Вопрос 1) Рентгеновская компьютерная томография. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)

• Название: Вопрос 1) Рентгеновская компьютерная томография. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)
• Дата: 20.01.2022
• Размер: 1.68 Mb.
• Имя файла: MMT.docx
• Тип: Документы; #336686
• страница: 5 из 7

Вопрос 35. Безопасность при проведении МРТ-исследования.

Процесс получения ЯМР-сигнала состоит из нескольких шагов, первый из которых - обеспечение безопасности людей. Хотя в МРТ не используется ионизирующее излучение, существуют важные положения о безопасности, которые необходимо знать. К ним относятся: использование сильных магнитных полей, РЧ-излучения, переменных магнитных полей, криогенных жидкостей и градиентов магнитного поля

Строго говоря, не каждый человек может подвергаться МРТ-исследованию. Поскольку магнитное поле может отрицательно повлиять на здоровье человека, необходимо соблюдать ряд требований. Нельзя допускать нахождение людей с кардиостимуляторами, ферромагнитными или электронными имплантатами в магнитном поле, превышающем 5 Гс. Этот предел в 10 раз выше, чем среднее магнитное поле Земли, но ниже чем магнитное поле в электроустройствах (например, на поверхности приемника телефона поле составляет 35 Гс, в аудионаушниках 100 Гс, в метро - 7 Гс). Магнитное поле, действующее на человека с кардиостимулятором, может индуцировать токи в цепях кардиостимулятора, которые, в свою очередь, могут вызвать его отказ и смерть пациента. Металлические имплантаты могут сместиться под действием поля и привести к тяжелой травме пациента

В комнату с магнитом не должны попадать никакие ферромагнитные объекты (кислородные баллоны, аппараты искусственной вентиляции и т.д.). Магнитные поля сильных магнитов могут буквально поднимать и притягивать большие ферромагнитные предметы в отверстие магнита. Присутствие ферромагнитных предметов вблизи магнита недопустимо по двум причинам. Во-первых, они могут ранить или убить человека, находящегося внутри томографа. Во-вторых, они могут серьезно повредить магнит и концентрические криогенные сосуды (дьюары) внутри него, а также отображающие РЧ-катушки. Нельзя допускать попадания магнитных носителей в магнитные поля, так как поля, превышающие 50 Гс, затирают хранящуюся на них информацию.

Невозможно проведение МРТ при клаустрофобии или других подобных заболеваниях, которыми страдает 20% людей. Сильный акустический шум, создаваемый взаимодействиями градиентного магнитного поля с основным магнитным полем, и подчас превышающий 99 дБ также может сделать невозможным проведение ЯМР-исследования. Поскольку уровень шума МР-системы растет с увеличением силы поля, в случае эхо-планарного отображения и быстрых трехмерных алгоритмов, в высокопольных МРТ используются системы компенсации акустического шума, снижающие его до допустимых значений.

Вопрос 36. Позитронная эмиссионная томография.

ПЭТ - высокоэффективный способ слежения за чрезвычайно малыми концентрациями ультракороткоживущих радионуклидов (УКЖР),

1. В основе функционирования тканей лежат химические процессы.

2. Заболевания являются результатами нарушений в химических системах организма, которые вызываются вирусами, бактериями, генетическими нарушениями, лекарственными препаратами, факторами окружающей среды, старением и поведением.

3. Наиболее избирательной, специфичной и подходящей является терапия, выбранная на основании данных исследования нарушений химических процессов, лежащих в основе заболеваний.

4. Детекция химических нарушений обеспечивает наиболее раннюю диагностику заболеваний, даже на досимптомных стадиях, еще до того, как израсходованы химические резервы или истощены компенсаторные механизмы головного мозга.

5. Оценка возможности восстановления химической функции позволяет объективно определять эффективность терапевтических вмешательств для каждого конкретного пациента.

6. Лучшим способом диагностики «нормальности» ткани является определение ее биохимических функций.

ПЭТ предоставляет возможность визуализировать ход биологических процессов "in vivo".

Визуализация реализуется путем интеграции двух методик: анализа кинетики метки икомпьютерной томографии. Анализ кинетики метки включает в себя применение меченых радиоактивными изотопами биологически активных веществ (что и является меткой) и математических моделей, описывающих кинетику метки, при ее вовлечении в биологический процесс. Измерение концентрации метки в ткани, необходимое для математической модели производится ПЭТ сканером. Результатом является трехмерное изображение анатомического распределения исследуемого биологического процесса.

Меченые радиоизотопами метки и метод анализа кинетики метки используются для количественной оценки таких процессов как кровоток, мембранный транспорт, метаболизм, синтез, лиганд-рецепторные взаимодействия, для регистрации моментов клеточного деления, маркерного анализа с использованием метода рекомбинантной ДНК, радиоиммунного анализа, исследования взаимодействия препаратов с химическими системами организма. Методика использования меток продолжает оставаться одной из самых чувствительных и широко используемых для анализа состояния биологических систем.

Позитронно-эмиссионная томография позволяет проводить исследование на живых организмах, в частности на человеке. Перенос методов меченых радиоизотопами веществ к использованию на человеке при помощи ПЭТ стал возможным благодаря уникальному классу радиоизотопов, используемых в позитронно-эмиссионной томографии для мечения веществ: 11C, 13N, 15О и 18F. Эти изотопы являются единственными формами естественных элементов (18F используется как замена водорода), которые излучают радиацию, способную проходить сквозь тело и быть зарегистрованной за его пределами. Естественные вещества, аналоги веществ и препараты могут быть помечены этими радиоизотопами, при этом их химические или биологические свойства не изменяться. Позитронные излучатели, используемые в ПЭТ – радионуклиды – ультракороткоживущие и синтез на их основе меченых веществ - Радиофармпрепаратов (РФП), представляет собой сложную задачу.

Вопрос 37. Исследование биохимических процессов в организме методом ПЭТ.

1. Опухоли головы и шеи • Дифференциальная диагностика злокачественного и доброкачественного процесса • Выявление метастазов в регионарные лимфоузлы • Выявление отдаленных метастазов • Определение рецидива опухоли

2. Опухоли щитовидной железы • Дифференцированная карцинома: определение стадии опухоли • Медуллярная карцинома: определение стадии опухоли

3. Опухоли неясной локализации (при выявленных отдаленных метастазах) • Локализация первичной опухоли

4. Рак легкого • Немелкоклеточный рак: выявление метастазов в регионарные лимфоузлы, выявление отдаленных метастазов, определение рецидива опухоли • Дифференциальная диагностика злокачественного и доброкачественного процесса при одиночном узле в легком

5. Рак молочной железы • Выявление метастазов в регионарные лимфоузлы • Выявление отдаленных метастазов • Оценка эффективности терапии

6. Рак пищевода и желудка • Выявление метастазов в регионарные лимфоузлы • Выявление отдаленных метастазов

7. Рак толстой кишки • Выявление метастазов в регионарные лимфоузлы • Выявление отдаленных метастазов • Определение рецидива опухоли

8. Рак поджелудочной железы • Выявление отдаленных метастазов

9. Лимфома (болезнь Ходжкина и неходжкинская лимфома) • Определение стадии заболевания • Оценка эффективности терапии • Определение рецидива

10. Меланома • Выявление метастазов в регионарные лимфоузлы при индексе Бреслоу более 1.5 мм • Выявление отдаленных метастазов при индексе Бреслоу более 1.5 мм • Определение рецидива

11. Опухоли костей и мягких тканей • Дифференциальная диагностика доброкачественных и злокачественных опухолей • Выявление отдаленных метастазов

12. Опухоли мочеполовой системы • Выявление отдаленных метастазов

13. Опухоли головного мозга • Уточнение опухолевого генеза очагового образования головного мозга • Определение точных границ и размеров опухоли при неясных КТ или МРТ данных • Определение степени злокачественности опухолей • Выбор мишени для стереотаксической биопсии • Оценка радикальности удаления опухоли • Дифференциальная диагностика между продолженным ростом опухоли и лучевым поражением • Мониторинг эффективности лучевого и химио лечения

14. Эпилепсия. • Латерализация эпилептического очага при височной эпилепсии • Локализация эпилептического очага при вневисочной эпилепсии • Картирование функционально значимых зон перед операцией с целью профилактики послеоперационного неврологического дефицита

15. Сосудистые заболевания головного мозга • Дифференциальная диагностика ишемического инсульта и опухоли, геморрагического инсульта и кровоизлияния в опухоль • Определение распространенности повреждения мозговой ткани при ишемическом инсульте • Определение степени гемодинамической и метаболической значимости стенозов сонной артерии

16. Травмы головного мозга: • Определение степени и распространенности поражения мозговой ткани при травмах головного мозга в остром и отдаленном периоде, особенно в тех случаях, когда структурные изменения, выявленные на КТ или МРТ, не объясняют полностью неврологическую симптоматику

17. Деменции • Дифференциальная диагностика сосудистой деменции от других типов (Альцгеймера, Пика

Вопрос 38. Техника безопасности при работе с ПЭТ

Диагностика ПЭТ/КТ используется в клинической практике уже несколько десятков лет, и за этот срок не было выявлено каких-либо отрицательных воздействий на здоровые ткани и органы пациентов.

Радионуклидные исследования, в том числе ПЭТ/КТ, проводятся в соответствии с нормами радиационной безопасности. Для неонкологических пациентов установленная нормативная доза облучения – в среднем 1 мЗв в год, но не более 5 мЗв в год. Однако побочные эффекты ПЭТ/КТ несоизмеримы с опасностью заболеваний, которые позволяет выявить этот метод диагностики. Поэтому для онкологических пациентов предельных норм не установлено, но при назначении исследования учитывают три фактора:

• обоснованность – польза от диагностики должна превышать возможный вред от облучения;

• оптимизация – должны приниматься все необходимые меры для снижения лучевой нагрузки;

• нормирование – соблюдение установленных норм и правил безопасности.

Потенциально опасным считается облучение свыше 200 мЗв в течение года.

В центрах «ПЭТ-Технолоджи» строго соблюдаются нормы радиационной безопасности и требования, предъявляемые к назначению радионуклидной диагностики. Обследования проводятся только при достаточной обоснованности и при наличии показаний.

Облучение при ПЭТ/КТ: вредно или нет

Доза облучения при ПЭТ/КТ зависит от вида радиофармпрепарата и объема исследования, например, при сканировании отдельной области лучевая нагрузка меньше, чем при сканировании всего тела. При дополнительном контрастировании показатели будут немного выше.

Современные стандарты снижают вред от ПЭТ/КТ:

• ПЭТ/КТ проводится с применением ультракороткоживущих радиофармпрепаратов, поэтому вред от ПЭТ/КТ минимален. Так, период полураспада 18F-фтордезоксиглюкозы составляет 110 минут. Это значит, что через 20 часов препарат полностью разрушается и выводится мочевыделительной системой.

• Доза препарата рассчитывается индивидуально для каждого пациента по международным стандартам с учетом массы тела, роста и возраста. Это позволяет получить точный результат с минимальным облучением.

• Современные ПЭТ/КТ-сканеры оснащены программой ASIR и фильтрами для снижения дозы рентгеновского излучения. Метод реконструкции изображений высокой четкости ASiR нужен для обработки изображений, удаления шумов и дефектов. В результате можно получить качественный снимок уже после обследования без дополнительного облучения пациента.

• Правильная подготовка пациента – употребление большого количества воды до и во время обследования улучшает визуализацию органов и ускоряет выведение препаратов почками.

• Обследование проводится с соблюдением норм радиационной безопасности по НРБ-99/2009 и ОСПОРБ 99/2010.

Подготовка к производству радиофармпрепарата в Центре ядерной медицины в г.Уфа

Информативность и безопасность позитронно-эмиссионной томографии

ПЭТ/КТ является оптимальным методом обследования, так как сочетает позитронно-эмиссионную томографию, помогающую увидеть изменения на клеточном уровне, и компьютерную томографию для оценки структуры органа. В результате диагностики врач получает более полную информацию о патологическом процессе, на снимках видны опухоли от 6 мм в наибольшем измерении.

Позитронно-эмиссионная томография позволяет определить стадию заболевания и спланировать лечение, снизить лучевую нагрузку на окружающие здоровые ткани при радиотерапии за счет точного определения локализации опухоли. Она незаменима при оценке распространенности определенных злокачественных новообразований, таких как лимфома, меланома и других.

Применение при лучевой терапии

Лучевая терапия заключается в направленном облучении опухоли. Цель врача – эффективно воздействовать на злокачественный очаг, как можно меньше затрагивая здоровые ткани. Для этого нужно точно определить его границы, что не всегда просто.

ПЭТ/КТ помогает отличить злокачественное образование от тканей, незатронутых процессом, и прицельно воздействовать на него.

Например, при раке легкого наблюдается ателектаз – спадение легочной ткани из-за того, что в альвеолы не поступает воздух. Опухоль может быть небольшой и занимать только часть ателектаза. Но на компьютерной томографии границ между опухолевой тканью и спавшимся легким не видно, поэтому облучению подвергаются здоровые клетки. ПЭТ/КТ помогает отличить злокачественное образование от тканей, незатронутых процессом, и прицельно воздействовать на него. Точно также позитронно-эмиссионная томография позволяет определить границы глиобластомы на фоне отека мозга.

Благодаря ПЭТ/КТ врач видит точные контуры очага, в результате нужная доза облучения подается на меньшую площадь, что помогает сохранить здоровые ткани, а это жизненно важно при поражении таких органов, как мозг и легкие.

Как проводят ПЭТ/КТ детям

Детям вводят меньшее количество радиофармпрепарата, доза рассчитывается с учетом возраста и веса ребенка. Ребенку до 3-5 лет обычно тяжело сохранять неподвижность во время диагностики, страх перед процедурой вызывает эмоциональное напряжение, поэтому в 90% случаев обследование проводят под анестезией. Весь этот период состояние пациента контролирует врач-анестезиолог. Медикаментозный сон в центрах «ПЭТ-Технолоджи» не предусмотрен.

Побочные эффекты позитронно-эмиссионной томографии

Самочувствие после ПЭТ/КТ не нарушается, не нарушается, однако при некоторых заболеваниях пациенту сложно долгое время находиться в неподвижном состоянии. Наиболее частые побочные эффекты диагностики – это слабость и головокружение из-за ограничений в питании и длительности исследования. Вводимые лекарства не являются токсичными, подготовлены в стерильных условиях и соответствуют требованиям государственных стандартов. При соблюдении рекомендаций врача негативных последствий у ПЭТ/КТ нет.

Пациентка 19 лет с диагнозом «диффузная В-крупноклеточная лимфома». Изображение слева – результаты ПЭТ/КТ-исследования для оценки распространенности злокачественного процесса (красные области) перед началом лечения, справа – результаты после двух курсов химиотерапии.

Вредно ли ПЭТ/КТ при беременности и грудном вскармливании

Вредность ПЭТ/КТ при беременности в том, что формирующийся плод чувствителен к радиации, возможны пороки развития. Поэтому будущим мамам исследование не назначают или назначают по жизненно важным показаниям. Кормящим матерям рекомендуется прекратить грудное вскармливание на 24 часа после процедуры, сцеживая молоко. За сутки радиопрепарат распадается и выводится, поэтому в дальнейшем кормление не нанесет никакого вреда ребенку.

Как часто можно проводить исследование

ПЭТ/КТ проводится по направлению лечащего врача столько раз, сколько врач сочтет необходимым в каждом конкретном случае. Если так случилось, что пациент достаточно часто подвергается различным методам исследования, таким как КТ, рентгенография или рентгеноскопия, флюорография, остеосцинтиграфия, ОФЭКТ, нужно предупредить врача заранее, до назначения ПЭТ/КТ.

Обычно для человека безопасны три процедуры в год. Желательно проводить их не чаще раза в квартал, чтобы минимизировать вред от ПЭТ/КТ-исследования. При наличии жизненных показаний и по рекомендации лечащего врача обследование может проводиться чаще.

Вопрос 39. Физические основы метода ЭПР

В основе метода ЭПР лежит эффект Зеемана. То есть явление расщепления энергетических уровней при действии на атомы с магнитным моментом, отличным от нуля, внешнего магнитного поля.

Обнаружение методом ЭПР неспаренных электронов оказывается возможным, потому что электроны обладают собственным магнитным моментом, который является следствием наличия у него собственного механического момента (спина).

Спин электрона (S): S=1/2 ħ

Собственный магнитный момент электрона (μ):

μ_е=еħ/m_e c = 2μ_б

μ_Б = еħ/2m_e c ,где μ_Б - магнетон Бора

Из-за наличия магнитного момента у электрона, при наложении на него магнитного поля, его магнитный момент ориентируется двояко: либо по полю, либо против поля. Величина проекции спина на выделенное направление называют магнитным спиновым числом (m_s).

Таким образом, в магнитном поле появляется два новых энергетических состояния электрона, со спинами, ориентированными по полю и против поля и

 Е= 2μ_Б B (разница энергий)

Видно, что разница энергий между этими двумя расщепленными подуровнями прямопропорциональна величине индукции приложенного внешнего поля.

Если к образцу прикладывать магнитное поле, индукция которого будет линейно расти, то величина расщепления так же будет линейно увеличиваться. То есть, изменяя величину приложенного поля, можно изменять расстояние между подуровнями электрона.



Если спин частицы (атома, молекулы, иона) определяется не одним неспаренным электроном, а несколькими, и их суммарный спин равен S, то расщепление произойдет не на 2, а на 2S+1 уровня. В этом случае величина энергетического расщепления будет равна ΔE=gμ_БB , где g – множитель (фактор) Ланде



В том случае, когда сумма орбитальных моментов частицы равна нулю (L=0), полный момент импульса совпадает со спином (J=S) и фактор Ланде (g) g=2. Это случай свободного электрона, или чисто спинового магнетизма. Экспериментальное значение для свободного электрона g=2,0023.

В том случае, когда спиновый квантовый момент равен нулю (S=0), L=J, g=1. Промежуточное значение g между 1 и 2 свидетельствует о наличии спин-орбитального взаимодействия и характеризует степень связанности электрона.

Рассмотрим, например, молекулу в триплетном состоянии.

Во внешнем поле возможен 2S+1 уровень.

S=1.



Расстояние между подуровнями всегда кратно ħ. Это вытекает из квантовой природы нашего мира. ħ является квантом момента импульса, меньше нельзя. Распределение электронов между энергетическими подуровнями в равновесном состоянии описывается формулой Максвелла-Больцмана:

N_i =N₀ e^-Ei/kT N – количество электронов на уровне с Е=0

N_i – количество электронов (населенность) с энергией Е_i

Поэтому заселенность верхних уровней всегда меньше, чем нижних. Следовательно, при подведении к такой системе энергии, возможны переходы электронов с нижних подуровней на верхние. В методе ЭПР это поглощение и регистрируется. Образец облучается микроволновым излучением с частотой w , энергия которой равна зазору между подуровнями.

ħw= ΔE = g μ_БH

Это явление происходит только в том случае, если частота строго соответствует этому выражению. Эта частота называется резонансной частотой. Отсюда и название.

Регистрация спектров ЭПР производится следующим образом: изучаемый образец помещается между полюсами сильного электромагнита, и его облучают электромагнитным излучением с фиксированной длиной волны. Резонансная частота в ЭПР находится в микроволновом диапазоне, потому что величина напряженности магнитных полей, которую можно создать в лабораторных условиях, примерно равна 10⁴ Эрстеда (Н=10⁴Э).

Такое излучение очень сильно рассеивается, поэтому оно передаётся от источника к образцу с помощью волноводов, пропускающих излучение только определённой частоты. Волноводная система является сложным инженерным устройством и пропускает излучение только с одной частотой. Поэтому в ЭПР спектрометрах к образцу подаётся излучение одной частоты, а чтобы оно поглотилось (т.е. стало резонансным), меняют величину зазора между энергетическими (магнитными) подуровнями путём изменения напряжённости магнитного поля.

Особенности метода ЭПР:

1. Позволяет исследовать малые расщепления энергетических уровней, которые не доступны оптическим методам.

2. Для радиочастотной области вероятность спонтанных переходов очень мала, поэтому при регистрации ПР исследуются только вынужденные поглощения.

3. Из-за малой величины энергии квантов микроволнового излучения их количество очень велико (например, при мощности излучения в 1мВт при ω=10¹⁰Гц излучается 10²⁰ фотонов в секунду).

4. Следствием этого является возможность рассматривать электромагнитную волну классически, что увеличивает точность измерения.

5. При ПР взаимодействия, вызывающие уширение линии поглощения, имеют одинаковый порядок с энергетическими расщеплениями, определяющими резонансные частоты. А раз они одинаковы по величине, то это оказывает существенное влияние на спектр ЭПР, что легко зафиксировать. Это позволяет исследовать различные типы взаимодействий в парамагнитном образце путём анализа формы и ширины линий ЭПР.

6. Важнейшими факторами, определяющими ширину линии, являются магнитно-дипольные взаимодействия, обменные силы и локальные электрические поля, создаваемые окружением парамагнитных частиц.

Вопрос 40. Структура спектров ЭПР

• Тонкая структура (ТС). Число линий ТС определяется величиной спина S ПЦ и локальной симметрией электростатического поля ближайшего окружения, а относительные интегральные интенсивности определяются квантовым числом mS (величина проекции спина на направление магнитного поля). В кристаллах расстояние между линиями ТС зависит от величины потенциала кристаллического поля и его симметрии.
• Сверхтонкая структура (СТС). Линии СТС от конкретного изотопа имеют приблизительно одинаковую интегральную интенсивность и практически эквидистантны. Если ядро ПЦ имеет несколько изотопов, то каждый изотоп дает свой набор линий СТС. Их количество определяется спином I ядра изотопа, около которого локализован неспаренный электрон. Относительные интенсивности линий СТС от различных изотопов ПЦ пропорциональны естественной распространенности этих изотопов в образце, а расстояние между линиями СТС зависит от величины магнитного момента ядра конкретного изотопа, константы сверхтонкого взаимодействия и степени делокализации неспаренных электронов на этом ядре.