Позитронно-эмиссионная томография
-
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
- Функциональный метод визуализации, использующий радиоактивные вещества (радиотрейсеры)
- Визуализирует метаболические процессы и физиологические процессы
- Примеры индикаторов: Фтордезоксиглюкоза (ФДГ), Фторид натрия, Кислород-15
-
Процесс ПЭТ
- Радиофармпрепарат вводится в организм, испускает позитрон
- Позитрон взаимодействует с электроном, испускаются гамма-лучи
- Гамма-лучи регистрируются гамма-камерами для формирования изображения
-
Преимущества и недостатки ПЭТ
- Высокая первоначальная стоимость и эксплуатационные расходы
- Используется в онкологии, неврологии, доклинических исследованиях
- Позволяет визуализировать биохимические процессы и экспрессию белков
-
ПЭТ в онкологии
- ФДГ используется для выявления рака и метастазов
- Эффективная доза облучения 7,6 мЗв
- Применяется для диагностики, стадирования и мониторинга лечения рака
-
ПЭТ в неврологии
- Oxygen-15 измеряет приток крови к мозгу
- ФДГ измеряет региональное потребление глюкозы
- Используется для диагностики болезни Альцгеймера и других неврологических заболеваний
-
Новые разработки в ПЭТ
- Разработка новых зондов для визуализации нейроагрегатов
- [11C] полиметилпентен используется для определения активности ацетилхолинергической системы
-
Применение ПЭТ в медицине
- ПЭТ используется для картирования активности ацетилхолинэстеразы в мозге для диагностики БА и контроля лечения.
- Флорбетапир с фтор-18 используется для обнаружения амилоидных бляшек.
- ПЭТ применяется в нейропсихологии и когнитивной неврологии для изучения связей между психологическими процессами и мозговой активностью.
- В психиатрии используются радиолиганды для изучения дофаминовых, серотониновых, опиоидных и холинергических рецепторов.
-
ПЭТ в хирургии и кардиологии
- ПЭТ используется в хирургии для лечения внутричерепных опухолей и артериовенозных мальформаций.
- ФДГ-ПЭТ помогает выявить гибернацию миокарда и атеросклероз.
-
ПЭТ в инфекционных заболеваниях
- ПЭТ используется для визуализации бактериальных инфекций с помощью ФДГ.
- Разработаны три ПЭТ-контрастных вещества для визуализации инфекций in vivo.
-
Исследования биологического распределения
- ПЭТ используется для изучения усвоения, удержания и выведения препаратов.
- Один радиолиганд может тестировать множество потенциальных лекарственных препаратов.
-
ПЭТ для мелких животных
- Создан миниатюрный ПЭТ-сканер для сканирования крыс.
- ПЭТ-сканеры для грызунов и мелких приматов используются в научных и фармацевтических исследованиях.
-
ПЭТ-томография
- ПЭТ используется для визуализации мышц и костей.
- FDG используется для визуализации мышц, NaF-F18 для визуализации костей.
-
Безопасность ПЭТ
- ПЭТ-сканирование связано с ионизирующим излучением, но доза облучения невелика.
- FDG имеет эффективную дозу облучения 14 мЗв, что сравнимо с годовой дозой в Денвере.
-
Радионуклиды и радиоактивные индикаторы
- Радионуклиды включаются в соединения, используемые организмом, или в молекулы, связывающиеся с рецепторами.
- FDG является наиболее часто используемым радиоактивным индикатором.
-
Иммуно-ПЭТ
- Изотоп 89Zr используется для отслеживания и количественного определения антител.
- ПЭТ-изотоп 89Zr имеет период полураспада, соответствующий биологическому периоду полураспада антител.
-
Излучение и процесс сканирования
- Радиоизотоп вводится в организм, затем регистрируется его концентрация в тканях.
- Позитрон испускается при распаде радиоизотопа и регистрируется сцинтиллятором.
-
Локализация события аннигиляции позитрона
- Два гамма-фотона с энергией 511 кэВ испускаются под углом 180 градусов.
- Источник локализуется вдоль прямой линии совпадения (LOR).
- LOR имеет ненулевую ширину из-за неидеального угла испускания фотонов.
-
Реконструкция изображения
- Исходные данные представляют собой список совпадений.
- Совпадения группируются в синограммы для реконструкции.
- Синограммы сортируются по углу обзора и наклону.
- Изображения синограммы аналогичны проекциям КТ.
-
Методы реконструкции
- Фильтрованная обратная проекция (FBP) проста, но имеет высокий уровень шума.
- Статистические методы, основанные на правдоподобии, предпочтительны из-за лучшего уровня шума и устойчивости к артефактам.
- Байесовские методы могут дать более высокую производительность.
-
Коррекция затухания
- Требуется для количественной визуализации.
- Основана на сканировании на просвет с использованием 68Ge.
- Современные сканеры используют рентгеновский КТ вместо гамма-излучения.
-
2D/3D реконструкция
- Ранние сканеры имели одно кольцо детекторов.
- Современные сканеры включают несколько колец для 3D-реконструкции.
- 3D-методы требуют больше ресурсов, но дают более точные изображения.
-
Время пролета (TOF) PET
- Использует быстрые детекторы и систему обработки данных.
- Улучшает качество изображения, но не определяет точку аннигиляции.
-
Комбинация ПЭТ с КТ или МРТ
- ПЭТ-снимки часто комбинируются с КТ- или МРТ-снимками.
- Совместная регистрация дает анатомическую и метаболическую информацию.
- Современные ПЭТ-сканеры доступны со встроенными КТ.
-
Ограничения
- Минимизация дозы облучения субъекта важна.
-
Роль ПЭТ в диагностике и оценке терапии
- ПЭТ используется для диагностики и оценки реакции на терапию, особенно рака.
- Риск для пациента от отсутствия знаний о прогрессировании заболевания выше, чем риск от облучения.
-
Ограничения и стоимость
- ПЭТ требует радиоактивных индикаторов, что ограничивает его применение у пожилых людей и беременных.
- Высокая стоимость циклотронов и необходимость в специальном оборудовании для синтеза радиофармпрепаратов ограничивают широкое применение ПЭТ.
- Большинство клинических ПЭТ поддерживается сторонними поставщиками радиотрейсеров.
-
История и развитие
- Концепция эмиссионной и просвечивающей томографии была введена в конце 1950-х годов.
- В 1960-х и 70-х годах инструменты и методы томографической визуализации развивались под руководством различных ученых.
- В 1961 году Джеймс Робертсон создал первый одноплоскостной ПЭТ-сканер.
- Разработка радиофармпрепаратов, таких как меченая 2-фтордезокси-D-глюкоза, расширила возможности ПЭТ-визуализации.
-
Современные технологии и стоимость
- В 1974 году был изготовлен первый мультиспиральный ПЭТ-сканер.
- ПЭТ-КТ-сканер был назван медицинским изобретением года в 2000 году.
- Стоимость ПЭТ-сканирования варьируется в зависимости от страны и включает стоимость радиофармпрепарата и стипендию врачу.
-
Контроль качества и рекомендации
- Общую производительность ПЭТ-систем можно оценить с помощью инструментов контроля качества, таких как Jaszczak phantom.
- Ссылки на ресурсы и внешние ссылки для дальнейшего изучения.