Scyntygrafia statyczna

Podstawy
medycyny nuklearnej
Obrazowanie w medycynie
CT
Rtg
Promieniowanie rentgenowskie
usg
Ultradźwięki
MR
Magnetyczny rezonans
jądrowy
Medycyna nuklearna
SPECT
PET
Promieniowanie X
Jonizujące
Obraz transmisyjny
Obraz odzwierciedla różnice w intensywności pochłaniania
promieniowania X przez tkanki
i narządy.
Różnice te mogą być zwiększone przez podanie środków
kontrastowych wypełniających naczynia krwionośne, jamy
ciała i inne przestrzenie
(kanał kręgowy, stawy, itp.)
Obraz radiologiczny ma wysoką rozdzielczość
Badaniu może towarzyszyć interwencja
(zabieg leczniczy)
Ultradźwięki
Obraz zróżnicowanej echogeniczności pochodzi z rejestracji
intensywności odbicia fali akustycznej (mechanicznej) przez struktury o
różnym oporze akustycznym
(impedancji).
Obraz może przedstawiać:
- echostrukturę narządów i tkanek w czasie rzeczywistym
- szybkość przepływu krwi (wykorzystując zjawisko Dopplera)
Badanie może mieć charakter czysto diagnostyczny, może też służyć do
wspomagania zabiegu diagnostycznego (np. biopsji cienkoigłowej) lub
leczniczego (np. punkcji torbieli)
Badanie łatwo dostępne i tanie (z pewnymi wyjątkami), o szerokich
zastosowaniach
Rezonans magnetyczny
Metoda oparta jest na absorbcji ultrakrótkich fal radiowych przez
jadra atomów (głównie wodoru) znajdujących się w jednorodnym polu
magnetycznym o wysokim natężeniu (kilka do kilkudziesięciu tysięcy razy
wyższym niż natężenie pola magnetycznego Ziemi).
Rejestracji poddawane są lokalne zmiany natężenia pola magnetycznego
występujące w trakcie zjawiska absorbcji.
Obraz odzwierciedla w dowolnej płaszczyźnie przekroju rozkład gęstości
protonów (jąder atomów wodoru) i parametrów zależnych od wiązań
chemicznych w jakich dany atom uczestniczy oraz od ruchu substancji
(np. krwi) w pobudzanym obszarze. Intensywność fali rezonansowej może
być modyfikowana przez paramagnetyczne środki kontrastujące.
Obrazy o wysokiej rozdzielczości.
medycyna nuklearna
Zajmuje się zastosowaniem radionuklidów w postaci
otwartych źródeł promieniowania, obejmując
wykorzystanie związków znakowanych izotopami
promieniotwórczymi lub izotopów w stanie
atomowym dla celów diagnostyki i leczenia
Budowa atomu
A
Z
protony
X
neutrony
A – liczba masowa -suma
protonów i neutronów w
jądrze atomu
Z-liczba atomowa -liczba
protonów w jądrze atomu
elektrony
Izotop
To odmiana tego samego pierwiastka różniąca się
liczbą neutronów w jądrze (liczbą masową A)
Izotopy wodoru
1
1
H
2
1
H
3
1
H
Izotopy promieniotwórcze
(radioizotopy, radionuklidy)
To takie, które ulegają samoistnym –
spontanicznym rozpadom i emitują energię
diagnostyka
Jądro
promieniotwórcze
elektromagnetyczne
(kwanty
γ)
promieniowanie
korpuskularne
(cząstki β – elektrony, pozytony,
cząstki α – jądra helu)
terapia
Przemiany jądrowe
przemiana w jądrach radionuklidów z
towarzyszącą emisją promieniowania
gamma.
Przenika przez tkanki poza ustrój
rozpad jąder radionuklidów, z emisją
promieniowania beta (elektronów lub
pozytonów).
Zasięg w ustroju – kilka mm (2-10)
rozpad jąder radionuklidów, z emisją
promieniowania alfa (jąder helu).
Zasięg w ustroju – kilkadziesiąt μm
Wielkości charakteryzujące
przemiany jądrowe
Czas zaniku połówkowego T1/2 – czas, po którym
początkowa liczba jąder atomów radionuklidu
zmniejszy się do połowy
-
- Aktywność radionuklidu – liczba rozpadów
zachodząca w badanej próbie w jednostce czasu
Bekerel (1 Bq) – 1 rozpad na sekundę
- Energia promieniowania – wielkość
energii cząstek i fotonów
eV – elektronowolty
Izotopy stosowane w medycynie
nuklearnej
Diagnostyka (emitery promieniowania gamma o
krótkich okresach zaniku połówkowego – od kilku do
kilkudziesięciu godzin) np: technet - 99mTc,
jod – 131I, 123I, ind – 111In, tal – 201Tl, gal – 67Ga
Terapia (emitery promieniowania beta o
zasięgu kilku milimetrów) np.
jod - 131I, stront – 89Sr, samar – 153Sm,
ren – 186Re, itr - 90Y, lutet - 177Lu
(próby wprowadzenia alfa-emiterów, np.
astat - 211At, bizmut 212/213Bi)
Medycyna
nuklearna
99mTc
Radioaktywny technet 99mTc, ze względu na swoje
korzystne cechy fizyko-chemiczne jest radioizotopem
najczęściej stosowanym w medycynie nuklearnej
- krótki T1/2 fiz.- 6 godz
- energia prom. Gamma (140 keV) odpowiednia do pomiarów
aparatami scyntygraficznymi
- duża reaktywność chemiczna (łatwość tworzenia
kompleksów z różnymi ligandami)
- dobra dostępność: uzyskiwany z generatora molibdenowotechnetowego na miejscu, w pracowni medycyny nuklearnej
Generator
99Mo-99mTc
Radiofarmaceutyk - RF
Jest to substancja wprowadzona do ustroju
zawierająca w swojej cząsteczce promieniotwórczy
nuklid (atom) emitujący przenikliwe promieniowanie
(gamma), które może być wykorzystywane dla celów
diagnostycznych (scyntygrafii) lub emitujący
promieniowanie cząsteczkowe o krótkim zasięgu
(beta, alfa) umożliwiające leczenie zmian
chorobowych, w obrębie bądź w pobliżu których
lokalizuje się radiofarmaceutyk
RF
131I
131I↔
Hipuran
Drogi wprowadzania radiofarmaceutyków do ustroju
Wziewnie
Do kanału
kręgowego
Doustnie
Dożylnie
Dopęcherzowo
Dostawowo
Podskórnie
Funkcje medycyny nuklearnej
Diagnostyczne
Obrazowe
(scyntygrafia)
Scyntygrafia
statyczna
Terapeutyczne
Nieobrazowe
(np. oznaczenia klirensowe)
Scyntygrafia
dynamiczna
• narządowa
planarna
• całego ciała
• tomografia emisyjna pojedynczych fotonów - SPECT
• pozytonowa tomografia emisyjna - PET
}
Kamera scyntylacyjna
Ekran
Detektor
Radiofarmaceutyk zgromadzony w sercu
Medycyna nuklearna
Funkcje diagnostyczne:
Obrazowe (scyntygrafia)
- obraz emisyjny
- odzwierciedla określoną funkcję narządu (prawidłową lub nieprawidłową)
- Scyntygrafia może być:
1) statyczna (planarna lub tomograficzna)
rozmieszczenie radiofarmaceutyku obrazujące stan
czynnościowy
określonych tkanek (również położenie, kształt i wielkość
narządu)
2) dynamiczna
przemieszczanie się radiofarmaceutyku przez określony narząd,
odzwierciedlające jego funkcję lub analiza czynności kinetycznej
wyznakowanego radiofarmaceutykiem narządu, np. jamy lewej
komory serca
Rozdzielczość obrazów scyntygraficznych jest mniejsza niż USG, rtg czy RM
Radioizotopowe badanie diagnostyczne
(obrazowe, nieobrazowe) odzwierciedla
określoną funkcję narządu
(prawidłową lub nieprawidłową).
Badanie obrazowe - scyntygrafia
Badanie drogą pomiarów zewnętrznych rozmieszczenia w ustroju
pacjenta (najczęściej w konkretnym narządzie) aktywności podanej
w postaci radiofarmaceutyku
Przykład: scyntygrafia statyczna - wątroba
Wątroba - obraz prawidłowy
Wątroba - guz
Statyczny scyntygram prezentujący regionalną funkcję fagocytarną układu
siateczkowo-śródbłonkowego watroby.
Nieobrazowe badania radioizotopowe
Badania rozmieszczenia radiofarmaceutyku w różnych zbiornikach
ustrojowych oraz szybkości przemieszczania się między nimi, a
także szybkości wydalania (np. oznaczenia klirensowe)
Cp
Przykład
Stężenie
99mTc DTPA
w osoczu
czas
Jest to podstawa do oznaczenia szybkości przesączania kłębkowego (klirens; GFR)
Radioizotopowa terapia
(metodami medycyny nuklearnej)
Leczenie zmian chorobowych promieniowaniem
beta (obecnie również alfa) emitowanym przez
radiofarmaceutyki wychwycone przez komórki
patologicznie zmienione lub odłożone w ich
bezpośrednim sąsiedztwie
Radioizotopowa terapia (metodami
medycyny nuklearnej)
chorób tarczycy (łagodnych i złośliwych)
radioaktywnym jodem – 131I
bólów w przebiegu przerzutów
nowotworowych do kości
wysięków stawowych
guzów nowotworowych
Kamera scyntylacyjna
głowice
Metoda scyntygrafii
Podstawowe narzędzie: KAMERA SCYNTYLACYJNA
kolimator
sygnały elektryczne
do konsoli
przedwzmacniacze
fotopowielacze
światłowód
kryształ
scyntylacyjny
kolimator
Schemat poglądowy głowicy
Metoda scyntygrafii
Podstawowe narzędzie: KAMERA SCYNTYLACYJNA
zjawisko
scyntylacji
kryształ scyntylacyjny
kolimator
Każdy błysk lokalizowany w układzie
współrzędnych x,y
Powstawanie obrazu planarnego
51 cm
n
Obraz analogowy
n
51 cm
Komórki matrycy cyfrowej
Obraz cyfrowy
Scyntygrafia statyczna
Warunki:
1. Rozmieszczenie radiofarmaceutyku w narządzie nie ulega zmianie podczas
badania.
2. Badanie wykonywane
narządzie.
po
uzyskaniu
~stałego
poziomu
aktywności
Informacje uzyskiwane:
1. Obecność patologicznych obszarów zmienionego wychwytu (zmniejszonego
lub zwiększonego).
2. Dodatkowo: położenie, kształt, wielkość narządu
w
Scyntygrafia statyczna
Wątroba i śledziona - obraz prawidłowy
Prawidłowe scyntygramy perfuzyjne płuc
proj. przednia
proj. tylna
śródpiersie
przednie
P
zarys
sylwetki serca
śródpiersie
tylne
L
L
P
Scyntygrafia perfuzyjna płuc
proj. przednia
proj. tylna
proj. tylna skośna lewa
proj. tylna skośna prawa
rtg
Zatorowość płucna
Scyntygrafia tarczycy
Scyntygrafia całego ciała
(bad. układu kostnego)
Kościec osoby dorosłej obraz prawidłowy
Kościec kilkuletniego dziecka obraz prawidłowy
Obraz nieprawidłowy:
mnogie przerzuty
(ogniska gorące) w czaszce,
kręgosłupie, miednicy, żebrach
Scyntygrafia receptorowa całego ciała
99mTc-Somatostatyna
Przerzuty raka nerki
Ognisko wznowy rakowiaka
Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów (SPECT)
Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów (SPECT)
PERFUZYJNA SCYNTYGRAFIA MÓZGU PRZY UŻYCIU Tc-HMPAO
Trójwymiarowa prezentacja badania SPECT
Nerka podkowiasta
Pozytonowa tomografia emisyjna (PET)
Radio- T1/2
nuklid [min]
18F
- 109,8
15O
- 2,0
11C
- 20,4
13N
- 9,97
82Rb
- 1,27
Główne korzyści:
• możliwość badań przy użyciu naturalnych związków występujących w ustroju (lub ich bliskich
analogów) o znanym zachowaniu fizjologicznym.
• lepsza rozdzielczość obrazów niż w tomografii SPECT
Wada: wyższy koszt w porównaniu z konwencjonalnymi badaniami radioizotopowymi
(planarnymi, SPECT)
Scyntygrafia dynamiczna
• Badanie rozpoczynane (na ogół) w momencie injekcji
RF
• Badanie rejestrowane w postaci sekwencji obrazów
scyntygraficznych
• Czas akwizycji pojedynczego obrazu zależy od
szybkości badanego procesu
Dynamiczne badanie nerek - renoscyntygrafia
Kolejne obrazy scyntygraficzne w interwałach minutowych
Badanie dynamiczne nerek - renoscyntygrafia
Krzywe renograficzne
Scyntygrafia dynamiczna wątroby i dróg żółciowych - cholescyntygrafia
Prawidłowa funkcja wątroby i sprawny pasaż żółci do jelit
Koncepcja nakładania czyli „fuzji” obrazów
w nowoczesnej diagnostyce medycznej
Nakładanie
(„fuzja”)
obrazów
wnętrza
organizmu otrzymywanych przy użyciu różnych
technik diagnostyki medycznej jest realizacją
idei
uzyskiwania
zintegrowanych
komplementarnych,
informacji
diagnostycznych
dotyczących zarówno budowy jak i funkcji
tkanek
oraz
narządów
morfologiczno-czynnościowych)
(tzw.
obrazów
Fuzja obrazów uzyskanych za pomocą jednego
hybrydowego aparatu (SPECT/CT; PET/CT)
Detektory SPECT Lampa rtg (CT)
Hybrydowy aparat
SPECT/CT
Hybrydowy aparat
PET/CT
Radioizotopowe badania nieobrazowe
Istnieje oczywista zależność między wielkością
klirensu (Cl) a szybkością spadku stężenia substancji
(S) w osoczu
brak nerek
Sp(t)
upośledzona
czynność
prawidłowa
czynność
t
Cl 
A0
Aktywność podana pacjentowi
t
 Sp(t )dt
0
Pole pod krzywą zaniku
Aktywności w osoczu
Oznaczanie klirensów nerkowych i wątrobowych
przy użyciu wybranych radiofarmaceutyków:
GFR - 99mTc DTPA
ERPF - 125I,131I kwas ortohipurowy
- 99mTc MAG3
- 99mTc Etylenodwucysteina (EC)
Clwątr - 99mTc Hepida
Zalety:
§ duża dokładność pomiarów stężenia w osoczu
§ możliwość oznaczenia CL po jednorazowym wstrzyknięciu
dożylnym (mimo szybkiego spadku stężenia można
je
oznaczać przez kilka godzin po podaniu)
§ możliwość rezygnacji ze zbierania moczu lub żółci
Informacje ogólne
1. Diagnostyka i terapia medycyny nuklearnej mają charakter
nieinwazyjny.
2. Większość badań radioizotopowych nie wymaga żadnego
wstępnego przygotowania pacjenta (choć są i takie, które
przygotowania wymagają).
3. Podanie radiofarmaceutyku nie powoduje powikłań
uczuleniowych (także u pacjentów uczulonych na jodowe
kontrasty).
4. Dawki promieniowania jonizującego, na które narażony jest
pacjent podczas diagnostyki radioizotopowej są niewielkie –
porównywalne do dawek otrzymywanych podczas powszechnie
stosowanych badań radiologicznych (np. rtg kręgosłupa czy
prześwietlenie żołądka i dwunastnicy), lub niższe.