Радионуклиды, используемые в ПЭТ

Радиоизотопы, используемые в ПЭТ и других подобных исследованиях, производятся с помощью ускорителя частиц, называемого циклотроном. Все применяемые в ПЭТ радионуклиды имеют короткое время полураспада и высокую энергию излучения по сравнению с радиоизотопами, вообще используемыми в биомедицинских исследованиях.

Основные радионуклиды, используемые в клинических исследованиях, -это С, К, О и F, поскольку эти химические элементы есть почти во всех соединениях в теле человека. Все они имеют короткий период полураспада (таблица 5), что позволяет вводить пациенту большие дозы препарата с низким лучевым воздействием и неоднократно проводить исследования.

Таблица 5

Радиоизотопы, используемые в ПЭТ

Изотоп

Период полураспада, мин

Средняя кинетическая энергия, МэВ

ИС

20,4

0,385

13К

10,0

0,491

15О

2,0

0,735

18р

109,8

0,242

6

68,3

0,783

8

1,25

1,32

Наиболее часто применяется изотоп ^, который используется для маркировки глюкозы, где он замещает гидроксильную группу, и, распадаясь, позволяет следить за метаболизмом глюкозы в организме. Количество вводимого препарата (ФДГ) столь мало, что не нарушает естественного метаболизма глюкозы. ФДГ поглощается тканями, использующими глюкозу как источник энергии: злокачественными опухолями, клетками миокарда, нервными волокнами. Например, мозг использует глюкозу исключительно как источник энергии, и когда ФДГ поступает в клетки мозга, регистрируемое изображение показывает топографическую карту поглощения глюкозы различными участками мозга. Злокачественные клетки используют больше глюкозы, чем здоровые ткани, поэтому такие исследования особенно эффективны при обнаружении рака и определения его стадии.

Изотопы 15 О, 13 N и 11 С имеют короткий период полураспада, что накладывает ограничения на их использование в клинических исследованиях и требует близкого расположения ПЭТ-сканера и циклотрона.

Раньше короткое время жизни изотопов было серьезной проблемой для проведения исследований. Для создания изотопов медицинский центр должен иметь ускоритель частиц и штат ядерных физиков. Быстрое развитие ПЭТ в последние годы обусловлено появлением множества новых радиоактивных индикаторов, доступных для исследований организма человека.

Системы ПЭТ универсальны, они используют все типы позитронных излучателей. Их отличает 100%-ная достоверность диагностических результатов, которая достигается использованием поправок на нормализацию, мертвое время счетчика, затухание, рассеяние и распад, а также качественной и количественной обработкой информации. Эти системы просты в использовании, имеют стандартные протоколы и автоматизированный контроль качества. ПЭТ-сканеры позволяют параллельно собирать и обрабатывать данные, реконструировать изображения, анализировать результаты, что существенно повышает пропускную способность сканера.

Поскольку период полураспада радиоизотопов мал, лучевое облучение чрезвычайно мало и не затрагивает нормальные процессы в организме человека. Это позволяет при необходимости проводить повторные исследования.

Изображения, получаемые в ПЭТ, чаще всего представляются в соответствии с цветной шкалой, что делает результаты исследования более наглядными для диагностики. Например, здоровая ткань использует глюкозу для пополнения энергии и накапливает часть радиоактивной глюкозы. Злокачественная ткань потребляет больше глюкозы, чем здоровая, и на ПЭТ изображении будет более яркой, чем нормальная ткань.

Конструкция современных ПЭТ-сканеров позволяет проводить исследования не только головного мозга, но и внутренних органов, что важно для раннего обнаружения злокачественных изменений.

Одним из условий получения правильной картины распределения изотопа является отсутствие его перераспределения при проведении сканирования. В ряде случаев ПЭТ может дать ложные результаты, если химический баланс пациента нарушен. Например, у диабетиков причиной этого может послужить высокое содержание сахара или инсулина в крови.

Возможности использования ПЭТ ограничиваются дороговизной томографов и высокой стоимостью получения изотопов, а также необходимостью размещения их вблизи циклотрона. Создание новых радиофармпрепаратов, имеющих период полураспада несколько часов, позволяет частично решить эту проблему. Кроме того, радиоизотоп рубидия Rb (период полураспада 76 с) можно получить, не используя циклотрон. Этот изотоп рубидия создается с помощью разработанного в Институте ядерных исследований РАН и РНЦ «Курчатовский институт» генератора Rb и используется в исследованиях перфузии миокарда с высокой чувствительностью.

Большинство областей применения позитронно-эмиссионной томографии связаны с различными разделами медицины [32].

Около 80% клинических ПЭТ-исследований проводится в области онкологии, они позволяют дифференцировать злокачественные и доброкачественные образования, определять степень распространения опухолей с чувствительностью, близкой к 100%. Исследования организма, занимающие 60-

70 мин, позволяют определить злокачественные изменения любой локализации. ПЭТ не имеет альтернативы при ранней (через 1-2 недели) оценке результатов проведения химиотерапии.

В кардиологии ПЭТ позволяет получать информацию о кровоснабжении миокарда, скорости метаболических процессов, оценить признаки болезни коронарной артерии, контролировать эффективность лечения. Для таких исследований используются ультракороткоживущие изотопы ( К, F, С). Данные ПЭТ важны при планировании аортокоронарного шунтирования.

В неврологии ПЭТ используется для обнаружения неврологических болезней, включая эпилепсию, опухоли, дифференциации психических заболеваний. ПЭТ дает сведения о кровообращении мозга, скорости усваивания кислорода и глюкозы, отображает другие физиологические процессы.

ПЭТ используется для измерения метаболизма глюкозы (единственного источника энергии клеток). Примерно через 40 минут после внутривенного введения радиоактивной глюкозы (чаще это изотоп ФДГ) радиоизотоп поступает в клетки и достигает равновесия. Затем его распределение измеряется в различных срезах. Подобные исследования проводятся при болезнях почек. Для почек характерен высокий уровень метаболизма и поток крови, из-за чего регистрируемое изображение имеет высокое соотношение сигнал/шум.

Также ПЭТ используется при изучении механизмов мозга, лежащих в основе человеческого сознания: для исследования мозговой организации внимания, эмоций, мышления, творчества, общего интеллекта, способности ориентироваться, т.е. всех аспектов деятельности мозга, которые делают его неповторимым и сложным объектом. Исследования проводятся путем измерения распределения потока крови в мозге. Предполагается, что увеличение потока крови связано с увеличенной функциональной деятельностью. Чтобы достигнуть активации радиоизотопа (150) требуется примерно 3-5 минут, после чего можно измерить его распределение. Затем с помощью кодируемых цветом изображений можно видеть, какие участки мозга активизируются во время изучаемых процессов. Например, когда человек говорит или читает, правое полушарие мозга "светится".

В ряде научных центров с помощью ПЭТ проводят исследования новых лекарств, их распределения и воздействия на организм. Все органические вещества и большинство препаратов содержат атомы, которые могут быть замещены на эмитент позитрона. Маркировка таких веществ радиоактивными изотопами позволяет использовать их для отслеживания процессов, происходящих в теле пациента. Регистрируемое изображение является картой распределения исследуемого вещества и отражает степень его поглощения различными органами.

Ценность ПЭТ возрастает при совместном проведении с другими томографическими исследованиями, позволяющими получить привязку к анатомическим структурам (например, КТ, МРТ).

Рекомендуем к просомтру

www.kievoncology.com благодарны автору и издательству, которые способствует образованию медицинских работников. При нарушении авторских прав, сообщите нам и мы незамедлительно удалим материалы.