| Научный журнал
 ПОЗИТРОННО-ЭМИССИОННАЯ ТОМОГРАФИЯ В ДИАГНОСТИКЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ И ДРУГИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА | статьи | Научный журнал

ПОЗИТРОННО-ЭМИССИОННАЯ ТОМОГРАФИЯ В ДИАГНОСТИКЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ И ДРУГИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА

Опубликовано: 04-07-2014
Автор(ы): Л.А.Тютин1, Н.А.Базарбаев2, Т.А.Адылханов3, М.Н.Сандыбаев2, А.А.Станжевский1, Э.М.Мухаметкалиева 1Российский научный центр радиологии и хирургических технологии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи, г.Санкт-Петербург; 2Региональный онкологический диспансер, г.Семей; 3Государственный медицинский университет г.Семей

Достигнутые в последнее время успехи в области диагностики и лечения различных заболеваний во многом связаны с появлением высокоэффективных диагностических установок, таких как ультразвуковые сканнеры, компьютерные рентгеновские и магнитно-резонансные томографы, приборы радионуклидной диагностики (РНД), которые нашли широкое применение в клинической практике. В изучении этиологии и патогенеза ряда заболеваний исключительно важную роль играет принципиально новый метод функциональной интроскопии - позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), позволяющая исследовать биохимические и физиологические процессы на клеточном и молекулярном уровне. Высокий потенциал ПЭТ связан с тем, что она предоставляет широкие возможности для точной количественной оценки региональных биохимических процессов в живом организме «in vivo» [1].

ПЭТ, как один из методов РНД, основана на использовании нуклидов, с помощью которых обычно метят биологические соединения. Свойства этих диагностических средств - радиофармацевтических препаратов (РФП), играют первостепенную роль, так как РФП должен достоверно отражать происходящие в организме процессы, сохраняя при этом свои естественные качества. Однако для традиционной РНД не удалось найти подходящие радионуклидные маркеры, которые можно было бы встраивать в вещество, не изменяя его свойств. Решение этой сложной задачи оказалось по силам ПЭТ-технологии.

Для ПЭТ используются изотопы естественных биоэлементов, таких как 11C, 13N, 15O, и 18F, получить которые оказалось возможным лишь на ускорителях заряженных частиц - циклотронах. Отличительной особенностью этих циклотронных радионуклидов являются их короткие периоды полураспада: от 2-х минут у 15O до 109 минут у 18F, и поэтому они не могут транспортироваться на значительные расстояния. Единственный путь решения этой проблемы - создание медицинских циклотронных комплексов (МЦК), включающих циклотрон, технологические линии для получения радионуклидов и производство РФП на их основе, которые должны располагаться в самом медицинском учреждении или в непосредственной близости от него. Ультракороткоживущие радионуклиды, используемые для ПЭТ, являются позитронными излучателями (эмиттерами), откуда и происходит название метода - позитронная эмиссионная томография. Позитроны при соударении с электронами исчезают (аннигилируют), в результате чего их энергия трансформируется в два фотона, которые разлетаются под углом 1800. Для регистрации такого аннигиляционного «двухфотонного» излучения и были разработаны позитронные эмиссионные томографы [2].

Появление ПЭТ связано с большим количеством изобретений и открытий, накапливавшихся в течении десятилетий. Так, в 1930 году был изобретен циклотрон, после чего и появились «циклотронные» радионуклиды, позволившие резко расширить возможности химиков по созданию РФП. Короткие периоды полураспада позитронных эмиттеров позволили снизить лучевую нагрузку на больного, но в то же время они потребовали создания новых систем для производства РФП. Появилось большое количество меченных ультракороткоживущими радионуклидами биосоединений и лекарств, в том числе многие естественные биологически активные веществ, такие как глюкоза, вода, жирные кислоты, аминокислоты, газы и т.д.

Первый позитронный сканер был описан в 50-х гг., но лишь в 1972 году в США был создан действующий ПЭТ. Столь длительный «переходный» период был связан с разработкой сложного программного обеспечения аппарата. Разнообразие конструктивных решений и используемых для ПЭТ материалов, характерное для 70-80-х годов, в начале 90-х сменилось разнообразием предназначений и конфигураций фактически одной кольцевой модели ПЭ-томографа, собранной из кристаллов германата бария, причем для подавляющего большинства серийных ПЭТ выбрана именно такая схема. Широкое применение высокоскоростной видеотехники, дающей возможность проводить первичную обработку сигнала уже в измерительном кольце, характерное для ПЭТ 90-х гг, позволило снизить себестоимость аппарата, снизить шумы, минимизировать общие размеры комплекса. Однако наиболее важное значение имеет постоянно развивающаяся индустрия программного обеспечения, обработки и представления данных, конкретизация и детализация программ.

На ранних сроках развития ПЭТ, когда не было известно возможно ли создать концентрацию РФП, достаточную для получения изображения нейрорецепторов, использовались системы для изучения только головы с наиболее близким расположением детекторов к мозгу. В настоящее время существует тенденция к использованию универсальных систем для изучения всего тела, подходящих не только для изучения мозга, но также и любых других органов, при этом разрешающая способность современных ПЭТ достигает 3-4 мм.

Важной вехой на пути к клиническому использованию ПЭТ было изобретение 18F-дезоксиглюкозы (ФДГ). Было обнаружено, что дезоксиглюкоза-6-фосфат, продукт реакции дезоксиглюкозы с ферментом гексокиназой, попадает в биохимическую "ловушку". При этом возникает уникальная ситуация, когда препарат позволяет регистрировать часть процесса утилизации глюкозы, а именно ее транспортный перенос через мембрану, и, т.о. раздельно оценивать фазы метаболического процесса. Особое значение для развития ПЭТ-метода имела разработка многокамерных математических моделей, с помощью которых можно корректно преобразовывать простое распределение активности в срезе в количественные «метаболические» или физиологические данные, так например скорость метаболизма глюкозы можно измерять в миллиграммах глюкозы на 100 грамм ткани в минуту, а скорость кровотока - в миллилитрах крови на 100 грамм ткани в минуту.

Метод ПЭТ обладает уникальными возможностями в решении фундаментальных и прикладных проблем биологии и медицины. В кардиологии метод ПЭТ позволяет локализовать повреждения миокарда, определять степень сужения коронарных артерий при ИБС: оценивать жизнеспособность тканей миокарда в ишемизированных и постинфарктных областях, определять возможность и целесообразность проведения оперативного восстановления кровоснабжения миокарда, например, при аортокоронарном шунтировании (АКШ), диагностировать на ранних стадиях диффузные изменения в миокарде при кардиомиопатии, миокардиодистрофии. Каким образом ПЭТ позволяет решать вопросы о жизнеспособности миокарда? Обычно пациенты приходят на это исследование тогда, когда неясным остается один вопрос - жив ли миокард в зоне с нарушенным кровообращением. Точный ответ на этот вопрос в ряде случаев может дать только ПЭТ с ФДГ: если потребление глюкозы в зоне поражения сохраняется, значит миокард еще жив и реваскуляризация показана.

В 1930 была обнаружена прямая зависимость между скоростью потребления глюкозы и степенью злокачественности опухолей. Именно это явление легло в основу использования ПЭТ при распознавании опухолей. ПЭТ дает возможность определять стадию и распространенность опухолевого процесса, выявлять наличие и локализацию метастазов, контролировать продолженный рост опухолей, определять чувствительности новообразования к лучевому или химиотерапевтическому лечению. ПЭТ позволяет своевременно оценить эффект (уже через 2 недели после проведенной лучевой- или химеотерапии), что особенно важно в случаях, когда у больного имеется неоперабельная опухоль. Не менее остро стоит вопрос поиска безадресных метастазов при наличии первичной опухоли, ведь от этого зависит выбор тактики лечения и в целом прогноз заболевания. ПЭТ-исследования также имеют большую ценность при разграничении радиационного некроза или отека от продолженного роста [3].

В неврологии, нейрохирургии и психиатрии метод позволяет проводить диагностику обменных и сосудистых нарушений головного мозга, продолженного роста или рецидивов опухолей, локализовать очаги патологической активности при эпилепсии, контролировать состояние нейрорецепторов и биохимию мозга при шизофрении, деменции и др. Было отмечено, что участки гипофункции структур мозга часто оказываются ответственными за возникновение приступов при эпилепсии; выявление таких участков имеет важное значение для ее лечения. В этом случае применение ПЭТ позволяет корректно локализовать очаг эпилептической активности и избежать неадекватного вмешательства [4].

В трансплантологии метод позволяет определять жизнеспособность трансплантата (почки, сердце, кости, печень и др.).

В фармакологии ПЭТ позволяет изучать фармакодинамику и фармакокинетику лекарственных веществ, оценивать терапевтический эффект различных препаратов.

ПЭТ по силам не только практические клинические задач, но этот прибор также может и должен быть использован для решения теоретических проблем медицины, посредством ПЭТ стало возможным реально исследовать на молекулярном уровне региональную биохимию живых органов, изучать их физиологию и патологию, в т.ч. физиологию высшей нервной деятельности человека.

ПЭТ стала неотъемлемой частью медицины в большинстве развитых стран. Достаточно сказать, что только в Европе сегодня используется около 100 ПЭТ и парк их постоянно расширяется и совершенствуется. В США операции на сердце, связанные с аортокоронарным шунтированием, не проводятся без заключения ПЭТ о жизнеспособности миокарда, в Германии исследования онкологических больных на ПЭТ являются обязательными.

Надо отметить, что ПЭТ - это не только высокоэффективная, но и рентабельная диагностическая техника. В день на ПЭТ может быть проведено в среднем 10-15 уникальных исследований, а это несколько тысяч обследованных пациентов в год. Для успешной работы ПЭТ-центра необходима слаженная работа большой группы специалистов разного профиля: физиков, контролирующих работу ускорителя радиохимиков, синтезирующих РФП, инженеров, отвечающих за правильную работу ПЭТ, врачей-радиологов, регламентирующих и контролирующих протоколы исследований, клиницистов - невропатологов, нейрохирургов, психиатров, онкологов кардиологов и т.д. В силу столь сложной организации ПЭТ не может являться дешевым методом и использоваться как скринниг-тест, но и репутации чрезмерно дорогостоящего оборудования она не заслуживает. Осталось только добавить, что в настоящее время в Казахстане проводятся интенсивная работа по созданию 3 ПЭТ центров в гг. Астана, Алматы и Семей.

 

Литература

1. Тютин Л.А., Фадеев Н.П., Рыжкова Д.В. и др. Клинический опыт применения позитронно-эмиссионной томографии с 2-фтор, 18F-2-дезокси-D-глюкозой для диагностики злокачественных новообразований молочной железы // Вестн. рентгенол. радиол. – 2001. - №6. – С. 14-18.

2. Adler L., Crowe J., al-Kaisi N., Sunshine J. Evaulation of breast masses and axillary limph nodes with 2-(fluorine-18)-fluoro-2-deoxy-D-glucose PET // Radiology. – 1993. – Vol.187. – P. 743-750.

3. Nieweng O.E., Kirn E.E., Wong W.H. et al. Positron emission tomography with fluorine -1- deoxyglucose in the detection and staging of breast cancer // Canser. 1993. – Vol. 71. – P. 3920-3925.

4. KhalkhaliI. Vargas H.I. The role of nuclear medicine in breast cancer detection // Radiol. Clin. North. am. – 2001. – Vol.39. - №5. – P.201-210.

год: 2010 выпуск №1