Ядерные материалы используются во всем, от ПЭТ до химиотерапии.
В больницах или по телевизору вы, вероятно, видели пациентов, проходящих лучевую терапию от рака, и врачей, заказывающих ПЭТ-сканирование для диагностики пациентов. Это часть медицинской специальности, называемой ядерной медициной . Ядерная медицина использует радиоактивные вещества для визуализации тела и лечения болезней. При постановке диагноза и лечении он учитывает как физиологию (функционирование), так и анатомию тела.
В этой статье мы объясним некоторые методы и термины, используемые в ядерной медицине. Вы узнаете, как радиация помогает врачам заглянуть внутрь человеческого тела глубже, чем когда-либо.
Визуализация в ядерной медицине
Одна проблема с человеческим телом заключается в том, что оно непрозрачно, и смотреть внутрь, как правило, больно. В прошлом диагностическая хирургия была одним из распространенных способов заглянуть внутрь тела, но сегодня врачи могут использовать огромное количество неинвазивных методов. Некоторые из этих методов включают в себя рентген, МРТ, компьютерную томографию, ультразвук и так далее. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, которые делают их полезными для разных состояний и для разных частей тела.Методы визуализации в ядерной медицине дают врачам еще один способ заглянуть внутрь человеческого тела. Эти методы сочетают в себе использование компьютеров, детекторов и радиоактивных веществ. Эти методы включают:
- Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
- Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)
- Сердечно-сосудистая визуализация
- Сканирование костей
Визуализация в ядерной медицине полезна для обнаружения:
- опухоли
- аневризмы (слабые места в стенках кровеносных сосудов)
- нерегулярный или недостаточный приток крови к различным тканям
- нарушения кровяных телец и недостаточное функционирование органов, например, недостаточность функции щитовидной железы и легких.
СОДЕРЖАНИЕ
- Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
- ОФЭКТ, сердечно-сосудистая визуализация и сканирование костей
- Лечение в ядерной медицине
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
ПЭТ создает изображения тела, обнаруживая излучение, исходящее от радиоактивных веществ. Эти вещества вводятся в организм и обычно помечаются радиоактивными атомами, такими как углерод-11, фтор-18, кислород-15 или азот-13, которые имеют короткое время распада. Эти радиоактивные атомы образуются при бомбардировке обычных химикатов нейтронами с образованием короткоживущих радиоактивных изотопов . ПЭТ обнаруживает гамма-лучи, испускаемые в том месте, где позитрон, испускаемый радиоактивным веществом, сталкивается с электроном в ткани.
При сканировании ПЭТ пациенту вводят радиоактивное вещество и помещают на плоский стол, который постепенно перемещается через корпус в форме «пончика». Этот корпус содержит круглую решетку детекторов гамма-излучения (рис. 2), которая имеет ряд сцинтилляционных кристаллов, каждый из которых подключен к фотоумножительной трубке. Кристаллы преобразуют гамма-лучи, испускаемые пациентом, в фотоны света, а фотоэлектронные умножители преобразуют и усиливают фотоны в электрические сигналы. Эти электрические сигналы затем обрабатываются компьютером для создания изображений. Затем стол перемещается, и процесс повторяется, в результате чего получается серия изображений тонких срезов тела над интересующей областью (например, мозг, грудь, печень). Эти тонкие изображения срезов можно собрать в трехмерное изображение тела пациента.
ПЭТ позволяет получать изображения кровотока или других биохимических функций в зависимости от типа молекулы, которая помечена радиоактивными метками. Например, ПЭТ может отображать изображения метаболизма глюкозы в головном мозге или быстрые изменения активности в различных областях тела. Однако в стране мало центров ПЭТ, потому что они должны быть расположены рядом с ускорителем частиц, который производит короткоживущие радиоизотопы, используемые в технике.
ОФЭКТ, сердечно-сосудистая визуализация и сканирование костей
ОФЭКТ - это метод, похожий на ПЭТ. Но радиоактивные вещества, используемые в ОФЭКТ (ксенон-133, технеций-99, йод-123), имеют более длительное время распада, чем те, которые используются в ПЭТ, и излучают одиночные, а не двойные гамма-лучи. ОФЭКТ может предоставить информацию о кровотоке и распределении радиоактивных веществ в организме. Его изображения имеют меньшую чувствительность и менее детализированы, чем изображения ПЭТ, но метод ОФЭКТ дешевле, чем ПЭТ. Кроме того, центры ОФЭКТ более доступны, чем центры ПЭТ, потому что они не должны располагаться рядом с ускорителем частиц.В методах визуализации сердечно-сосудистой системы используются радиоактивные вещества для построения карты кровотока через сердце и кровеносные сосуды. Одним из примеров метода визуализации сердечно-сосудистой системы является стресс-тест с таллием, в котором пациенту вводят радиоактивное соединение таллия, тренируют на беговой дорожке и получают изображение с помощью гамма-камеры. После периода отдыха исследование повторяется без упражнения. Изображения до и после тренировки сравниваются, чтобы выявить изменения кровотока к работающему сердцу. Эти методы полезны для обнаружения закупоренных артерий или артериол в сердце и других тканях.
Сканирование костей обнаруживает излучение радиоактивного вещества (метилдифосфат технеция-pp), которое при попадании в организм накапливается в костной ткани, поскольку костная ткань хорошо накапливает соединения фосфора. Вещество накапливается в областях с высокой метаболической активностью, поэтому на полученном изображении видны «яркие пятна» высокой активности и «темные точки» низкой активности. Сканирование костей полезно для обнаружения опухолей, которые обычно обладают высокой метаболической активностью.
Лечение в ядерной медицине
В тестах визуализации ядерной медицины введенные радиоактивные вещества не причиняют вреда организму. Радиоизотопы, используемые в ядерной медицине, быстро распадаются, от нескольких минут до часов, имеют более низкие уровни излучения, чем при обычном рентгеновском или компьютерном сканировании, и выводятся с мочой или испражнениями.Но некоторые клетки сильно страдают от ионизирующего излучения - альфа, бета, гамма и рентгеновских лучей. Клетки размножаются с разной скоростью, и быстро размножающиеся клетки страдают сильнее, чем стандартные клетки, из-за двух свойств:
- У клеток есть механизм, который может восстанавливать поврежденную ДНК.
- Если клетка обнаруживает, что ее ДНК повреждена во время деления, она самоуничтожается.
Поскольку многие формы рака характеризуются быстрым делением клеток, их иногда можно лечить с помощью лучевой терапии. Обычно радиоактивные проволоки или пузырьки помещают рядом с опухолью или вокруг нее. При глубоких опухолях или опухолях в неоперабельных местах высокоинтенсивные рентгеновские лучи фокусируются на опухоли.
Проблема такого лечения заключается в том, что нормальные клетки, которые быстро размножаются, могут быть затронуты вместе с аномальными клетками. Волосковые клетки, клетки, выстилающие желудок и кишечник, клетки кожи и клетки крови - все они быстро воспроизводятся, поэтому на них сильно влияет радиация. Это помогает объяснить, почему люди, проходящие лечение от рака, часто страдают от выпадения волос и тошноты.
Ядерные материалы также используются для создания радиоактивных индикаторов, которые можно вводить в кровоток. Одна из форм индикатора течет в крови и позволяет увидеть структуру кровеносных сосудов. Эта форма наблюдения позволяет легко обнаружить сгустки и другие аномалии кровеносных сосудов. Кроме того, в определенных органах тела концентрируются определенные химические вещества - щитовидная железа концентрирует йод, поэтому путем введения радиоактивного йода в кровоток можно обнаружить определенные опухоли щитовидной железы. Точно так же раковые опухоли концентрируют фосфаты. При введении радиоактивного изотопа фосфора-32 в кровоток опухоли можно обнаружить по их повышенной радиоактивности.
