Федоров Однофотонная вычислителная томография 2008

Важно также создание ведомственных (центральных) служб радиационной безопасности и служб радиационной безопасности медицинских учреждений; дальнейшее уточнение и совершенствование физико-математического аппарата (MIRD-формализма) определения поглощенных фракций в органах-мишенях от органовисточников и моделей транспорта РФП в организме при дозиметрии внутреннего облучения.

Таблица 6.2

Поправочные коэффициенты для оценки уровней вводимой активности РФП лицам детского возраста, отн. ед. (коэффициент взрослых принят за 1)

Актуально расширение приборного парка и практическое внедрение современных приборов радиометрического и дозиметрического контроля в клиниках; решение многих специфических проблем обеспечения радиационной безопасности, связанных с использованием открытых радиоактивных источников; улучшение организации и повышения культуры проведения радиологических процедур; улучшение планировки помещений, увеличение толщины стен и междуэтажных перекрытий; совершенствование и применение защитных приспособлений при работе с РФП; регулирование потока и правильное пространственное размещение пациентов и использование других мер, снижающих дозы облучения персонала, пациентов и населения.

Решению некоторых перечисленных положений должно способствовать выполнение Методических указаний МУ 2.6.1.1892–04 «Гигиенические требования по обеспечению радиационной безопасности при проведении радионуклидной диагностики с помощью радиофармпрепаратов».

191

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии обсужден широкий, хотя и не исчерпывающий, круг вопросов получения наиболее информативных томографических изображений в медицинской диагностике при использовании однофотонных источников ионизирующих излучений. Затронуты некоторые аспекты двухфотонной, или позитронной томографии на гамма-камерах. Основное внимание уделено физикоматематическим основам методов. Не рассмотрены из-за ограничения объема пособия специализированные позитронные томографы, специальные области применения томографов (например, фазовоселективная визуализация сердца), методы дальнейшей обработки и визуализации полученных данных. Естественно предметом изложения не стали медицинские аспекты интроскопии, достаточно полно отраженные в современных монографиях, например, в [12].

Первым важным направлением дальнейшего развития лучевой диагностики является сочетание различных видов визуализации. Как уже было отмечено, информативность визуализации может быть качественно повышена за счет сочетания разных методов интроскопии, что способствовало созданию установок, сочетающих два принципа визуализации, ОФЭКТ / КТ, ПЭТ / КТ, ОФЭКТ / ПЭТ.

Особенно важны сравнение и анализ изображений, полученных с использованием разных видов визуализации, пораженных органов и тканей при онкологических заболеваниях. Раннее выявление, более точное определение границ и локализации новообразований во многом предопределяет бόльшую эффективность и меньшие отрицательные последствия как лучевой терапии, так и хирургического вмешательства.

Второе важное направление повышения информативности визуализации – использование баз данных об органах и тканях при реконструкции изображений с учетом диапазона вариабельности анатомических характеристик в норме и патологии, корреляции физических свойств с биохимическими и гистологическими характеристиками тканей и т.д.

192

Внастоящее время эти направления нельзя рассматривать как полностью реализованные. Их совместное применение, вероятно, является магистральным путем развития и совершенствования медицинской визуализации.

Последние разработки в рентгеновской вычислительной томографии – создание спиральных и многосрезовых спиральных компьютерных томографов показали, что даже серьезный прорыв в качестве визуализации, благодаря этим установкам, не является окончательным. Недавно разработанные и внедренные в клиническую практику томографы с очень большим числом рядов детекторов (320-срезовая томография) даже без использования во многих ситуациях техники спирального сканирования успешно применяются с большей информативностью и меньшей дозой облучения при обследовании сердца, головного мозга и других органов. При одном вращении рентгеновской трубки можно осуществлять объемную динамическую рентгеновскую вычислительную томографию с трехмерным изотропным пространственным разрешением. Подобная установка и более ранние МСКТ успешно решают задачу получения трехмерных изображений органов и тканей.

Сравнение КТ с МРТ и ПЭТ свидетельствует о большей рентабельности рентгеновской вычислительной томографии. Стоимость оборудования для РВТ и самих КТ снижается, что является прямым следствием сильной конкуренции на рынке медицинского оборудования, а рабочие характеристики томографов постоянно улучшаются. Цена КТ самого высокого класса составляла два года назад 1 – 2 миллиона долларов, но были и томографы, стоимость которых не превышала 300000 долларов, способные выполнять спиральную томографию.

Вцелом, радиационные методы диагностики (в первую очередь рентгенодиагностики), несмотря на дополнительное облучение пациентов, особенно значимое при компьютерной томографии, и персонала продолжают оставаться основными как в России, так в еще большей степени в развитых зарубежных странах. Такая ситуация вероятно сохранится и в обозримом будущем.

193

НЕКОТОРЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Активность (А) радионуклида в источнике (образце) – от-

ношение ожидаемого числа dN спонтанных ядерных переходов из определенного ядерно-энергетического состояния радионуклида, происходящих в источнике (образце) за интервал времени dt , к этому интервалу времени:

A = dNdt .

Единицей активности является беккерель (Бк). Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности кюри (Ки) составляет

3,7 1010 Бк.

Примечание: A = λN .

Анод – положительно заряженный электрод, мишень в рентгеновской трубке; может быть неподвижным или вращающимся.

Артефакт – детали на изображении, не соответствующие ка- ким-либо реальным структурам изображаемого объекта. В РВТ артефакты могут проявляться в виде ложных структур либо в виде искаженных КТ-чисел.

Веерный пучок – пучок рентгеновских лучей в форме веера, распространяющихся из точки фокуса.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (WR) – используемые в ра-

диационной защите множители поглощенной дозы, учитывающие относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов:

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (WТ) – множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации:

196

Воксел – элемент объема. Для двумерных томограмм объем воксела определяется размером стороны пиксела и толщины среза.

Гамма-излучение – фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц.

Диагностическая радиология – медицинская радиология, отно-

сящаяся к диагностике.

Доза в органе или ткани (DT) – средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела:

DТ = (1/ mТ ) ∫D × dm , mТ

где mТ – масса органа, ткани, D – поглощенная доза в элементе

массы dm.

Доза поглощенная (D) – отношение средней энергии de , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D = de dm .

В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж × кг-1), и имеет специальное название – грей (Гр). Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна

0,01 Гр.

Доза эквивалентная (HT,R ) – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR:

HТ,R =WR × DТ,R ,

197

где DT,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани T, а WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.

Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).

Доза экспозиционная (Х) – отношение суммарного заряда dQ

всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в указанном объеме:

X = D0 = dQdm .

В единицах СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах, деленных на килограмм (Кл × кг-1). Внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (Р):

1 Р = 2,58 10-4 Кл / кг (точно).

Доза эффективная (Еэфф) – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

Eэфф = ∑WТ × HТ ,

Т

где HT – эквивалентная доза в органе или ткани T, а WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани T.

Единица эффективной дозы – зиверт (Зв).

Единица Хаунсфилда (HU) – единица шкалы КТ-чисел. Единица Хаунсфилда характеризует отношение измеренного линейного коэффициента ослабления к коэффициенту ослабления воды, умноженное на 1000.

Естественный радиационный фон – доза излучения, создавае-

мая космическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека.

Изотоп (радиоизотоп) – нуклид с числом протонов в ядре, свойственным данному элементу (изотоп, обладающий радиоактивностью).

198

Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разных знаков.

Ионизирующая частица – частица корпускулярного ионизирующего излучения или фотон.

Источник ионизирующего излучения – объект, содержащий радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать ионизирующее излучение.

Источник излучения техногенный – источник ионизирующего излучения специально созданный для его полезного применения или являющийся побочным продуктом этой деятельности.

Контрастное разрешение – пространственное разрешение слабоконтрастных структур объекта.

Контрастность – в РВТ абсолютная разность между КТчислами соседних структур или областей изображения.

Косвенно ионизирующее излучение (фотоны, нейтроны и пр.) –

ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц, которые могут создавать непосредственно ионизирующее излучение и (или) вызвать ядерные превращения.

Коэффициент увеличения – отношение диаметров измеряемого поля и области, показанной на изображении. Вместе с координатами центра изображения задает реконструируемую область объекта.

Лучевая терапия – радиотерапия.

Линейный коэффициент ослабления – отношение доли dN / N

косвенно ионизирующих частиц данной энергии, претерпевших взаимодействие при прохождении элементарного пути dl в среде, к длине этого пути:

µ = −(1N) (dNdl) .

Медицинская радиология – область медицины, основанная на применении в ней ионизирующих излучений.

Многорядный детектор – в КТ детекторный блок, содержащий не меньше двух (обычно 4 – 64) независимых рядов детекторов.

Мощность поглощенной дозы D (мощность эквивалентной дозы HT,R , мощность экспозиционной дозы Х и т.д.) – отношение прира-

щения поглощенной дозы dD (эквивалентной дозы dHT ,R , экспозиционнойдозы dX ит.д.) заинтервалвремени dt кэтомуинтервалу:

199

P = D& = dD dt (Pэк = H&T ,R = dHT ,R dt, P0 = X& = dX dt ).

Непосредственно ионизирующее излучение – ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении.

Нуклид (радионуклид) – вид атомов с данным числом протонов и нейтронов в ядре (нуклид, обладающий радиоактивностью).

Облучение – воздействие на человека ионизирующего излучения. Облучение медицинское – облучение пациентов в результате

медицинского обследования или лечения.

Облучение профессиональное – облучение персонала (в том числе медицинского) в процессе его работы с техногенными источниками ионизирующего излучения.

Отношение сигнал / шум – отношение интенсивности сигнала к уровню его статистических флуктуаций, выраженному в виде стандартного отклонения.

Персонал – лица, работающие с техногенными источниками излучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б).

Пиксел – элемент изображения.

Постоянная радиоактивного распада – отношение dP к dt ,

где dP – вероятность спонтанного ядерного перехода данного ядра из определенного ядерно-энергетического состояния за интервал времени dt :

λ = dP dt = (1 N) dN / dt .

Предел пространственного разрешения – минимальный раз-

мер разрешаемых структур объекта произвольной контрастности.

Пространственное разрешение – способность системы визуа-

лизировать структуры малого размера при произвольно высокой контрастности. Количественным описанием пространственного разрешения является его предел, граничная пространственная частота, функция распределения (рассеяния) точки, контура и линии, а также функция передачи модуляций.

Пространственная частота – величина, обратная длине волны периодической пространственной структуры, выражается в см-1.

200