Ядерная медицина и ПЭТ-визуализация

Визуализация в ядерной медицине, включая позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), отображает распределение введённого радиофармпрепарата, а не непосредственно анатомию. Поскольку сигнал исходит от биохимического поведения трассера, эти методы картируют физиологические и метаболические функции; в частности, позитронные излучатели позволяют выполнять томографическую реконструкцию поглощения трассера. Поэтому ПЭТ является преимущественно функциональным методом, часто объединяемым с КТ или МРТ для анатомической локализации.

Definition

Визуализация в ядерной медицине создаёт изображения на основе излучения, испускаемого введённым радиофармпрепаратом; при позитронно-эмиссионной томографии трассер испускает позитроны, аннигиляция которых даёт парные фотоны, детектируемые в режиме совпадений для реконструкции томографической карты распределения трассера.

Scope

Тема охватывает то, как радиофармпрепараты генерируют сигнал изображения, коинцидентное детектирование аннигиляционных фотонов, лежащее в основе ПЭТ, реконструкцию эмиссионных томограмм, использование стандартизированных протоколов сбора данных для количественной оценки, а также способ объединения функциональных изображений с поперечной анатомией. Это справочник по тому, как генерируются эти изображения, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как введённый радиофармпрепарат создаёт сигнал изображения в ядерной медицине?
• Как коинцидентное детектирование аннигиляционных фотонов обеспечивает реконструкцию ПЭТ?
• Почему функциональная визуализация обычно объединяется с анатомической визуализацией, такой как КТ или МРТ?
• Как стандартизируются сбор данных и количественная оценка, чтобы значения поглощения были сопоставимы?

Key concepts

• Принцип радиофармпрепарата
• Аннигиляция позитронов и коинцидентное детектирование
• Реконструкция эмиссионной томографии
• Функциональная и метаболическая визуализация
• Стандартизированная количественная оценка поглощения
• Гибридная ПЭТ/КТ и ПЭТ/МРТ
• Тераностика

Mechanisms

Радиофармпрепарат, меченный радионуклидом, вводится в организм и распределяется в соответствии со своей биохимической мишенью; излучение, которое он испускает, детектируется извне для картирования этого распределения. При ПЭТ радионуклид испускает позитрон, который аннигилирует с близлежащим электроном, производя два фотона с энергией 511 кэВ, движущихся в противоположных направлениях; детектирование этих фотонов в режиме совпадений локализует аннигиляцию вдоль линии, и множество таких линий реконструируются в томографическое изображение. Итеративная статистическая реконструкция, такая как максимизация ожидания по методу максимального правдоподобия, моделирует процесс эмиссии для улучшения качества изображения (Shepp & Vardi, 1982). Поскольку сигнал отражает функцию, а не структуру, ПЭТ обычно выполняется как гибридная ПЭТ/КТ или ПЭТ/МРТ, чтобы поглощение можно было локализовать анатомически, а стандартизированный сбор данных поддерживает количественное сравнение (Boellaard et al., 2014).

Clinical relevance

Ядерная медицина и ПЭТ добавляют функциональное и метаболическое измерение к анатомической визуализации, а рекомендации по их надлежащему использованию и стандартизированному выполнению способствуют последовательной интерпретации (Fletcher et al., 2008; Boellaard et al., 2014). Сочетание диагностических трассеров с терапевтическими радионуклидами — тераностика — описывается как развивающаяся область (Turner, 2018). Данная статья описывает, как генерируются эти изображения, и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

History

Ядерная медицина развивалась из использования радиоактивных трассеров и гамма-камеры в середине XX века. Позитронно-ээмиссионная томография возникла как томографический метод для позитрон-излучающих трассеров, а статистические подходы к реконструкции, такие как максимизация ожидания по методу максимального правдоподобия, улучшили качество эмиссионных изображений (Shepp & Vardi, 1982). Введение гибридной ПЭТ/КТ, а затем ПЭТ/МРТ, объединило функциональную и анатомическую визуализацию, в то время как стандартизированные руководства кодифицировали количественную практику (Boellaard et al., 2014).

Key figures

• Lawrence Shepp
• Yehuda Vardi

Seminal works

• shepp-vardi-1982

Frequently asked questions

Чем ПЭТ отличается от КТ или МРТ?

КТ и МРТ непосредственно картируют анатомию, тогда как ПЭТ картирует распределение введённого радиофармпрепарата и, следовательно, показывает функцию или метаболизм; ПЭТ обычно объединяется с КТ или МРТ, чтобы функциональные находки можно было локализовать в анатомии.

Что детектируется для формирования ПЭТ-изображения?

Трассер испускает позитроны, которые аннигилируют с электронами, при этом каждая аннигиляция производит два фотона в противоположных направлениях; детектирование этих фотонов в режиме совпадений локализует событие и позволяет томографически реконструировать распределение трассера.