Реферат
Тема:Радіонуклідні дослідження
План
Радіонуклідний метод діагностики
Емісійна комп’ютерна томографія
Однофотона емісійна КТ
Позитронна емісійна томографія (ПЕТ)
Радіоімунні (invitro) методи діагностики.
Метод магнітно-резонасной томографії
Протипоказання і потенційні небезпеки МРТ
Загальні вимоги та рекомендації при виборі методу візуалізації
Небезпека візуалізації
Обов’язки лікаря, що проводить лікування, при направленні хворих на КТ та МРТ
Література
Радіонуклідний метод діагностики
Спільним між рентгенологічним і радіонуклідним дослідженнями є використання іонізуючого випромінювання. Всі рентгенологічні дослідження, включаючи КТ, базуються на фіксації випромінювання, що пройшло через тіло пацієнта. В той же час радіонуклідна візуалізація заснована на реєстрації випромінювання, що випускається радіоактивними речовинами, які знаходяться в організмі пацієнта.
Радіонуклідна діагностика –група методів, що основані на візуалізації органів та тканин путем внешньої детекції (регістрації) іонізуючого випромінювання від введенного в организм радіоактивного індикатора- радіофармацевтичного препарату (РФП). РФП – хімічна сполука, що містіть в своїй молекулі радіоактивний нуклід та призначена для введення людині з діагностичною метою. РФП можуть використовуватися як для діагностичних, так і для терапевтичних цілей. Всі вони мають в своєму складі радіонукліди – нестабільні атоми, що спонтанно розпадаються з виділенням енергії. При синтезі РФП радіонуклід з’єднується з молекулою-носієм, яка визначає його розподіл в організмі. Ідеальний РФП розповсюджується в організмі тільки в межах, призначених для візуалізації певних органів і структур. Запис характеристик радіоактивності може в подальшому надати важливу функціональну інформацію.
Критерії вибіру РФП:
- органотропність;
- низька радіотоксичність при відносно високих допустимих дозах;
- короткий період напіврозпаду метки;
- оптимальна для візуалвзації енергія випромінюваня;
Слід пам’ятати, що наявність в молекулі РФП радіоактивого атому лише забезпечує можливість внешньої регістрації виромінювання, а тропність до того чи іншоо органу чи тканини обумовлена хімічною структрою молекули-носія.
Спроможність вивчення фізіологічних функцій - головна перевага радіонуклидної діагностики у порівнянні з альтернативними радіологічними методиками. З метою візуалізації органів та тканин потрібно віддавати перевагу радіонуклідам, які випускають гама-кванти (високоенергетичне електромагнітне випромінювання). Альфа-частки (ядра гелію) і бета-частинки (електрони) не використовуються для візуалізації через погане проходження їх через тканини. Подібно рентгенівським променям, проникаюча спроможність гама-випромінювання зростає зі збільшенням енергії фотонів. З іншого боку, енергія гама-квантів не повинна бути надмірно великою, щоб фотони не проходили через детектор без поглинання. Для радіонуклідної візуалізації більш сприятлива енергія - в діапазоні 50-З00 КеВ, ідеальна енергія -150 КеВ. В таблиці 1 наведені радіонукліди, найбільш часто застосовані в ядерній медицині.
Таблиця 1. Радіонукліди, найбільш часто застосовані в ядерній медицині.
| Радіонуклід | Період напіврозпаду |
| 99mTc | 6 год. |
| 113In | 99 хв. |
| 123I | 13 год. |
| 131I | 8 діб |
| 201Tl | 3 доби |
| 67Ga | 2,5 діб |
| 133Xe | 5 діб |
Отримання зображень в радіонуклідній діагностиці основано на внешній регістрації радіоактивного випромінювання (гама-випромінювання), що іспускається радіоактивною речовиною, введенною в організм пацієнта та розподіленим в органах та тканинах в залежності від хімічної структури меченої сполуки та інтенсивності соответствуючих фізіологічних процесів. Основний тип приборів, що застосовуються в радіонуклідній діагностиці – гама-камери (одно-, двох- та трьохдетекторні). Статична сцинтиграфія –зображення в виді проєкції розподілення РФП в организмі на плоскість. Динамічна сцинтиграфія – отримання серії плоскосних зображень протягом определенного часу. Динамічна сцинтиграфія застосовується коли необхідно оцінити динамику (накописення та виведення) індикатора в (органі) тканині.
Емісійна комп’ютерна томографія
Подібно рентгенівській комп’ютерній томографії, у радіонуклідній візуалізації є своя томографічна технологія. На сьогодні застосовуються дві основні томографічні методики:
1) однофотонна емісійна КТ (ОФЕКТ, SPECT),
2) позитронна емісійна томографія (ПЕТ, РЕТ).
Теоретичні основи реконструкції тривимірних зображень за сукупністю двовимірнихпроекцій розробив ще в 1917р. австрийський математик J.Radon. Але він запропонував неефективний алгоритм реконструкції зображень, що визначає зображення за його лінійними інтегралами. Важливим стимулом для розвитку ПЕТ стало успішне впровадження в медичну практику в 1972р. рентгенівської комп’ютерної томографії. Ідея створення емісійних томографів виникла майже водночас із ідеєю створення рентгенівських комп’ютерних томографів, однак темпи реалізації останньої виявились повільнішими. Справа в тому, що при проведенні позитронної емісійної томографії використовують короткоживучі та ультракороткоживучі радіонукліди, які неможливо транспортувати на великі відстані. Безпосередньо в медичному закладі необхідно встановлювати міні-циклотрон та обладнувати радіохемічну лінію для отримання й виділення необхідних для досліджень позитроновипромінюючих радіонуклідів та синтезу на їх основі необхідних для дослідження РФП. Лише після того, як було організовано виробництво циклотронів і генераторів для одержання коротко- та ультракороткоживучих позитроновипромінюючих радіонуклідів,було створено базу для широкого клінічного застосування позитроних емісійних томографів.
Однофотона емісійна КТ
ОФЕКТ базується на обертанні навколо тіла пацієнта детектора гама-камери, який фіксує радіоактивність при різних кутах сканування і за допомогою комп’ютера реконструюється секційне зображення.
ОФЕКТ використовується з тою ж метою, що і статична сцинтиграфія, тобто для отримання анатомо-функціонального зображення органу, але відрізняєтья від останньої тим, що виявляє навіть незначні зміни і відповідно дозволяє діагностувати патологічні зміни на ранніх стадіях захворювання і з більшою вірогідностю. Методика широко використовується для обстеження кардіологічних, неврологічних і онкологічних пацієнтів.
Позитронна емісійна томографія (ПЕТ)
Позитронна емісійна комп’ютерна томографія за клініко-діагностичнии завданнями принципово відрізняється від рентгенівської комп’ютерної томографії. При рентгенівської КТ за допомогою зовнішнього опромінювання досліджують структурно-морфологічні, анатомічні зміни органа; при ПЕТ за допомогою введених в організм РФП визначають не тільки структурно-морфологічні зміни, а насамперед функціональний стан органів та систем, виявляють фізіологічні порушення та ранні патологічні зміни в організмі. Позитронна емісійна томографія виявляє функціональні порушення, що,як правило, попередують морфологічним змінам. Завдяки цьому поліпшується рання діагностика захворювань, а відтак і результати лікування.
ПЕТ є методом пошарового радіонуклідного дослідження. В якості РФП використовують радіонукліди, що випромінюють ультракороткі позитрони, період піврозпаду складає декілька хвилин, наприклад, 11С-(20,4хв.), 15О-(2,03хв.), 13Н- (10хв.), 18F-(110хв.). Ці елементи беруть участь у біохімічних процесах, що дає можливість вивчати метаболічні процеси та здійснювати кількісну оцінку концентрації радіонуклідів на різних стадіях захворювання. Методика має колосальні потенційні можливості для діагностики різноманітних захворювань.
Суть позитронної емісійної томографії полягає в високоефективному способі спостереження за надзвичайно малими концентраціями ультракороткоживучих радіонуклідів, якими помічені ті фізіологічно значущі сполуки, метаболізм яких досліджується.
Метод ПЕТ базується на використанні властивості нестійкості ядер ультракороткоживучих радіонуклідів, в яких кількість протонів перевищує кількість нейтронів. При переході ядра в стійкий стан воно випромінює позитрон, вільний пробіг якого закінчується зіткненням з електроном та анігіляцією. Ця томографічна технологія базується на використанні позитронів, що випускаються радіонуклідами. Позитронии та електрони мають однакову масу, але протилежні заряди. Випущений позитрон відразу ж реагує з найближчим електроном; ця реакція називається анігіляцією та призводить до виникнення двох гама-квантів по 511кеВ, що поширюються в діаметрально протилежних напрямках. Для виявлення анігіляційних квантів використовують спеціальні детектори: енергія фотона (511кеВ) дуже велика, щоб використовувати звичайну гамма-камеру. Гамма-кванти можна зареєструвати за допомогою системи детекторвв.Якщо два діаметрально протилежні детектори одночасно зареєструють сигнал, то можна стверджувати, що точка анігіляції знаходиться на лінії, яка з’єднує детектори.Підключивши детектори до електронної схеми збігів, яка спрацьовує тільки при появі сигналів від обох детекторів, можна зафіксувати положення цієї лінії. Для визначення координат позитроновипромінюючого джерела коліматори не потрібні. Ця властивість ПЕТ одержала назву «електронної колімації». Завдякі їй чутливість ПЕТ на 1-2 порядки вища, ніж ОФЕКТ. Такий виграш у чутливості дозволяє домогтися більшої статистичної вірогідності при реконструкції зображень.
Головним доводом на користь використання ультракороткоживучих радіонуклідів, а відповідно і ПЕТ, стала та обставина, що багато хімічних елементів, які мають ультракороткоживучі радіонукліди, що випромінюють позитронии, такі як 11С, 13N, 15O и 18F, приймають активну участь в більшості біологічних процесів людського організму. Радіофармпрепарат, помічений радіонуклідом, що випромінює позитрони, який вибранний із ряду «фізіологічних» ультракороткоживучих радіонуклідів, може бути метаболічним субстратом чи однією із життєво важливих у біологічному відношенні молекул. Крім цього, їх використання дозволяє мінімізувати час дослідження та радіаційне навантаження на хворого, оскільки, хоч активність радіонуклидів відносно велика, вони практично повністю розпадаються вже за час дослідження. Таким чином, ККД введенної активності максимальний, а сумарна доза мінімізована.
Чутливість ПЕТ фантастична. Наприклад, можливо констатувати змінення кількості глюкози, поміченої 11С, в очному центрі головного мозку при відкриванні очей. Тому ПЕТ використовують при дослідженні найтонших метаболічних процесів у мозку, включаючи розумові. За допомогою ПЕТ вивчають метаболізм глюкози, жирів, білків, кінетику переносу речовин крізь клітинні мембрани, динаміку концентрації водородних іонів в клітинах, фармакокінетику та фармакодинаміку лікарських препаратів. ПЕТ дозволяє здійснювати кількісну оцінку концентрації радіонуклідів та містить у собі колосальні потенційні можливості по вивченню метаболічних процесів на різних стадіях захворювання, в тому числі психічних.
Позитронно-емісійна томографія розширила наше розуміння біохімічних основ нормальної та патологічної роботи систем всередині організму та дозволила проводити біохімічні дослідження пацієнтам одночасно з їх лікуванням. Можливості позитронної емісійної томографії великі, і основні недоліки радіонуклідів для ПЕТ - це необхідність використання для їхнього виробництва дорогих циклотронів і короткі періоди піврозпаду радіонуклідів (періоди напіврозпаду 15О та 18F складають 2 хв. і 110 хв. відповідно), що вимагає певних умов (дуже близького розташування циклотрону до клінічних відділень), що в свою чергу є причиною повільного впровадження ПЕТ в практичну медицину. Найчастіше використовують радіофармпрепарат 18F-фтордеоксиглюкозу (18F-ФДГ),зручний як з точки зору задач, що розв’язуються ПЕТ з використанням цього препарату, так і з точки зору зручного періоду піврозпаду (110 хвилин). Цей РФП можна синтезувати в центрі з медичним циклотроном, а потім транспортувати до близько розташованих клінік, де циклотрон відсутній, але є позитронні емісійні томографии. Це так звана «сателітна схема» роботи ПЕТ-центрів. Завдяки їй позитронна емісійна томографія стає доступнішою та економічнішою.
Найбільше значення ПЕТ має в онкології (75% всіх досліджень), кардіології, неврології та нейрохірургії. Згідно з міжнародними стандартами , потреба в позитронних емісійних томографах -0,2-0,4 на 1 млн населення.
Радіоімунні (in vitro) методи діагностики
З 1982 р. в клініках почали використовувати методики in vitro діагностики, що стало революційним стрибком в променевій діагностиці. Принцип радіоімунного методу базується на конкуренції речовин за поєднання зі специфічною сприймаючою системою. В конкуренції приймають участь речовина, яку бажають виявити, і аналогічна її речовина, але мічена радіонуклідом.
Для виконання in vitro досліджень випускають стандартні набори реагентів, кожний з яких призначений для виявлення концентрації певної речовини. В якості мітки частіше використовують g- випромінювач 125I, або b-випромінювач 3Н.
При виконанні in vitro методики потрібно використовувати розчин, в яких міченого антигену завжди більше, ніж антитіл. В такому випадку відбувається боротьба міченого і не міченого антигенів за володіння зв’язком з антитілом. Антитіла повинні бути максимально специфічними, тобто реагувати тільки з досліджуваним антигеном. Одночасно з визначенням концентрації речовини, що визначаються, у пацієнта, виконують в тих самих умовах і з тими ж самими наборами дослідження стандартної сироватки з завідомо встановленою концентрацією антигену, що визначається. Співставленням радіоактивності проби від пацієнта з калібровочною кривою дозволяє визначити концентрацію речовини, що визначається, у пробі.
Радіонуклідний аналіз in vitro називають радіоімунним тому, що він базується на використанні імунних реакцій антиген-антитіло. Якщо в якості міченої субстанції використовують антитіло, аналіз називають імунорадіометричним, якщо в якості зв’язуючої системи беруть тканьові рецептори, то говорять про радіорецепторний аналіз.
Метод магнітно-резонасной томографії
Магнітно–резонансна томографія (МРТ) - наймолодша із радіологічних методик і в порівнянні з рентгенівським і радіонуклідним методами, МРТ використовує енергію з протилежного краю електромагнітного спектру. Енергія МРТ на дев’ять порядків нижче, ніж енергія рентгенівського і радіонуклідного методів. МРТ стала впроваджуватися в клініку приблизно на десятиліття пізніше, ніж КТ ( 80-ті роки). Значення появи МРТ порівнюють з відкриттям рентгенівського випромінювання.
МР-томографи можуть створювати зображення розтину будь-якої частини тіла. При цьому іонізуюче випромінювання не використовується. У порівнянні з ультрасонографією та рентгенівською КТ методика магнітно – резонансної томографії дорожча, технічно складніша і теоретично важча для розуміння. Незважаючи на це, МРТ зробила революцію в діагностичній радіології.
Після включення ЯМР до числа методів діагностичної радіології, прикметник ядерний було вилучено через пропозицію маркетологів та у зв’язку із наполяганням фахівців-радіологів через те, що він в масовій свідомості асоціювався з ядерною зброєю або ядерними електростанціями, з якими ЯМР взагалі нічого спільного не має. Радіологів хвилювало те, що пацієнти не зможуть відрізнити один від одного різні значення прикметника ядерний. Тому, у теперішній час, говорячи про медичні застосування ми вживаємо термін МРТ і МР-спектроскопія.
Методика МРТ базується на явищі ядерно-магнітного резонансу. Якщо тіло, що знаходиться у постійному магнітному полі, опромінити зовнішнім змінним магнітним полем, частота якого дорівнює частоті переходу між енергетичними рівнями ядер атомів, то ядра розпочнуть переходити у вищерозташовані по енергії квантові стани. Інакше кажучи, спостерігається виборче (резонансне) поглинання енергії електромагнітного поля. При припиненні впливу змінного магнітного поля виникає резонансне виділення енергії у вигляді радіосигналу.
Магнітне поле магніту позначається як Во та відображається вектором, тобто стрілкою, орієнтація якої показує напрямок магнітного поля з півночі на південь, а довжини – силу магнітного поля. Для однозначного визначення позиції всередині магніту та ії співставлення з зображенням, використовується трьохкоординантна система з осями x, y та z (рис.1). Напрямок z - це завжди направлення магнітного поля Во та, коли це поле параллельно продольной осі пацієнта, перпендикулярна до z горизонтальна вісь позначається як x, а вертикальна – y. Плоскість, що проходить крізь осі x та y (плоскість x – y) зорієнтована перпендикулярно магнітному полю Во. Сила магнітного поля вимірюється в теслах (Тл), що замінили декілька років назад колишню одиницю Гаус (1Тл =10000 Гс). Для клінічної МРТ використовуються поля силою від 0.1 до 2 Тл (в експерименті допускається використання 4Тл). У клінічній практиці служба радіологічної безпеки забороняє застосування МР-томографів з полем більш 2.5 Тл. Понад цієї межі поля вважаються потенційно небезпечними і можуть допускатися тільки для наукових лабораторій. Для порівняння, сила магнітного поля Землі коливається від 0.7 Гауса на полюсі до 0.3 Гауса на екваторі.
МРТ дослідження спирається на спроможності ядер деяких атомів поводити себе як магнітні диполі. Цією властивістю володіють ядра, що містять непарне число нуклонів що відрізняються ненулевим спином і відповідним йому магнітним моментом. Найбільш цікавими для магнітно-резонансної томографії являються ядра 1H, 13C, 19F, 23Na та 31P. Усі вони присутні у тілі людини. Але протони (1H) найбільш поширені, тому що основними компонентами тканин живих істот є вода, жир, вуглеводи та інші біохімічні сполуки, які містять водень. Усі вони володіють магнітними властивостями, що відрізняє їх від немагнітних ізотопів.
Сучасні МРТ настроєні на ядра водню. Ядра водню, часто у даному контексті пойменовані протонами, є дуже маленькими магнітними диполями з північним і південним полюсами. Коли пацієнт знаходиться всередині сильного магнітного поля МР-томографа, усі маленькі протонні магніти тіла розвертаються у напрямі зовнішнього поля (подібно магнітній стрілці, що орієнтується на магнітне поле Землі). Окрім цього, магнітні осі кожного протона починають обертатися навколо напрямку зовнішнього магнітного поля. Цей специфічний обертальний рух називають прецесією. а його частоту – частотою Лармора (за прізвищем французького фізика Лармора). Частота Лармора (що) пропорціональна силі зовнішнього магнітного поля (Во):
що=г Во
Це рівняння називають рівнянням Лармора, де г – константа, яка називається гідромагнетичним коефіцієнтом. Дане відношення що/Во індивідуальне для кожного типу магнітних атомних ядер, так, для ядер водню воно дорівнює 42,58 МГц при 1,0Тл.
Будь-яке магнітне поле може индуцирувати у катушці електричний струм, але передумовою цього є зміна сили поля. Для індуцирування полем (М) тока у катушці необхідні радіохвилі. Радіохвилі - це електомагнітні хвилі, які містять електричне та магнітне поля. При пропусканні крізь тіло пацієнта впродовж осі коротких електромагнітних радіочастотних імпульсів магнітне поле радіохвиль змушує магнітні моменти усіх протонів обертатись по часовій стрелці навколо цієї осі. Для того, щоб це сталося, необхідно, щоб частота радіохвиль дорівнювала ларморовській частоті протонів. Це явище називають магнітним резонансом. Під резонансом розуміють сінхронні коливання, і в даному контексті це означає, що для зміни орієнтації магнитних моментів протонів магнітні поля протонів та радіохвиль повинні резонувати, тобто мати однакову частоту.
Контраст на МР-зображеннях обумовлен відмінностями в магнітних властивостях тканин чи, точніше, відмінностями в магнітних векторах, що індуцирують токи в прийомній катушці. Величина магнітного вектора тканини насамперед обумовлюється щільністью протонів. Анатомічні ділянки з малою кількістью протонів, наприклад, повітря, завжди індуцирують дуже слабий МР-сигнал, та, таким чином, завжди представляються на зображенні темними. Вода та інші рідини, з іншого боку, повинні бути яркими на МР-зображеннях, тому що вони мають дуже високу щільність протонів. Однак, це не так. У залежності від методу, що використовується для отримання МР-зображення, рідини (наприклад, спинномозгова) могуть давати як яркі, так і темні зображення. Причина цього явища полягає у тому, що контрастність зображення обумовлюється не тільки щільністью протонів. Певну роль відіграють ще кілька інших параметрів, де найбільш важливі з них –Т1 та Т2.
Для реконструкції зображення необхідно кілька МР-сигналів. Таким чином, повинно бути передано кілька радіочастотних імпульсів. У проміжку між передачею імпульсів протони подвергаються двом процессам релаксації – Т1 та Т2. Релаксація – це наслідок поступового зникнення намагніченості у плоскості x-y (Mxy). Втрата магнетизму у плоскості x-y називається Т2-релаксацієй. Т2 визначається як час, протягом якого Mxy втрачає 63% від свого первісного максимального значення. Звичайне Т2 для паренхіматозих тканин – 50 м. Величина Т2 сильно залежить від фізичних та хімічних властивостей тканин. Рідина та подібні до рідини тканини зазвичай мають більш тривалий час Т2 (МР-сигнал зникає повільно), а тверді тканини та речовини – короткий час Т2 (МР-сигнал зникає швидко). Т1 –релаксація – більш повільний, у порівнянні з Т2-релаксацією процес, який полягає у поступовому вибудовуванні окремих протонів впродовж напрямку Во. Таким чином відновлюється стан, що передує 90-градусному імпульсу. Протягом цього процесу чистий магнітий момент впродовж осі z (Mz) збільшується від нуля до свого максимального значення, який визначається щільністю протонів у тканині. Т1 визначається як час, протягом якого (Mz) відновиться до 63% від свого первісного максимального значення. Чим коротший час Т1, тим бистріше іде відновлення Mz. Звичайне значення Т1 для паренхіматозних тканин – приблизно 500 мс, однак Т1 різних тканин дуже відрізняється. Величина Т1 в значній мірі залежить від розміру молекул та їх мобільності. Як правило, Т1 мінімально для тканин з молекулами середнього розміру та середньої мобільності, наприклад, для жирової тканини. Менші, більш мобільні молекули (як в рідині) та великі, менш мобільні молекули (як в твердих тілах) мають високе значення Т1.
Регулюючи період часу між радіочастотними імпульсами, що передаються, оператор МР-системи може вибирати те, що буде зумовлювати контрастність зображення: щільність протонів, час Т1 чи Т2. МР-зображення, в яких контрастність переважно зумовлюється відмінностями в Т1, називають Т1-зваженими зображеннями. Інтервал часу між радіочастотними імпульсами називають часом повторення (TR); Т1 –зваженим зображенням відповідає відносно невелике TR (приблизно 500 мсек).
Збільшуючи TR, можливо досягти альтернативної контрастності зображення, таким чином створювати зображення, що зважене по протонній щільності чи по Т2. На Т2-зважених зображеннях найбільш інтенсивний сигнал спостерігається від тканин з максимальним Т2. Таким чином, стає ясно, що в МРТ існує значно більше можливостей для змінення контрасту на зображеннях, чим
Величезна кількість протонів (приблизно 1022 в 1 мл води), що містяться в більшості тканин зумовлює той факт, що чистий магнітний момент достатньо великий, для того щоб індуціювати електричний струм у розташованій поза пацієнтом приймаючій котушці (рис.2).
Ці індуковані МР-сигнали використовуються для реконструкції МР- зображень.
Система для МРТ складається з магніту, що створює статичне магнітне поле. Магніт порожнистий, в ньому є тунель, ув якому розташовується пацієнт (рис.3). Стіл для пацієнта має автоматичну систему керування рухом. Для радіохвильового збудження ядер водню всередині магніта встановлюють додаткову високочастотну котушку, яка приймає сигнали релаксації.
МР-томографи бувають будь-яких розмірів: дуже малі, малі, середні, великі і дуже великі. Завдяки технічній природі МРТ їх називають томографами з ультраслабким, слабким, середнім, сильним та надсильним магнитнім полем. Ці епітети відносяться до напруженості постійного магнітного поля відповідного пристрою.
Значний контраст м'яких тканин - одна з основних характеристик МРТ, що зумовила швидкий розвиток цієї техніки. Контрастність в основному пояснюється релаксаційними явищами Т1 і Т2. Значний контраст м'яких тканин - одна з основних характеристик МРТ, що обумовила швидкий розвиток цієї техніки. Контрастність в основному пояснюється релаксаційними явищами Т1 і Т2.
В МР-томографії інтенсивність сигналу (його яркість) від нерухливої крові обумовлюється щільністью протонів, Т1 та Т2 крові, та обраною зваженістю зображення. З іншого боку, кров, що рухається, через наявність швидкості кровотоку у більшості випадків не буде генерувати МР-сигнал, проявляючись, таким чином, як ефективний «негативний» контрастний засіб. Просвіт судин та камери серця відображаються темними та чітко відмежовуються від онавколишних ярких нерухливих тканин.
Однак існують спеціальні МР-методики, що дозволяють зобразити циркулюючу кров яркою, а нерухливі тканини - темними. Ці методики використовуються для МРТ-аніографії (МРА) для отримання двохмірних проєкційних зображень трьохмірних судинних структур. Після однократного збору інформації можливо розглядати анатомію судин під різними кутами.
Років 5-10 назад контрастні засоби для МРТ вважалися цілком непотрібними. У багатьох клінічних ситуаціях це справді так, але досвід показав, що контрастні засоби при певних патологічних процесах збільшують обсяг діагностичної інформації. Тому за останні роки була розроблена велика кількість контрастних препаратів для МРТ. Усі вони мають магнітні властивості і змінюють інтенсивність зображення тканин, у яких вони знаходяться, скорочуючи релаксацію (Т1 і/або Т2) навколишніх протонів. Найчастіше контрастні препарати містять парамагнітний іон металу гадолінію (GdЗ+), який зв'язаний з молекулою - носієм. Контрастні речовини вводяться внутрішньовенно і розподіляються по організму подібно водорозчиненим рентгеноконтрастним речовинам.
Показання до застосування МРТ постійно поширюються. Якщо на перших порах основне клінічне застосування метода обмежувалося клінікою неврологічних хвороб, той в теперішній час дослідження проводяться пацієнтам з захворюваннями опорно-рухового апарату, серця і великих судин, органів малого тазу, молочних залоз, ЛОР- органів, органів черевної порожнини. Апарати з великої напругою магнітного поля, починаючи з 1.5 Тл, додатково до МРТ виконують програми спектроскопії, що дозволяє вивчати хімічний склад тканин і процеси метаболізму іп vivo.
Протипоказання і потенційні небезпеки МРТ
Хоч в МРТ не використовується іонізуюче випромінювання, при проведенні досліджень повинні строго виконуватися певні заходи безпеки. До теперішнього часу не доведені шкідливі ефекти постійних і змінних магнітних полів, що використовуються в МРТ. Потенційні джерела небезпеки для пацієнтів та персоналу зв’язані з постійним магнітним полем (небезпека притягання металевих предметів чи порушення функції механічних, електричних та магнітних пристроїв), радіочастотним випрмінюванням (ризик нагрівання тканин) та змінними магнітними полями.
До абсолютних протипоказань щодо дослідження відносяться стани, при яких його проведення обумовлює загрожуючу для життя хворого ситуацію. Наприклад, наявність будь-якого феромагнітного об'єкту в тілі пацієнта є абсолютним протипоказанням до застосування МРТ. Найбільш важливими і небезпечними об'єктами є металеві хірургічні кліпси і металеві осколки в тілі, металеві сторонні тіла. Найбільша потенційна небезпека пов'язана з цими об'єктами - це кровотеча. Наявність кардіостимуляторів є абсолютним протипоказанням для МРТ. Вплив радіочастотного випромінення МР томографа може порушити функціоннювання кардіостимулятора, так як змінення магнітних полів може імітувати серцеву діяльність. Магнітне притяжіння може визвати також зміщення стімулятора в гнізді та здвинути електроди. К абсолютним противопоказанням для дослідження відносяться також наявність невеликих металевих хірургічних імплантів (гемостатичні кліпси) на артеріях головного мозгу, так як їх зміщення внаслідок магнітного притяжіня загрожує кровотечею. Наявність металевих предметів в інших частинах тіла має меншу загрозу. Однак, крім потенційної небезпеки, металеві імпланти можуть створювати артефакти, що утруднюють інтерпретацію результатів дослідження. До теперішнього часу не доведені шкідливі ефекти постійних і змінних магнітних полів, що використаються в МРТ. У будь-якому випадку можливість проведення МРТ за наявності металевих об’єктів у тілі повинна враховиватись при його направленні на дослідження та обговорюватись із спеціалістом, що проводить дослідження. Більшість невеликих металевих об’єктів (штучні зуби, хірургічний шовний матеріал, деякі види штучних клапанів серця) не є протипоказаннями для проведення дослідження. Клаустрофобія є перешкодою для проведення досліджень в 1-4% випадків. Перші три місяця вагітності деякими авторами розцінюються як абсолютне протипоказання для МРТ через ризик нагріву плоду, однак свідчень щодо ушкоджующих дій МРТ на ембріон не отримано. Рух пацієнта під час проведення МР досліджень викликає перешкоди (артефакти), тому дослідження хворих з гострою патологією, спастичними станами, деменцієй та дітей нерідко буває ускладненим. Завжди перед проведенням МРТ рентген-лаборант або врач повинні поговорити з пацієнтом з метою з’ясування можливих протипоказань до дослідження. При вході у відділення МРТ завжди имеются предупреждающие знаки та надписи (наприклад, об небезпеці магнітного поля для пацієнтів із штучними водителями ритму, можливість размагничування носіїв інформації – дискет, кредитних карток, тощо).
На МР-томограмах краще, ніж на комп'ютерних томограмах, відображаються м'які тканини: м'язи, жирові прошарки, хрящі, судини рис.5,6). Переваги цього методу особливо помітні при візуалізації головного мозку. На МР-томограмах видимі всі анатомічні структури головного мозку: борозни, ядра, окремо біла і сіра речовина, мозкові шлуночки. Більш того, навіть невеликі пухлини мозкової тканини, що не можуть бути виявлені при рентгенівській КТ, добре візуалізуються на МР- томограмах. Це обумовлено тим, що час релаксації пухлинної тканини інший, ніж здорової. Таким чином, МРТ під силу аналізувати і одержувати зображення внутрішніх органів, базуючись не тільки на їхній фізичній структурі, але і на їхніх хімічних властивостях. Внаслідок невеликого вмісту води в кістковій тканині остання не створює екрануючого ефекту, як при рентгенівській КТ, таким чином не заважає зображенню, наприклад, спинного мозку, міжхребцевих дисків і т. д. Отже, при отриманні МР-томограм відсутня негативна екрануюча здатність кісток. Для МРТ не являються перешкодою заповнені повітрям порожнини, наприклад, легені, кишки, шлунок, що має місце при УЗД. Ще одна важлива властивість МРТ: оскільки характеристика сигналу змінюється при переміщенні рідини, можна отримати зображення судин, не вводячи в них контрастну речовину (МР-ангіографія).
МР-томография - исключительно цінний метод дослідження. МРТ дозволяє одержувати зображення тонких шарів тіла людини в будь-якій проекції, фронтальній, сагітальній, аксіальній і косих проекціях, при цьому повітря і кістки не є завадою для візуалізації. Можна реконструювати об’ємні зображення органів, синхронізувати отримання томограм з зубцями електрокардіограми. Дослідження не обтяжливе для хворого і не супроводжується жодними відчуттями і ускладненнями.
радіонуклідний діагностика томографія
Загальні вимоги та рекомендації при виборі методу візуалізації
Вартість сучасної візуалізації досить велика. Значне підвищення вартості охорони здоров’я в Західній Європі за остатні 10 років приблизно наполовину залежить від впровадження нових технологій візуалізації. Цьому сприяє недостатня інформація щодо їх ефективного застосування та нерозуміння того, що витрати на них виправдані тільки тоді, коли вони призводять до зменшення смертності та захворюваності, збереження працездатності, поліпшення якості життя. Близько 20-50% нових технологій використовуються нераціонально. Для раціонального застосування потенціалу візуалізації необхідно:
- мінімізувати помилки у виборі методів;
- виключити необов’язкові дослідження, які не впливають на тактику лікування хворих та з цією точки зору мають формальний характер;
- максимально раціоналізувати використання фінансово витратних високоінформативних діагностичних досліджень.
Важливим критерієм застосування того чи іншого методу, чи комплексу методів для скрінінгу або як стандартного діагностичного тесту є ефективність відносно затрат (рентабельність). Рентабельність нерівнозначна простій економії коштів без урахування ефективності. Не обов’язково йти від більш дешевих методів до більш коштовних. Первинне застосування дорогого методу виправдано, якщо більш дешеві неінформативні та, щоб встановити діагноз після них все одно слід застосовувати дорогі. Так само дорогий метод може бути рентабельним, якщо він замінює ще більш дорогий без суттєвої втрати діагностичної інформації. Наприклад, рентабельність застосування магнітно-резонансної томографії (МРТ), як єдиного методу, що вичерпує усі можливості візуалізації ґрунтується на скороченні часу дослідження та загальних витрат за рахунок відмови від інших діагностичних досліджень.
Питання, які повинен вирішувати лікар при використанні діагностичних зображень.
1) Необхідна у даному випадку візуалізація, щоб визначити тактику лікування?
Зокрема, викликає сумнів щодо необхідності діагностичних зображень при захворюваннях, які лікуються спонтанно чи лікуються консервативно протягом 1-2 тижнів (гострі респіраторні інфекції, значна кількість випадків болю у попереку тощо).
2) Який метод візуалізації потрібно застосовувати як первинний? Серед помилок вибору первинного метода виділяються дві протилежні групи. Перша, це використання традиційних методів, головним чином рентгенографії, там де вони неінформативні чи малоінформативні. Це відображає стійкі стереотипи мислення лікаря, необізнаність з сучасними можливостями візуалізації. Наприклад, призначення рентгенографії черепу при підозрі на внутрішньочерепну гіпертензію (у цьому випадку рекомендована офтальмоскопія, а потім комп’ютерна томографія (КТ) та МРТ).
3) Чи потрібні допоміжні методи візуалізації та які з них найбільш інформативні у даній клінічній ситуації? Уточнення природи патологічних змін, що виявлені первинним методом, ставить лікаря перед наступним вибором:
- використання допоміжних методів візуалізації;
- проведення біопсії;
- здійснення динамічного спостереження.
Вибір допоміжних методів візуалізації залежить від стану хворого, перспектив лікування та доступності різних методів візуалізації. Якщо уточнення природи ураження впливає на вибір лікування, то в сумнівних випадках необхідна біопсія.
При виборі методів візуалізації необхідно керуватися їх чутливістю та специфічністю. Відношення кількості хворих з істинно-позитивними діагнозами до загальної кількості хворих з підтвердженим діагнозом (тобто до суми істинно-позитивних та хибно-негативних діагнозів) – це чутливість метода. Специфічність показує, яку частину складають істинно-негативні діагнози від суми хибно-позитивних та істинно-негативних діагнозів. Тим самим чутливість демонструє ступінь достовірності, з якою негативні результати метода дозволяють відхилити те чи інше захворювання. Специфічність показує наскільки можливо довіряти діагнозу того чи іншого захворювання, установленому на основі даного критерію. Висока чутливість та низька специфічність означає, що потрібно придавати значення тільки негативним результатам метода. При низькій чутливості та високій специфічності, навпаки, мають цінність тільки позитивні результати. Як ми бачимо, чутливість та специфічність знаходяться у зворотному відношенні: підвищення однієї веде до зниження другої.
Ще один показник – точність - об’єднує в собі як чутливість так і специфічність. Це частина правильних висновків (істинно-позитивні + істинно-негативні) від загальної кількості висновків. Недоліки цих показників: точність у значній мірі залежить від розповсюдженості даного захворювання та його прояву у контингенті хворих, яких досліджують. Чутливість та специфічність у більшості визначається кваліфікацією лікаря, який інтерпретує зображення.
Небезпека візуалізації
Використання з діагностичною метою іонізуючого випромінювання має суттєвий внесок в загальне опромінення населення та виростає тим самим в серйозну екологічну проблему. Розвиток медицини супроводжується все більш широким використанням візуалізації, у тому числі методів з використанням іонізуючого випромінювання. Доза від використання іонізуючих методів візуалізації зросла в Європі за 10 років в 1,5 рази, головним чином за рахунок КТ. Зростання променевого навантаження населення не може не викликати занепокоєння, оскільки важко передбачити його віддалені та особливо генетичні наслідки.
Один із шляхів зменшення радіаційної шкоди – усунення досліджень з використанням іонізуючого випромінювання, якщо вони не є необхідними. Лікарі занадто легко відносяться до призначення рентгенографії, ігноруя пов’язану з нею небезпеку.
З’ясовано, що при опроміненні 200 тис.-2 млн. людей дозою 1 мЗв у одного з них можливо виникнення злоякісної пухлини. Між тим, кожна доза при діагностичних дослідженнях коливається від 0,1 до 3 Зв. Крім того, вкрай малі самі по собі дози опромінення, що получають пацієнти при більшості радіологічних досліджень, кумулюясь впродовж життя, могуть зростати до таких значень, які неможливо не враховувати. Така кумулятивна доза звичайно не відома, так як реєстрація дози при діагностичних дослідженнях фактично відсутня.
Особлива обережність необхідна у пацієнтів молодого віку із-за генетичного ефекту іонізуючого випромінювання, особливо якщо статеві органи попадають в зону прямого опромінення, як при рентгенографії тазу, поперекового відділу хребта та крижової кістки, ірігорафії, ірігоскопії: всі ці радіологічні дослідження з високою дозою променевого навантаження. Необхідність їх проведення у людей молодого віку повинна бути ретельно обґрунтованою, якщо їх не можливо замінити методами візуалізації без радіаційної шкідливості.
У деяких контингентів хворих (наприклад, із злоякісними лимфомами, вадами серця) високе променеве навантаження за рахунок багатократної рентгенографії, КТ, ангіографії виправдана, оскільки користь від них значно перевищує ризик.
Інше діло – захворювання, що часто зустрічаються у здорових в цілому людей, з приводу чого значна частина населення піддається дослідженням з радіаційною шкідливістю. Ці радіологічні дослідження саме через їх частоти, незважаючи на малу дозу радіації при кожному з них, суттєво впливають на тотальне опромінення населення, хоч інформативність їх переважно невелика. Наприклад, діагноз плече-лопаточного періартриту звичайно можливо встановити клінічно, рентгенографія у цьому випадку малочутлива, а зміни, що виявляються, погано корелюють з клінічною картиною (більш чутливі УЗД та особливо МРТ).
Ще одна причина непотрібних рентгенологічних досліджень – неправильний вибір об’єкту візуалізації через неповноцінне клінічне дослідження.
Важливий шлях зменшення радіаційної шкідливості від діагностичних досліджень – заміна методів з використанням іонізуючого випромінювання радіаційно безпечними УЗД та МРТ.
Також перспективна заміна звичайної рентгенографії цифровою, яка зводить до мінімуму повторення рентгенограм при помилках експонування чи з метою поліпшення візуалізації окремих деталей.
Обов’язки лікаря, що проводить лікування, при направленні хворих на КТ та МРТ:
1. Оцінити можливі протипоказання до використання МРТ.
2. Скласти коротке та інформативне резюме за результатами попереднього дослідження, викласти коротко діагностичні міркування, обґрунтувати призначення та поставити конкретні завдання перед дослідженням, по можливості точно вказати ділянку дослідження. Інакше це все повинен робити за нього радіолог, непродуктивно втрачати час на пошук необхідної інформації з історії хвороби. Це може негативно відобразитися на результатах досліджень та знизити пропускну здатність томографів.
Деталі методики дослідження – цілком компетенція радіолога, тим більше, що план, складений на основі клінічних даних нерідко коректується у ході дослідження. Необхідність доповнення КТ чи МРТ внутрішньовенним контрастуванням обумовлюється клінічною задачею чи також доповнюється у процесі дослідження.
3. Пояснити хворому мету та значення дослідження, його особливості та оцінити, наскільки стан хворого відповідає технічним вимогам дослідження. Як КТ, так й МРТ потребують, щоб хворий знаходився у нерухомому положенні на столі на протязі півгодини та більше. Через неспокійну поведінку хворого погіршуються якість зображення та діагностичні можливості, що може навіть призвести до унеможливлення проведення дослідження.
Тому важливо:
- перед дослідженням здійснити заходи для усунення рухового збудження у неспокійних та неконтактних хворих;
- за наявності сильного болю зняти біль анальгетиком;
- у разі призначення КТ легень та верхньої половини черевної порожнини переконатися в тому, що пацієнт має можливість затримати дихання на час сканування (при КТ 1-5 сек.).
Крім того, необхідно знати, що:
- КТ грудної порожнини проводиться у положенні рук хворого на голові, інакше зображення погіршують артефакти;
- на відміну від рентгенографії при КТ гіпсова пов’язка не заважає;
- існує обмеження маси тіла пацієнтів, що проходять дослідження, у залежності від типу томографа.
4. Підготувати пацієнта до КТ чи МРТ черевної порожнини, нирок, тазу, заочеревного простору.
5. Відмітити в історії хвороби фактори ризику введення йодсодержащих контрастних речовин, а у випадку підвищеного ризику обговорити з радіологом можливості використання іншого метода візуалізації.
6. Представити результати інших методів променевого дослідження, що вже проводились. Це дозволяє співставити дані різних методів, оцінити динаміку патологічного процесу та провести дослідження більш економічно, з меншими витратами на час та променевим навантаженням.
7. Бажана участь лікаря, що проводить лікування, у процесі дослідження. Безпосередній контакт с радіологом, спільне обговорення питань, що виникають у процесі дослідження, детальна інформація радіолога сприяють об’єктивній та всебічній оцінці клінічної картини.
За сучасних умов робота лікаря повинна базуватись на чіткій програмі дій, яка передбачає послідовність використання різних методів і методик досліджень. Щоб ефективно проводити променеву діагностику і професійно грамотно оцінювати результати променевих досліджень, потрібно дотримуватись встановлених принципів променевої діагностики:
1) будь-яке променеве дослідження повинно бути обумовлене. Головним аргументом на користь виконання цієї процедури повинна бути клінічна потреба отримання додаткової інформації, без якої повний індивідуальний аналіз не можливий.
2) при виборі методу дослідження слід враховувати променеве (дозове) навантаження на хворого. При однаковій інформативності потрібно віддати перевагу методу, при якому відсутнє опромінення, або воно значно нижче.
3) при променевому обстеженні слід дотримуватись правила “необхідно” і “достатньо”, не виконуючи зайвих процедур. Серед необхідних досліджень потрібно робити вибір від найбільш безпечних і необтяжливих до більш складних і неінвазивних (від простого до складного). Але не забувати, що інколи доводиться відразу призначити і виконувати більш складні діагностичні втручання, враховуючи їх високу інформативність і важливість для планування терапії хворого.
4) організація променевого обстеження вимагає обліку економічних факторів (фінансової ефективності метода). Призначаючи обстеження хворому, лікар повинен зважити економічні витрати. Вартість деяких променевих досліджень настільки велика, що нерозумне використання їх може значно відбитись на бюджеті лікувальної установи і неспроможності пацієнтом заплатити за них.
З метою підвищення ефективності діагностики ВООЗ запропонувала на найближчий період керуватися трьома стандартними рівнями діагностики:
Перший рівень: стандартна рентгенографія, рентгеноскопія з використанням підсилювачів рентгенівського зображення, звичайна томографія, базове УЗД.
Другий рівень – спеціальні методи рентгенографії, мамографія, антіографія, дігітальна антіографія, спеціалізовані УЗД (внутришньопорожнинні, доплеровські, пункційні), КТ, сцинтиграфія.
Третій рівень – МРТ, позитронна емісійна томографія, імунносцинтиграфія.
Перший рівень обстеження пропонується забезпечити у первинній ланці охорони здоров’я : поліклініка, невеликі міські і сільські лікарні.
Другий рівень повинен бути доступний крупним обласним і міським лікарням, медичним центрам.
Третій рівень по даним ВООЗ поки що суттєвої ролі не відіграє, враховуючи його високу вартість і використання лише в крупних науково-дослідних медичних центрах.
Таким чином, раціональний вибір методу візуалізації має велике значення в лікувально-діагностичній практиці, тому що сучасні можливості променевої діагностики є фундаментальною основою доказової медицини.
Методики не виключають одна іншу, а доповнюють діагностичні данні відносно характеру і ступеню патологічних змін, що дозволяє планувати метод лікування.
Література
1. Кравчук С.Ю., Лазар А.П. Основи променевої діагностики. Чернівці, 2005.- С. 92-114.
2.Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская рентгенология и радиология. М. „Медицина", 1993. - С. 188-216.
3. Линденбратен Л.Д., Лясс Ф.М Медицинская радиология. М.:Медицина, 1986. - С. 93-104.
4. Линденбратен Л.Д., Наумов Л.В. Медицинская рентгенология. - М. :Медицина, 1984.-С. 73-158.
5. Рентгенодіагностика. За загальною редакцією, проф. В.І. Милька Вінниця: Нова книга. 2005. -С. 100-132.
6. Рентгенология /Под ред. проф. В.Й. Милько. - К. :Вища школа, 1983.- С. 68-72.
7. Милько В.Й., Лазарь А.Ф., Назимок Н.Ф. Медицинская радиология: Учебник. - Киев: Вища школа. 1980.-С. 123-131.