METÓDY DETEKCIE v NUKLEÁRNEJ MEDICÍNE. Ján Lepej Inštitút nukleárnej a molekulárnej medicíny - Košice

METÓDY DETEKCIE v NUKLEÁRNEJ MEDICÍNE Ján Lepej Inštitút nukleárnej a molekulárnej medicíny - Košice

6. Princípy detekcie v nukleárnej medicíne, scintilačný detektor, gamakamera, PET skener. Scintigrafia - planárna, sekvenčná, dynamická, celotelová; Tomografické metódy, hybridné zobrazovacie systémy

Diagnostický proces v nukleárnej medicíne možno ho vyjadriť základnou schémou: činnosť pracovník metódy kontroly kvality 1. INDIKÁCIA Klinik / lekár riešiaci diagnostický problém VYŠETRENIA žiadanka 2. OBJEDNANIE SESTRA LEKÁR na požadovanú dg. 3. VÝBER LEKÁR na ONM štúdium zdrav.dokument METÓDY diskusia o metóde 4. PRÍPRAVA LEK.LABORANT kontrola prípravy RF Rádiofarmaka & FARMACEUT 5. APLIKÁCIA LEKÁR a SESTRA kontrola kvality RF 6. DETEKCIA LABORANT (LEKÁR) fyzikálna kontrola 7. ANALÝZA LEKÁR (LABORANT) kontrola výkonu FYZIK kontrola prístrojov 8. POPIS NÁLEZU LEKÁR klinické semináre 9. EXPEDÍCIA DOKUMENTARISTKA porovnávacie štúdie 10. INTERPRETÁCIA Klinik / lekár riešiaci diagnostický problém 11. VYUŽITIE VÝSLEDKU na usmernenie diagnostiky alebo liečby

Rozdelenie dg. metód v nukleárnej medicíne 1. NEZOBRAZOVACIE DIAGNOSTICKÉ METÓDY Scintilačný detektor Rádionuklidové hodnotenie erytrokinetiky Akumulačný test štítnej žľazy Izotopová renografia 2. STATICKÁ a CELOTELOVÁ SCINTIGRAFIA Gamakamera Statická scintigrafia obličiek Celotelová scintigrafia skeletu 3. SEKVENČNÁ a DYNAMICKÁ SCINTIGRAFIA Gamakamera + počítače Dynamická scintigrafia obličiek Cholescintigrafia 4. HRADLOVANÁ SCINTIGRAFIA Rádionuklidová ventrikulografia 5. JEDNOFOTÓNOVÁ TOMOGRAFIA - SPECT SPECT vyšetrenie regionálneho prietoku krvi mozgom Perfúzna scintigrafia myokardu SPECT neuroendokrinných nádorov 6. POZITRÓNOVÁ TOMOGRAFIA PET 7. HYBRIDNÉ SYSTÉMY PET/CT, SPECT/CT, PET/MRI

POČÍTAČE v nukleárnej medicíne Po prvý krát pred 1964 dávno pred PC. Po 1969 sú samostatné pripájané externe ku gamakamerám. Cieľom bolo 1. SPRACOVANIE OBRZOV získanie informácie o funkcii!!! 2. Archivácia záznamov PRE opakované hodnotenie 80-te roky príchod PC - vytvárajú sa informačné systémy: NIS, AIS, LIS, RIS... Integrácia (pozri vedomosti z Informatiky) 90-te roky začiatky WWW Siete Picture Archiving and Communication System PACS Výmena obrazových dát medzi pracoviskami formou DICOM (Digital Imaging COMmunication) jednotný formát na výmenu snímok medzi pracoviskami. TELEMEDICÍNA (poznáte z informatiky)

Využitie počítačov v nukleárnej medicíne V súčasnej nukleárnej medicíne je využitie počítačov integrálnou súčasťou takmer všetkých vyšetrovacích metód. Umožnilo vznik dynamických a tomografických metód. Niektoré príklady využitia: A. Odpočítanie obrazov a pozadia B. Sčítanie obrazov a rôzne iné matematické operácie C. Vyhladenie obrazov - filtrácia D. Kvantifikácia obrazov - ROI (oblasť záujmu) analýza E. Dynamické vyšetrovacie metódy F. Hradlované (synchronizované) dynamické vyšetrovacie metódy G. Tomografické vyšetrovacie metódy H. Parametrické obrazy I. Faktorová analýza J. Fúzia obrazov z viacerých zobrazovacích modalít

1. Nezobrazovacie diagnostické metódy A. Kinetické štúdie - hodnotia kinetiku indikátora v organizme RÁDIONUKLIDOVÉ HODNOTENIE ERYTROKINETIKY B. Dilučné štúdie - umožňujú stanovenie objemov po zriedení indikátora RÁDIONUKLIDOVÉ STANOVENE OBJEMU ERYMASY C. Bilančné testy - Sledujú chovanie podaného indikátora za istých podmienok SLEDOVANIE BILANCIE VITAMÍNU B12 SHILLINGOV TEST D. Akumulačné testy - Meranie relatívnej koncentrácie indikátora v orgáne AKUMULAČNÝ TEST ŠTÍTNEJ ŽĽAZY E. Dynamické štúdie pred 2000 - hodnotia dynamiku indikátora v orgáne sledovanie funkcie RÁDIONEFROGRAFIA (IZOTOPOVÁ RENOFRAFIA

1. Nezobrazovacie diagnostické metódy A. Kinetické štúdie - hodnotia kinetiku indikátora v organizme RÁDIONUKLIDOVÉ HODNOTENIE ERYTROKINETIKY B. Dilučné štúdie - umožňujú stanovenie objemov po zriedení indikátora RÁDIONUKLIDOVÉ STANOVENE OBJEMU ERYMASY C. Bilančné testy - Sledujú chovanie podaného indikátora za istých podmienok SLEDOVANIE BILANCIE VITAMÍNU B12 SHILLINGOV TEST D. Akumulačné testy - Meranie relatívnej koncentrácie indikátora v orgáne AKUMULAČNÝ TEST ŠTÍTNEJ ŽĽAZY E. Dynamické štúdie po 2010 - hodnotia dynamiku indikátora v orgáne sledovanie funkcie RÁDIONEFROGRAFIA (IZOTOPOVÁ RENOFRAFIA

Akumulačné testy akumulácia v štítnej žľaze Výsledná hodnota sa vypočíta podľa vzorca: V2 = (V1. C1) / C2 Aktivita štandardu A1=C1 vstrebanie z GITu V2 = 1.100/ 5 = 20 ml krvný obeh Meranie aktivity štandardu A2 [imp] aktivita C1 (1 MBq) Aplikácia p. o. OBLIČKY vylúčenie voľného 131 I Aktivita orgánu C2 [imp]

2a. Statická scintigrafia Snímka vzniká postupne hromadením impulzov v obraze. Ten je kvalitnejší, keď je impulzov viac. Ukončenie záznamu je buď na počet impulzov (n) napríklad 500K alebo na čas (t) - 300s. Impulzy n planárna scintigrafia A L P Čas - t 0 1min 20-25min 1h 2h 3h 4h

2b. Celotelová scintigrafia CELOTELOVÁ SCINTIGRAFIA SKELETU v prednej a zadnej projekcii D1 D2 celotelová scintigrafia 0 1min 20-25min 1h 2h 3h 4h

3a. Sekvenčná scintigrafia Sekvenčná scintigrafia vylučovania proteínov do GITu. + Kvantitatívna hodnotenie A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 0 1min 20-25min 1h 2h 3h 4h

3b. Dynamická scintigrafia Postupné snímkovanie veľkého počtu obrázkov (N) sa používa na hodnotenie dynamických dejov. Má formu filmu v ktorom sa nastavuje trvanie štúdie (T) a čas jednej snímky (Δt). Počet obrázkov sa volí tak, aby boli zaznamenané podstatné informácie o patologickom procese. A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A 8 dynamický záznam 20 s / obr A n 0 1min 20-25min 1h 2h 3h 4h

Vytvorenie časovoaktivitného histogramu - krivky Vo zvolenom orgáne je definovaná oblasť záujmu (ROI). Z nej pre každý obrázok štúdie (n) vyšetrenia sa sčíta počet impulzov, ktorý reprezentuje aktivitu. Tento údaj slúži na vytvorenie jednej hodnoty v histograme časovo - aktivitnej závislosti. Grafickým zobrazením je krivka, ktorá hodnotí funkciu sledovaného orgánu v danej oblasti. ROI obrázky štúdie orgán imp 1 2 3 4 n 1/2 Výsledná krivka 1 2 3 4 5 Tmax T 1/2 n T čas

Dynamická scintigrafia obličiek separovaná funkcia UPTAKE (vychytávanie) N L [imp] N L + N R U = 100 % N 0 - N S L BG R N L = L - BG N 0 [imp] N S [imp]

4. Hradlovaná scintigrafia RÁDIONUKLIDOVÁ VENTRIKULOGRAFIA kamera EKG hradlovaný záznam 20 s 0 1min 20-25min 1h 2h 3h 4h

4. Hradlovaná scintigrafia Parametrické obrazy RN VENTRIKULOGRAFIA funkčné krivky Pomocou furierovej transformácie sa vytvárajú parametrické obrazy ako sú: amplitúdový obraz (maximum zmeny objemu), fázový obraz (komory zelené) vývrhový objem (pohyb komôr), obraz paradoxného pohybu (pohyb predsiení)

5. Tomografické scintigrafické metódy Single Photon Emission Computerized Tomography SPECT P 1 P 32 SPECT PARAMETRE TOMOGRAFIE: 1. Uhol otáčania - 180, 360 2. Štartovacia pozícia 3. Počet krokov - 64, 128 4. Smer otáčania 5. Uhol pre jeden krok 6. Dĺžka záznamu jedného kroku v sekundách 7. Zoom 8. Rekonštrukčný filter 9. Korekcia atenuácie 0 1min 20-25min 1h 2h 3h 4h

SPECT/CT 1. det. hlava RTG FPD 2. FPD = flat panel detektor Nový SPECT/CT Bright view (Phillips) 2012 KE

5. Tomografické scintigrafické metódy Positron Emission Tomography PET koincidenčná gamakamera PET skener P 1 záznam obrazu po jednotlivých projekciách záznam obrazu po jednotlivých rezoch D 1 P 1 P 32 rozdiel je v hrúbke kryštálu a kolimácii vývoj ukončený P 32 D 32

PET/CT PET CT Nový PET/CT Biograph mct (Siemens) 2011 BB, 2014 KE

5. Tomografické scintigrafické metódy Tomografia je metóda zobrazenia orgánu v rezových rovinách bez rušivého vplyvu susedných tkanív. Výhody 1. Zobrazuje miesta nedostupné planárnymi technikami. 2. Zvyšuje kontrast zobrazenia vylúčením vplyvu pozadia 3. Zlepšuje priestorovú predstavu o orgáne a umiestnení lézie. Nevýhody Nemôže zaznamenávať krátko trvajúce dynamické deje. Dlhšie trvanie vyšetrenia a nutnosť ležať v tej istej polohe Plošný (planárny) obraz vzniká súčtom impulzov dopadajúcich v danom mieste. Tu spolupôsobí miera pohltenia fotónov (atenuácia), preto z miest blízko kamery získame viac ako z tých, ktoré sú ďalej. Index v stĺpci vpravo vyjadruje efektívny podiel z každého pixla. Tomografia toto skreslenie rieši. 2 1 1 1 1 3.2 1 1 5 1 6.8 1 9 1 1 2 1 1 1 1 index 1.0 0.6 0.3 0.1

5. Prezentácia tomografického obrazu Základné tomografické roviny: A. TRANSVERZÁLNA leží kolmo na dlhú os tela pacienta. (Je to klasická rovina pre CT a je vhodná pre obrazy fúzie PET- CT / SPET-CT). B. FRONTÁLNA je rovnobežná s pohľadom na pacienta spredu. (Je výhodná pre jej dobrú orientáciu používa sa v PET a SPET) C. SAGITÁLNA je na obidve predchádzajúce kolmá. (Je výhodná najmä pre niektoré orgány ako sú chrbtica a mozog) A A B C

5. Prezentácia tomografického obrazu Príklad: A. TRANSVERZÁLNA (AXIÁLNA) B. FRONTÁLNA C. SAGITÁLNA B C A

7. Hybridné zobrazovacie systémy CT PET / CT PET Kde sú patologické MTS ložiská?

7. Hybridné zobrazovacie systémy CT PET / CT PET Samotné CT a PET vyšetrenie

7. Hybridné zobrazovacie systémy CT PET / CT PET

Nová PET-MRI technológia V neurologickej diagnostike zobrazenie pomocou PET-MRI umožňuje detekciu zmien aj v oblasti jadier mozgového kmeňa 2011

5. Kontrola kvality SPECT záznamu JASZCZAK FANTOM na hodnotenie kvality SPECT záznamu. Po naplnení 500 MBq 99m Tc-pertechnetátu sa robí kruhový tomografický záznam. Ak je zariadenie dobre nastavené, potom nie sú prítomné problémy v obraze.

5. Kontrola kvality SPECT záznamu JASZCZAK FANTOM na hodnotenie kvality SPECT záznamu. Po naplnení 500 MBq 99m Tc-pertechnetátu sa robí kruhový tomografický záznam. Ak je zariadenie dobre nastavené, potom nie sú prítomné problémy v obraze. Podľa: Kolektív: IAEA Quality Control Atlas for Scintillation Camera Systems IAEA Vien 2003

7. Kvantifikácia scintigrafických vyšetrení, výpočet indexov, SUV, funkčné krivky, parametrické obrazy a porovnávanie výsledkov s databázami normálnych vyšetrení. Využitie PACS systémov.

Ukážky práce pri vyhodnocovaní štúdií