Федеральное агентство по образованию.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Медицинский институт
Кафедра медико-биологических дисциплин
Дисциплина: Медицинская информатика
Доклад
Позитронно - эмиссионная томография
Выполнил:
Алексиевич В. Д.
Группа 910а
Сыктывкар
Введение.
Позитронная эмиссионная томография - это диагностическая процедура визуализации пространственно-временного распределения позитронно-излучающего радиофармпрепарата в теле пациента по аннигиляционному излучению.Для визуализации патологических изменений при проведении ПЭТ используются соответствующие биологически активные молекулы, меченые позитронно-излучающими радионуклидами. Эти меченые соединения содержат минимальное количество активного вещества и поэтому не нарушают естественного хода излучаемых биологических процессов. Проведение измерений без нарушения гомеостаза - фундаментальный принцип метода ПЭТ.
Метод ПЭТ, наиболее часто используемый в режиме сканирования всего тела с фтородезоксиглюкозой, меченной 18F (ФДГ), с применением коррекций на ослабление излучения и шум, стал по клинической значимости эквивалентом сканированию костей в традиционной ядерной медицине. Поглощение ФДГ в опухоли отражает её функциональный статус, а не морфологическую структуру, и позволяет получить дополнительную диагностическую информацию, а в некоторых случаях даже заменить альтернативные морфологические технологии такие, как магниторезонансная томография (МРТ) или рентгеновская компьютерная томография (КТ).
Производство ПЭТ-радионуклидов и РФП
Наиболее распространенным способом производства РФП для ПЭТ является бомбардировка нерадиоактивных атомов мишени ускоренными на циклотроне до высоких энергий (10-20 МэВ) частицами - обычно протонами (атомарным водородом) или дейтронами (ядрами дейтерия, состоящими из одного протона и одного нейтрона). Для мишенных веществ используются стабильные элементы с низким эффективным атомным номером Z такие, как 14N, 16O, 18O. Высокоэнергетические частицы необходимы для преодоления электростатических и ядерных сил атомов мишени и инициирования ядерных реакций синтеза ПЭТ-радионуклидов.
Период полураспада большинства ПЭТ-радионуклидов невелик (2-110 мин), что, как правило, делает невозможным доставку РФП на их основе из мест производства, удаленных от клинических ПЭТ-отделений, на значительные расстояния. В такой ситуации для успешного использования, в частности, 15О, 13N и 11С ускоритель должен размещаться близко к ПЭТ-сканеру, т.е. на территории самой клиники, в то время как 18F может доставляться туда в виде уже приготовленных радиофармпрепаратов из не слишком отдаленных мест их производства.
Циклический ускоритель частиц
Существуют два типа циклотронов, почти идентичных по конструкции, но работающих на положительных либо отрицательных ионах. Одно из немногих отличий этих двух типов состоит в том, что положительные ионы в циклотроне циркулируют в направлении, противоположном направлению движения отрицательных ионов, при действии на них магнитного поля одного и того же направления.
Циклотрон состоит из четырех основных частей: ионного источника, основного магнита, высоковольтной радиочастотной ускорительной системы, а также системы вывода пучка ионов из циклотрона.
Ионный источник используется для получения ионов с их последующим ускорением. Для проведения реакций используется газообразный водород, либо дейтерий. Ионный источник (И) располагается в центре циклотрона. Поток газа (2-10 мл/мин) низкого давления поступает в камеру источника, расположенную между двумя танталовыми катодами, к которым приложено отрицательное высоковольтное напряжение (1-3 кВ). Электроны, вылетающие из катодов и удерживаемые полем основного магнита, вызывают появление плазмы. Отрицательные или положительные ионы (например, Н+ либо Н-) вытягиваются из узкой вертикальной щели в источнике под действием сил электрического притяжения дуанта (Д) - одного из двух (ближайшего) полукруглых полых медных электродов. К дуантам прикладывается переменное напряжение в несколько десятков киловольт от альтернативного источника в диапазоне радиочастот 16-25 МГц, приводящее к возникновению в щели между дуантами ускоряющего электрического поля.
Дуанты находятся внутри вакуумной камеры между полюсами главного электромагнита, создающего в центре полюсов диаметром 50 - 80 см магнитное поле с магнитной индукцией В=1,2-2 Тл, направленное перпендикулярно плоскости дуантов (рис.1). В циклотроне происходит ступенчатое ускорение ионов. Так, частица, попадая в щель между дуантами, ускоряется электрическим полем и влетает внутрь одного из них. Внутри дуанта она не испытывает на себе воздействие электрического поля, а подвергается лишь действию магнитного поля
Система вывода пучка отличается в циклотронах с разными типами ионов. Так, для положительных ионов электростатическое отклоняющее устройство (дефлектор) поддерживается при напряжении в диапазоне от -30 кВ до -50 кВ и используется для притяжения частиц с самой удаленной от центра орбиты. При пересечении траектории частицы с областью пониженного магнитного поля на периферии полюса главного магнита радиус орбиты резко возрастает и ионы покидают область дуанта, направляясь к мишени для инициирования ядерной реакции. В циклотроне с отрицательными ионами используется тонкая углеродная фольга (толщиной 2,5-5 мкм), устанавливаемая на пути циркулирующего пучка. Отрицательный ион, проходя через эту фольгу, теряет два электрона, приобретая положительный заряд, и под действием сил магнитного поля изменяет направление своего движения на противоположное. Располагая фольгу на разных радиусах, можно регулировать максимальную энергию выводимых частиц. Следует отметить, что циклотрон на отрицательных ионах обладает преимуществами, заключающимися в простоте системы вывода пучка, снижении активации внутренних компонент циклотрона и возможности одновременного облучения сразу нескольких мишеней.