Пристрої для дослідження просторового розподілення індикатору в організмі

Тепер в радіонуклідній діагностиці використовуються пристрої для топографічних досліджень тільки за гама - випромінюванням, бета - топографи використовуються рідко.

Всі гама топографічні пристрої розділяють на три групи: сканери, гама-камери і гама - томографи /емісійні і двофотонні/.

Сканери

Сканери мають детектор з малим полем зору, який дозволяє спостерігати в даний момент і виміряти радіоактивність малого об'єму досліджуваного органу. Для одержання повного зображення досліджуваного об'єкту детектор пересувають над пацієнтом за певною траєкторією. В найпростішому сканері з штриховим друком даних є штанга, на одному кінці якої закріплений сцинтиляційний детектор з коліматором, а на другому реєструючий електро-механічний пристрій, який видає результати вимірювань на папері у вигляді штрихів або цифр.

З допомогою цієї системи детектор /і реєструючий пристрій/ з рівномірною швидкістю рухається над органом по прямій лінії - рядку, поки не дійде до краю досліджуваної ділянки. Далі детектор зсувається на невелику відстань /крок між рядками/ в напрямку, перпендикулярному рядкам руху, після чого розпочинає рухатись в зворотному напрямку. При проходженні детектора через всю досліджувану частину тіла буде сформоване гама-топографічне зображення у вигляді сукупності таких штрихів, чорнобіле або кольорове, відбиваючи сумаційну плоскісну проекцію розміщення радіофармпрепаратів /РФП/ в органі.

Швидкість переміщення детектора встановлюється з врахуванням інтенсивності випромінювання. Чим більше реєструється імпульсів, тим швидше дозволяється переміщати детектор. При отриманні чорнобілого зображення, чим більше реєструється детектором імпульсів, тим частіше розміщуються один відносно одного. При одержанні кольорового зображення кількість записуваних імпульсів кодується кольором. Наприклад червоні штрихи відповідають найбільшій кількості опромінення.

При характеристиці зображення органу, записаного при скануванні, оцінюють: положення, розміри, контури, інтенсивність і структуру.

Головний недолік сканерів - значна тривалість дослідження /десятки хвилин/, обумовлена великою затратою часу на дослідження ділянок з низьким рівнем накопичення індикатора. Сканування як правило проводять тільки тих органів, в яких накопичення індикатора закінчилося або суттєво не відрізняється на початку і в кінці запису.

Ці недоліки були усунені з уведенням в практику приладів з більшим детектором, який не потрібно рухати над органом, так як опромінення з будь-якої крапки потрапляє на детектор. Такі прилади отримали назву гама - камери.

Гама - камера

Реєстрація випромінювання на гама - камері здійснюється сцинтиляційним кристалом більш 50 см в діаметрі, що дозволяє одночасно реєструвати випромінювання зі всього обстежуваного органу. Гама - кванти, котрі випромінюють радіонукліди, накопичені в органі, генерують кванти світла в кристалі. Останні реєструються великою кількістю фотоелектронних помножувачів /ФЕП/ , котрі рівномірно розташовані над поверхнею кристалу.

Електричні імпульси, отримані у ФЕУ, посилюються, виділені в дискримінаторі сигнали певної амплітуди направляються в блок аналізатора, котрий утворює спалахи світла на екрані телевізора. Координати крапки, що світиться на екрані телевізора, співпадають з координатами світлового спалаху в сцинтиляторі, тобто відповідають положенню атома радіонукліда в органі. Таким чином на екрані телевізора виникає радіонуклідна сцинтіграма, котру потім друкують з допомогою принтерів. Сцинтиляційний кристал оточений свинцевою оболонкою, яка захищає детектор від попадання в нього стороннього випромінювання. Для реєстрації випромінювання переважно в межах заданого поля зору попереду кристалу встановлюють діафрагмуючий пристрій - коліматор. Захисна свинцева оболонка, сцинтиляційний кристал та коліматор утворюють детектуючу голівку гама - камери. Голівка закріплена на штативі, який дозволяє встановлювати її в вибраному положенні. Детектуюча голівка електрично зв'язана з пультом управління, де розташовані системи накопичення, обробки та представ-лення даних.

В процесі накопичення даних сцинтіграфії формується цифрова матриця зображення, елементами якої є числа зареєстрованих гама - квантів. Матрицю зображення найчастіше формують з 64х64 = 4096 елементів зображення.

ЕОМ приладу дозволяє проводити по заданих програмах різні математичні операції з числами, які знаходяться в комірках пам'яті та таким шляхом здійснювати обробку даних сцинтіграфії у відповідності із завданням дослідження /сумація вмісту комірок пам'яті; віднімання фону; виділення зон інтересу і т.п./.

Розрізняють статичну та динамічну сцинтіграфію. При проведенні статичної сцинтіграфії виготовляють невелику кількість зображень органу переважно для вивчення морфологічних показників, до останніх відносяться: положення органу відносно анатомічних орієнтирів, його розміри, форма, характер контурів, структура. Про структуру судять по виявленню ділянок з підвищеним чи пониженим накопиченням радіонукліду /"гарячі" і "холодні" ділянки/.

В принципі кожна сцинтіграма в тій чи іншій мірі характеризує функцію органу, оскільки радіофармпрепарати накопичуються і виділяються переважно нормальними і активно функціонуючими клітинами. Тому статична сцинтіграма - це функціонально-анатомічне зображення.

При дослідженні швидкоплинних процесів використовують динамічну сцинтіграфію. При цьому записують зображення безпосередньо або через деякі проміжки часу і зображують на цілій серії кадрів. Інтервали між кадрами вибирають з урахуванням швидкості досліджуваних процесів. Дані динамічної сцинтіграфії можуть бути представлені у вигляді гістограми чи безперервних кривих, відображаючих процеси в досліджуваному органі або зонах інтересу. Такі криві будуються автоматично на дисплеї ЕОМ або на папері принтеру.

Радіонуклідна емісійна томографія

Застосовується для дослідження просторового розподілення індикатора в організмі. Прилад складається з двох сцинтиляційних детекторів, блоку фото помножувачів, схеми формування координатних і Z-сигналів /часових/, які захищені свинцевою оболонкою, що охороняє детектор від сторонніх випромінювань. Перед сцинтиляційним детектором встановлюється змінний коліматор.

Всі разом вони утворюють детектуючі голівки.

Детектуючі голівки закріплені на штативному пристрої, на якому вони обертаються навколо пацієнта в момент дослідження. Детектуючі голівки електрично пов'язані з пультом управління емісійного томографа, а також системою накопичення, обробки та видання даних.

За характером випромінювання, використованого радіонукліда всі емісійні томографи розподіляють на однофотонні і позитронні /двохфотонні/.

Вибір радіофармпрепаратів при однофотонній томографії здійснюється таким же чином, як і при звичайній сцинтіграфії. В процесі накопичення даних сцинтіграфії формується матриця зображення. Після чого ЕОМ використовує цю інформацію для побудови зображення на дисплеї. Після кожного вимірювання характеру розподілу радіонукліда в організмі детектор обертається на невеликий кут навколо повздовжньої осі об'єкту і далі ЕОМ відновлює двомірне розподілення індикатора в площині поперечного зрізу об'єкту. Якщо після цього зсунути об'єкт вздовж його повздовжньої вісі на деяку відстань і повторити все вимірювання, то буде одержане таке ж зображення для другого поперечного зрізу об'єкту. Набір зображень для різних зрізів дозволяє відновити об'ємне розподілення індикатора в досліджуваній частині тіла пацієнта або навіть в усьому тілі.

Іншим різновидом емісійних комп'ютерних томографів є прилади для дослідження просторового розподілу позитронних випромінювачів. До них належать короткоживучі радіонукліди: ¹¹С/Т_1/2-період напіврозпаду -20,4 хв,/,¹³N/T_1/2–10 хв./.¹⁵0/T_1/2– 2,03хв./,¹⁸F/T_1/2 -110 хв./, які одержують на циклотроні. Випромінювані цими нуклідами позитрони анигілюють поблизу атомів з електронами. При анигіляції пара позитрон - електрон зникає, утворюючи два гама- кванти /з енергією 511 КЕВ/, розлітаючись в суворо протилежних напрямках. Ці два кванти реєструються двома протилежно розміщеними детекторами. Вони підключені до пристрою відбору співпадаючих сигналів.

Позитронна емісійна томографія /ПЕТ/ видає більш чітку інформацію про розподілення РФП ніж звичайна сцинтіграфія за допомогою гама - камери. Але просторове розрішення ПЕТ гірше, ніж на КТ і МРТ, в той час чутливість його дуже велика. При ПЕТ вдається констатувати зміни витрат глюкози, яка помічена ¹¹С в "очному центрі" головного мозку при відкриванні ока. В зв'язку з цим ПЕТ використовується при дослідженні найтонших метаболічних процесів в мозкові, майже до розумових. ПЕТ використовується для вивчення порушень фізіологічних, біохімічних і транспортних процесів при ранній діагностиці патологічних станів.

Але позитронно-активні радіонукліди дуже швидко розпадаються. До того ж вони всі циклотронного походження. Тому ПЕТ можлива тільки в радіологічному центрі, пов'язаному з циклотроном, там же повинна бути радіохімічна і радіофармацевтична лабораторії. Перераховані обставини роблять ПЕТ одним із найбільш дорогих методів дослідження. Але, не дивлячись на велику вартість обстеження і технічні труднощі ПЕТ, є перспективним методом дослідження для крупних науково-дослідних і лікувальних центрів, оскільки за допомогою нього можна вивчати метаболізм глюкози, жирів і білків в організмі, кінетику переносу речовин через кліткову мембрану, динаміку концентрації водневих іонів в клітинах, засвоюваність лікарських препаратів.

При використанні приладів для дослідження просторового розподілення індикатору в організмі виявляють такі синдроми.

1.Синдром "норма": для нього характерне анатомічно правильне положення органу, розміри відповідають віковим і конституційним особливостям, межі чіткі. Накопичення і структура відповідає нормальній його особливості.

2.Синдром дифузного ураження органу, наприклад, при гострому гепатиті, супроводжується рівномірним збільшенням розмірів органу. При переході в хронічний гепатит і далі в цироз починається зменшення розмірів печінки, деформація її, зниження накопичення РФП в органі і збільшення в селезінці і кістках.

3.Синдром вогнищевого ураження органу.

Характеризується ознаками деякого зниження або відсутності накопичення РФП, наприклад, при пухлинах, інфарктах і т.п., з утворенням так званих "холодних вузлів" при використанні РФП, які накопичують в нормальній тканині досліджуваного органу. При застосуванні туморотропних РФП в органі утворюються ділянки підвищеного накопичення радіонукліда, так звані "гарячі вузли".

4.Синдром "ушкодження органу”. В цьому випадку є деформація органу, порушення цілісності меж, нерівномірність розподілення РФП /структури/ за рахунок зниження накопичення РФП в ділянці травми і гематоми /холодні вузли/. Цей синдром може поєднуватися з наступним.

5.Накопичення РФП за межами органу. Наприклад, крові при розриві капсули печінки.

6.Синдром порушення відтоку рідини, наприклад, жовчі із печінки.