Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ), вона ж двофотонної емісійна томографія - радіонуклідної томографічний метод дослідження внутрішніх органів людини або тварини.
Історія ПЕТ почалася в 1950-х, коли з'явилася можливість відображення позитрона, що випускає нукліди: фотони з високою енергією, вироблені при знищенні позитрона, можна використовувати для опису фізіологічного 3D розподілу хімічного складу. У середині 1950-х, Терпогосян висунув ідею, що, незважаючи на короткий час напіврозпаду цих радіонуклідів, вони придатні для вивчення регіонального метаболізму.
Перший прототип ПЕТ сканера з'явився в 1952 році Массачусетському госпіталі. Він мав всього лише два детектора, дозвіл було низьким, але чутливість пристрої все ж дозволяла виявити пухлину і її просторове положення щодо серединної лінії мозку.
Перші ПЕТ сканери з безліччю детекторів були створені на початку 1960-их і являли собою системи з кільцем з 32 датчиків, що дозволяють отримувати одиничні зрізи. Це дозволило підвищити чутливість методу і отримати двовимірне зображення. У наступному поколінні ПЕТ сканерів, що з'явилося в 1968 році було зменшено розмір датчика і додані додаткові кільця, що дозволяють одночасно отримувати декілька зрізів з роздільною здатністю менше 1 см. Подальше удосконалення ПЕТ-сканерів полягає в підвищенні просторового дозволу, чутливості детекторів, збільшення числа одночасно одержуваних зрізів, корекції аттенюаціі і розробці нових алгоритмів реконструкції зображень.
Отже, ПЕТ - це розвивається діагностичний і дослідницький метод ядерної медицини. У його основі лежить можливість за допомогою спеціального детектуючого обладнання (ПЕТ-сканера) відстежувати розподіл в організмі біологічно активних сполук, мічених позитрон-випромінюючими радіоізотопами.
Будь ПЕТ дослідження складається з декількох основних етапів:
1. виробництво радіоізотопу;
2. маркування обраного складу що випускає позитр
они радіонуклідом і підготовка складу в формі, придатній для впливу на людей;
3. транспортування складу з лабораторії до місця проведення дослідження;
4. вплив радіоактивного індикатора і отримання даних ПЕТ;
5. відображення розподілу активності позитрона як функції часу, обробка даних;
6. інтерпретація результату.
Система виробництва радіоізотопів складається з трьох основних частин:
- циклотрона (прискорювача часток);
- біологічного синтезатора, присоединяющего радіоізотопи до біологічних молекулам;
- комп'ютера, контролюючого процес.
До початку дослідження в циклотроні проводиться радіоактивна речовина, що входить в природний хімічний склад тіла (атоми кисню, вуглецю, азоту) і розпадається з випусканням позитронів.
Зроблені на циклотроні радіоізотопи переносяться в біосінтезатор, де вони приєднуються до використовуваних в клініці хімічним складом, за розподілом яких в тілі хочуть простежити. Природно зустрічаються в органічних складах атоми замінюються маркування (хімічно та біологічно ідентичними оригіналу). В ПЕТ маркується хімічні склади, обмежені уявою дослідників і часом напіврозпаду. Найчастіше в ролі маркується речовини виступає глюкоза.
Вся робота системи виробництва радіоізотопів, включаючи циклотрон і біосінтезатор, управляється комп'ютером. Оператор вибирає з меню на консолі управління необхідний для виробництва ізотоп, а інші процеси проводяться автоматично.
Для проведення дослідження малу кількість радіоактивного препарату (Радіонукліду) внутрішньовенно вводять пацієнту, радіонуклід надходить в клітини і розподіляється в них. Через деякий час його концентрація в тканинах вимірюється сканером, досить чутливим для виявлення навіть невеликого кількості радіоактивного складу.
При розпаді радіоактивної речовини відбувається викид (емісія) позитивних частинок (позитронів), стабілізуюча ядро ​​за рахунок усунення позитивного заряду шляхом перетворення протона в нейтрон. Позитрон проходить короткий відстань (залежне від його енергії) перед зіткненням з електроном навколишнього середовища. Відбувається об'єднання позитрона з електроном середовища (Анігіляція), частки В«знищуютьВ» один одного, і їх маса перетвориться в енергію, приводячи до емісії двох протилежно спрямованих (180 про ) гамма-променів (фотонів високої енергії) з енергією 511 кеВ кожен.
Дані фотони, випущені в результаті анігіляції, виходять за межі тіла і реєструються зовнішніми детекторами.
Для отримання зображень в ПЕТ використовуються радіо фармпрепарати (РФП), мічені позитрон-випромінюючими ультра короткоживучими радіонуклідами (УКЖР). Основним доводом на користь їх використання явилася те обставина, що їх застосування дозволяє зменшити час дослідження та радіаційне навантаження на хворого, тому більша частина препарату розпадається вже під час дослідження. Крім того, багато елементів, які мають позитрон-випромінюючі УКЖР, такі як 11 C, 13 N, 15 O (А також 18 F, виступаючий як аналог водню) беруть найактивнішу участь в більшості біологічних процесів людського організму. По суті, методом ПЕТ можна досліджувати будь-яку функцію організму. Необхідно тільки вибрати хімічна сполука, критично важливе для здійснення цієї функції.
Хімічна сполука, позначене таким радіонуклідом, вибраним з ряду "фізіологічних" УКЖР, може бути метаболічним субстратом або однією з важливих у біологічному відношенні молекул. Ця технологія при використанні відповідних РФП і фармакокінетичних моделей, що описують розподіл і метаболізм препарату в тканинах, кров'яному руслі і міжтканинних просторах, дозволяє неінвазивної і кількісно оцінювати ряд фізіологічних і біохімічних процесів. У цьому і полягає принципова відмінність ПЕТ, яку називають В«функціональної томографієюВ», від комп'ютерної та магнітно-резонансної томографії, що оцінюють структурні зміни тканин. Біохімічні процеси порушуються фактично при всіх захворюваннях, і ці зміни зазвичай передують анатомічним поразок або поширюються за їх межі. ПЕТ доповнює діагностичний процес інформацією про фізіологічні і метаболічних розладах у вогнищах ураження, що уточнює характеристику захворювання.
У клінічних дослідженнях з усіх радіофармпрепаратів найбільш поширений 18F- фтордезоксіглюкоза (ФДГ), використовуваний для оцінки енергетичного метаболізму. ФДГ - Це аналог глюкози, активно захоплюється клітинами мозку, пухлинними клітинами, нефронами нирок.
Причина широкого використання ФДГ полягає в універсальності цього препарату. Високий рівень накопичення в патологічних вогнищах по відношенню до фону дозволяє легко їх ідентифікувати, що робить ФДГ незамінним у діагностиці в першу чергу онкологічних захворювань, незважаючи на наявність накопичення і в активних запальних клітинах, як гранулоцити і макрофаги. Безумовно, специфічність ФДГ низька, але ніяк не нижче специфічності таких позаклітинних агентів, як йод і гадоліній містять контрасти, використовувані при КТ та МРТ.
Відрізняючись від глюкози тільки заміщенням гідроксильної групи другого атома вуглецю на атом фтору, 2-фтор, 18F-2-дезокси-D-глюкоза, введена внутрішньовенно, повторює початковий ділянка метаболічного шляху глюкози, проникаючи із судинного русла в міжклітинний простір і потім у клітини, де фосфорилюється гексокіназою. Продукт реакції - [18F] дезоксіглюкоза-6-фосфат, на відміну від фосфату глюкози, не вступає в подальші реакції й залишається в клітинах протягом дослідження, що дозволяє виміряти концентрацію радіонукліду 18F в тканини.
Після радіоактивного розпаду 2-фтор перетвориться в 18O-, і після захоплення молекули водню з гідроксонію іона у водному середовищі, молекула стає В«нешкідливоїВ» глюкоза-6-фосфат і несе на собі в гідроксильної групі В«важкийВ» нерадіоактивні атом кисню-18 у складі гідроксильної групи у 2 положенні. Наявність 2-гідроксил групи свідчить про те, що молекула піде по тому ж шляху...
