Документ освещает современные методы медицинской визуализации в онкологии, включая использование ионизирующего излучения, таких как рентгенография и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Описываются различные радиологические методы, их история, физические принципы работы, а также преимущества ПЭТ для диагностики и лечения рака. Раскрыты особенности использования радиоизотопов в диагностике и методы количественной оценки метаболических процессов в организме.

1. Спецкурс
Современные тенденции развития методов
медицинской визуализации в онкологии
Методы визуализации, связанные с
использованием ионизирующего излучения
Масленникова Анна Владимировна
Нижний Новгород
2016

2. Открытие В.К. Рентгена (ноябрь 1985 г.)

3. В.К.Рентген смотрит через экран аппарата.
Хромолитография. [1896/1900]

4. Радиационные ожоги
EdisonT, Morton WJ, Swinton AAC, Stanton E.The effect of X-rays upon the eyes.
Nature. 1896;53:421.
Stevens LG. Injurious effects on the skin. Brit Med J. 1896;1:998.
GilchristTC. A case of dermatitis due to the X-rays. Bull Johns Hopkins Hosp.
1897;7:71.

5. Leopold Freund, первое успешное использование
рентгеновских лучей для лечения (1896)

6. Первое успешное лечение волосяного невуса с
помощью рентгеновских лучей (1896)

7. Через 70 лет

8. Открытие явление радиоактивности, A. Bequerel, 1896

9. Открытие радия
Pierre and Marie Curie, 1898

10. Современные методы визуализации
• Связанные с использованием ионизирующего излучения
Основанные на использовании радиоактивных изотопов
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография
Позитронно-эмиссионная томография
Основанные на использовании рентгеновского излучения
Классическое рентгенологическое исследование
Рентгеновская компьютерная томография
• Не связанные с использованием ионизирующего излучения
Магнитно-резонансная томография
Ультразвуковое исследование
Оптические методы

11. Радиоизотопная диагностика
В основе радиоизотопной диагностики явление искусственной
радиоактивности (1934) с использованием изотопов или их соединений при
введении их в организм (in vivo) или в биологические среды организма (in vitro)
изучить состояние органов и систем в норме и патологии. «Отцом»
радиоизотопной диагностики считается венгерский ученый Д. Хевеши,
предложивший в 1913 году использовать в биологических исследованиях метод
меченых атомов, считается отцом радиоизотопной диагностики. Спустя четыре
десятилетия, в 1951 году, Бенедикт Кассен создал для целей радионуклидной
диагностики прямолинейный сканер, который более чем на двадцать лет стал
главным инструментом ядерной медицины.
Специальная аппаратура даёт возможность представить радиодиагностическую
информацию в виде цифровых величин, графического изображения и картины
пространственного распределения препарата в органах и системах
(сцинтиграммы).

12. Устройство гамма-камеры
В сцинтилляторе гамма-камеры энергия поглощённых
или рассеянных гамма-квантов преобразуется в
фотоны видимого излучения, причём количество
излученных фотонов пропорционально поглощённой
в сцинтилляторе энергии гамма-кванта.
Фотоумножители преобразуют световую вспышку в
сцинтилляторе в импульс тока, который
регистрируется спектрометрической аппаратурой.
Путь преобразования информации здесь следующий:
фотон от радионуклида, распределенного в теле
пациента → сцинтилляция в кристалле → импульс в
ФЭУ → электронное устройство, формирующее карту
изображения → вспышка света на экране
осциллоскопа. Применение сборки фотоумножителей
позволяет осуществить восстановление координат
вспышки и, таким образом, измерить
пространственное распределение маркера в теле
пациента.

13. Гамма-камера «Сименс»

14. Метастазы рака молочной железы

15. Опухоль паращитовидной железы

16. Дегенеративные изменения поясничных
позвонков

17. Метастазы рака простаты

18. Метастазы опухоли в печень

19. Опухоль носоглотки

20. Формирование передне-перегородочного
инфаркта миокарда

21. Двусторонняя тромбоэмболия легочной артерии

22. Позитронно-эмиссионная томография
Позитронно-эмиссионная томография — это развивающийся
диагностический и исследовательский метод ядерной медицины. В
основе этого метода лежит возможность при помощи специального
детектирующего оборудования (ПЭТ-сканера) отслеживать
распределение в организме биологически активных соединений,
меченных позитрон-излучающими радиоизотопами. Позитроны
возникают при позитронном бета-распаде радионуклида, входящего
в состав радиофармпрепарата, который вводится в организм перед
исследованием.

23. Физические принципы ПЭТ

24. Преимущества ПЭТ
• Ранняя и более точная диагностика злокачественных новообразований;
• Изучение молекулярно-биологических и патофизиологических
характеристик опухолей
• Анализ индивидуальных особенностей каждого клинического случая;
• Планирование тактики лечения, в том числе с учетом индивидуальных
особенностей;
• Мониторинг лечения и контроля непосредственных и отдаленных
результатов.

25. Меченые
радиоизотопами метки и
метод анализа кинетики
метки используются в
для количественной
оценки таких процессов
как кровоток,
мембранный транспорт,
метаболизм, синтез и др.

26. В ПЭТ в основном применяются
позитрон-излучающие изотопы
элементов второго периода
периодической системы:
углерод-11 (T½= 20,4 мин.)
азот-13 (T½=9,96 мин.)
кислород-15 (T½=2,03 мин.)
фтор-18 (T½=109,8 мин.)
Синтез радионуклидов
осуществляется в циклотроне

27. Эти изотопы - единственные формы естественных
элементов (18F используется как аналог водорода)
генерирующие фотонное излучение, проникающее сквозь
тело. Они встраиваются в биологические молекулы, но их
химические или биологические свойства которых не
изменяются.

28. Кислород-15
• Исследование локального кровоснабжения головного мозга.
• Количественная оценки потребления кислорода миокардом и
фракции выброса. Недостатком является высокая концентрационная
активность [15O] в сосудах сердца, полостях сердца и легких. Поэтому
сложно проводить точные измерения концентраций метки.
• Определение кислородного статуса опухолевой ткани

29. Аммиак, меченный азотом-13
• Для измерения кровотока. Метка перемещается из сосудов в ткани с
помощью активного транспорта (натрий-калиевый насос) и путем
пассивной диффузии.
• Для измерения региональной перфузии миокарда. Короткий период
полураспада позволяет использовать его при повторных исследованиях.
Обеспечивает получение высококонтрастных поперечных изображений
сердечной мышцы. Зачастую исследования с использованием [13N]-
аммиака комбинируются с введением [18F]ФДГ, что позволяет сравнивать
миокардиальный кровоток с метаболизмом глюкозы, диагносцировать
несоответствие и рассчитывать индекс жизнеспособности сердечной
мышцы.

30. Ацетат
11C-меченный ацетат используется для количественной оценки
окислительного метаболизма.

31. Карфентанил
Карфентанил является агонистом мю-опиатных рецепторов, он
приблизительно в 8000 раз мощнее чем морфин. [11C]-меченный
карфентанил используется в позитронно-эмиссионной томографии для
исследования опиатных рецепторов головного мозга

32. Фтор-18 [18F]
Фтор-18 имеет период полураспада равный 109 минутам.
[18F]-меченная 2-дезоксиглюкоза используется в
неврологии, кардиологии и онкологии для исследования
метаболизма глюкозы.
Доля ПЭТ-исследований с ФДГ превышает 96% от общего
числа процедур.

34. Рак молочной железы
Томограммы в трех ортогональных проекциях

35. Метастазы рака полости рта

36. Метастазы карциноида в забоюшинные л/у

37. Метастазы колоректального рака в печень

38. Спасибо за внимание!