Что такое гамма камера
«Российское Общество Ядерной Медицины»
Что происходит при обследовании
1. Радиоизотопная диагностика в гамма-камере
В лаборатории радиоизотопной диагностики проводится диагностика индивидуальных, а также изменённых особенностей органа (например почек, скелета, щитовидной железы), системы (например сердечно-сосудистой) с целью объективного установления или подтверждения диагноза заболевания, а также контроля эффективности проводимого лечения.
Особенностью диагностических радионуклидных исследований является необходимость проведения обследования на сложнейшей аппаратуре после внутривенного введения источников ионизирующего излучения. Названные манипуляции не вреднее, чем рентгенологическое исследование. Вводимые радиофармацевтические препараты не оказывают никакого влияния на организм и никогда не вызывают аллергических реакций. Следует подчеркнуть, что информативность диагностических радионуклидных исследований очень высока и позволяет в ряде случаев провести распознавание заболевания на год раньше, чем другими самыми современными способами диагностики.
Врач проверит ваши данные и область, которую необходимо обследовать, затем медсестра введет вам препарат, содержащий малые дозы радиоактивных веществ, который и будет использоваться для получения снимка. Затем вам нужно будет подождать некотрое время, пока радиофармпрепарат доберется до органа, который нуждается в обследовании.
Ваши снимки будут сделаны в специальной камере, так называемой Гамма-камере. Онf подойдет очень близко к вашему телу, но не прижмет и не причинит боли.
Ваши снимки будут появляться на компьютере у врача лаборатории. После окончания радионуклидного исследования через 15 – 45 мин. врач лаборатории выдаёт заключение.
Вр ач лаборатории радиоизотопной диагностики, который провёл исследование, не вправе объяснять обследуемому его результаты. Дальнейшее рассмотрение полученного заключения проводит только лечащий врач стационара или поликлиники, направивший Вас на исследование. Только лечащий врач имеет право объяснить обследуемому результаты исследования, диагноз и прогноз заболевания.
Если у вас возникли какие-либо дополнительные вопросы, обращайтесь к заведующему лабораторией.
Что можно выявить при помощи радиоизотопной диагностики?
— Раннее выявление метастазов опухолей в кости; первичных опухолей костей, остеомиелита.
— Определение функциональной анатомии и топографии почек, их смещаемости, получение информации о состоянии сосудов почек, показателей клиренса, скорости клубочковой фильтрации, уродинамики для обеих почек.
— Визуализация злокачественных новообразований головного мозга, легких, молочной и щитовидной желез. Прогноз и контроль эффективности химиотерапии названных опухолей.
— Визуализация аденомы паращитовидных желез.
— Визуализация гемангиом печени.
— Оценка коронарного кровотока при ишемии миокарда.
— Визуализация тромбоэмболий крупных и мелких ветвей легочной артерии.
— Диагностика преходящих нарушений функции щитовидной железы и оценка необходимости йодной профилактики.
На заре возникновения позитронно-эмиссионную томография применяли в кардиологии, однако в настоящее время ПЭТ гораздо чаще используют для диагностики рака и других онкологических заболеваний.
Позитронная томография также играет важную роль в неврологии. Появление современных радиофармпрепаратов для позитронно-эмиссионной томографии позволило уменьшить лучевую нагрузку на организм больного и расширить клиническое применение эмиссионной томографии.
Все крупные производители медицинского диагностического оборудование разработали и выпускают позитронно-эмиссионные томографы, комбинированные с компьютерными томографами, что позволяет за одно исследование получать функциональные данные (изображения позитронно-эмиссионной томографии) и анатомические данные (изображения компьютерной томографии).
Показания к позитронно-эмиссионной томографии
ПЭТ применяют для обнаружения злокачественных опухолей и для оценки распространенности рака и наличия отдаленных метастазов. Позитронно-эмиссионная томография более чувствительна, чем компьютерная и магнитно-резонансная томография при определении рака.
ПЭТ также позволяет исключить наличие рака в большинстве случаев. С помощью позитронно-эмиссионной томографии можно оценить эффективность лечения рака. Также в ряде случаев, необходимо уточнить является ли какое либо образование, найденное при других методах исследования злокачественным.
При позитронно-эмиссионной томографии можно отличить злокачественные опухоли от воспалительных и доброкачественных образований. ПЭТ позволяет сканировать все тело сразу.
ПЭТ также применяется для измерения кровотока по коронарным артериям и выявления ишемической болезни сердца.
С помощью позитронной томографии в постинфарктном периоде можно отличить плохо сокращающиеся, но живые участки миокарда (которые еще могут восстановиться) от необратимых изменений в виде рубцов. Комбинация позитронно-эмиссионной томографии и перфузионного исследования используется для оценки показаний к операции аортокоронарного шунтирования.
Как проводится позитронно-эмиссионная томография?
До начала эмиссионной томографии радиоактивное вещество вводится внутривенно или вдыхается в виде газа (при позитронно-эмиссионной томографии в России, используется только внутривенное введение препарата).
Затем в течение 30-90 мин пациента просят спокойно полежать в специальной комнате для релаксации ПЭТ центра. Это необходимо, так как физическая активность может повлиять на распределение радиофармопрепарата в организме.
После нужного распределения радиоактивного вещества начинают ПЭТ сканирование, которое может занимать 30-45 мин. Иногда при исследовании сердца во время позитронной томографии пациенту дают дозированную физическую нагрузку, чтобы оценить кровоснабжение и функцию сердца.
После окончания позитронно-эмиссионной томографии рекомендуется пить много жидкости, чтобы быстрее вывести радиоактивное вещество из организма.
Подготовка к ПЭТ
*Накануне позитронно-эмиссионной томографии рекомендуется легкий ужин
(желательно творожные или кисломолочные продукты).
• В день проведения позитронно-эмиссионной томографии, до приезда в ПЭТ
центр, пожалуйста, ничего не пейте и не ешьте.
• Возьмите с собой в ПЭТ центр 1 литр минеральной негазированной воды.
• Для проведения позитронно-эмиссионной томографии, пожалуйста, оденьтесь
тепло и комфортно. Хорошая релаксация – расслабление мышц важно для
получения качественного ПЭТ изображения. При проведении позитронно-
эмиссионной томографии одежда должна быть без металлических предметов.
• Возьмите с собой в ПЭТ центр легко снимающуюся сменную обувь (желательно
• Не забудьте привести врачу ПЭТ центра все имеющиеся медицинские
документы, результаты последних диагностических исследований, включая рентгеновские, КТ и МРТ
А гамма-камера (γ-камера), также называемый сцинтилляционная камера или же Камера гнева, это устройство, используемое для изображения гамма-излучения, испускающего радиоизотопы, метод, известный как сцинтиграфия. Применение сцинтиграфии включает раннюю разработку лекарств и ядерно-медицинская визуализация для просмотра и анализа изображений человеческого тела или распределения введенных, вдыхаемых или проглоченных лекарств радионуклиды испускающий гамма излучение.
Содержание
Методы визуализации
ОФЭКТ (однофотонная эмиссионная компьютерная томография) визуализация, используемая в ядерной кардиологическое стресс-тестирование, выполняется с помощью гамма-камер. Обычно один, два или три детектора или головки медленно вращаются вокруг туловища пациента.
Многоголовочные гамма-камеры также могут использоваться для позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) сканирование, при условии, что их аппаратное и программное обеспечение может быть настроено на обнаружение «совпадений» (почти одновременных событий на 2 разных головках). Гамма-камера ПЭТ заметно уступает ПЭТ-визуализации с помощью специально разработанного ПЭТ-сканера, поскольку кристалл сцинтиллятора имеет низкую чувствительность к аннигиляционным фотонам высокой энергии, а площадь детектора значительно меньше. Однако, учитывая низкую стоимость гамма-камеры и ее дополнительную гибкость по сравнению со специальным ПЭТ-сканером, этот метод полезен там, где затраты и ресурсные последствия ПЭТ-сканера не могут быть оправданы.
Строительство
Гамма-камера состоит из одной или нескольких плоских кристаллических плоскостей (или детекторов), оптически связанных с массивом фотоумножители в сборке, известной как «голова», установленной на портале. Портал подключается к компьютерной системе, которая управляет работой камеры, а также собирает и сохраняет изображения. [2] : 82 Конструкция гамма-камеры иногда называется конструкцией отсекательного излучения.
Система накапливает события или подсчитывает количество гамма фотоны которые поглощаются кристаллом в камере. Обычно большой плоский кристалл йодид натрия с легированием таллием в светонепроницаемом корпусе. Высокоэффективный метод захвата этой комбинации для регистрации гамма-лучей был открыт в 1944 г. Сэр Сэмюэл Карран [3] [4] пока он работал над Манхэттенский проект на Калифорнийский университет в Беркли. Лауреат Нобелевской премии по физике Роберт Хофштадтер Также работал над техникой в 1948 году. [5]
Кристалл сцинтилляты в ответ на падающее гамма-излучение. Когда гамма-фотон покидает пациента (которому вводили радиоактивный фармацевтический), он выбивает электрон из атома йода в кристалле, и возникает слабая вспышка света, когда дислоцированный электрон снова находит состояние с минимальной энергией. Первоначальное явление возбужденного электрона аналогично явлению фотоэлектрический эффект и (особенно с гамма-лучами) Эффект Комптона. После появления вспышки света ее обнаруживают. Фотоумножитель трубки (ФЭУ) за кристаллом обнаруживают флуоресцентные вспышки (события), и компьютер суммирует их количество. Компьютер восстанавливает и отображает на мониторе двухмерное изображение относительной пространственной плотности счета. Это восстановленное изображение отражает распределение и относительную концентрацию радиоактивных индикаторных элементов, присутствующих в отображаемых органах и тканях. [6] : 162
Обработка сигналов
Хэл Энгер разработал первую гамма-камеру в 1957 году. [7] [8] Его оригинальный дизайн, часто называемый камерой Anger, широко используется и сегодня. Камера Anger использует наборы вакуумная труба фотоумножители (ФУП). Обычно каждая трубка имеет открытую поверхность около 7,6 см диаметром, а трубки расположены в форме шестиугольника за поглощающим кристаллом. Электронная схема, соединяющая фотодетекторы, имеет проводку, чтобы отражать относительное совпадение световой флуоресценции, воспринимаемое элементами шестиугольной матрицы детекторов. Все ФЭУ одновременно обнаруживают (предположительно) одну и ту же вспышку света в разной степени, в зависимости от их положения от фактического отдельного события. Таким образом, пространственное расположение каждой одиночной вспышки флуоресценции отражается в виде диаграммы напряжений в матрице соединительных цепей.
Местоположение взаимодействия между гамма-лучами и кристаллом может быть определено путем обработки сигналов напряжения от фотоумножителей; Проще говоря, местоположение может быть найдено путем взвешивания положения каждой трубки фотоумножителя по силе его сигнала, а затем вычисления среднего положения на основе взвешенных положений. [2] : 112 Общая сумма напряжений от каждого фотоумножителя, измеренная анализатор высоты пульса пропорциональна энергии взаимодействия гамма-лучей, что позволяет различать различные изотопы или рассеянные и прямые фотоны. [6] : 166
Пространственное разрешение
Чтобы получить пространственную информацию о гамма-излучении от объекта визуализации (например, клеток сердечной мышцы человека, которые поглотили внутривенно введенный радиоактивный материал, обычно таллий-201 или технеций-99m, агент медицинской визуализации) необходим метод корреляции обнаруженных фотонов с их точкой происхождения.
В отличие от линз, используемых в камерах видимого света, коллиматор ослабляет большую часть (> 99%) падающих фотонов и, таким образом, значительно ограничивает чувствительность системы камеры. Должно присутствовать большое количество излучения, чтобы обеспечить достаточную экспозицию для системы камеры для обнаружения достаточного количества сцинтилляционных точек для формирования изображения. [2] : 128
Другие способы локализации изображения (точечное отверстие, коллиматор вращающейся планки с CZT) были предложены и протестированы; [9] однако ни один из них не получил широкого распространения в повседневной клинической практике.
Лучшие современные конструкции систем камер могут различать два отдельных точечных источника гамма-фотонов, расположенных на расстоянии от 6 до 12 мм в зависимости от расстояния от коллиматора, типа коллиматора и радионуклеида. Пространственное разрешение быстро уменьшается с увеличением расстояния от лица камеры. Это ограничивает пространственную точность компьютерного изображения: это нечеткое изображение, состоящее из множества точек обнаруженных, но не точно локализованных сцинтилляций. Это главное ограничение для систем визуализации сердечной мышцы; самая толстая нормальная сердечная мышца в левом желудочке составляет около 1,2 см, а большая часть мышцы левого желудочка составляет около 0,8 см, она всегда движется и большая часть ее находится за пределами 5 см от поверхности коллиматора. Чтобы помочь компенсировать это, более совершенные системы визуализации ограничивают подсчет сцинтилляций частью цикла сердечных сокращений, называемым стробированием, однако это еще больше ограничивает чувствительность системы.
А гамма-камера (γ-камера), также называемый сцинтилляционная камера или же Камера гнева, это устройство, используемое для изображения гамма-излучения, испускающего радиоизотопы, метод, известный как сцинтиграфия. Применение сцинтиграфии включает раннюю разработку лекарств и ядерно-медицинская визуализация для просмотра и анализа изображений человеческого тела или распределения введенных, вдыхаемых или проглоченных лекарств радионуклиды испускающий гамма излучение.
Содержание
Методы визуализации
ОФЭКТ (однофотонная эмиссионная компьютерная томография) визуализация, используемая в ядерной кардиологическое стресс-тестирование, выполняется с помощью гамма-камер. Обычно один, два или три детектора или головки медленно вращаются вокруг туловища пациента.
Многоголовочные гамма-камеры также могут использоваться для позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) сканирование, при условии, что их аппаратное и программное обеспечение может быть настроено на обнаружение «совпадений» (почти одновременных событий на 2 разных головках). Гамма-камера ПЭТ заметно уступает ПЭТ-визуализации с помощью специально разработанного ПЭТ-сканера, поскольку кристалл сцинтиллятора имеет низкую чувствительность к аннигиляционным фотонам высокой энергии, а площадь детектора значительно меньше. Однако, учитывая низкую стоимость гамма-камеры и ее дополнительную гибкость по сравнению со специальным ПЭТ-сканером, этот метод полезен там, где затраты и ресурсные последствия ПЭТ-сканера не могут быть оправданы.
Строительство
Гамма-камера состоит из одной или нескольких плоских кристаллических плоскостей (или детекторов), оптически связанных с массивом фотоумножители в сборке, известной как «голова», установленной на портале. Портал подключается к компьютерной системе, которая управляет работой камеры, а также собирает и сохраняет изображения. [2] : 82 Конструкция гамма-камеры иногда называется конструкцией отсекательного излучения.
Система накапливает события или подсчитывает количество гамма фотоны которые поглощаются кристаллом в камере. Обычно большой плоский кристалл йодид натрия с легированием таллием в светонепроницаемом корпусе. Высокоэффективный метод захвата этой комбинации для регистрации гамма-лучей был открыт в 1944 г. Сэр Сэмюэл Карран [3] [4] пока он работал над Манхэттенский проект на Калифорнийский университет в Беркли. Лауреат Нобелевской премии по физике Роберт Хофштадтер Также работал над техникой в 1948 году. [5]
Кристалл сцинтилляты в ответ на падающее гамма-излучение. Когда гамма-фотон покидает пациента (которому вводили радиоактивный фармацевтический), он выбивает электрон из атома йода в кристалле, и возникает слабая вспышка света, когда дислоцированный электрон снова находит состояние с минимальной энергией. Первоначальное явление возбужденного электрона аналогично явлению фотоэлектрический эффект и (особенно с гамма-лучами) Эффект Комптона. После появления вспышки света ее обнаруживают. Фотоумножитель трубки (ФЭУ) за кристаллом обнаруживают флуоресцентные вспышки (события), и компьютер суммирует их количество. Компьютер восстанавливает и отображает на мониторе двухмерное изображение относительной пространственной плотности счета. Это восстановленное изображение отражает распределение и относительную концентрацию радиоактивных индикаторных элементов, присутствующих в отображаемых органах и тканях. [6] : 162
Обработка сигналов
Хэл Энгер разработал первую гамма-камеру в 1957 году. [7] [8] Его оригинальный дизайн, часто называемый камерой Anger, широко используется и сегодня. Камера Anger использует наборы вакуумная труба фотоумножители (ФУП). Обычно каждая трубка имеет открытую поверхность около 7,6 см диаметром, а трубки расположены в форме шестиугольника за поглощающим кристаллом. Электронная схема, соединяющая фотодетекторы, имеет проводку, чтобы отражать относительное совпадение световой флуоресценции, воспринимаемое элементами шестиугольной матрицы детекторов. Все ФЭУ одновременно обнаруживают (предположительно) одну и ту же вспышку света в разной степени, в зависимости от их положения от фактического отдельного события. Таким образом, пространственное расположение каждой одиночной вспышки флуоресценции отражается в виде диаграммы напряжений в матрице соединительных цепей.
Местоположение взаимодействия между гамма-лучами и кристаллом может быть определено путем обработки сигналов напряжения от фотоумножителей; Проще говоря, местоположение может быть найдено путем взвешивания положения каждой трубки фотоумножителя по силе его сигнала, а затем вычисления среднего положения на основе взвешенных положений. [2] : 112 Общая сумма напряжений от каждого фотоумножителя, измеренная анализатор высоты пульса пропорциональна энергии взаимодействия гамма-лучей, что позволяет различать различные изотопы или рассеянные и прямые фотоны. [6] : 166
Пространственное разрешение
Чтобы получить пространственную информацию о гамма-излучении от объекта визуализации (например, клеток сердечной мышцы человека, которые поглотили внутривенно введенный радиоактивный материал, обычно таллий-201 или технеций-99m, агент медицинской визуализации) необходим метод корреляции обнаруженных фотонов с их точкой происхождения.
В отличие от линз, используемых в камерах видимого света, коллиматор ослабляет большую часть (> 99%) падающих фотонов и, таким образом, значительно ограничивает чувствительность системы камеры. Должно присутствовать большое количество излучения, чтобы обеспечить достаточную экспозицию для системы камеры для обнаружения достаточного количества сцинтилляционных точек для формирования изображения. [2] : 128
Другие способы локализации изображения (точечное отверстие, коллиматор вращающейся планки с CZT) были предложены и протестированы; [9] однако ни один из них не получил широкого распространения в повседневной клинической практике.
Лучшие современные конструкции систем камер могут различать два отдельных точечных источника гамма-фотонов, расположенных на расстоянии от 6 до 12 мм в зависимости от расстояния от коллиматора, типа коллиматора и радионуклеида. Пространственное разрешение быстро уменьшается с увеличением расстояния от лица камеры. Это ограничивает пространственную точность компьютерного изображения: это нечеткое изображение, состоящее из множества точек обнаруженных, но не точно локализованных сцинтилляций. Это главное ограничение для систем визуализации сердечной мышцы; самая толстая нормальная сердечная мышца в левом желудочке составляет около 1,2 см, а большая часть мышцы левого желудочка составляет около 0,8 см, она всегда движется и большая часть ее находится за пределами 5 см от поверхности коллиматора. Чтобы помочь компенсировать это, более совершенные системы визуализации ограничивают подсчет сцинтилляций частью цикла сердечных сокращений, называемым стробированием, однако это еще больше ограничивает чувствительность системы.
Гамма-камеры
Гамма-камера — прибор для графической регистрации распределения радиоактивного изотопа, предварительно введенного в организм человека, путем одновременного детектирования гамма-излучения от всех частей тела (органа). В основе гамма-камеры большой сцинтилляционный детектор.
Гамма-камера (принципиальная схема)
1 — объект исследования; 2 — детектор; 3 — электронное устройство; формирующие изображение;
4 — экран осциллографа; 5 — гамма-топограммы.
Обычно это монокристалл натрия йодида диаметром 40 — 60 см, связанный с 19 и более ФЭУ, собирающими свет со всей его поверхности. Электрические импульсы, возникающие в ФЭУ, обусловливают вспышки света на экране электронно-лучевой трубки; при этом распределение вспышек на экране отражает распределение сцинтилляций в разных отделах кристалла, а они в свою очередь отражают картину распределения гамма-излучающего РФП в органе. Таким образом, 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.
В отличие от сканеров гамма-камеры позволяют одномоментно получить информацию о распределении РФП в органе и путем наблюдения за экраном или киносъемки исследовать быстро протекающие процессы, например кровоток в отдельных органах или распределение радиоактивного газа в легких при дыхании. Результаты исследования представляют в виде серии гамма-топограмм, как это показано на рисунке выше.
Серия гамма-топограмм различных органов (к заданию)
Рассмотрите несколько гамма-топограмм на рисунке. Определите, какие органы исследованы. Видите ли Вы в них патологические изменения?
Детектор гамма-камеры находится в свинцовом кожухе с толстой стенкой. Кожух защищает кристалл от фонового излучения. Механическое устройство с системой электрических приводов дает возможность устанавливать детектор в нужном положении относительно исследуемой части тела.
Гамма-камера комплектуется электронными блоками, обеспечивающими одновременное проведение исследования с несколькими радионуклидами, обладающими различной энергией гамма-излучения.
Специальное устройство, входящее в гамма-камеру, позволяет исследовать распределение РФП во всем теле больного (особенно это важно при исследовании всего скелета). Для этого стол с больным автоматически перемещается относительно неподвижного детектора гамма-камеры, и электронный блок прибора формирует совокупность гамма-топографических изображений последовательно от головы до пят.
«Медицинская радиология»,
Л.Д.Линденбратен, Ф.М.Лясс