Радионуклидное диагностическое исследование

   На первом занятии вы познакомились с физическими основами лучевой диагностики и принципами радионуклидного диагностического метода. Прежде, чем более детально изучить радионуклидное исследование, познакомьтесь с некоторыми дополнительными данными.

    Как известно, в основе метода лежит применение с диагностической целью радиоактивных нуклидов, то есть веществ, обладающих радиоактивностью – способностью к непрерывному, самопроизвольному распаду с образованием альфа, бета и гамма излучений.

    Вопрос: Чем отличаются радиоактивные вещества от нерадиоактивных?

    Радиоактивные вещества отличаются друг от друга по следующим показателям:

1. Активность – это интенсивность потока ионизирующего излучения, то есть число распадов атомов, происходящих в источнике за 1 сек. Активность измеряется в Беккерелях (Бк). 1Бк – 1 распад в секунду, 1000 распадов в секунду – 1КБк, 1 млн – 1МБк.

Удельная радиоактивность это активность относительного веса или объема источника. Она выражается в Бк/мл, Бк/г.

2. Период полураспада (Т1/2) – это время, за которое исходная радиоактивность нуклида уменьшается в два раза, то есть период, за который вдвое уменьшается число радиоактивных атомов. Период полураспада различных нуклидов может колебаться в широких пределах, от сотен и тысяч лет (радий -1620 лет) до десятых и сотых долей секунды.

3. Различные радионуклиды обладают различным типом излучения. Одни из них могут быть чистыми гамма или бета излучателями (например, Р³², распадающийся с образованием бета излучения). Другие, и таких большинство, являются смешанными излучателями, то есть выделяют несколько видов излучений, например Au¹⁹⁸ – гамма и бета излучатель.

4 Радиоактивные изотопы могут иметь различное происхождение. Естественные изотопы, то есть образующиеся в природе, имеют наибольший Т1/2. Искусственные, то есть получаемые в атомным реакторах, генераторных системах радионуклидных лабораторий или на ускорителях элементарных частиц, чаще относятся к короткоживущим или ультракороткоживущим (Тс^99m, In^113m и др.).

     С диагностической целью применяются радиоактивные вещества, имеющие особые, специфические характеристики. Это радиофармацевтические препараты (РФП). Познакомьтесь со свойствами РФП.

1. Тропность к исследуемому органу – способность РФП накапливаться в исследуемом органе, включаться в его биологические процессы. Пример I¹³¹, обладающий тропностью к щитовидной железе, гиппуран, меченый I¹³¹, имеет сродство к почкам.

2. Оптимальный период полураспада, то есть Т1/2, который создавал бы минимальную лучевую нагрузку на организм пациента. Уменьшение активности препарата, веденного в организм больного, происходит за счет двух процессов – естественного распада атомов нуклида, определяемого Т1/2 и выделением РФП из организма вследствие функции органов выделения. Оба эти процесса обуславливают понятие – эффективный период полураспада (Т эфф.).

3. Нетоксичность. РФП не должен обладать токсическими свойствами.

4. РФП должен излучать такой тип лучистой энергии, который мог бы быть зафиксирован с помощью приборов. Чаще он бывает гамма –излучателем, реже он может быть чистым бета - излучателем.

5. РФП должен находится в форме, удобной для практического применения, чаще в виде раствора. В этом случае его легко дозировать и вводить как перорально, так и внутривенно или внутрикожно.

     Вторым элементом системы радионуклидной диагностики является радиодиагностическая аппаратура. Все радиодиагностические приборы состоят из трех основных узлов: а). детектора, преобразующего улавливаемое излучение в кратковременные электрические импульсы, б). электронного блока, обеспечивающего необходимые преобразования и усиление импульсов датчика, в). Регистрирующего устройства, обуславливающего характер получаемой информации (радиография, гаммахронография, гамматопография).

     В качестве детекторов излучения в радиодиагностических приборах применяют либо газоразрядные трубки, либо сцинтилляционные счетчики. Газоразрядный детектор (счетчик Гейгера-Мюллера) применяется главным образом для регистрации бета излучения. Он представляет собой изолированный стеклянный сосуд с интертным газом, в котором располагаются катод и анод. К полюсам счетчика прилагается высокое напряжение. При прохождении ионизирующего излучения через инертный газ в нем в виде лавинного разряда образуются ионы, которые под воздействием электрического поля двигаются к соответствующему полюсу, а в электрической цепи возникает ток. Таким образом, число импульсов тока, возникающих в ионизирующей камере, точно соответствует числу зарегистрированных частиц.

    Сцинтилляционные детекторы используются для регистрации гамма-излучения. Приемной частью такого счетчика служит сцинтиллятор – кристалл вещества, в котором под воздействием гамма кванта возникают световые вспышки – сцинтилляции. К кристаллу прилежит фотоэлектронный умножитель, воспринимающий световые вспышки, происходящие в кристалле, и  преобразующий их в электрические импульсы, величина которых пропорциональна энергии гамма-квантов. Этот же принцип лежит в основе работы чувствительного элемента гамма-камеры. Сцинтилляционный детектор снабжен особым устройством - коллиматором, защищающим кристалл от радиоактивного фона и излучения, исходящего от частей тела, не подлежащих исследованию.

    Результаты исследования выдаются через выходное регистрирующее устройство. При радиометрии оценивается уровень включения РФП в орган, часть организма или биологическую пробу в виде численного значения интенсивности излучения препарата (Рис. 1). Это число появляется в цифровом индикаторе и отражает степень накопления препарата на момент исследования. Этот метод используется для оценки функции относительно медленно функционирующих органов, например, щитовидной железы..

    При гаммахронографическом исследовании (радиография) ведется постоянное наблюдение за процессом накопления и выделения РФП с непрерывной цифровой или магнитной записью информации на определенные носители (Рис. 2). Гаммахронография применяется для исследования быстрофункционирующих органов, напрмер почек.

     При изучении распределения радионуклида в организме или отдельном органе (гамматопография) результаты исследования получают в виде изображения органа.

Существует две системы для создания такого изображения: а). сканирование, при котором датчик последовательно перемещается над исследуемой частью тела и б). сцинтиграфия, когда имеется большой кристалл и коллиматор, охватывающие всю исследуемую часть тела. 

    Изображение при сцинтиграфии получают в реальном масштабе времени в цифровом виде или на экране осциллографа(Рис. 3). Сцинтиграфия, являющаяся сегодня основным гамматопографическим методом РНД, может быть статической или динамической. В первом случае получают окончательное изображение органа на основе накопленного им РФП. Во втором – информация поступает в  виде серии последовательных изображений, возникающих по мере накопления органом РФП. 

    На такой же основе построено сцинтиграфическое исследование, позволяющее получить на основе накопления радиофармацевтического препарата отображение не всего органа в целом, как при планарной (обзорной) сцинтиграфии, а его части в виде среза. Такое исследование называется эмиссионной компьютерной томографией.

    Еще одним направлением использования этого принципа является позитронно-эмиссионная компьютерная томография, позволяющая детально анализировать тонкие функциональные особенности состояния головного мозга (Рис. 4)

Рис 4. Принцип эмиссионно-позитронной компьютерной томографии

.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к заданию №2 по теме: «Организация, технология и методы радионуклидного диагностического исследования».

    При работе над этим заданием с основными клиническими возможностями радионуклидных диагностических исследований. Выполняя его, постарайтесь ответить на вопрос о том, для определения каких функциональных и морфологических особенностей того или иного органа могут быть использованы эти исследования.

     На рисунке 1 приведены данные радиометрии щитовидной железы. Обратите внимание на то, что исследование проводится через 2, 4 и 24 часа после перорального приема РФП. При этом определяется активность накопленного железой РФП к началу каждого этапа исследования. Результаты, таким образом, получаются в виде числа импульсов, испускаемых железой в единицу времени через 2, 4 и 24 часа. Для клинической оценки полученных данных их сравнивают со стандартом – активностью введенного РФП. Результаты такого сопоставления выражаются в процентах. Обратите внимание на то, как постепенно, по мере накопления  РФП увеличивается радиоактивность в железе

Рис. 1  Результаты радиометрии щитовидной железы пациентки М. 54 лет. Диагноз при исследовании – подозрение на тиреотоксикоз.

Заключение – активность щитовидной железы не нарушена

     Радиометрия используется также  при радиоконкурентном микроанализе – определении гормона щитовидной железы (тироксина) в сыворотке крови. В основе радиоимунного микроанализа лежит реакция «антиген-антитело», определяющая ее высокую точность и специфичность. Это исследование проводится «ин витро», то есть РФП вводится не внутрь пациента, а в его биологическую пробу – сыворотку крови. Радиометрия при этом проводится на заключительном этапе. Ее результаты получают в виде числа импульсов, которые сравнивают с данными радиометрии стандартных проб при известной концентрации искомого вещества. В ходе такого сравнения с калибровочными данными удается определить концентрацию тироксина в сыворотке крови.

    Вы познакомились с примерами практического использования радиометрии. Обратите внимание на то, что данные во всех случаях получаются в результате сравнения со «стандартом». Результаты такого сравнения и позволяют дать клиническую оценку данным радиометрии. В первом случае это степень накопления РФП щитовидной железой, т.е. ее функциональная активность, во втором – концентрация тироксина в сыворотке крови.

     На рисунке 2 показана радиограмма почки (реноограмма). Обратите внимание, как в результате исследования отображается в линейной форме изменение радиоактивности над почкой. В начале исследования отмечается резкий подъем активности в результате попадания РФП в почку с током крови (это сосудистая фаза), затем нарастание активности продолжается, но с меньшей скоростью – это отображение включения РФП в паренхиму почки вследствие ее секреторной функции (секреторная фаза). Третий этап – постепенное уменьшение активности в результате преобладания выделения (фаза экскреции). Таким образом, полученная кривая отображает изменение активности РФП, находящегося в почке. В ходе ее функционального цикла. Такие данные дают возможность статистически достоверно определить продолжительность различных фаз, высоту подъема кривой, то есть объективно оценить функцию почки.

    На рисунке 3 показана сцинтиграмма печени. Обратите внимание на то, как при этом получают отображение функционирующие участки исследуемого органа, которые поглощают РФП. Статическая сцинтиграфия позволяют оценить размеры, форму положение и функциональную структуру щитовидной железы.

   Вопрос: Определите на скенограмме известные вам анатомические отделы этого органа.

    На рисунке №5 представлена статическая сцинтиграмма печени. Выполненная в нескольких проекциях. Оцените размеры, форму и функциональную структуру органа.

    Вопрос: Какие на ваш взгляд изменения могут быть выявлены при первичном раке печени?

     Главными особенностями сцинтиграфии, вытекающими из технических особенностей гамма-камеры, являются:

1. Возможность получения диагностического изображения по мере накопления РФП в исследуемом органе (динамическое исследование).
2. Объединение в одном исследовании возможностей гаммахронографии, радиометрии и гамматопографии.
3. Использование компьютерной системы дает дополнительные возможности для анализа, обработки и хранения полученной информации.

     Вы познакомились с принципами применения лучевой диагностики. Для закрепления изученных материалов письменно решите представленные ситуационные задачи.

     Какие способы или методы лучевого исследования и почему целесообразно применить в следующих обстоятельствах?

1. После осмотра больного, сбитого автомобилем, возникло подозрение на перелом костей голени.
2. После обследования больной с опухолью молочной железы возникло подозрение на метастазы в тела грудных позвонков.
3. Жалобы больного, анамнез заболевания, данные физикального обследования свидетельствуют о наличии у него правосторонней пневмонии с абсцедированием.
4. При аускультации сердца и легких больного высказано предположение о наличии у него порока сердца.
5. После выявления жалоб и анамнеза, аускультации больного высказано предположение о наличии аневризмы левого желудочка.
6. На основании жалоб больного высказано предположение об окклюзии правой бедренной артерии.
7. У больного с хронической язвой желудка возникли частые рвоты. Высказано предположение о развитии стеноза выходных отделов желудка. Рекомендовано исследование эвакуаторной функции желудка.
8. На основании жалоб больного, анамнеза заболевания и данных объективного обследования высказано предположение о наличии у больного злокачественной опухоли желудка.
9. На основании жалоб больного, анамнеза заболевания и данных объективного обследования высказано предположение о наличии у больного злокачественной опухоли толстой кишки.
10. В ходе обследования больного возникла необходимость дифференцировать цирроз и кисту печени.
11. На основании жалоб больного, анамнеза заболевания и данных объективного обследования высказано предположение о наличии у больного злокачественной опухоли печени.
12. В ходе обследования больного возникла необходимость дифференцировать абсцесса и опухоли печени.
13. По данным анамнеза и жалоб больного, объективного обследования высказано предположение о наличии у больного хронического холецистита.
14. Жалобы больного и данные объективного обследования свидетельствуют о наличии камня в желчном пузыре.
15. В ходе предварительного обследования возникла необходимость дифференцировать кисту и опухоль поджелудочной железы.
16. При обращении к врачу обнаружен узел щитовидной железы. Решите, какими способами можно доказать злокачественную природу узла.
17. По данным предварительного обследования больного возникло подозрение на наличие у него правосторонней пневмонии.
18. На основании жалоб больного, анамнеза заболевания и данных объективного обследования высказано предположение о наличии у больного злокачественной опухоли головного мозга.
19. В ходе предварительного обследования возникло подозрение на опухоль почки.
20. Жалобы больного и данные объективного обследования свидетельствуют о наличии камня правой почки.
21. По данным предварительного обследования больного возникло подозрение на наличие у него рака предстательной железы.
22. После осмотра больного, сбитого автомобилем, возникло подозрение на переломы ребер с повреждение правого легкого и пневмотораксом.
23. В ходе обследования больного возникла необходимость дифференцировать вывих в плечевом суставе и перелом шейки плечевой кости.
24. На основании жалоб больного, анамнеза заболевания и данных объективного обследования высказано предположение о наличии у больного доброкачественной опухоли толстой кишки.

     Запишите вопросы домашнего задания: «Комплексная ЛД заболеваний и повреждений костей и суставов»:

1. Методы комплексной лучевой диагностики заболеваний костно-суставной системы: РД, РКТ, РНД, МРТ, УЗИ. Особенности отображения костно-суставной системы этими лучевыми методами.
2. Рентгенодиагностика: особенности рентгеновского исследования костно-суставной системы, название основных методик (разновидностей метода).
3. Нормальная рентгеноанатомия костно-суставной системы. Нарисуйте схему с  рентгеногрмаммы бедренной кости и укажите ее основные анатомические части.
4. Особенности отображения костей в норме в зависимости от возраста. Нарисуйте схемы с рентгенограмм коленного сустава ребенка восьми лет и взрослого.
5. Рентгеновские симптомы при переломах костей и вывихах в суставах. Линия перелома, смещение отломков, деформация кости, несоответствие суставных поверхностей друг другу. Нарисуйте схемы с рентгенограмм при поперечном переломе бедра без смещения отломков и при косом переломе диафиза бедренной кости со смещением отломков по ширине.