Позитронно-емісійна томографія розширила наше розуміння біохімічних основ нормальної та патологічної роботи систем всередині організму та дозволила проводити біохімічні дослідження пацієнтам одночасно з їх лікуванням. Можливості позитронної емісійної томографії великі, і основні недоліки радіонуклідів для ПЕТ - це необхідність використання для їхнього виробництва дорогих циклотронів і короткі періоди піврозпаду радіонуклідів (періоди напіврозпаду 15О та 18F складають 2 хв. і 110 хв. відповідно), що вимагає певних умов (дуже близького розташування циклотрону до клінічних відділень), що в свою чергу є причиною повільного впровадження ПЕТ в практичну медицину. Найчастіше використовують радіофармпрепарат 18F-фтордеоксиглюкозу (18F-ФДГ),зручний як з точки зору задач, що розв’язуються ПЕТ з використанням цього препарату, так і з точки зору зручного періоду піврозпаду (110 хвилин). Цей РФП можна синтезувати в центрі з медичним циклотроном, а потім транспортувати до близько розташованих клінік, де циклотрон відсутній, але є позитронні емісійні томографии. Це так звана «сателітна схема» роботи ПЕТ-центрів. Завдяки їй позитронна емісійна томографія стає доступнішою та економічнішою.
Найбільше значення ПЕТ має в онкології (75% всіх досліджень), кардіології, неврології та нейрохірургії. Згідно з міжнародними стандартами , потреба в позитронних емісійних томографах -0,2-0,4 на 1 млн населення.
Радіоімунні (in vitro) методи діагностики
З 1982 р. в клініках почали використовувати методики in vitro діагностики, що стало революційним стрибком в променевій діагностиці. Принцип радіоімунного методу базується на конкуренції речовин за поєднання зі специфічною сприймаючою системою. В конкуренції приймають участь речовина, яку бажають виявити, і аналогічна її речовина, але мічена радіонуклідом.
Для виконання in vitro досліджень випускають стандартні набори реагентів, кожний з яких призначений для виявлення концентрації певної речовини. В якості мітки частіше використовують g- випромінювач 125I, або b-випромінювач 3Н.
При виконанні in vitro методики потрібно використовувати розчин, в яких міченого антигену завжди більше, ніж антитіл. В такому випадку відбувається боротьба міченого і не міченого антигенів за володіння зв’язком з антитілом. Антитіла повинні бути максимально специфічними, тобто реагувати тільки з досліджуваним антигеном. Одночасно з визначенням концентрації речовини, що визначаються, у пацієнта, виконують в тих самих умовах і з тими ж самими наборами дослідження стандартної сироватки з завідомо встановленою концентрацією антигену, що визначається. Співставленням радіоактивності проби від пацієнта з калібровочною кривою дозволяє визначити концентрацію речовини, що визначається, у пробі.
Радіонуклідний аналіз in vitro називають радіоімунним тому, що він базується на використанні імунних реакцій антиген-антитіло. Якщо в якості міченої субстанції використовують антитіло, аналіз називають імунорадіометричним, якщо в якості зв’язуючої системи беруть тканьові рецептори, то говорять про радіорецепторний аналіз.
Метод магнітно-резонасной томографії
Магнітно–резонансна томографія (МРТ) - наймолодша із радіологічних методик і в порівнянні з рентгенівським і радіонуклідним методами, МРТ використовує енергію з протилежного краю електромагнітного спектру. Енергія МРТ на дев’ять порядків нижче, ніж енергія рентгенівського і радіонуклідного методів. МРТ стала впроваджуватися в клініку приблизно на десятиліття пізніше, ніж КТ ( 80-ті роки). Значення появи МРТ порівнюють з відкриттям рентгенівського випромінювання.
МР-томографи можуть створювати зображення розтину будь-якої частини тіла. При цьому іонізуюче випромінювання не використовується. У порівнянні з ультрасонографією та рентгенівською КТ методика магнітно – резонансної томографії дорожча, технічно складніша і теоретично важча для розуміння. Незважаючи на це, МРТ зробила революцію в діагностичній радіології.
Після включення ЯМР до числа методів діагностичної радіології, прикметник ядерний було вилучено через пропозицію маркетологів та у зв’язку із наполяганням фахівців-радіологів через те, що він в масовій свідомості асоціювався з ядерною зброєю або ядерними електростанціями, з якими ЯМР взагалі нічого спільного не має. Радіологів хвилювало те, що пацієнти не зможуть відрізнити один від одного різні значення прикметника ядерний. Тому, у теперішній час, говорячи про медичні застосування ми вживаємо термін МРТ і МР-спектроскопія.
Методика МРТ базується на явищі ядерно-магнітного резонансу. Якщо тіло, що знаходиться у постійному магнітному полі, опромінити зовнішнім змінним магнітним полем, частота якого дорівнює частоті переходу між енергетичними рівнями ядер атомів, то ядра розпочнуть переходити у вищерозташовані по енергії квантові стани. Інакше кажучи, спостерігається виборче (резонансне) поглинання енергії електромагнітного поля. При припиненні впливу змінного магнітного поля виникає резонансне виділення енергії у вигляді радіосигналу.
Магнітне поле магніту позначається як Во та відображається вектором, тобто стрілкою, орієнтація якої показує напрямок магнітного поля з півночі на південь, а довжини – силу магнітного поля. Для однозначного визначення позиції всередині магніту та ії співставлення з зображенням, використовується трьохкоординантна система з осями x, y та z (рис.1). Напрямок z - це завжди направлення магнітного поля Во та, коли це поле параллельно продольной осі пацієнта, перпендикулярна до z горизонтальна вісь позначається як x, а вертикальна – y. Плоскість, що проходить крізь осі x та y (плоскість x – y) зорієнтована перпендикулярно магнітному полю Во. Сила магнітного поля вимірюється в теслах (Тл), що замінили декілька років назад колишню одиницю Гаус (1Тл =10000 Гс). Для клінічної МРТ використовуються поля силою від 0.1 до 2 Тл (в експерименті допускається використання 4Тл). У клінічній практиці служба радіологічної безпеки забороняє застосування МР-томографів з полем більш 2.5 Тл. Понад цієї межі поля вважаються потенційно небезпечними і можуть допускатися тільки для наукових лабораторій. Для порівняння, сила магнітного поля Землі коливається від 0.7 Гауса на полюсі до 0.3 Гауса на екваторі.
МРТ дослідження спирається на спроможності ядер деяких атомів поводити себе як магнітні диполі. Цією властивістю володіють ядра, що містять непарне число нуклонів що відрізняються ненулевим спином і відповідним йому магнітним моментом. Найбільш цікавими для магнітно-резонансної томографії являються ядра 1H, 13C, 19F, 23Na та 31P. Усі вони присутні у тілі людини. Але протони (1H) найбільш поширені, тому що основними компонентами тканин живих істот є вода, жир, вуглеводи та інші біохімічні сполуки, які містять водень. Усі вони володіють магнітними властивостями, що відрізняє їх від немагнітних ізотопів.
Сучасні МРТ настроєні на ядра водню. Ядра водню, часто у даному контексті пойменовані протонами, є дуже маленькими магнітними диполями з північним і південним полюсами. Коли пацієнт знаходиться всередині сильного магнітного поля МР-томографа, усі маленькі протонні магніти тіла розвертаються у напрямі зовнішнього поля (подібно магнітній стрілці, що орієнтується на магнітне поле Землі). Окрім цього, магнітні осі кожного протона починають обертатися навколо напрямку зовнішнього магнітного поля. Цей специфічний обертальний рух називають прецесією. а його частоту – частотою Лармора (за прізвищем французького фізика Лармора). Частота Лармора (що) пропорціональна силі зовнішнього магнітного поля (Во):
що=г Во
Це рівняння називають рівнянням Лармора, де г – константа, яка називається гідромагнетичним коефіцієнтом. Дане відношення що/Во індивідуальне для кожного типу магнітних атомних ядер, так, для ядер водню воно дорівнює 42,58 МГц при 1,0Тл.
Будь-яке магнітне поле може индуцирувати у катушці електричний струм, але передумовою цього є зміна сили поля. Для індуцирування полем (М) тока у катушці необхідні радіохвилі. Радіохвилі - це електомагнітні хвилі, які містять електричне та магнітне поля. При пропусканні крізь тіло пацієнта впродовж осі коротких електромагнітних радіочастотних імпульсів магнітне поле радіохвиль змушує магнітні моменти усіх протонів обертатись по часовій стрелці навколо цієї осі. Для того, щоб це сталося, необхідно, щоб частота радіохвиль дорівнювала ларморовській частоті протонів. Це явище називають магнітним резонансом. Під резонансом розуміють сінхронні коливання, і в даному контексті це означає, що для зміни орієнтації магнитних моментів протонів магнітні поля протонів та радіохвиль повинні резонувати, тобто мати однакову частоту.
Контраст на МР-зображеннях обумовлен відмінностями в магнітних властивостях тканин чи, точніше, відмінностями в магнітних векторах, що індуцирують токи в прийомній катушці. Величина магнітного вектора тканини насамперед обумовлюється щільністью протонів. Анатомічні ділянки з малою кількістью протонів, наприклад, повітря, завжди індуцирують дуже слабий МР-сигнал, та, таким чином, завжди представляються на зображенні темними. Вода та інші рідини, з іншого боку, повинні бути яркими на МР-зображеннях, тому що вони мають дуже високу щільність протонів. Однак, це не так. У залежності від методу, що використовується для отримання МР-зображення, рідини (наприклад, спинномозгова) могуть давати як яркі, так і темні зображення. Причина цього явища полягає у тому, що контрастність зображення обумовлюється не тільки щільністью протонів. Певну роль відіграють ще кілька інших параметрів, де найбільш важливі з них –Т1 та Т2.
Для реконструкції зображення необхідно кілька МР-сигналів. Таким чином, повинно бути передано кілька радіочастотних імпульсів. У проміжку між передачею імпульсів протони подвергаються двом процессам релаксації – Т1 та Т2. Релаксація – це наслідок поступового зникнення намагніченості у плоскості x-y (Mxy). Втрата магнетизму у плоскості x-y називається Т2-релаксацієй. Т2 визначається як час, протягом якого Mxy втрачає 63% від свого первісного максимального значення. Звичайне Т2 для паренхіматозих тканин – 50 м. Величина Т2 сильно залежить від фізичних та хімічних властивостей тканин. Рідина та подібні до рідини тканини зазвичай мають більш тривалий час Т2 (МР-сигнал зникає повільно), а тверді тканини та речовини – короткий час Т2 (МР-сигнал зникає швидко). Т1 –релаксація – більш повільний, у порівнянні з Т2-релаксацією процес, який полягає у поступовому вибудовуванні окремих протонів впродовж напрямку Во. Таким чином відновлюється стан, що передує 90-градусному імпульсу. Протягом цього процесу чистий магнітий момент впродовж осі z (Mz) збільшується від нуля до свого максимального значення, який визначається щільністю протонів у тканині. Т1 визначається як час, протягом якого (Mz) відновиться до 63% від свого первісного максимального значення. Чим коротший час Т1, тим бистріше іде відновлення Mz. Звичайне значення Т1 для паренхіматозних тканин – приблизно 500 мс, однак Т1 різних тканин дуже відрізняється. Величина Т1 в значній мірі залежить від розміру молекул та їх мобільності. Як правило, Т1 мінімально для тканин з молекулами середнього розміру та середньої мобільності, наприклад, для жирової тканини. Менші, більш мобільні молекули (як в рідині) та великі, менш мобільні молекули (як в твердих тілах) мають високе значення Т1.
Регулюючи період часу між радіочастотними імпульсами, що передаються, оператор МР-системи може вибирати те, що буде зумовлювати контрастність зображення: щільність протонів, час Т1 чи Т2. МР-зображення, в яких контрастність переважно зумовлюється відмінностями в Т1, називають Т1-зваженими зображеннями. Інтервал часу між радіочастотними імпульсами називають часом повторення (TR); Т1 –зваженим зображенням відповідає відносно невелике TR (приблизно 500 мсек).
Страницы: 1, 2, 3, 4
