Radiologie_a_nuklearni_medicina
2.7.2 Zobrazovací přístroje
2.7.2 Zobrazovací přístroje
Množství radiofarmaka, které se vychytává v jednotlivých oblastech lidského těla, stanovujeme měřením aktivity, která se projevuje emisí ionizujícího záření. Základní částí zobrazovacích přístrojů používaných v nukleární medicíně je detektor ionizujícího záření, většinou se jedná o detektor scintilační. Nejjednodušším zobrazovacím přístrojem byl dříve pohybový scintigraf. Jednalo se o scintilační sondu, která se během vyšetření posunovala nad vyšetřovaným orgánem a zaznamenávala postupně impulzy z jednotlivých míst. Nevýhodou byla dlouhá doba vyšetření a malá citlivost.
V současnosti nejrozšířenějším zobrazovacím přístrojem v nukleární medicíně je scintilační gamakamera s jedním nebo více detektory. Scintilační kamera slouží k planární a dynamické scintigrafii, při které dochází k sumaci zobrazovaných struktur.
Novější formou gamakamery je jednofotonová emisní tomografie (SPECT), což je tomografická metoda umožňující zobrazení v libovolné rovině a vrstvě.
Na úplně odlišném principu pracuje nejnovější tomografická metoda, tzv. pozitronová emisní tomografie (PET).
Scintilační kamera
Po aplikaci radiofarmaka dochází k distribuci do určitého místa, které je pro dané radiofarmakum charakteristické. Z tohoto místa radioaktivity se na všechny strany emituje záření gama, které díky své pronikavosti vychází z objektu ven. Úkolem scintilační kamery je záření gama detekovat a převést na výsledný obraz. Základem scintilační kamery je scintilační krystal z jodidu sodného, na který nasedá několik fotonásobičů. Na spodní části krystalu je umístěn kolimátor, který propouští do krystalu pouze paprsky, které na něj z vyšetřované oblasti dopadají kolmo. Každý foton záření gama, který projde kolimátorem, vyvolá v krystalu scintilační záblesk viditelného světla. Scintilace v krystalu jsou snímány a převáděny na elektrické impulsy soustavou fotonásobičů. Tyto impulzy se zapisují do paměti počítače, kde se k nim přiřadí stupeň zčernání nebo barevný odstín, čímž vznikne výsledný obraz vyšetřované struktury. Tento obraz můžeme následně upravovat. Při dynamických studiích můžeme na základě změn v křivce sledovat průchod radiofarmaka určitým orgánem. Scintilační krystal a fotonásobiče tvoří detekční hlavu, která je umístěna na masivním stativu a slouží k zaměření kamery na vyšetřovanou oblast. Pod detektorem kamery je umístěno lehátko pro vyšetřovaného pacienta.
V současnosti nejrozšířenějším zobrazovacím přístrojem v nukleární medicíně je scintilační gamakamera s jedním nebo více detektory. Scintilační kamera slouží k planární a dynamické scintigrafii, při které dochází k sumaci zobrazovaných struktur.
Novější formou gamakamery je jednofotonová emisní tomografie (SPECT), což je tomografická metoda umožňující zobrazení v libovolné rovině a vrstvě.
Na úplně odlišném principu pracuje nejnovější tomografická metoda, tzv. pozitronová emisní tomografie (PET).
Scintilační kamera
Po aplikaci radiofarmaka dochází k distribuci do určitého místa, které je pro dané radiofarmakum charakteristické. Z tohoto místa radioaktivity se na všechny strany emituje záření gama, které díky své pronikavosti vychází z objektu ven. Úkolem scintilační kamery je záření gama detekovat a převést na výsledný obraz. Základem scintilační kamery je scintilační krystal z jodidu sodného, na který nasedá několik fotonásobičů. Na spodní části krystalu je umístěn kolimátor, který propouští do krystalu pouze paprsky, které na něj z vyšetřované oblasti dopadají kolmo. Každý foton záření gama, který projde kolimátorem, vyvolá v krystalu scintilační záblesk viditelného světla. Scintilace v krystalu jsou snímány a převáděny na elektrické impulsy soustavou fotonásobičů. Tyto impulzy se zapisují do paměti počítače, kde se k nim přiřadí stupeň zčernání nebo barevný odstín, čímž vznikne výsledný obraz vyšetřované struktury. Tento obraz můžeme následně upravovat. Při dynamických studiích můžeme na základě změn v křivce sledovat průchod radiofarmaka určitým orgánem. Scintilační krystal a fotonásobiče tvoří detekční hlavu, která je umístěna na masivním stativu a slouží k zaměření kamery na vyšetřovanou oblast. Pod detektorem kamery je umístěno lehátko pro vyšetřovaného pacienta.
Obrázek č. 2.23 Rozebraná detekční hlava, která je součástí planární i SPECT kamery
Zdroj: http://astronuklfyzika.cz
Jednofotonová emisní výpočetní tomografie (SPECT)
SPECT je tomografickou variantou planární scintigrafie. Přístroje pro SPECT jsou rotační scintilační kamery s jednou nebo více hlavami, které se během vyšetření otáčejí kolem pacienta a postupně zaznamenávají projekce vyšetřované oblasti z různých úhlů pohledu. Z planárních obrazů vyšetřovaného místa se počítačovou rekonstrukcí vytváří celkový trojrozměrný obraz distribuce radioindikátoru.
Tomografická kamera SPECT se svou konstrukcí od běžné planární kamery liší jen tím, že stojan, na němž je detektor kamery upevněn, tzv. gantry kruhového tvaru umožňuje motoricky poháněnou rotaci detektoru kolem vyšetřovaného objektu.
Mezi největší přínos SPECT patří přesnější odhalování ložiskových lézí a porušených tkání ve složitých anatomických strukturách. V mnoha případech také může poskytnout důležité diagnostické informace bez nutnosti použití další zobrazovací metody.
Obrázek č. 2.24 Princip SPECT
Zdroj: http://astronuklfyzika.cz
Pozitronová emisní tomografie (PET)
Nejnovější tomografickou metodou, užívanou v ČR od r. 1999, je pozitronová emisní tomografie. Ke vzniku obrazu je nutná aplikace pozitronového radioindikátoru. Pozitronový zářič v místech své distribuce emituje pozitrony (kladné elektrony), které se vzápětí spojují s elektrony okolní hmoty. Jakmile se spojí pozitron s elektronem, mění se za vzniku dvou fotonů gama vylétajících do opačných směrů pod úhlem 180°. PET je tedy založena na současné detekci dvojic fotonů gama, které jsou emitovány při radioaktivní přeměně pozitronových radionuklidů aplikovaných do organismu. Následně se počítačovou rekonstrukcí velkého počtu takových dvojic paprsků vytváří trojrozměrný obraz příčného řezu vyšetřované oblasti. Základní částí PET přístroje jsou kruhově uspořádané detektory s desetitisíci krystaly, umístěné v gantry podobném jako u MR přístroje. Vzhledem k poměrně vysoké energii anihilačního záření gama 511keV se ve scintilačních krystalech místo obvyklého NaI používá materiál BGO nebo LSO s větší hustotou a vyšší detekční účinností v oblasti vyšších energií gama.
Před vyšetřením je do krevního oběhu pacienta podána deoxyglukóza značená fluorem 18F (FDG). Ta se postupně hromadí ve tkáni. Ložiska vyšší radioaktivity označují struktury, ve kterých je metabolická potřeba glukózy vysoká. Většina nádorových ložisek intenzívně akumuluje FDG, proto je PET vyšetření nejužívanější v nádorové diagnostice.
Příprava pacienta na vyšetření je jednoduchá, spočívá pouze v šestihodinovém lačnění a dostatečné hydrataci tekutinami bez příměsi cukrů. Před podáním FDG je pacientovi změřena hladina glykémie, jelikož hyperglykémie snižuje schopnost detekce ložisek pomocí FDG. Během snímání leží pacient nehybně na lůžku, které se posouvá skrz detekční prstenec v gantry přístroje. Celotělové vyšetření trvá asi 30 minut.
Velkou výhodou pozitronových radionuklidů je, že se včleňují do molekul mnoha biologicky aktivních látek bez ovlivnění jejich vlastností. Pomocí PET tak můžeme sledovat metabolismus fyziologických sloučenin v organismu, koncentraci značené látky v organismu, absolutní hodnoty různých fyziologických parametrů a rozdíly metabolické aktivity v klidu i zátěži.
Relativní nevýhodou PET jsou vysoké náklady na vytvoření pracoviště, které navyšuje nezbytná přítomnost cyklotronu pro generování pozitronových zářičů.
Obrázek č. 2.25 Princip PET
Zdroj: http://astronuklfyzika.cz
Obrázek č. 2.26 PET - soustava scintilačních detektorů
Zdroj: http://www.fjfi.cvut.cz
Hybridní systémy
Samotné scintigrafické vyšetření poskytuje informace o funkčním stavu tkání, jejich nevýhodou je omezená možnost anatomické interpretace nálezu, ale i malé prostorové rozlišení.
Nevýhodu chybějící anatomické informace odstraňují hybridní systémy. Jedná se většinou o SPECT/CT, nejnověji PET/CT a PET/MR hybridní systémy. Velice zjednodušeně můžeme říci, že se jedná o dva přístroje v jednom. Hybridní systém umožňuje v jedné době zhotovit dva typy vyšetření, což zrychluje i zpřesňuje diagnostiku. Pomocí speciálního software je pak provedena fúze obrazů získaných při SPECT (PET) a CT (MR) vyšetření u pacienta v identické poloze, zajišťující přesné překrývání sobě odpovídajících struktur. Na těchto obrazech jsme schopni detailně určit, ve které anatomické struktuře se patologické ložisko se zvýšenou metabolickou aktivitou nachází. Podáním kontrastní látky intravenózně lze pomocí CT vyšetření doplnit ještě o informaci týkající se cévních struktur, vaskularizace patologického procesu a vztahu patologického ložiska k velkým cévám.
Při hybridním zobrazení PET/CT jsou tak funkční údaje o metabolismu glukózy doplněny o anatomické a strukturální informace, které nelze pouze pomocí PET či SPECT získat. Absolutně nejvyšší podíl PET/CT zobrazení tvoří vyšetření onkologicky nemocných, uplatňuje se však i při diagnostice zánětů, v kardiologii, v neurologii a v psychiatrii. K základním indikacím PET/CT v onkologické problematice patří vyhledávání nádorů, diferenciální diagnostika maligních a benigních lézí, jejich lokalizace, stanovení rozsahu postižení s posouzením lymfatických uzlin a vzdálených metastáz, detekce recidivy onemocnění a zhodnocení účinnosti terapie.
Obrázek č. 2.27 Hybridní PET/CT zařízení
Zdroj: http://upload.wikimedia.org
Obrázek č. 2.28 Srovnání CT, MR, PET/CT a PET/MR obrazu