РАДИОИЗОТОПНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Перейти к: навигация, поиск

РАДИОИЗОТОПНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ — устройства, регистрирующие фотонное или корпускулярное излучение радионуклидов и предназначенные для измерения и переработки радиометрической информации, получаемой при радиодиагностических исследованиях органов и систем организма больного или биологических проб. В 40-е гг. 20 в. с возникновением производства искусственных радиоактивных изотопов развернулись научные исследования по их применению в медицине. В 1955 г. в Женеве на I Международной конференции по мирному использованию атомной энергии были представлены первые работы по применению искусственных радиоактивных изотопов в диагностике и лечении, а к началу 80-х гг. было известно уже св. 100 радиодиагностических методов и приборов, используемых в мед. практике. В 60-е гг. получили развитие радиодиагностические методы in vivo — при помощи радиометров производились прижизненные измерения радиоактивности соединений, содержащих радиоактивные изотопы, сорбированных в определенных органах или во всем теле человека. В 70-е гг. появились методы in vitro — при помощи приборов производилось измерение радиоактивности проб плазмы крови, продуктов экскреции и других биол, проб, а также радиоиммунологические методы.

Принцип работы приборов радиоизотопной диагностики (см.) основан на регистрации фотонного или корпускулярного излучения (см. Ионизирующие излучения) от введенных в организм пациента хим. соединений, меченных радиоактивными изотопами. Такие соединения называются радиофармпрепарата-ми (см. Радиофармацевтические препараты). Они обычно тропны к исследуемому органу или системе и принимают непосредственное участие в протекающих в них биохим, процессах. Т. о., благодаря ионизирующему излучению перемещение, накопление и выведение радиофармпрепарата, происходящие в результате биохим, процессов в организме, регистрируются Р. д. п. в пространстве или во времени, что позволяет получить ценные диагностические сведения о функциональном состоянии органов или систем организма, характере быстро протекающих в нем процессов, форме и величине отдельного органа в норме и в условиях патологии, а также о количественном содержании радиоактивного вещества в лабораторной биол, пробе (см. Радиоактивность).

Р. д. п. можно подразделить на приборы для измерений in vivo и in vitro. К наиболее распространенным радиодиагностическим методам, когда применяют приборы in vivo, относят функциональные исследования почек, печени, щитовидной железы, легких, определение сердечного выброса, мозгового и мышечного кровотока, визуализацию почек, печени, щитовидной железы, легких, головного мозга, костной системы. С помощью лаб. приборов для измерений in vitro определяют объем циркулирующей крови, водный обмен, гормональный профиль организма, осуществляют контроль за выведением радионуклидов из организма при леч. применении радиофармпрепаратов. Большое значение в клин, практике приобрел радиоиммунологический метод определения гормонов щитовидной железы, гипофиза, поджелудочной железы, надпочечников, женских половых гормонов, опухолевых антигенов, количества в организме витамина В12, гастрина, секретина и др. (см. Радиоизотопное исследование, Радиоиммунологический метод).

При проведении функциональных исследований и визуализации органов применяются радиофармпрепараты, меченные различными, гл. обр. короткоживущими, радионуклидами, с периодами полураспада до нескольких суток. В нашей стране в клин, радиодиагностике нашли применение св. 40 радиофармпрепаратов с более чем 20 радионуклидами, такими, как 32P, 51Cr, 58Co, 67Ca, 85Sr, 98mTc, 113mIn, 131I, 133Xe, 169Yb, 198Au, 197Hg и др. В радиобиологических исследованиях используются также препараты, меченные долгоживущими радиоизотопами с бета-излучением низкой энергии — тритием, углеродом-14, серой-35; в ради о иммунологических — гормоны, антигены и антитела (имеется св. 15 наборов), меченные йодом-125. Перечисленные выше радионуклиды, кроме 3Н, 14С, 35S, 32Р, при бета-распаде испускают также гамма-излучение и характеристическое излучение, энергия к-рого, за нек-рым исключением, находится в диапазоне от 30 до 500 кэв (см. Изотопы).

Приборы для радиодиагностических исследований методами in vivo подразделяются на приборы для динамических исследований (клин, радиографы и радиометры), приборы для статической визуализации (гамма-топографы, или сканеры, гамма-томографы) и приборы для динамической визуализации (гамма-камеры, позитронные эмиссионные томографы).

Р. д. п. состоят из блока детектирования, радиометрического устройства для обработки информации, регистратора выходных данных, штатива с ручным или механическим приводом для крепления и установки блока детектирования, устройства для размещения пациента (кресло, каталка). Блок детектирования предназначен для преобразования энергии ионизирующего излучения, поступающего от объекта обследования в электрический сигнал. Радиометрическое устройство (радиометр) состоит из импульсного усилителя, амплитудного анализатора, интенсиметра и пересчетного устройства, обеспечивающего согласование с регистратором выходных данных. Регистратор выходных данных выдает информацию в виде кривых, характеризующих процесс накопления и выведения радио-фармпрепаратов во времени, или изображения распределения радионуклидов в обследуемом органе или системе.

Рис. 1. Диагностическая сцинтилляционная установка (ДСУ): 1 — сцинтилляционный блок детектирования; 2 — кресло для пациента; 3 — электронный блок (радиометр); 4 — штатив.
Рис. 1. Диагностическая сцинтилляционная установка (ДСУ): 1 — сцинтилляционный блок детектирования; 2 — кресло для пациента; 3 — электронный блок (радиометр); 4 — штатив.
Рис. 2. Универсальная радио диагностическая установка (УРУ): 1 — самописцы; 2 — электронный блок (радиометры); 3 — сцинтилляционные блоки детектирования; 4 — штативы.
Рис. 2. Универсальная радио диагностическая установка (УРУ): 1 — самописцы; 2 — электронный блок (радиометры); 3 — сцинтилляционные блоки детектирования; 4 — штативы.

К приборам для динамических исследований относятся диагностическая сцинтилляционная установка (рис. 1), являющаяся клин, радиометром, универсальная радиодиагностическая установка (рис. 2) и прибор для динамических исследований вентиляции и кровотока легких (рис. 3), являющиеся клин. радиографами (их иногда называют гамма-хромографами). Эти приборы выдают информацию о функциональном состоянии различных органов, кровотоке в них и т. д. либо в цифровом виде (процент накопления радиоактивного изотопа в обследуемом органе или системе от введенного в организм количества), либо в виде кривых, отражающих изменение величины радиоактивности во времени. Появление миниатюрных ЭВМ и включение их в состав приборов для динамических исследований позволило значительно сократить время обработки информации и получать ее в удобной для интерпретации форме.

Рис. 3. Прибор для радиоизотопных динамических исследований вентиляции и кровотока легких (ПР-ДИ-1): 1 — спирограф; 2 — блоки детектирования; 3 — электронный блок восьмиканального радиометра; 4 — трехканальные самописцы; 5 — кресло-штатив для пациента.
Рис. 3. Прибор для радиоизотопных динамических исследований вентиляции и кровотока легких (ПР-ДИ-1): 1 — спирограф; 2 — блоки детектирования; 3 — электронный блок восьмиканального радиометра; 4 — трехканальные самописцы; 5 — кресло-штатив для пациента.

Приборы для статической визуализации предназначены для получения изображения распределения радиофармпрепаратов в органах и тканях (см. Сканирование, Сцинтиграфия), по к-рым можно судить о функциональном состоянии органа, его топографии и анатомическом строении. Процесс сбора радиометрической информации осуществляется путем «построчного» перемещения подвижного блока детектирования над исследуемой областью организма и передачи на регистратор сигнала, отражающего интенсивность излучения в каждой точке обследуемой области.

Рис. 4. Гамма-топограф сцинтилляционный двухдетекторный (ГСГ-2): 1 — блоки детектирования: 2 — механизм сканирования; 3 — радиометры; 4 — отметчик цветной регистрации; 5 — бумага для сканограммы; 6 — панель дистанционного управления.
Рис. 4. Гамма-топограф сцинтилляционный двухдетекторный (ГСГ-2): 1 — блоки детектирования: 2 — механизм сканирования; 3 — радиометры; 4 — отметчик цветной регистрации; 5 — бумага для сканограммы; 6 — панель дистанционного управления.

В зависимости от вида получаемой информации приборы для статической визуализации подразделяются на гамма-топографы, или сканеры (рис. 4), и гамма-томографы. Гамма-топограф позволяет получать интегральную картину распределения радиофармпрепарата в организме, а гамма-томограф — картину распределения его в заданном слое тела обследуемого.

Рис. 5. Сцинтилляционная гамма-камера (ГКС-1): 1 — блок фоторегистрации; 2 — электронный пульт управления; 3 — сцинтилляционный блок детектирования с многоканальным коллиматором; 4 — штатив.
Рис. 5. Сцинтилляционная гамма-камера (ГКС-1): 1 — блок фоторегистрации; 2 — электронный пульт управления; 3 — сцинтилляционный блок детектирования с многоканальным коллиматором; 4 — штатив.
Рис. 6. Измерительное вычислительное устройство сцинтилляционной гамма-камеры «Гамма»: 1 — диалоговое устройство, 2 — графический дисплей (отображающее устройство), 3 — электронно-вычислительная машина.
Рис. 6. Измерительное вычислительное устройство сцинтилляционной гамма-камеры «Гамма»: 1 — диалоговое устройство, 2 — графический дисплей (отображающее устройство), 3 — электронно-вычислительная машина.

Приборы для динамической визуализации (гамма-камеры) являются универсальными: они обеспечивают как статическую визуализацию (сцинтиграфию), так и динамические исследования с использованием ЭВМ. Гамма-камеры по мобильности подразделяются на стационарные и подвижные (для проведения обследования в палатах), а по функциональному назначению — на гамма-камеры, позволяющие обследовать все тело человека, и томографы — для послойного исследования того или иного органа. Универсальные возможности гамма-камер обусловлены конструкцией блока детектирования, который благодаря наличию многоканального коллиматора (см. Коллимация) обеспечивает одновременный сбор радиационной обстановки со всего исследуемого поля, что значительно сокращает время получения информации по сравнению с методом сканирования на гамма-топографах или гамма-томографах. Отечественная сцинтилляционная гамма-камера ГКС-1 (рис. 5) позволяет получить изображение распределения радиоактивного индикатора путем одновременной регистрации гамма-излучения со всех участков исследуемой области. Изображение регистрируется с помощью фото- или кинокамеры на поляроидную пленку. Осциллоскоп с ЭВМ-памятью обеспечивает точную установку детектора над объектом и контроль за процессом исследования. Благодаря электронно-вычислительному устройству в комплектации гамма-камер (рис. 6) можно одновременно получать сцинтиграммы и кривые, характеризующие динамику накопления радиофармпрепарата в различных областях и его выведения, корректировать неоднородность чувствительности детектора гамма-камеры, а при специальной конструкции штатива получать также томографические сцинтиграммы.

Приборы для радиодиагностических исследований методами in vitro, или сцинтилляционные счетчики, предназначены для относительного измерения активности гамма-или бета-излучений в биол, пробах. Их обычно называют радиоизотопными лабораторными приборами и подразделяют на приборы для регистрации активности проб по бета-излучению, по гамма-излучению и по бета- и гамма-излучениям. Эти приборы состоят из блока детектирования с радиационной защитой, радиометра, автоматического сменщика проб с блоком управления и устройства для обработки получаемой информации с регистратором выходных данных. В блоке детектирования установлен сцинтилляционный детектор. При измерении гамма-активности проб применяются сцинтилляционные кристаллы с колодцем, в к-ром размещается измеряемая проба либо группа сцинтилляционных детекторов, расположенных так, что их кристаллы образуют как бы колодец. В случае измерения радиоактивности биол, проб, меченных низкоэнергетическими бета-излучателями, применяют жидкий сцинтиллятор, который заливают в измерительный флакон вместе с пробой; флакон должен быть защищен от света и радиационного фона. Сцинтилляционный детектор преобразует энергию излучения пробы в импульсные электрические сигналы, которые подаются на радиометрическое устройство. С радиометрического устройства сигнал поступает либо на печатающее устройство (при ручной обработке информации), либо на ЭВМ, где осуществляется автоматический расчет содержания исследуемого биол, вещества в пробе; результаты затем печатаются на регистрирующем устройстве. Сменщик проб, состоящий из транспортного устройства кассетного или ленточного типа на 100—400 проб, механизма привода и блока управления приводом, обеспечивает автоматическую подачу пробы в измерительный колодец.

Рис. 7. Установка для радиоиммунологических исследований с применением гамма-излучателей (Гамма-1): 1 — радиометрическое устройство, гамма-анализатор; 2 — электронно-вычислительная машина типа «Электроника Д-3-28»; 3 — пишущая машинка; 4 — автоматический сменщик проб.
Рис. 7. Установка для радиоиммунологических исследований с применением гамма-излучателей (Гамма-1): 1 — радиометрическое устройство, гамма-анализатор; 2 — электронно-вычислительная машина типа «Электроника Д-3-28»; 3 — пишущая машинка; 4 — автоматический сменщик проб.
Рис. 8. Установка для радиоиммунологических исследований с применением бета-излучателей (Бета-1): 1 — радиометрическое устройство; 2 — электронно-вычислительная машина типа «Электроника-Д-3-2 8»; 3 — пишущая машинка; 4 —холодильная машина; 5 — автоматический сменщик проб.
Рис. 8. Установка для радиоиммунологических исследований с применением бета-излучателей (Бета-1): 1 — радиометрическое устройство; 2 — электронно-вычислительная машина типа «Электроника-Д-3-2 8»; 3 — пишущая машинка; 4 —холодильная машина; 5 — автоматический сменщик проб.

Сцинтилляционный медико-биологический гамма-счетчик ГСБ-1 является первым отечественным прибором для регистрации низко-энергетических гамма-излучений в биол, пробах. Его используют при изучении метаболизма и проведении радиоиммунологических исследований (см. Радиоиммунологический метод). Для этих же целей предназначена установка Гамма-1 (рис. 7).

Сцинтилляционный медико-биологический счетчик СБС-2 предназначен для измерения активности бета-излучателей в биол, пробах. Он снабжен автоматическим сменщиком на 98 проб и блоком цифровой печати. Аналогичные исследования проводят на более современной установке Бета-1 (рис. 8).


Библиография: Сивашинский Д. С. и др. Приборы для радиоизотопной диагностики в медицине, М.,1978; R о 1-1 о F. D. Nuclear medicine physics instrumentation and agents, St Louis, 1977.


Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Рекомендуемые статьи