Все существующие детекторы по их целевому назначению можно разделить на детекторы для регистрации динамических изменений радиоактивного излучения и позиционно-чувствительные детекторы. Если первые позволяют оценить состояние органа по качественным показателям его функционирования в течение времени, то вторые позволяют зарегистрировать пространственное распределение г-излучения у излучающего объекта.

а - плоскопараллельный; б - дивиргентный; в – пинхольный

(с cточечной апертурой); г – конвергентный

Рисунок 2 – Коллиматоры для і-камер

Конструктивно оба типа обычно содержат по несколько детекторов, собранных в единую конструкцию (сборку). В приборах для динамической оценки функционирования органа, например, для исследования функции почек (ренография), детекторы размещаются на штативах и устанавливаются вблизи исследуемого органа. В отдельных случаях их закрепляют в прозрачном шлеме, который размещается на голове пациента. Так, например, в установке, предназначенной для исследований мозгового кровообращения, имеется 32 детектора (16 на каждое полушарие), сигналы, с которых характеризующие амплитуды импульсов и частоту их следования, подаются в устройство обработки информации. Аналогично выполнена чувствительная часть прибора, предназначенного для монитора фракции выброса левого желудочка. В нем детектор состоит из сцинтилляционного кристалла и фотоумножителя, расположенных в коробке из полимера, размещаемой на участке тела. Имеются два коллиматора. Один из них нацелен на левый желудочек, другой - на легкое. Включение коллиматоров осуществляется с помощью заслонки. Излучение от легкого позволяет оценить и течение фонового сигнала [4].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Позиционно-чувствительные детекторы чаще всего имеют форму матрицы, состоящей из чувствительных элементов. Одна из строк матрицы показана на рисунке 3.

1 - коллиматор; 2 - сцинтилляционный кристалл; 3 - выходное окно;

4 - световод; 5 - фотоумножители; 6 – усилители

Рисунок 3 – Позиционно-чувствительный детектор

Причем объект измерений может сканироваться чувствительными элементами в радионуклидных сканерах либо в гамма-камерах, где блок детекторов выполняется неподвижными гамма-топографическими установками с неподвижными позиционно-чувствительными детекторами. В радионуклидных томографах блок 1 перемещается по замкнутой кривой, что позволяет получить послойную визуализацию исследуемого объекта. Помимо визуализации камеры позволяют проводить и исследования путем формирования последовательных изображений объекта (кадров) [3].

  2 Методы диагностики ядерной медицины

К методам лечения и диагностики заболеваний относятся:

- радиоизотопные методы диагностики, в том числе: однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ);

  томографические методы, не использующие радионуклиды: компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ);

-  радионуклидная и лучевая терапия (ЛТ);

-  технологии производства радиофармпрепаратов;

- использование ускорителей заряженных частиц для производства изотопов и лучевой терапии;

-  компьютерные технологии для получения и хранения изображений в томографии, для планирования лучевой терапии и прочих расчетов.

2.1 Однофотонная эмиссионная компьютерная томография

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)  - это метод неразрушающего объемного исследования внутренней структуры объекта, в котором для получения изображения используется радионуклид, испускающий (эмиттирующий) гамма-кванты. Радионуклид входит в состав радиофармпрепарата. Радиофармпрепараты для диагностики вводят внутривенно, после чего производят ОФЭКТ обследование.

Данный метод применим в диагностике разных заболеваний: эпилепсии, болезни Альцгеймера, травматического повреждения мозга, в диагностике онкологических заболеваний, а также широко используется для обследования пациентов после инфаркта, исследований кровотока в сердечно-сосудистой системе.

Радиофармпрепараты для ОФЭКТ готовят преимущественно на ядерных реакторах, что обеспечивает относительную дешевизну исследования. К наиболее широко используемым изотопам для ОФЭКТ относятся 99mTc, 201Tl, 123I, 131I, 111In и 67Ga [5].

ОФЭКТ состоит из двух подвижных блоков. Первый блок – детектирующая система, которая состоит из одной, двух, трех или более гамма-камер, которые вращаются вокруг пациента для получения томографического изображения. Второй блок – стол, перемещающийся в горизонтальной плоскости. Детекторы могут менять взаимное расположение для удобства снятия информации разных сторон объекта.

2.2 Позитронно-эмиссионная томография

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) – метод радиоизотопной диагностики, позволяющий получать информацию о функционировании выбранного органа или всего тела путём исследования протекающих в нём метаболических процессов. Для ПЭТ используют изотопы, испускающие позитроны – элементарные частицы, равные по массе электрону и заряженные положительно.

ПЭТ активно используется в клинической онкологии для визуализации опухолей и метастазов, для клинической диагностики некоторых заболеваний мозга (деменции). ПЭТ также является важным исследовательским инструментом для отображения человеческого сердца.

Позитронно-эмиссионный томограф состоит из неподвижного кольца детекторов и подвижного стола, на котором размещается пациент. В процессе ПЭТ исследования позитрон-излучающий (эмиттирующий) радиоизотоп в составе радиофармпрепарата вводится пациенту внутривенно или путем ингаляции. После этого изотоп циркулирует в кровяном русле и достигает исследуемого органа, например ткани головного мозга или сердечной мышцы. Когда испущенный позитрон встречается с электроном среды, в которой он находится, происходит аннигиляция, то есть превращение этих частиц в два

гамма-кванта, которые разлетаются в строго противоположных направлениях. Так как эти гамма-кванты достигают детекторов одновременно, можно определить линию, на которой произошла аннигиляция (схема совпадений), а поскольку этих линий образуется много, можно выявить, где накапливается данный радиоизотоп [2]. Для ПЭТ используются короткоживущие изотопы, получаемые на циклотронах. Поскольку такие изотопы быстро распадаются, необходимо устанавливать ПЭТ неподалеку от циклотрона. Как правило, строят целые ПЭТ центры, которые включают в себя циклотрон для производства изотопов, радиохимическую лабораторию для приготовления радиофармпрепаратов и собственно ПЭТ установки. К наиболее широко применяемым позитронным изотопам относятся 18F, 82Rb, 11C, 15O и 13N.

2.3 Компьютерная томография

Компьютерная томография – метод диагностики, в котором для получения изображения используется рентгеновское излучение. Компьютерный томограф состоит из двух блоков: неподвижного и подвижного. Неподвижный блок включает в себя кольцевую детектирующую систему и источник рентгеновского излучения – рентгеновскую трубку, перемещающуюся по окружности вокруг пациента для получения одного томографического среза. Подвижный – стол, на котором размещается пациент. Полученная в результате сканирования информация поступает в компьютер, где происходит восстановление изображения и строится трехмерная картина исследуемой области.

КТ дает возможность точно установить локализацию и распространенность патологического процесса, а также оценить результаты лечения. Применяется при исследовании практически всех областей тела человека. С ее помощью также получают информацию о кровеносных сосудах (КТ ангиография) и о работе сердечной мышцы в режиме «реального времени» (КТ ангиография сердца – быстрое получение изображения в сочетании с большим количеством срезов исследуемой области).

В современной медицине все чаще используются комбинированные ОФЭКТ/КТ и ПЭТ/КТ системы. Это связано с тем, что ОФЭКТ и ПЭТ дают скудную анатомическую информацию. Для восполнения этого пробела используют КТ. В таких системах сначала получают ОФЭКТ (ПЭТ) изображение, а затем продвигают стол в блок КТ и получают КТ-снимки. Преимущество комбинированной системы заключается в том, что за одну процедуру получают и анатомическую картину, и информацию о характере распространения патологического процесса.

2.4 Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - метод исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса. Суть этого явления состоит в том, что ядра некоторых атомов при помещении их в магнитное поле способны поглощать энергию в радиочастотном (РЧ) диапазоне и излучать ее после прекращения воздействия РЧ импульса. При этом напряженность постоянного магнитного поля и частота радиочастотного магнитного поля должны строго соответствовать друг другу, что и называется ядерным магнитным резонансом: ядерным — поскольку взаимодействие происходит только с магнитными моментами атомных ядер, магнитным — так как эти моменты ориентированы постоянным магнитным полем, а изменение их ориентации вызывается радиочастотным магнитным полем, резонансом — поскольку параметры этих полей строго связаны между собой [2].

Современные методики МРТ позволяют исследовать функцию органов без хирургического вмешательства. Благодаря МРТ можно измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, видеть активацию коры головного

мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры. При данной диагностике нельзя иметь на себе имплантаты, кардиостимулятор, брекеты, пирсинг, зубные мосты и т. п.

МРТ является конкурентом компьютерной томографии. В отличие от КТ, МРТ хорошо отображает мягкие ткани, тогда как КТ лучше визуализирует костные структуры. Кроме того магнитно-резонансный метод незаменим при обследовании головного и спинного мозга.

Магнитное поле, необходимое для процесса сканирования, создается магнитом. Для того чтобы получить трехмерную информацию об объекте, используют градиентные катушки (они делают магнитное поле трехмерным). Внутри градиентных катушек находится радиочастотная катушка. Она испускает и принимает радиочастотные импульсы от ядер исследуемого объекта. Современные МРТ чаще всего «настроены» на ядра водорода.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4