tomografia
Imaging se bazează pe primirea de imagini fibered ale obiectului cercetării. Această metodă a fost dezvoltat pentru prima dată de către NI Pirogov. El a creat un atlas intitulat „Anatomia topografica“ care conține, realizat pe un corp înghețat al unei imagini om de secțiuni de bare în trei direcții. imagistică modernă se bazează, de asemenea, pe primirea de imagini de bare. Cu toate acestea, imagistica moderna permite studiul pe viață, și cu ajutorul prelucrării matematice pentru a produce o reconstrucție tridimensională a imaginii corpului studiat.
În medicină, utilizate diverse metode de imagistică: tomografie computerizată (CT), imagistica prin rezonanta magnetica (IRM), emisie de fotoni unica tomografie computerizata (OEFKT) și tomografie cu emisie de pozitroni (PET).
tomografie computerizata
Fig. 1. Diferențele ilustrații Radiografiile și imagine stratificat
Tomografia computerizată - o metodă de studii nedistructive ale structurii stratificate interne a fost propusă în 1979 de către Godfri Haunsfildom și Allan Cormack. premiu pentru dezvoltarea Premiului Nobel.
Tehnicile cu raze X convenționale au dezavantaje. În primul rând, o imagine cu raze X bidimensional a obiectelor aflate în adâncimea de suprapunere (vezi. Fig.1). În al doilea rând, de obicei razele X nu se poate diferenția între țesuturile moi. Modificări ale țesuturilor moi, cum ar fi ficatul și pancreasul, nu pot fi distinse, iar alte organe pot fi făcute vizibile numai prin utilizarea coloranților radioopace. În al treilea rând, cu ajutorul unor tehnici cu raze X convenționale, nu este posibilă cuantificarea densității substanțelor individuale, care sunt transmise prin radiație X-ray. Radiogramă surprinde doar absorbția medie a tuturor diferitelor țesuturi. Tomografia computerizată măsoară atenuarea razelor X care trec prin porțiuni de corp de la sute de unghiuri diferite pentru a obține felii, și apoi, cu ajutorul procesării computerizate, se obține o serie mare de imagini bidimensionale cu raze X luate în jurul unei singure axe de rotație imagine tridimensională.
Progresul scanere CT este legat direct cu numărul de detectoare, adică, cu o creștere a numărului de proiecții colectate simultan.
Aparatul din prima generație a apărut în 1973. Aparate de CT din prima generație au fost incremental. A existat un tub direcționat la un detector. Scanarea a fost efectuată pas cu pas, făcând un viraj pentru fiecare strat. Fiecare strat a fost tratat cu aproximativ 4 minute.
* Gantry - se deplasează, de obicei circulară, o parte a aparatului tomografică care cuprinde un echipament de scanare.
progrese suplimentare este legată de apariția
CT spiral (1988) și creșterea numărului de detectoare. Scanarea elicoidală este continuu rotativ tub de raze X și o masă continuă mișcare de translație cu un pacient de-a lungul axei longitudinale de scanare z prin fixata deschidere *. Tehnologia de scanare elicoidală va reduce semnificativ timpul petrecut pe examinarea CT, și de a reduce în mod semnificativ doza de radiatii la pacient.
Fig.2. CT Modern
CT astăzi - metoda de lider pentru diagnosticul multor boli ale creierului, coloanei vertebrale, plamani si mediastin, ficat, rinichi, pancreas, suprarenale, aorta si artera pulmonara, inima si multe alte organe. CT poate fi utilizată ca metodă de diagnostic primar, și modul în care procedura în cazul în care un diagnostic preliminar deja diagnosticat cu ajutorul ultrasunetelor sau examen clinic specificând.
MSCT - aceasta este cea mai bună metodă pentru diagnosticul bolilor pulmonare, și oase. Odată cu introducerea de contrast CT permite primirea de înaltă calitate, imagini tridimensionale ale inimii și vaselor sanguine, inclusiv arterele coronare si de by-pass aorto-coronariene grefe. Pentru a efectua aceste studii nu necesită spitalizare și inserarea unui cateter in vasele inimii.
tomografia Scintigrafia și de fotoni unică de emisie calculat
scintigrafie
Scintigrafia - o metodă de imagistică funcțională, care cuprinde administrarea la un izotop radioactiv și de obținere a doua imagini tridimensionale prin determinarea radiației emise de acestea.
* Uneori, așa cum se utilizează etichete (marcate cu izotopi stabili de atomi, care sunt spectrometre de masă fixe.
Un pacient administrat un preparat constând dintr-o moleculă vector și radionuclidul *. vector Molecule absorbit anumite structura corpului (organ, țesut, un lichid). Radionuclidul emite, iar radiația este detectată de către detector (camera gamma).
Fig. 3. Schema camerei gamma.
Compoziția camerelor gamma moderne includ (vezi. Fig. 3)
- mai multe canale colimatorul eliberarea direcția de raze gamma;
- scintillator zonă mare
(
Pentru a obține informații cu privire la direcția de plecare a corpului uman radiatii gamma este colimarea într-un colimator mai multe canale. detector scintilator matrice este vizualizat fotomultiplicatori. Astfel, direcția de sosire este determinată de γ-cuantic, ceea ce face posibilă reconstruirea punctului de emisie.
SPECT
(Single-emisie de fotoni tomografie computerizata, SPECT)
Fig. 4. SPECT.
Dezvoltarea în continuare a diagnosticului radioizotop a dus la crearea de un singur emisie de fotoni tomografie computerizata (SPECT). Aceste imagini termoviziune tridimensionale este obținut prin prelucrarea computerizată a unei serii de scintigrams plane.
Pentru a obține imagini în SPECT, aparat de fotografiat gamma este rotit în jurul pacientului. Proiecțiile sunt fixate, în mod obișnuit la fiecare 3-6 grade. În cele mai multe cazuri, pentru recuperarea optimă, utilizați o rotație completă de 360 de grade. Tipic timpul necesar pentru fiecare proiecție timp de 15-20 de secunde. Prin urmare, timpul total de scanare de 15-20 de minute. Pentru a reduce timpul de scanare sistemul de detectare utilizat format din două sau mai multe camere gamma.
Utilizarea ECG ca factor declanșator în SPECT oferă o informație diferențială cu privire la activitatea inimii la diferite puncte din ciclul cardiac.
Scintigrafiei și SPECT folosind aceleași medicamente radioactive. Cele mai multe proceduri de diagnosticare (
80%) în ultimii 30 de ani a consumat droguri cu 99mTc. Cu toate acestea, utilizați alte radioizotopi. Tabelul I prezintă niște izotopi utilizate în diagnosticul
Deoarece inima este utilizat pentru scintigrafie 201 Tl, 99mTc pirofosfat, 67 Ga. Galiu, de exemplu, se acumulează în focarele inflamatorii în inimă, care se manifestă în scintigrama. Când pulmonar Scintigrafia: folosind albumină marcată cu 131 I sau 99mTc, pe un exponat scintigrama o scădere semnificativă în zona de acumulare a izotopului, ceea ce indică artera pulmonară. imagine de măduvă osoasă pot fi obținute folosind sulf coloid marcat cu technețiu 99mTc, care se acumulează în celula de celule de măduvă osoasă. În leucemia acută, pacienții mielosklerozom, cu Chlamydia in imaginile de maduva osoasa sunt particulare. Scintigrafia tiroidiană este realizat folosind preparate de 131 I sau 99mTc, care permite de a diagnostica noduli în aceasta.
SPECT CT +
Combinând tomografie computerizată și un singur tomografie computerizata emisie de fotoni într-un singur sistem crește acuratețea ambelor tipuri de studii. Deoarece atenuarea raze gamma într-un pacient care poate duce la subestimarea semnificativă a activității în țesuturile profunde, în comparație cu țesuturile de suprafață. Utilizarea integrat cu scaner SPECT CT optimizează corecția de absorbție a radiației gamma în țesuturi. Sistemul integrat poate determina cu precizie localizarea leziunii după aplicarea unei imagini, pentru a efectua diagnosticarea la timp a cancerului, pentru a efectua diferențierea tumorilor maligne si benigne ale diferitelor organe și sisteme pentru a detecta prezența modificărilor structurale și a tulburărilor funcționale în etapa manifestărilor clinice minime ale bolii.
Fig. 5. Imagini în SPECT, CT și sistem integrat SPECT / CT
tomografie cu emisie de pozitroni
(Tomografie cu emisie de doi fotoni)
PET este acum unul dintre instrumentele cele mai avansate de diagnostic.
Cu raze X, ultrasunete si imagistica magnetica structura rezonant caroseriei prezintă modificări patologice de pe scena sa. PET, de asemenea, este în măsură să înregistreze schimbări în procesele metabolice care preced. PET ajuta la depistarea precoce a modificărilor patologice lungi înainte de modificări morfologice. PET este utilizat in oncologie, neurologie si cardiologie, in studiul proceselor metabolice in creier si alte organe, mecanisme de acțiune de droguri. Caracteristici PET este determinată în mare măsură de compuși marcați arsenal disponibile - radiofarmaceutice (RFP).
Luați în considerare principiul PET.
Pacientul este administrat radiofarmaceutic care conține β + -active izotop.
Pozitronii emise de radionuclizi au rula foarte scurt (câteva mm) în țesuturile biologice. Ca urmare a anihilării pozitroni produce două γ-cuante cu energiile 511 keV. Astfel, anihilarea are loc aproape în același loc în care molecula a fost radiofarmaceutic. γ-cuante sunt emise în direcții opuse și înregistrate prin metoda coincidență. O pereche de senzori amplasați pe o linie dreaptă pe diferite părți ale pacientului, iar căderea două γ-cuante pe senzorii săi simultan. Ca urmare a înregistrării unui astfel de eveniment este posibil să se construiască o linie dreaptă care trece prin zona concentrațiilor radionuclizilor. detector segmentată este sub forma mai multor inele din jurul pacientului vezi. Fig. 6. Prin înregistrarea unui număr mare de perechi de radiatii gamma, precum și prin construirea intersecția traiectoriile lor, este posibil să se obțină o imagine a distribuției produselor radiofarmaceutice și, astfel, pentru a vizualiza organul țintă.
În sistemele moderne, cu rezoluție mare de timp, folosind metoda „timp de zbor“, care permite o precizie de câteva sute de picosecunde pentru a determina diferența de timp dintre detectarea a doi fotoni. Acest lucru vă permite să găsiți locul în care a avut loc anihilarea în termen de zece centimetri. Această precizie nu este suficientă pentru PET, dar utilizarea informațiilor suplimentare obținute prin utilizarea metodei timpului de zbor poate îmbunătăți în mod semnificativ de reconstrucție a imaginii la calitatea acesteia, în special raportul semnal-zgomot.
Fig. 6. Reprezentarea schematică a PET.
Radiofarmaceuticele folosind PET conținând 15 O (timp de înjumătățire 2,04 minute)
13 N (9,96 min). 11 C (20,4 min). . 18 F (110 minute) F 18, etc. are caracteristici optime pentru utilizare în PET: cel mai mare de înjumătățire plasmatică și cea mai mică β energie + radiații. Pe de o parte, relativ mici, timpul de înjumătățire a fluor-18 permite obținerea de imagini PET de contrast ridicat la o doză mică de încărcare pe pacienți. Scăzut cu emisie de pozitroni de energie asigură o rezoluție spațială înaltă de imagistica PET. Relativ lungă de înjumătățire de 18 F vă permite să plasați producția sa separat, transmițând radiofarmaceutic care rezultă în PET mai multe centre din apropiere. Cele mai frecvente Produsele radiofarmaceutice (RFP) pentru PET este fluorodeoxyglucose (FDG). Cu toate acestea, cele mai multe imagini de înaltă calitate sunt obținute utilizând radionuclizi, cum ar fi 15 O, 13 N și 11 ° C
Tehnologia PET este folosit pentru detectarea structurii creierului. Glucoza este absorbită de cele mai active zone ale creierului care îndeplinesc o funcție specifică în acest moment. PET furnizează imagini ale regiunii de absorbție a glucozei radionuclid marcat. Astfel, a identificat acele zone ale creierului care sunt asociate cu diferite tipuri de activitate mentală.
PET este tot mai utilizat in asociere cu imagistica prin rezonanta CT sau magnetica nucleara (RMN). Astfel, se obține aproape simultan informații privind structura și biochimia. PET este cel mai util în combinație cu imagini anatomice. scanerele moderne PET sunt disponibile acum cu integrate CT-scannere plasate într-un braț articulat (PET-CT). Cele două scanări pot fi efectuate secvențial într-o singură sesiune. Pacientul nu schimbă situația între cele două tipuri de scanare. Astfel, imagistica functionala obtinute prin utilizarea PET, care arată distribuția spațială a activității metabolice sau biochimice in organism, poate fi corelat cu vizualizarea anatomice obținute prin CT. precizie PET-CT adauga localizarea anatomică a imagistica functionala, care anterior nu au avut un PET normal.
Noile instalații PET constau aproape exclusiv de scanere combinate PET-CT. Cu toate acestea, PET-CT are anumite dezavantaje, inclusiv incapacitatea de a colecta date simultan și expunerea semnificativă doză pacient a contribuit CT.
În ultimii ani, în mod activ de lucru pe o tehnologie alternativă PET-CT imagistica hibrid - tehnologia PET-RMN. Comparativ cu CT RMN, în special, oferă un contrast mai bun între țesuturile moi. În general, combinația de PET-RMN-ul ofera multe beneficii care merg dincolo de simpla combinație de informații funcționale din PET cu informații structurale de la MR. Aplicatii clinice ale PET-RMN oncologie, neurologie si cardiologie.
Fig. 7. Imagini de pe ecranul calculatorului. De la stânga la dreapta imagistica PET, RMN si PET compozit imagine-RMN.
Izotopi pentru PET este de obicei produsă pe site-ul în timpul studiului. Acest lucru se datorează faptului că cei mai mulți izotopi PET sunt ultra-scurte, cu timpi de înjumătățire sunt estimate în câteva minute și chiar secunde. Acceleratoare sunt necesare pentru producerea PET este adesea situat în apropiere de scaner, sau formează o parte integrantă a complexului. Cât despre pozitron emițătorii au protoni suficiente de la 10-18 deutronilor MeV cu sau 5-9 energie MeV (în acest scop, cyclotrons compacte adecvate). Scanerele sunt adesea livrate cu un ciclotron. De asemenea, este necesar de laborator radiochimice automat.
O alternativă la o astfel de organizație PET, în unele cazuri - un generator de radionuclizi.