З деятельности магатэ по применению ядерных медицинских технологий в сфере здравоохранения, а также рассмотрены основы применения ядерных медицинских технологий

Вид материала

Содержание

2. Области применения ядерных технологий в современной медицине
2.1.1. Особенности и отличия ПЭТ от других диагностических методов
2.1.3. Онкология и ПЭТ
2.1.4. Кардиология и ПЭТ
2.1.5. Неврология и ПЭТ
2.1.6. Структура ПЭТ-центра

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2. Области применения ядерных технологий в современной медицине

Медицина – является той областью, в которой радиоактивные изотопы нашли свое первое физическое применение: с начала ХХ века излучение ²²⁶Ra стали применять для удаления раковых опухолей.

Если вначале применение было ограничено терапевтическим эффектом ионизирующего излучения, то позднее, благодаря производству большого количества искусственных радиоэлементов, радиационные и радиоизотопные методики начали все больше использоваться в диагностике.

Помимо диагностики, ядерно-медицинские и радиоизотопные методики используются для тестирования крови, стерилизации перевязочного материала, одежды, хирургических материалов (нитей для наложения швов), катетеров, а также человеческих тканей для операций по пересадке и имплантаций^².

Кроме того, одним из перспективных инновационных направлений применения ядерных технологий в медицине является создание радиоизотопных малогабаритных источников энергии, в которых используется энергия естественного распада радиоактивных изотопов. Для медицины эта технология применима в ряде случаев, например, для функционирования кардиостимуляторов^³.

В данной главе будут рассмотрены основные области применения тех или иных ядерных медицинских технологий.

2.1. Радиодиагностика

Радиоизотопная диагностика имеет следующие типы:

Позитронно-эмиссионная томография ПЭТ и её сочетание с компьютерной томографией (ПЭТ/КТ),
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография ОФЭКТ и её сочетание с компьютерной томографией (ОФЭКТ/КТ)^⁴.

Принципы действия данных диагностических методов схожи: в ПЭТ он заключается в регистрации специальными ПЭТ-сканерами гамма-квантов, возникающие после введения в организм препарата с радиоактивным изотопом с коротким периодом полураспада: в результате распределения по всему телу пациента препарат излучает позитроны, образуемые в результате распада введенного радионуклида; электрон (исследуемой ткани) и позитрон аннигилируют, преобразуя свою массу в два гамма-кванта с энергией 511 КэВ, направленных почти на 180 градусов (противоположно) друг от друга. Гамма-кванты выходят за пределы тела пациента и могут регистрироваться внешними детекторами. Специальный ПЭТ-сканер регистрирует возникновение таких гамма-квантов и интерпретирует их в виде изображения. Метод однофотонной эмиссионной компьютерной томографии основан на прямом измерении гамма-излучения^⁵.

В данной главе будет подробно рассмотрено современное применение ПЭТ-технологий.

2.1.1. Особенности и отличия ПЭТ от других диагностических методов

Для получения изображений в данном методе используются радиофармпрепараты (РФП), меченные позитрон-излучающими ультракороткоживущими радионуклидами (УКЖР). Их применение позволяет уменьшить время исследования и радиационную нагрузку на больного, так как большая часть препарата распадается уже во время исследования. Кроме того, многие элементы, имеющие позитрон-излучающие УКЖР, такие как ¹¹C, ¹³N, ¹⁵O (а также ¹⁸F, выступающий как аналог водорода) принимают самое активное участие в большинстве биологических процессов человеческого организма. Методом ПЭТ можно исследовать любую функцию организма - необходимо только выбрать химическое соединение, критически важное для осуществления этой функции^⁶. ПЭТ позволяет выявлять опухолевые очаги и количественно оценивать их биологическую активность, что выгодно отличает данный метод от анатомо-топографических методов лучевой диагностики (ультразвуковой томографии, рентгеновской компьютерной и магнитно-резонансной томографии), оценивающих динамику опухолевых субстратов по изменению их размеров и структуры ^⁷. Позитронно-эмиссионная томография точно регистрирует явления, которые этому предшествуют ‐ изменения в обменных процессах.

Таким образом, ПЭТ позволяет в режиме реального времени наблюдать перенос исследуемых веществ в организме человека, протекание биохимических процессов и кроме диагностических целей полезен для исследования воздействия лекарственных препаратов. На данный момент ПЭТ – единственный в мире способ, позволяющий диагностировать некоторые опухоли на так называемой "нулевой" стадии^⁸.

2.1.2. ПЭТ/КТ:

Большинство сложностей и ошибок ПЭТ диагностики происходят из-за анатомической бедности ПЭТ изображений. Поэтому при интерпретации результатов ПЭТ исследований необходимо иметь КТ или МРТ снимки для визуального сопоставления морфологической и функциональной информации. Уникальное совмещение ссылка скрыта и компьютерной томографии дает возможность получить не только изображения процесса обмена веществ, но и внутренних органов, тканей и участков скелета. В то время как позитронно-эмиссионная томография выявляет даже самые мелкие опухолевые структуры, компьютерная томография очень точно определяет их локализацию.

2.1.3. Онкология и ПЭТ

ПЭТ - один из наиболее чувствительных методов диагностики рака, что связано с высоким уровнем обмена веществ раковых клеток, в результате чего пораженные ткани взаимодействуют с радиоактивным препаратом намного активнее, чем здоровые ткани. До 90% всех ПЭТ-исследований в мире проводятся для обследования онкологических больных^⁹. Также при позитронно-эмиссионной томографии можно отличить злокачественные опухоли от воспалительных и доброкачественных образований. ПЭТ применяют не только для обнаружения злокачественных опухолей, но и для оценки распространенности рака – имеет ли место поражение одного органа, или болезнь имеет системный характер с наличием метастазов^¹⁰. В большинстве случаев, если рак обнаружен на ранней стадии, его можно вылечить. Позитронно-эмиссионная томография используется для ранней диагностики рака и определения наилучшего метода лечения – химиотерапия, облучение или хирургическое лечение.

2.1.4. Кардиология и ПЭТ

ПЭТ применяется для измерения кровотока по коронарным артериям и выявления ишемической болезни сердца. С помощью позитронной томографии в постинфарктном периоде можно отличить плохо сокращающиеся, но живые участки миокарда (которые еще могут восстановиться) от необратимых изменений в виде рубцов. Комбинирование позитронно-эмиссионной томографии и перфузионного исследования может послужить для оценки показаний к операции шунтирования сосудов сердца. ПЭТ позволяет определить выраженность заболевания сердца и влияние болезни на работу сердца.

2.1.5. Неврология и ПЭТ

ПЭТ в неврологии применяется при ссылка скрыта, ссылка скрытае, эпилепсии, ссылка скрыта, ссылка скрыта. В 2003 году ученым-медикам удалось впервые в мире прижизненно с помощью позитронно-эмиссионной томографии поставить достоверный диагноз на ранних стадиях болезни Альцгеймера^¹¹. В отличие от ссылка скрыта и ссылка скрыта, при ПЭТ оцениваются функциональные изменения на уровне клеточного метаболизма. Это очень важно, поскольку часто изменения на функциональном клеточном уровне предшествуют морфологическим изменениям. Поэтому, многие заболевания в неврологии диагностируются при помощи ПЭТ, намного раньше, чем на ссылка скрыта и ссылка скрыта.

2.1.6. Структура ПЭТ-центра

Проведение ПЭТ-исследования предполагает наработку радионуклидов на циклотроне, с последующим мечением ими специфических РФП, введении этих РФП пациенту и визуализацией процессов их накопления и метаболизма в организме при ПЭТ-сканировании, как было описано ранее. Поэтому ПЭТ-центр должен иметь циклотрон для наработки позитрон-излучающих изотопов, радиохимический комплекс для производства РФП, меченных этими изотопами, и радио-диагностическое отделение, оснащенное ПЭТ или ПЭТ/КТ томографами. Этот комплекс создается как отдельно контролируемая зона. Процессы наработки изотопов и синтеза РФП происходят под контролем дистанционной системы наблюдения, что максимально сокращает время контакта персонала ПЭТ-центра с радиоактивностью.

Поскольку позитронно-излучающие изотопы быстро распадаются, из соображений рентабельности ПЭТ- центр целесообразно оснащать минимум тремя ПЭТ-камерами для того, чтобы одновременно исследовать сразу нескольких пациентов^¹².

2.1.7. Радиофармпрепараты для ПЭТ

Как было указано ранее, чаще всего в ПЭТ используются ультракороткоживущие изотопы - ¹⁸F (период полураспада 109 минут), ¹¹C (период полураспада 20 минут), ¹³N (период полураспада 10 минут) и ¹⁵O (период полураспада 2 минуты). Использование УКЖ-изотопов для метки РФП, вводимых пациенту, предоставляет два основных преимущества по сравнению с другими видами радиоизотопной диагностики. Во-первых, метка именно этими изотопами не меняет химических свойств РФП, следовательно, они являются функциональными аналогами естественных метаболитов (углеводов, белков, липидов, нуклеиновых кислот), и распределение в организме надлежащим образом выбранных РФП адекватно отражает параметры исследуемого биохимического процесса и/или функционального состояния организма. Во-вторых, короткий период полураспада данных изотопов позволяет проводить многократные исследования (в частности, при использовании РФП, меченных ¹⁵O - каждые 15 минут).

В настоящее время существует множество различных РФП для ПЭТ^¹³. Так, например, аналоги природной глюкозы:¹⁸F-фтордезоксиглюкоза (¹⁸F-ФДГ), [1-¹¹C]-D-глюкоза- используются для оценки скорости метаболизма глюкозы, меченная [¹⁵O] вода служит для оценки мозгового кровотока, [¹⁵O₂]– для оценки метаболизма кислорода. [¹¹C]-метил-L-метионин, [¹¹C]-лейцин, [¹⁸F]-тирозин, ¹⁸F-фторхолин– для определения уровня метаболизма и транспорта аминокислот и синтеза белков и т.п. Таким образом, разнообразие существующих РФП позволяет выбрать оптимальный вариант, в зависимости от целей исследования для наиболее адекватной ПЭТ-методики. В последние годы появились сообщения об успешном применении ¹⁸F-холина и ¹¹С-ацетата в исследованиях рака предстательной железы и опухолей мозга, ¹⁸F-DOPA для нейроэндокринных и гломусных опухолей, феохромоцитомы, медуллярного рака щитовидной железы, ¹¹С-метионина для опухолей головы и шеи, легких, молочной железы, но этих данных пока недостаточно. Поэтому в клинических исследованиях используется ограниченное количество РФП, а в подавляющем большинстве случаев^¹⁴ применяется ¹⁸F-ФДГ.

Blog