الطب النووي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)

يعرض التصوير بالطب النووي، بما في ذلك التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، توزيع المقتفي الإشعاعي المُعطى بدلاً من التشريح مباشرةً. وبما أن الإشارة تنشأ من السلوك الكيميائي الحيوي للمقتفي، فإن هذه التقنيات ترسم خرائط للوظيفة الفسيولوجية والأيضية؛ وتسمح باعثات البوزيترونات بشكل خاص بإعادة البناء الطبقي لامتصاص المقتفي. لذلك، فإن التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) هو في المقام الأول طريقة وظيفية، وغالبًا ما يُدمج مع التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لتحديد الموقع التشريحي.

Definition

ينتج التصوير بالطب النووي صورًا من الإشعاع المنبعث من مقتفي إشعاعي مُعطى؛ في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، يبعث المقتفي بوزيترونات، التي يؤدي فناءها إلى فوتونين متزاوجين يتم الكشف عنهما بالتزامن لإعادة بناء خريطة طبقية لتوزيع المقتفي.

Scope

يغطي هذا الموضوع كيفية توليد المقتفيات الإشعاعية لإشارة التصوير، والكشف المتزامن لفوتونات الفناء التي يقوم عليها التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، وإعادة بناء الصور الطبقية الانبعاثية، واستخدام بروتوكولات الاستحواذ الموحدة للقياس الكمي، وكيفية دمج الصور الوظيفية مع التشريح المقطعي. إنه مرجع حول كيفية توليد هذه الصور، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• كيف يولد المقتفي الإشعاعي المُعطى إشارة التصوير في الطب النووي؟
• كيف يمكّن الكشف المتزامن لفوتونات الفناء إعادة بناء التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)؟
• لماذا يتم دمج التصوير الوظيفي عادةً مع التصوير التشريحي مثل التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)؟
• كيف يتم توحيد الاستحواذ والقياس الكمي بحيث تكون قيم الامتصاص قابلة للمقارنة؟

Key concepts

• مبدأ المقتفي الإشعاعي
• فناء البوزيترون والكشف المتزامن
• إعادة بناء التصوير الطبقي الانبعاثي
• التصوير الوظيفي والأيضي
• القياس الكمي الموحد للامتصاص
• التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/التصوير المقطعي المحوسب (PET/CT) والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/التصوير بالرنين المغناطيسي (PET/MRI) الهجين
• العلاج التشخيصي (Theranostics)

Mechanisms

يتم إعطاء مستحضر صيدلاني إشعاعي موسوم بنوكليد مشع ويتوزع وفقًا لهدفه الكيميائي الحيوي؛ ويتم الكشف عن الإشعاع الذي يبعثه خارجيًا لرسم خريطة لهذا التوزيع. في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، يبعث النوكليد المشع بوزيترونًا يفنى مع إلكترون قريب، مما ينتج فوتونين بقوة 511 كيلو إلكترون فولت يسافران في اتجاهين متعاكسين؛ ويؤدي الكشف عن هذين الفوتونين بالتزامن إلى تحديد موقع الفناء على طول خط، ويتم إعادة بناء العديد من هذه الخطوط في صورة طبقية. تعمل إعادة البناء الإحصائية التكرارية، مثل تعظيم التوقع بأقصى احتمال (maximum-likelihood expectation maximisation)، على نمذجة عملية الانبعاث لتحسين جودة الصورة (Shepp & Vardi, 1982). وبما أن الإشارة تعكس الوظيفة بدلاً من البنية، فعادةً ما يتم الحصول على التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) كـ PET/CT هجين أو PET/MRI بحيث يمكن تحديد موقع الامتصاص تشريحيًا، ويدعم الاستحواذ الموحد المقارنة الكمية (Boellaard et al., 2014).

Clinical relevance

يضيف الطب النووي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) بعدًا وظيفيًا وأيضيًا للتصوير التشريحي، وتدعم التوصيات بشأن استخدامهما المناسب وأدائهما الموحد التفسير المتسق (Fletcher et al., 2008; Boellaard et al., 2014). يوصف اقتران المقتفيات التشخيصية بالنوكليدات المشعة العلاجية — العلاج التشخيصي (theranostics) — بأنه مجال متنامٍ (Turner, 2018). يصف هذا المدخل كيفية توليد هذه الصور وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

History

نما الطب النووي من استخدام المقتفيات المشعة وكاميرا غاما في منتصف القرن العشرين. ظهر التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني كطريقة طبقية للمقتفيات الباعثة للبوزيترونات، وحسنت أساليب إعادة البناء الإحصائية مثل تعظيم التوقع بأقصى احتمال جودة صور الانبعاث (Shepp & Vardi, 1982). أدى إدخال التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/التصوير المقطعي المحوسب (PET/CT) الهجين، ولاحقًا التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/التصوير بالرنين المغناطيسي (PET/MRI)، إلى دمج التصوير الوظيفي والتشريحي، بينما قامت الإرشادات الموحدة بتقنين الممارسة الكمية (Boellaard et al., 2014).

Key figures

• Lawrence Shepp
• Yehuda Vardi

Seminal works

• shepp-vardi-1982

Frequently asked questions

كيف يختلف التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) عن التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)؟

يرسم التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) التشريح مباشرةً، بينما يرسم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) توزيع المقتفي الإشعاعي المُعطى وبالتالي يظهر الوظيفة أو الأيض؛ غالبًا ما يُدمج التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) مع التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) بحيث يمكن تحديد موقع النتائج الوظيفية في التشريح.

ما الذي يتم الكشف عنه لتكوين صورة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)؟

يبعث المقتفي بوزيترونات تفنى مع الإلكترونات، وينتج عن كل فناء فوتونان في اتجاهين متعاكسين؛ ويؤدي الكشف عن هذه الفوتونات بالتزامن إلى تحديد موقع الحدث ويسمح بإعادة بناء توزيع المقتفي طبقيًا.