В больницах или по телевизору вы, вероятно, видели пациентов, проходящих лучевую терапию по поводу рака, и врачей, назначающих ПЭТ-сканирование для диагностики пациентов. Это часть медицинской специальности под названиемядерная медицина Ядерная медицина использует радиоактивные вещества для визуализации тела и лечения болезней. Он рассматривает как физиологию (функционирование), так и анатомию тела при постановке диагноза и лечении.
В этой статье мы объясним некоторые методы и термины, используемые в ядерной медицине. Вы узнаете, как радиация помогает врачам заглянуть внутрь человеческого тела глубже, чем когда-либо.
Визуализация в ядерной медицине
Одна из проблем с человеческим телом заключается в том, что оно непрозрачно, и смотреть внутрь, как правило, больно. В прошлом диагностическая хирургия была одним из распространенных способов заглянуть внутрь тела, но сегодня врачи могут использовать огромное количествонеинвазивных методов. Некоторые из этих методов включают в себя такие вещи, как рентген, МРТ-сканеры, компьютерная томография, ультразвук и так далее. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, которые делают их полезными для разных состояний и разных частей тела.
Методы визуализации ядерной медицины дают врачам еще один способ заглянуть внутрь человеческого тела. Эти методы сочетают в себе использование компьютеров, детекторов и радиоактивных веществ. Эти методы включают в себя:
- Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
- Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)
- Визуализация сердечно-сосудистой системы
- Сканирование костей
Все эти методы используют различные свойства радиоактивных элементов для создания изображения. Полную информацию см. в статье «Как работает радиоактивность».
Визуализация ядерной медицины полезна для обнаружения:
- опухоли
- аневризмы (слабые места в стенках кровеносных сосудов)
- нерегулярный или недостаточный приток крови к различным тканям
- заболевания клеток крови и неадекватное функционирование органов, например недостаточность функции щитовидной железы и легких.
Использование любого конкретного теста или комбинации тестов зависит от симптомов пациента и диагностируемого заболевания.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
ПЭТсоздает изображения тела, обнаруживая излучение, испускаемое радиоактивными веществами. Эти вещества вводятся в организм и обычно помечаются радиоактивным атомом, таким как углерод-11, фтор-18, кислород-15 или азот-13, которые имеют короткое время распада. Эти радиоактивные атомы образуются путем бомбардировки обычных химических веществ нейтронами с образованием короткоживущих радиоактивных изотопов. ПЭТ обнаруживает гамма-лучи, испускаемые в месте, где позитрон, испускаемый радиоактивным веществом, сталкивается с электроном в ткани (Рисунок 1).
При ПЭТ-сканировании пациенту вводят радиоактивное вещество и помещают на плоский стол, который постепенно перемещается через корпус в форме пончика. Этот корпус содержит круглую матрицу детекторов гамма-излучения (Рисунок 2), состоящую из ряда сцинтилляционных кристаллов, каждый из которых подключен к фотоумножителю.
Кристаллы преобразуют гамма-лучи, испускаемые пациентом, в фотоны света, а фотоумножители преобразуют и усиливают фотоны в электрические сигналы. Затем эти электрические сигналы обрабатываются компьютером для создания изображений. Затем стол перемещают, и процесс повторяется, в результате чего получается серия изображений тонких срезов тела в интересующей области (например,г. головной мозг, грудь, печень). Эти изображения тонких срезов могут быть собраны в трехмерное изображение тела пациента.
ПЭТ позволяет получать изображения кровотока или других биохимических функций в зависимости от типа молекулы, которая радиоактивно помечена. Например, ПЭТ может показывать изображения метаболизма глюкозы в головном мозге или быстрые изменения активности в различных областях тела. Однако в стране мало центров ПЭТ, потому что они должны располагаться рядом с ускорителем частиц, производящим короткоживущие радиоизотопы, используемые в этом методе.
ОФЭКТ, визуализация сердечно-сосудистой системы и сканирование костей
ОФЭКТ - это метод, аналогичный ПЭТ. Но радиоактивные вещества, используемые в ОФЭКТ (ксенон-133, технеций-99, йод-123), имеют более длительное время распада, чем используемые в ПЭТ, и излучают одиночные, а не двойные гамма-лучи. ОФЭКТ может предоставить информацию о кровотоке и распределении радиоактивных веществ в организме. Его изображения менее чувствительны и менее детализированы, чем изображения ПЭТ, но метод ОФЭКТ дешевле, чем ПЭТ. Кроме того, центры ОФЭКТ более доступны, чем центры ПЭТ, поскольку их не обязательно располагать рядом с ускорителем частиц.
В
Визуализация сердечно-сосудистой системыв методах используются радиоактивные вещества для картирования потока крови через сердце и кровеносные сосуды. Одним из примеров метода визуализации сердечно-сосудистой системы являетсястресс-тест с таллием, при котором пациенту вводят радиоактивное соединение таллия, тренируют его на беговой дорожке и делают снимки с помощью гамма-камеры. После периода отдыха исследование повторяют без нагрузки. Изображения до и после тренировки сравниваются, чтобы выявить изменения притока крови к работающему сердцу. Эти методы полезны для обнаружения закупоренных артерий или артериол в сердце и других тканях.
Сканирование костей обнаруживает излучение радиоактивного вещества (технеций-рр метилдифосфат), которое при введении в организм накапливается в костной ткани, так как костная ткань хорошо накапливает фосфор соединения. Вещество накапливается в областях с высокой метаболической активностью, поэтому на полученном изображении видны «яркие пятна» высокой активности и «темные пятна» низкой активности. Сканирование костей полезно для обнаружения опухолей, которые обычно обладают высокой метаболической активностью.
Лечение в ядерной медицине
В тестах визуализации ядерной медицины вводимые радиоактивные вещества не наносят вреда организму. Радиоизотопы, используемые в ядерной медицине, распадаются быстро, от нескольких минут до нескольких часов, имеют более низкий уровень радиации, чем обычный рентген или компьютерная томография, и выводятся с мочой или испражнениями.
Но некоторые клетки сильно страдают от ионизирующего излучения - альфа-, бета-, гамма- и рентгеновского. Клетки размножаются с разной скоростью, и быстро размножающиеся клетки страдают сильнее, чем стандартные клетки, из-за двух свойств:
- У клеток есть механизм, способный восстанавливать поврежденную ДНК.
- Если клетка обнаружит, что ее ДНК повреждена во время деления, она самоуничтожится.
Быстро размножающиеся клетки имеют меньше времени для механизма восстановления, чтобы обнаружить и исправить ошибки ДНК, прежде чем они начнут делиться, поэтому они с большей вероятностью самоуничтожатся при повреждении ядерным излучением.
Поскольку многие формы рака характеризуются быстро делящимися клетками, их иногда можно лечить с помощью лучевой терапии. Как правило, рядом с опухолью или вокруг нее размещают радиоактивные проволоки или флаконы. При глубоких опухолях или опухолях в неоперабельных местах высокоинтенсивные рентгеновские лучи фокусируются на опухоли.
Проблема такого лечения заключается в том, что нормальные клетки, которые быстро размножаются, могут быть поражены наряду с аномальными клетками. Волосковые клетки, клетки, выстилающие желудок и кишечник, клетки кожи и клетки крови - все они размножаются быстро, поэтому радиация сильно влияет на них. Это помогает объяснить, почему люди, проходящие лечение от рака, часто страдают от выпадения волос и тошноты.
Ядерные материалы также используются для создания радиоактивных индикаторов, которые можно вводить в кровоток. Одна форма трассера течет в крови и позволяет увидеть структуру кровеносных сосудов. Эта форма наблюдения позволяет легко обнаружить тромбы и другие аномалии кровеносных сосудов. Кроме того, определенные органы в организме концентрируют определенные виды химических веществ - щитовидная железа концентрирует йод, поэтому путем введения радиоактивного йода в кровоток можно обнаружить определенные опухоли щитовидной железы. Точно так же раковые опухоли концентрируют фосфаты. При введении радиоактивного изотопа фосфора-32 в кровоток опухоли можно обнаружить по их повышенной радиоактивности.
Часто задаваемые вопросы
Зачем врачу назначать рентгенографию?
Существует множество причин, по которым врач может назначить сканирование ядерной медицины. Некоторые причины включают поиск рака, инфекции или воспаления.
В чем разница между ядерной медициной и МРТ?
Ядерная медицина - это отрасль медицины, в которой используются радиоактивные изотопы для диагностики и лечения заболеваний. МРТ, с другой стороны, является неинвазивным методом визуализации, который использует магнитные поля и радиоволны для создания подробных изображений внутренней части тела.