составляет 60 см, длина кушетки 199 см. В состав системы входит 18 независимых радиочастотных приемников. Детектор ПЭТ содержит 56 блоков детекторов, каждый из которых состоит из 8 колец. Аксиальное поле обзора составляет 26 см. Матрица блоков детекторов состоит из кристаллов типа LSO, а имульсы светового излучения регестрируются с помощью лавинных фотодиодов APD.

 

Сканер Biograph ™ mMR широко используется в клинической диагностике онкологических, кардиологических и неврологических заболеваний благодаря уникальным возможностям визуализации молекулярных изображений. Также может использоваться в педиатрии.  С помощью эффекта магнитного резонанса (МР при величине индукции магнитного поля порядка 3 Тесла), удается достичь высокой контрастности при визуализации мягких тканей, как следствие, становится возможным определение, описание и мониторинг даже небольших происходящих в них изменений. Возможности визуализации с помощью МР выше по сравнению с КТ, в частности, в области дифференциации характера мягких тканей, функциональной визуализации через использование различных методов, таких, как диффузионные методы (DWI, DTI), спектроскопия, технология BOLD (определение уровня кислорода в опухоли).

Этот метод является источником информации при оценке перфузии, ангиогенеза, апоптоза, пролиферации и пр., при этом получаемые изображения ПЭТ и МРТ не дублируют, а дополняют друг друга, предоставляя значительно больше информации, чем при проведении исследования ПЭТ/КТ. Имеющаяся техника образования МР дает возможность использовать этот метода для коррекции поглощения гамма-излучения (рентгеновского излучения), что значительно повышает качество изображения.

Полностью интегрированная система предназначена для одновременного исследования всего тела с помощью сразу двух методик - позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Аппарат Biograph mMR широко рассматривается как метод, выбираемый для диагностирования всех видов опухолей за счет объединения информации, относящейся к морфологии, функциональной диагностике и обмену веществ.  Объединяя в себе методы МРТ и ПЭТ, аппарат дает возможность получить более точную визуализацию и лучше понять многие заболевания. Проводящиеся в настоящее время научные исследования и разработка новых маркеров может еще больше повысить значение диагностических исследований, проводимых с применением данного гибридного аппарата.

При исследованиях головного мозга подробная информация о его структуре, полученная от МР-сканера, объединенная с образом метаболической активности, полученного от ПЭТ-сканера, помогает диагностировать заболевания на ранних этапах развития, точно планировать хирургические вмешательства, а также дает возможность эффективно контролировать состояние после окончания лечения. При исследованиях опорно-двигательного аппарата сочетание данных, полученных от МР и ПЭТ-сканеров, позволяют дать углубленную оценку состояния мягких тканей и костного мозга. При исследовании туловища человека изображения с ПЭТ-сканера дают точную информацию о метаболизме органов грудной клетки и брюшной полости, в то время как изображения, полученные от МР-сканера, дополняют их, предоставляя дополнительные функциональные и морфологические данные. Кроме того данные МРТ могут быть использованы для коррекции артефактов движения в изображениях ПЭТ, что значительно улучшает качество визуализации.

Кроме непосредственно исследований ПЭТ/МРТ с помощью данного аппарата можно выполнять полный спектр исследований МРТ. На сканере установлена система катушек, позволяющая осуществлять точные исследования мягких тканей, груди, позвоночника, малых и крупных суставов, а также изменений, расположенных на поверхности тела.  Полученная таким образом анатомическая, функциональная и метаболическая информация имеет высокое разрешение за счет высокой индукции постоянного магнитного поля, составляющей 3 Тесла.  Сканер может использоваться для выявления изменений на ранних этапах, что может стать решающим фактором при выборе метода лечения и мониторинга его хода.

Физические явления, лежащие в основе ПЭТ

Позитронно-эмиссионная томография использует явление излучения некоторыми элементами положительно заряженных частиц - позитронов (β+). Такие частицы можно получить в циклотронах или генераторах. В качестве этих частиц используются быстро распадающиеся изотопы основных (химических) элементов, необходимых для жизни человека - таких как углерод, кислород, азот и чаще всего используемый фтор.

Изотопы радионуклида поступают в организм человека через внутривенную инъекцию и селективно накапливаются в выбранном органе. Аппарат регистрирует гамма-излучение (β+), образующееся в местах накопления радионуклида. Интенсивность излучения не зависит от структуры исследуемого органа, но напрямую связано с его метаболической активностью (функционированием). Любое нарушение функционирования отображается в виде повышенной или сниженной метаболической активности.  Радиоактивные изотопы быстро распадаются (время распада составляет от нескольких до нескольких десятков минут), благодаря этому исследование относительно безопасно для человека.

После введения изотопа пациент ждет ок. 60 минут для того, чтобы маркер распределился в его организме, а затем помещается в область, контролируемую детекторами, регистрирующими гамма-излучение.  Излучающие позитроны имеют начальную энергию порядка нескольких МэВ. Их перемещение в теле человека приводит к уменьшению кинетической энергии преимущественно за счет взаимодействия с электронами. После того, как частицы преодолели некоторое расстояние - от нескольких до нескольких десятков миллиметров - позитроны вступают во взаимодействие в электронами, что может привести к их аннигиляции.  Следует помнить, что аннигиляция происходит не в месте распада, и чем больше энергия позитрона, тем длиннее максимальное расстояние, на которое может переместиться позитрон. В результате аннигиляции чаще всего образуются два фотона с энергией 511 кэВ, движущиеся в противоположных направлениях.

Фотоны регистрируются с помощью кольцевых детекторов, размещенных в туннеле сканера. Регистрация фотона одним из детекторов приводит к возникновению в нем электрического импульса. Если в двух детекторах, расположенных в кольце друг напротив друга, генерируются импульсы через очень короткие промежутки времени, то можно утверждать, что причиной их возникновения является один источник. Такая система называется системой регистрации совпадений.  Линия, соединяющая два детектора для регистрируемого события, называется линией совпадения (англ. LOR - Line of response). Принцип определения совпадений в ПЭТ носит название электронной коллимации  (отпадает необходимость в механическом коллиматоре), и его использование значительно повышает как чувствительность регистрации, так и однородность отклика на возникновение точечного источника по сравнению с традиционными системами ОФЭКТ.

 

można na tym skończyć albo dopisać:

Распространение гамма-излучения протяженно во времени, поэтому могут регистрироваться случайные и повторяющиеся совпадения, при этом их источник не обязательно будет находиться на линии совпадения (LOR). Существование различных видов ложных совпадений приводит к ухудшению качества диагностической информации, снижению контрастности, повышению уровня информационного шума. Для того чтобы уменьшить количество регистраций ложных совпадений, обычно выбирается определенный временной диапазон взаимодействия фотонов с детектором.