Ядерная медицина
Ядерная медицина — это медицинская специальность, в которой используются радиоактивные индикаторы (радиофармацевтические препараты) для оценки функций организма, а также для диагностики и лечения заболеваний. Специально разработанные камеры позволяют врачам отслеживать путь этих радиоактивных индикаторов. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография или ОФЭКТ и позитронно-эмиссионная томография или ПЭТ являются двумя наиболее распространенными методами визуализации в ядерной медицине.
Что такое радиоактивные индикаторы?
Радиоактивные индикаторы состоят из молекул-носителей, которые прочно связаны с радиоактивным атомом. Эти молекулы-носители сильно различаются в зависимости от цели сканирования. Некоторые индикаторы используют молекулы, которые взаимодействуют с определенным белком или сахаром в организме, и даже могут использовать собственные клетки пациента. Например, в тех случаях, когда врачам необходимо знать точный источник кишечного кровотечения, они могут пометить (добавить радиоактивные атомы) образец эритроцитов, взятый у пациента. Затем они повторно вводят кровь и используют сканирование SPECT, чтобы проследить путь крови в пациенте. Любое накопление радиоактивности в кишечнике информирует врачей о том, в чем заключается проблема.
Для большинства диагностических исследований в области ядерной медицины радиоактивный индикатор вводится пациенту внутривенно. Однако радиоактивный индикатор можно также вводить путем ингаляции, перорального приема внутрь или прямой инъекции в орган. Способ введения индикатора будет зависеть от изучаемого патологического процесса.
Утвержденные индикаторы называются радиофармацевтическими препаратами, поскольку они должны соответствовать строгим стандартам FDA в отношении безопасности и соответствующих характеристик для одобренного клинического применения. Врач ядерной медицины выберет индикатор, который предоставит наиболее конкретную и достоверную информацию о конкретной проблеме пациента. Используемый индикатор определяет, будет ли пациент получать ОФЭКТ или ПЭТ.
Что такое однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)?
Приборы для визуализации ОФЭКТ позволяют получить трехмерные (томографические) изображения распределения радиоактивных индикаторных молекул, введенных в организм пациента. Трехмерные изображения генерируются компьютером из большого количества проекционных изображений тела, записанных под разными углами. В томографах ОФЭКТ есть детекторы гамма-камеры, которые могут обнаруживать излучение гамма-излучения от индикаторов, введенных пациенту.Гамма-лучи — это форма света, длина волны которой отличается от длины волны видимого света. Камеры установлены на вращающемся портале, который позволяет перемещать детекторы по узкому кругу вокруг неподвижно лежащего на поддоне пациента.
Что такое позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)?
При ПЭТ-сканировании также используются радиофармпрепараты для создания трехмерных изображений. Основное различие между ОФЭКТ и ПЭТ заключается в типе используемых радиофармпрепаратов. В то время как сканирование ОФЭКТ измеряет гамма-лучи, при распаде радиоактивных индикаторов, используемых при сканировании ПЭТ, образуются мелкие частицы, называемые позитронами. Позитрон — это частица примерно такой же массы, как у электрона, но с противоположным зарядом. Они реагируют с электронами в теле, и когда эти две частицы объединяются, они аннигилируют друг друга. Эта аннигиляция производит небольшое количество энергии в виде двух фотонов, которые разлетаются в противоположных направлениях. Детекторы ПЭТ-сканера измеряют эти фотоны и используют эту информацию для создания изображений внутренних органов.
Для чего используется сканирование в ядерной медицине?
Сканирование SPECT в основном используется для диагностики и отслеживания прогрессирования сердечных заболеваний, таких как закупорка коронарных артерий. Существуют также радиофармпрепараты для выявления заболеваний костей, заболеваний желчного пузыря и кишечных кровотечений. Агенты ОФЭКТ недавно стали доступны для помощи в диагностике болезни Паркинсона в головном мозге и дифференциации этого заболевания от других анатомически связанных двигательных нарушений и деменций.
Основной целью ПЭТ-сканирования является обнаружение рака и мониторинг его прогрессирования, реакции на лечение и обнаружение метастазов. Утилизация глюкозы зависит от интенсивности клеточной и тканевой активности, поэтому она значительно увеличивается в быстро делящихся раковых клетках. На самом деле, степень агрессивности большинства видов рака примерно соответствует скорости утилизации ими глюкозы.За последние 15 лет было показано, что слегка модифицированные молекулы глюкозы, меченные радиоактивным изотопом (F-18, дезоксиглюкоза или ФДГ), являются лучшим доступным индикатором для обнаружения рака и его метастатического распространения в организме.
Комбинированный прибор, который производит ПЭТ- и КТ-сканирование одних и тех же участков тела за одно исследование (сканер ПЭТ/КТ), стал основным инструментом визуализации для определения стадии большинства видов рака во всем мире.
Недавно FDA одобрило ПЭТ-зонд для помощи в точной диагностике болезни Альцгеймера, которая раньше могла быть точно диагностирована только после смерти пациента. В отсутствие этого ПЭТ-теста болезнь Альцгеймера может быть трудно отличить от сосудистой деменции или других форм деменции, поражающих пожилых людей.
Есть ли риски?
Суммарная доза облучения, получаемая пациентами от большинства радиофармпрепаратов, используемых в диагностических ядерно-медицинских исследованиях, не превышает дозы, получаемой при рутинной рентгенографии грудной клетки или КТ. Существуют законные опасения по поводу возможной индукции рака даже при низких уровнях радиационного облучения при кумулятивных медицинских визуализирующих обследованиях, но этот риск считается довольно небольшим по сравнению с ожидаемой пользой, получаемой от необходимого с медицинской точки зрения диагностического визуализирующего исследования.
Как и врачи-радиологи, врачи ядерной медицины твердо привержены тому, чтобы радиационное воздействие на пациентов было как можно ниже, давая наименьшее количество радиофармпрепарата, необходимого для проведения диагностически полезного исследования.
Как исследователи, финансируемые NIBIB, продвигают ядерную медицину?
Исследования в области ядерной медицины включают разработку новых радиоиндикаторов, а также технологий, которые помогут врачам получать более четкие изображения.
Разработка новых трассировщиков
Бактериальная инфекция является частым осложнением имплантации медицинского устройства в организм. В связи с тем, что большему количеству пациентов, получающих имплантаты устройств, чем когда-либо прежде, инфекции от имплантатов становятся все более серьезной проблемой.В настоящее время эти типы инфекций диагностируются на основании результатов физического осмотра и микробных культур. Однако такие методы полезны только для выявления инфекций на поздних стадиях, которые обычно уже трудно поддаются лечению. И наоборот, медицинские устройства могут быть без необходимости удалены, когда врачи путают воспаление, являющееся нормальным последствием операции, с воспалением, вызванным инфекцией. NIBIB в настоящее время поддерживает исследования по разработке нового семейства контрастных агентов для визуализации ПЭТ, которые поглощаются именно бактериальными клетками, но не клетками человека. Такие визуализирующие агенты позволят врачам визуализировать бактериальные инфекции на ранних стадиях, чтобы их можно было легко лечить, тем самым уменьшая количество имплантированных устройств, которые удаляются без необходимости. Их также можно использовать для диагностики инфекций, не связанных с медицинскими устройствами, например, поражающих сердце или легкие.
Создание новых технологий
В настоящее время для точной диагностики болезни Паркинсона доступен индикатор ОФЭКТ. Тем не менее, небольшая область мозга, которая должна быть визуализирована, требует специального устройства для визуализации ОФЭКТ головного мозга со специальными гамма-камерами для обеспечения высокого разрешения, что увеличивает стоимость процедуры. NIBIB поддерживает исследования по созданию недорогого адаптера для обычных устройств формирования изображений ОФЭКТ, которые уже есть в большинстве больниц. Адаптер позволит стандартным клиническим камерам ОФЭКТ обеспечивать такое же высокое разрешение, которое в настоящее время могут обеспечить только специализированные системы визуализации мозга ОФЭКТ. Эти улучшения сделают диагностику болезни Паркинсона менее дорогостоящей и более доступной.
