Методики проведения исследований в пэт
Существуют две основные методики проведения сканирования при ПЭТ - динамическая и статическая.
Динамическое сканирование основано на сборе информации с одной и той же области тела через определенные промежутки времени с целью мониторирования динамики накопления РФП, например для определения скорости накопления, времени нахождения и скорости выведения РФП в патологическом образовании. В дальнейшем при полноценной статистической обработке эти параметры могут четко характеризовать патологию, позволяя сформулировать правильный диагноз.
Рис. 6.12. Схема эмиссии позитрона из ядра атома и взаимодействия его с электроном: а - процесс стабилизации ядра атома с превращением протона в нейтрон и испусканием позитрона; б - взаимодействие положительно заряженного позитрона и отрицательно заряженного электрона (аннигиляция) с образованием двух гамма-квантов
Статическое сканирование - методика, основанная на однократном сборе информации с той или иной области или со всего тела через некоторое время после введения РФП. Используя этот тип сканирования, нужно знать уровни накопления введенного РФП в норме и уметь отличить их от накопления при патологических состояниях. Часто методика дополняетсяотсроченным сканированием, чтобы определиться с динамикой выведения РФП из образования. Например, для дифференциальной диагностики воспалительных изменений и злокачественного процесса более быстрое выведение глюкозы из патологической зоны будет свидетельствовать о воспалительных изменениях. Полученную картину накопления РФП сравнивают с результатами других (морфологических) лучевых методов исследования - КТ или МРТ.
Современные совмещенные ПЭТ-КТ-сканеры позволяют проводить одновременно два исследования (ПЭТ и КТ) и точно совмещать данные ПЭТ с результатами КТ, чтобы оценить морфологические изменения с точки зрения изменения метаболизма клеток.
Радиофармпрепараты для пэт
При ПЭТ используются РФП - естественные метаболиты, меченные радиоактивным кислородом, углеродом, азотом, фтором. Эти препараты включаются в обмен веществ. В результате можно оценить процессы, протекающие на клеточном уровне.
Для ПЭТ, используются только ультракороткоживущие нуклиды. Данные об используемых нуклидах представлены в табл. 6.1.
Таблица 6.1. Нуклиды, используемые для проведения ПЭТ
Период полураспада исчисляется несколькими минутами и даже секундами. Для производства РФП в циклотронах синтезируют ультракоротко-живущие радионуклиды. Следующим этапом является присоединение полученного нуклида к естественному метаболиту (углевод, аминокислота или жирная кислота), например: 18F + глюкоза = 18F-дезоксиглюкоза (18F-ФДГ). Это происходит в радиохимической лаборатории.
ПЭТ с 18F-ФДГ является высокоинформативной методикой, ее используют в диагностике злокачественных опухолей.
Глюкоза, попадая в кровяное русло при посредничестве переносчиков (гексокиназы), поступает внутрь клетки в виде глюкозо-6-фосфата и в дальнейшем претерпевает изменения по двум основным биохимическим путям в виде глюконеогенеза и гликолиза. В таком случае РФП был бы разрушен и потерял бы свое предназначение. 18F-ФДГ доходит только до промежуточной метаболической формы - 18F-ФДГ-6-фосфата- и далее изменений не претерпевает, оставаясь внутри клетки. Это и позволяет пронаблюдать накопление глюкозы в тканях при ПЭТ (рис. 6.13).
Через 1 ч после введения высокий захват ФДГ отмечается в головном мозге, миокарде и в почках. Увеличенный захват ФДГ также возможен в участках репарации ткани (например, после биопсии) и при инфекционных процессах. В норме захват ФДГ высокий в желудочно-кишечном тракте, щитовидной железе, слюнных железах, скелетной мускулатуре, костном мозге и в мочевых органах.
Рис. 6.13. Схема метаболизма глюкозы и 18-фтордезоксиглюкозы (ФДГ). 18-фторде-зоксиглюкоза в отличие от обычной глюкозы не подвергается метаболизму далее стадии глюкозо-6-фосфата и остается внутриклеточно. Таким образом появляется возможность регистрировать концентрацию накопления РФП
Аминокислоты. В последнее время все большее значение приобретают исследования с использованием аминокислот или их аналогов, меченных по-зитрон-излучающими нуклидами.
Транспорт аминокислот усиливается при опухолевой трансформации клетки. Рост опухоли требует повышенного поступления питательных веществ, необходимых для энергетического обмена, синтеза белка, поэтому увеличение транспорта аминокислот может быть связано со специфическими изменениями на поверхности опухолевой клетки. Эти данные послужили основой для использования меченых аминокислот в качестве РФП для визуализации опухоли, так как замена атома углерода на нуклид углерода 11С химически не изменяет молекулу.
Заметное преимущество РФП на основе аминокислот заключается в большем контрасте между опухолевой и нормальной тканью мозга в сравнении с 18F-ФДГ. Из аминокислот наиболее часто применяют 11С-метионин, главным образом из-за простого и эффективного радиохимического синтеза. С помощью 18F-ФДГ оценивается энергетический метаболизм, а 11С-метионина - транспорт и метаболизм аминокислоты. Разные физиологические механизмы накопления обусловливают различную роль этих двух РФП в ПЭТ.
Другие РФП. Существуют РФП на основе таких биологически активных веществ, как холин, ацетат, искусственно синтезированные аминокислоты: [11C] - холин для диагностики и стадирования рака предстательной железы, [11C] - ацетатдля диагностики рака предстательной железы и первичного
рака печени, [15O] - вода в диагностике перфузионных расстройств головного мозга, [13N] - аммоний в диагностике метаболических нарушений миокарда, [11С] - бутират натрия в диагностике образований головного мозга.
Однако до настоящего времени нет единого суждения в выборе наиболее диагностически значимого РФП для ПЭТ. Все РФП имеют свои преимущества и недостатки.
Основы клинического применения ПЭТ
В настоящее время ПЭТ применяется для диагностики главным образом в онкологии, кардиологии и неврологии.
Онкология
ПЭТ необходима для дифференциальной диагностики опухолевых и неопухолевых изменений, выявленных при МРТ или КТ, либо для уточнения морфологической структуры опухоли, диагностированной методами лучевой диагностики (см. рис. 6.14 на цв. вклейке).
ПЭТ позволяет диагностировать и стадирования злокачественные опухоли, определить степень их злокачественности (см. рис. 6.15 на цв. вклейке).
ПЭТ также является ценной методикой при диагностике региональных и отдаленных метастазов. Становится возможным более точно установить стадию онкологического процесса для выбора оптимальной тактики лечения (см. рис. 6.16 - 6.19 на цв. вклейке).
ПЭТ отражает метаболизм клеток и поэтому позволяет оценить реакцию опухоли на химиолучевое лечение, что при соответствующем изменении тактики также улучшает прогноз и исход заболевания (рис. 6.20, рис. 6.21, 6.22 на цв. вклейке).
Кардиология
Появляется возможность прогнозировать результаты реваскуляризации миокарда.
Изображения ПЭТ демонстрируют участки снижения миокардиального кровотока. Поскольку нуклиды для ПЭТ имеют очень короткий период полураспада, возможно последовательное проведение исследования: покой- нагрузка.
Неврология и психиатрия
Применение ПЭТ с 18F-ФДГ позволяет оценить увеличение или уменьшение потребления глюкозы и локализовать эпилептогенные фокусы (см. рис. 6.23 на цв. вклейке).
ПЭТ используется в диагностике различных видов деменций, включая и болезнь Альцгеймера (см. рис. 6.24 на цв. вклейке).
Болезнь Паркинсона, болезнь Геттингтона, синдром Туретта не всегда можно точно диагностировать при КТ и МРТ. При ПЭТ определяются изменение накопления препарата в допаминовых рецепторах в проекции хвостатого ядра и скорлупы (см. рис. 6.25 на цв. вклейке).
Рис. 6.20. Лимфома Ходжкина: а - на ПЭТ-томограмме до лечения отмечается множественное поражение печени и лимфатических узлов (стрелки); б - на ПЭТ-томограмме через 6 мес после химиотерапии отмечается полная ремиссия
ПОКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ПЭТ
Голова
1. Диагностика и дифференциальная диагностика злокачественных новообразований.
2. Оценка эффективности проводимого лечения.
3. Выбор наиболее активного участка опухоли для проведения биопсии.
4. Ранняя диагностика метаболических нарушений головного мозга при болезни Паркинсона, болезни Геттингтона, синдроме Туретта, деменции и болезни Альцгеймера.
Грудь, живот, малый таз, опорно-двигательная система
1. Диагностика и стадирование злокачественных новообразований.
2. Оценка эффективности лечения злокачественных опухолей.
3. Выбор наиболее активного участка опухоли для проведения биопсии.
4. Оценка жизнеспособности миокарда при ИБС.
5. Выявление ишемии миокарда при ИБС.