2. Методы радионуклидного исследования
Для выполнения радионуклидных исследований разработан целый класс разнообразных радиодиагностических приборов. Независимо от их конкретного назначения все эти приборы устроены по единому плану. Каждый из них состоит из трех основных узлов или блоков: 1) детектора, преобразующего ионизирующее излучение в электрические сигналы; 2) блока электроники, обеспечивающего необходимые манипуляции с электрическими сигналами; 3) блока индикации, или системы представления данных. Многие радиодиагностические приборы оснащены компьютером, в котором обрабатывается диагностическая информация.
Непосредственным приемником излучения во всех радиодиагностических приборах является датчик (детектор). В качестве детектора используют сцинтилляторы, или, редко - для измерения бета-излучения - газовые индикационные счетчики. Сцинтиллятор - это вещество, в котором под действием быстрых заряженных частиц или фотонов квантового излучения возникают световые вспышки - сцинтилляции. Сцинтиллятор служит приемной частью сцинтилляционного счетчика.
Сцинтилляционный детектор представляет собой устройство, состоящее из сцинтилляционного кристалла, помещенного в защитный металлический кожух. Со стороны исследуемого объекта кристалл прикрыт коллиматором, имеющим одно или несколько отверстий. Коллиматор предназначен для того, чтобы ограничить «поле видения» детектора - его рабочую поверхность - размерами исследуемого объекта (органа или его части). Обычно у радиодиагностического прибора имеется несколько сменных коллиматоров, которые подбираются врачом в соответствии с решаемой клинической задачей.
Коллиматоры сделаны из металла и защищают кристалл от радиоактивного фона лаборатории и естественного радиационного фона. Существует множество типов коллиматоров. В принципе, чем больше отверстие коллиматора, тем выше чувствительность детектора, т. е. его способность регистрировать ионизирующее излучение, но одновременно ниже его разрешающая способность, т. е. свойство раздельно различать мелкие источники излучения (мелкие анатомические структуры).
В приборах, предназначенных для определения радиоактивности биологических проб, применяют сцинтилляционные детекторы в виде так называемых колодезных счетчиков. Для измерения радиоактивности биологических жидкостей, содержащих радионуклиды с мягким бета-излучением, например, тритий, используют жидкие сцинтилляторы. В состав сцинтилляционной жидкости входят органические соединения, способные к свечению под воздействием ионизирующихйизлучений.
3. Клиническая и лабораторнаярадиометрия
Под клинической радиометрией понимают измерение радиоактивности всего тела или его части после введения в организм РФП.
Введенный радионуклид является постоянным источником излучения. Обычно в клинической практике используют гамма-излучающие нуклиды. Гамма-излучение частично поглощается в тканях, частично рассеивается, а частично регистрируется радиометром. В наиболее простом варианте радиометр снабжен одним детектором, с помощью которого измеряют интенсивность излучения над исследуемой частью тела. На шкале прибора появляются цифры соответственно числу зарегистрированных импульсов. Оценка результатов радиометрии осуществляется в относительных величинах, а именно в процентах от введенной радиоактивности.
Для некоторых специальных исследований в организм вводят бета-излучающие радионуклиды, например 32Р. Но бета-частицы отличаются малой проникающей способностью. Поэтому для их регистрации необходимо максимально приблизить рабочую поверхность детектора к исследуемому участку. Это осуществляют с помощью, так называемых, бета-зондов. В концевой части зонда укреплен кремниевый полупроводниковый детектор, который в процессе радиометрии непосредственно приближают к объекту, располагая его на коже, вводя в полости тела или прямо в патологически измененные ткани. Таким образом, удается измерять интенсивность бета-излучения из патологических образований, возникших в поверхностных тканях, грудной железе, на слизистой оболочке полости рта, пищевода, желудка, шейки матки, в глазном яблоке. Практически для бета-радиометрии используют только 32Р. Типичным примером является исследование накопления 32Р в пигментном образовании на коже. Резко повышенная концентрация фосфора указывает на злокачественный характер опухоли (злокачественная меланома).
Радиометрию всего тела проводят для определения величины активности и распределения в отдельных органах введенного в организм РФП. Для этой цели разработаны различные системы детекторов, укрепленных на значительном расстоянии от пациента и в совокупности обладающих большим «полем зрения». Это позволяет регистрировать излучение сразу над всем телом. В таких детекторах используют кристаллы больших размеров. Если во время радиометрии прикрыть свинцовой пластиной какую-либо часть тела (орган), то можно оценить вклад именно этой части тела в общую радиоактивность организма. Многократные повторные исследования дают возможность устанавливать эффективный период полувыведения радионуклида из организма и клиренс (срок очищения) отдельных тканей. Радиометрию всего тела в динамике производят при изучении метаболизма белков, витаминов, железа, для определения объема внеклеточной воды. Ее применяют также для измерения активности находящихся в организме радионуклидов, например 40К. В этом случае радиометр всего тела вместе с пациентом помещают в низкофоновой стальной камере, защищающей прибор от внешнего радиационного фона.
Для лабораторной радиометрии применяют автоматизированные радиометры (счетчики) проб. В них на конвейере располагаются пробы с радиоактивным материалом. Под управлением микропроцессора пробирки с радиоактивностью автоматически подают к окну колодезного счетчика; производят их радиометрию, после чего совершается автоматическая смена пробирок. Результаты измерения подсчитывают в микрокомпьютере и после соответствующей обработки выдают печатающим устройством в виде ленты. Современные радиометры позволяют производить в автоматизированном режиме сложные расчеты, представляя врачу готовую информацию, например концентрацию в крови гормонов, ферментов и т. д. с указанием точности произведенных измерений, отклонений от среднего значения и других статистических показателей. Если объем работы по лабораторной радиометрии невелик, применяют радиометры более простого типа с ручным перемещением пробирок и выполнением радиометрии в ручном, неавтоматическом режиме.
4. Радиография
Клиническая радиометрия предназначена для однократного или нескольких повторных измерений радиоактивности организма или его части. С ее помощью невозможно получить представление о быстро протекающих процессах, например о кровотоке в различных органах, о вентиляции легких, о функции почек и т. д. Для регистрации подобных функциональных параметров необходимо получить сведения о динамике транспорта радионуклида. Это осуществляют посредством радиографа.
Радиография — метод непрерывной или дискретной регистрации процессов накопления, перераспределения и выведения РФП из организма или отдельных органов. Для этих целей применяют радиографы — радиометры, в которых измеритель скорости счета соединен с самописцем, вычерчивающим кривую. В составе радиографа может быть один или несколько детекторов, причем каждый из них ведет измерение излучения независимо от другого.
Типичным примером радиографии является исследование накопления и выведения РФП из легких — так называемая радиопульмонография. Над разными отделами обоих легких устанавливают коллимированные сцинтилляционные детекторы. К вдыхаемой пациентом смеси добавляют радиоактивный ксенон (133Хе). Это инертный газ, который быстро выводится из организма и не создает в нем сколько-нибудь значительную дозу радиации. Динамику радиоактивности над каждым отделом легких радиограф регистрирует в виде кривой. Полученные кривые позволяют судить о поступлении и выведении газа, т. е. о вентиляции всех отделов легких.
Радиографический метод отличается простотой выполнения. Но он уступает по точности исследованию на гамме-камере. Главный его недостаток — неконтролируемая «геометрия счета», т. е. отсутствие возможности точно установить детектор над исследуемым органом, строго охватив его границы. Не дает радиограф и изображения органа. Трактовка результатов затруднена, если в состав радиографа не введен компьютер.
5. Радионуклидная визуализация
Термин «визуализация» образован от английского слова vision (зрение). Им обозначают получение изображения. Радионуклидная визуализация — создание картины пространственного распределения в органах РФП, введенного в организм (гамма-топография). Для визуализации распределенного в организме РФП в современных радиологических центрах и лабораториях применяют 4 радиодиагностических прибора: сканер, гамма-камеру, однофотонный эмиссионный томограф и двухфотонный (позитронный) эмиссионный томограф.
Соответственно различают 4 вида гамма-топографических исследований: сканирование, сцинтиграфию, однофотонную эмиссионную томографию и позитронную эмиссионную томографию.
6. Радионуклидное сканирование и сцинтиграфия
Радионуклидное сканирование - метод визуализации органов и тканей с помощью введения в организм РФП. Гамма-излучение распределенного в теле человека радионуклида регистрируют посредством движущегося над телом сцинтилляционного детектора. Прибор для радионуклидного сканирования называется сканер.
Сканер состоит из коллимированного сцинтилляционного детектора, приспособления для его перемещения над исследуемым, пересчетной схемы и маркера, жестко связанного с подвижным детектором и отмечающего на бумаге штрихами, цифрами или цветом зарегистрированную радиоактивность. Детектор построчно обходит исследуемую часть тела с заранее установленными скоростью и шагом. Когда детектор дошел до конца изучаемого участка, каретка сканера перемещается на заданное расстояние («шаг») и детектор вновь совершает движение по прямой, но уже к другому краю этого участка. Скорость движения устанавливают с учетом интенсивности излучения. Чем больше импульсов регистрирует прибор, тем быстрее можно перемещать детектор. Получаемое изображение называют сканограммой .