پزشکی هسته ای، ضرورتی برای تشخیص و درمان بیماری‌ها(3)

قسمت اول و قسمت دوم

PETScan:

PET ‌یكی از روش‌های نوین تصویربرداری به صورت مقطعی است كـه امـروز بـه صـورت گـسترده ای در سطح جهان استفاده می شود. مزیت این روش، تصویربرداری از عملكرد    (Function)و فیزیولوژی ، بافت‌های بدن است .

روش تشخیص Positron EmissionTomography) PET ) با آشكار كردن پرتو هاى رادیواكتیو تابش شده تصویر را به وجود مى آورد. مواد رادیواكتیو به بدن تزریق مى شوند. این مواد رادیو اكتیو مثل كربن-،11 فلوئور-18 و اكسیژن-15 نیمه عمر كوتاهى دارند. این مواد با بمباران كردن حالت معمول اتم ها با نوترون، ایجاد شده اند. در روش PET اشعه هاى گاماى تابش شده از جسم تشخیص داده مى شوند. پس از اینكه مواد رادیواكتیو به بیمار تزریق شدند، بیمار روى تختى كه یك محفظه دونات مانند دارد قرار مى گیرد. داخل محفظه آشكارسازهاى گاما قرار دارند كه تشكیل شده از یك سر كریستال هاى فعال كه هر یك به یك تشدید كننده نورى متصل هستند. كریستال ها اشعه گاما را به فوتون هاى نورى تبدیل مى كنند و تشدید كننده نورى نور را به پیام هاى الكتریكى تبدیل مى كنند.

سیگنال هاى الكتریكى با استفاده از برنامه هاى كامپیوترى به تصویر تبدیل مى شوند. بسته به ماده رادیواكتیوى كه به بیمار تزریق شده است، با استفاده از PEF مى توان تصاویرى از گردش خون یا بعضى واكنش هاى بیوشیمیایى به دست آورد. به طور مثال با PET مى توان متابولیسم گلوكز در مغز و یا تغییرات سریع فعالیت در نقاط مختلف بدن را تشخیص داد.

عوامل مؤثر در تصویربرداری PET

** قدرت تفكیك ذاتی

** بهره دتكتور

** قدرت تفكیك انرژی و وقایع پراكنده شده

** همزمانی وقایع تصادفی

** حساسیت

** زمان مرده سیستم و توانایی حداكثر میزان شمارش

** میزان شمارش معادل نویز‌

Single Photon Emission ComputedTomography-SPECT:

این روش مشابه PET است با این تفاوت كه ماده رادیواكتیو مورد استفاده Xenon-133 ، Technetium99 و Iodin-123 است كه نیمه عمر طولانى ترى دارند.

با استفاده از SPECT مى توان اطلاعاتى در مورد گردش خون و نحوه پخش ماده رادیواكتیو در بدن به دست آورد. تصاویر حاصل وضوح كمترى نسبت به PET دارند.

دراین روش با استفاده از چرخش دوربین اقدام به گرفتن تصویر مقطعی می كنند ، یعنی دوربین به دور بیمار می‌شد.

به طور كلی سه نوع دستگاه  SPECTوجود دارد

Camera Based  : ‌كه بر پایه دوربین‌قرار دارد. یـعـنـی یـك دوربـیـن كـه دارای كـولـیـمـاتور خـاص و تـوانـایـی حـركـت در جـهـات مـخـتـلف اســـت. ایـــن نــوع دسـتـگــاه‌هــا دارای دو حــالــت حركت هستند:

stop and shot  : كـه دوربـیـن می ایستد ، كانت‌ها را  می شمارد و دوباره حركت می كند، بسیار زمان بر بوده و مدت زیادی به جمع آوری كانت می پردازد. اما حسن این سیستم این است كه می‌توان با استفاده از چند كولیماتور به طور هـمــزمــان چـنــد مـقـطــع را تـصــویــربــرداری كـرد( multi s lice)وحركت پیوسته (Continuos)

آرایه دتكتور‌: ‌كه در آن با استفاده از آرایه‌ای از دتكتورها تصویر گرفته می شود.

هـیـبـریـد‌: ‌كـه از دو سـیـستم فوق به صورت تركیبی استفاده می كند.

امـروزه بـیـشـتـر سـیـسـتـم‌هـای  SPECT مـورد استفاده از نوع  Camera Basedهستند . چون این سیستم ساده و ارزان است و در عین حال دارای دو كاربرد است. یعنی هم به عنوان g- Camera و هـم  SPECTكـاربرد دارند. امروزه سیستم‌های  SPECTجدیدتر با دو یا سه Head تولید شده اند كه باعث افزایش حساسیت می شوند.در هـر صـورت سـیـسـتم‌های  SPECT  ‌هنوز دارای حـسـاسیت بسیار پایین و صحت و دقت آماری كمی هستند.

سیستم های PET / CT

پس از پیشرفت و توسعه اولین مدل و نمونه اسكنر  PET / CT ‌و معرفی اولین طراحی تجاری آن  در سال 2001، انتخاب و گزینش این سیستم تـوسـط انـجـمـن تـصـویربرداری پزشكی به طور چشمگیری سرعت پیدا كرده است.

نگاهی واقع بینانه نشان داده است، مطالعات عـلـمــی كـه بـاعـث ایـجـاد  PET / CTشـده، آن را سیستم برتر نسبت به  PET ‌تنها عنوان می كند. هنگامی‌كه  توضیحات مربوط به ادغام نرم افزار  CT و  PET، در مقالات و نوشته ها دیده می شود، چـنین نظری دارند. اما در مجموع واكنش كلی نسبت به اولین سیستم  PET / CTبا شور و شوق همراه بوده است.

بر پایه گزارشات، صحت و دقت این سیستم تشخیصی و قدرت و توانایی آن كه به طور خلاصه و خاص می تواند بر ناهنجاری‌های ساختاری و كاركردی لوكال شود و نتیجه بسیار بهتری را جهت تشخیص ارائه دهد بسیارقابل تامل است .

همچنین به جهت دستیابی و دسترسی روتین پزشكان به اطلاعات ثبت شده مربوط به آناتومی و كاركرد، میزان اعتماد به نفس پزشكان در تفسیر تصاویر سیستم  PET و   CTافزایش یافته است. بنابراین یك مطالعه و آزمون ادغام شده از هر دو سیستم به طور كلی برای بیمار راحت تر است و به طور چشمگیر در زمان كوتاه‌تری نسبت به آزمون      PETتنها انجام می پذیرد.

در طراحی های فعلی  PET / CT،  دو اسكنر به طور طبیعی از هم جدا شده اند. به طـوری‌كـه اسـكـنر  CTجلوی  PETقرار گرفته است. مزیت به كاربردن حداقل میزان ادغام دو سخت افزار این است كه هر سیستم می تواند به طور مستقل، مزیت پیشرفت و توسعه تكنولوژیPET و  CTرا ایجاد كند یعنی از دو سیستم پیشرفته مجزا استفاده كرد.

‌پس از معرفی اولین سیستم PET / CT، به طور چشمگیری در هر دو سیستم  PET و  CTپیشرفت‌های زیادی حاصل شده، پیشرفت‌هایی كه نتیجتا در اولین طراحی های  PET / CTنیز حاصل شده است. مثلا با پیدایش سیستم  CTمولتی برش در ابتدا 2  برشه ، در حال حاضر 16 برشه و نهایتا با 64 دتكتور در هر ردیف، با چنین پیشرفتی نیاز برای استفاده از این سیستم در آخرین طراحی‌های    PET / CTعنوان شده است.

تصاویر  PET  ‌همچنین به طرز قابل ملاحظه ای با معرفی سنتیلاتورهای  Scintillator (جدید و سریع‌تر، در حال پیشرفت است. همچنین الگوریتم‌های بازسازی، بهبودی و توسعه پیدا كرده اند و تكنیك‌های تصحیح بهتر نیز حاصل شده است.

‌سنتیلاتورهای سریع‌تر،   ( dead time) زمان مرده سیستم را كاهش می دهند و میزان شمارش ( count rate )را حتی با اكتیویته كم( low activity )، بهبود می بخشند و به طور آماری بر پایه الگوریتم‌های بازسازی، سیگنال به نویز بهتری  فراهم آورده و آرتیفكت‌ها را كاهش می دهند.

یكی از سنتیلاتورهای سریع،    LSO ‌یا    Lutetium oxyorthosilicate است كه نور و درخشندگی خروجی بیشتری را فراهم می كند. در نتیجه، دقت موقعیت سنجی  بهتری حاصل شده و اسكتر بیشتری را در مقایسه با  BGOیا  Bismuth germanateدفع می‌كند.

عـمـلـكـرد پر اهمیت تر سنتیلاتورهای سریع‌تر، مزیت آن‌ها در تصویر برداری سه بعدی است. در حالی‌كه با سنتیلاتورهای كندتر با نور خروجی كمتر، میزان فـراوانـی از اسـكـتر بر كیفیت تصویر، تاثیر می گذارند.

با این حساسیت بالای سیستم  PETدر تصویربرداری سه بعدی انعطاف پذیری زیادی در انتخاب طول مدت اسكن ) scan duration(و میزان اكتیویته ماده رادیواكتیو  PET tracerبه وجود می آید. در هنگام اسـتـفـاده از ایـن سـیـسـتـم بـا     Deal timeكـوتـاهـتـر و   Count - rate ‌بالاتر، دتكتورهای  LSOاسـتـفـاده مـی شـونـد ( بـه طـور مـثـال بـا اكـتـیـویـتـه تـزریـقـی  mci 20یا حتی بیشتر از  fluorodeoxyglucose) FDG)  .

در مـقـایـسـه بـا  BGO، دقت و صحت مكان یابی  بهتر مربوط به نور خروجی بالاتر درLSO، برای دتكتورهای قالبی این امكان را فراهم آورده تا به صورت كریستال‌های كـوچـك‌تـر در آیـند كه نتیجتا رزولوشن فضایی Resolution  Spatial بهتری حاصل می‌شود.

با دتكتورهای كنونی، رزولوشن فضایی برای سیستم PET، در حدود   mm‌4 است . اگر چه به طور كلینیكی، به خصوص در بیماران بزرگتر، این مقدار رزولوشن فـضـایـی بـه دست نخواهد آمد. با این همه میزان جذب  FDGبا میزان بازیافت خوب اكتیویته می تواند در ساختارهای كوچكی مثل نودول بدخیم ریه می توان رزولوشن را تا حد  5/3 میلیمتری نمایش داد.

اسـتـفـــاده از تــصـــویـــربـــرداری  CT ‌بـــا ایـجــاد فـاكـتـورهـای تـصـحـیـح تـضـعـیـف مـنـاسـب برای پخش داده‌های سیستم PET، نیاز برای استفاده مـجـزا از سیستم  PETرا برطرف می كند. بدین وسیله كاهش قابل ملاحظه ای در مقدار و تمام طول مدت اسكن total    scan    duration  حاصل می شود.

‌كاهش زمان اسكن به كمتر از 20 دقیقه برای مـطــالـعـه كـل بـدن، بـاعـث راحـتـی بـیـمـار شـده و ظرفیت پذیرش بیماران را هم بالا می برد. تلاش برای تصویربرداری از بیماران بزرگ تر (چاق‌تر ) همچنان ادامه دارد .هر چند كه با عملكرد بهتر دتكتورهای  LSOدر تصاویر سه بعدی  ، اسـتـفــاده از الـگــوریـتــم هــای  بــازسـازی بـهـتـر و تكنیك‌های تصحیح اسكتر بهتر، پیشرفت قابل ملاحظه ای در كیفیت تصویربرداری از اینگونه بیماران حاصل شده است.

تـوانـایـی در تـصـویـربـرداری بـیـماران ملانوما melanoma از سـر تـا پـا بـدون تـغـیـیـر مـوقـعیت positionبـیـمـار، نـمـونـه‌ای از عـمـلكرد خوب اســـكـــنـــــرهـــــای ایـــجـــــاد شــــده از زمــــان اولــیــــن طـراحـی‌های قابل دسترس آن‌ها در سال 2001 اســـت. اغــلـــب مــحـــدودیـــت‌هـــای مـــوجــود در طـراحـی‌هـای اولـیـه، بـرطـرف و رفـع شـده اند كه نتیجتا سیستم‌های قابل اعتمادتر و    user - friendly و آشناتر حاصل می شوند.

بـه وسـیـلـه سـیـسـتـم‌هـایـی بـا انـعـطـاف پـذیری بیشتر، پروتوكول‌های گوناگون برای بیماران و پروتكل‌های متعدد به وجود آمده است. اسكن‌های تــكـــراری  PET مـــی تـــوانــد بــا فــاكـتــورهــای تـصـحـیــح تضعیف attenuation   correction     factors() یك سی تی اسكن مشابه، مورد بازسازی قرار گیرد.

‌امكانات پردازش داده ها طوری فراهم شده اســت  كـه پـردازش و بـازسـازی اطـلاعـات یـك بیمار می تواند با مراحل   acquisitions و انجام كارو دریافت داده های بیمار دیگر همراه باشد. مـــراحـــل قـــابـــل مـــلاحـظــه ای در جـهــت ادغــام ( دریافت و كسب داده ها ) و ( پردازش داده‌ها ) درنظر گرفته شده است.

Acquisition ‌هـــای هـــر دو سـیـسـتــم  PET ‌و  CTتوسط یك  Computer screenكنترل می شود كــه شــامـل مـراحـل كـار ادغـام  QC ‌بـرای هـر دو سیستم تصویربرداری است و میزان زمان نصب و فراهم كردن را برای اولین بیمار به حداقل می رساند.

    ادامه دارد...

منبع: snm- radiologyinfo-bionuclear- sums- daneshju-clinicalmedicine- radiologyinfo- nuclearmedicine

مبانی وکاربرد دانش هسته ای-مسلم صالحی