69. Физические основы и диагностические возможности позитронно-эмиссионной томографии.

Позитронная эмиссионная томография - радионуклидный томографический метод исследования внутренних органов человека или животного. Позитронно-эмиссионный томограф измеряет локальную концентрацию следовых количеств радиоактивного изотопа, введенного в объект, помещенный в поле зрения ПЭТ-камеры. Вследствие неустойчивости ядра, в котором количество протонов превышает количество нейтронов, ультракороткоживущий (УКЖ) изотоп при переходе в устойчивое состояние излучает позитрон, свободный пробег которого (зависящий от плотности ткани и энергии изотопа-метки, равный в среднем 3- 4 мм и, в общем случае, не превышающий 8 мм ) заканчивается столкновением с электроном и их аннигиляцией. Аннигиляция сопровождается образованием двух гамма-квантов, разлетающихся под углом 180 ^о, которые и регистрируются датчиками камеры. Датчики организованы в несколько плотно упакованных колец с минимальным расстоянием как между датчиками, так и между кольцами. Если два детектора одновременно зарегистрируют сигнал (т.е. происходит так называемое “совпадение”), можно утверждать, что точка аннигиляции находится на линии, соединяющей детекторы. Отличие позитронно-эмиссионной томографии от других методов получения томографического изображения заключается в использовании так называемого принципа электронной коллимации. Отсечка незначительного числа гамма-квантов, отклонившихся от прямой траектории при столкновении с ядрами других атомов (так называемое явление рассеяния), а также случайных совпадений происходит во время предварительной обработки данных путем задания энергетического и временного окон регистрации.

С помощью ПЭТ диагностирую следующие заболевания:

1.Опухоли головы и шеи, щитовидной железы, неясной локализации (при выявленных отдаленных метастазах), легкого, молочной железы, пищевода и желудка, толстой кишки, поджелудочной железы, костей и мягких тканей,

мочеполовой системы, головного мозга

2.Эпилепсия.

3. Сосудистые заболевания головного мозга

4.Травмы головного мозга

5.Деменции(приобретённое слабоумие). Дифференциальная диагностика сосудистой деменции от других типов (Альцгеймера, Пика)

70. Ускорители заряженных частиц и их использование в медицине

Ускорителем называют устройство, в котором под дей­ствием электрических и магнитных полей формируется пу­чок заряженных частиц высокой энергии.

Различают линейные и циклические ускорители.

В линейных ускорителях час­тицы движутся по прямолинейной траек­тории, в циклических — по окружности или спирали.

Наиболее известным циклическим ус­корителем является циклотрон), в котором под действием магнит­ного поля индукции В, за­ряженная частица движется по окруж­ностям. Магнитное поле обеспечивает вращение час­тицы по окружности, а электрическое поле — изменение ее кине­тической энергии. Источник частиц находится вблизи центра циклотрона, пучок ускоренных частиц вылетает из циклотрона после ускорения. Циклотрон способен ускорять протоны до 20—25 МэВ.

Бетатрон. В отличие от других цикличе­ских ускорителей в нем электрическое поле не подается от внеш­них источников, а создается при изменении магнитного поля (яв­ление электромагнитной индукции). Получаемый в нем поток быстрых электронов направляется на мишень, на которой при их торможении возникает поток жесткого рентгеновского излучения. Электрон удерживается на орбите магнитным полем (сила Ло­ренца) и ускоряется электрическим. Бетатроны способны ускорять электроны до десятков мега­электронвольт.

Ускорители заряженных частиц применяют как средство лучевой терапии в двух основных направлениях.

Во-первых, используют тормозное рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронов, ускоренных бетатро­ном. Использование тормозного излучения оказывается более эф­фективным, чем гамма-терапия.

Во-вторых, используют прямое действие ускоренных частиц: электронов, протонов. Электроны ускоряются бетатроном, а про­тонный пучок получают от других ускорителей. Заряженные частицы, в том числе и протоны, наиболь­шую ионизацию производят перед остановкой, поэтому при попа­дании пучка протонов в биологический объект извне наибольшее воздействие будет оказано не на поверхностные слои, а на опухо­левые ткани, которые расположены в глубине организма. В этом основная выгода применения заряженных частиц для лучевой те­рапии глубинных опухолей. Поверхностные слои в этом случае повреждаются минимально.

Малое рассеяние протонов позволяет формировать узкие пуч­ки и, таким образом, очень точно воздействовать на опухоль. На­ряду с лечебным применением ускорителей в последние годы от­крылись возможности использования их в диагностике. Здесь можно указать две области.

Одна — ионная медицинская радиография. Суть метода заклю­чается в следующем: пробег тяжелых заряженных частиц (а-частицы, протоны) зависит от плотности вещества. Поэтому если ре­гистрировать поток частиц до и после прохождения объекта, то можно получить сведения о средней плотности вещества.

Таким образом, так же как и при рентгенографии, возможно различать структуры большей и меньшей плотности. Преимуще­ство у этого метода перед рентгенографией — более низкая кон­трастность, что позволяет лучше различать структуру мягких тка­ней.