Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Визуализация в ядерной медицине
Nuclear medicine imaging technique
Сцинтиграфия костей, или костная сцинтиграфия /s//ɪ//n/'/t//ɪ//ɡ//r//ə//f//i/, – это метод визуализации в ядерной медицине, используемый для исследования костей. Он может помочь диагностировать ряд заболеваний костей, включая рак кости или метастазы, определить местоположение воспаления костей и переломов (которые могут быть не видны на обычных рентгеновских снимках), а также костную инфекцию (остеомиелит). Ядерная медицина обеспечивает функциональную визуализацию и позволяет визуализировать метаболизм костей или ремоделирование костей, что недоступно большинству других методов визуализации (таких как рентгеновская компьютерная томография, КТ). Костная сцинтиграфия конкурирует с позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ) в визуализации аномального метаболизма в костях, но значительно дешевле. Сцинтиграфия костей обладает более высокой чувствительностью, но меньшей специфичностью, чем КТ или МРТ, при диагностике переломов лодочковидной кости после получения отрицательных результатов обычной рентгенографии.
A bone scan or bone scintigraphy /s//ɪ//n/'/t//ɪ//ɡ//r//ə//f//i/ is a nuclear medicine imaging technique of the bone. It can help diagnose a number of bone conditions, including cancer of the bone or metastasis, location of bone inflammation and fractures (that may not be visible in traditional X ray images), and bone infection (osteomyelitis). Nuclear medicine provides functional imaging and allows visualisation of bone metabolism or bone remodeling, which most other imaging techniques (such as X ray computed tomography, CT) cannot. Bone scintigraphy competes with positron emission tomography (PET) for imaging of abnormal metabolism in bones, but is considerably less expensive. Bone scintigraphy has higher sensitivity but lower specificity than CT or MRI for diagnosis of scaphoid fractures following negative plain radiography.
История
Некоторые из самых ранних исследований скелетного метаболизма были проведены Джорджем де Хевеши в 1930-х годах с использованием фосфора-32 и Чарльзом Печером в 1940-х годах. В 1950-х и 1960-х годах исследовался кальций-45, но из-за того, что он является бета-излучателем, его визуализация оказалась затруднительной. Визуализация позитронных и гамма-излучателей, таких как фтор-18 и изотопы стронция, с помощью прямолинейных сканеров оказалась более эффективной. Впервые предложение о применении фосфатов, дифосфонатов или подобных агентов, меченных технецием-99m (99mTc), как это делается в современной методике, было сделано в 1971 году.
Some of the earliest investigations into skeletal metabolism were carried out by George de Hevesy in the 1930s, using phosphorus 32 and by Charles Pecher in the 1940s. In the 1950s and 1960s calcium 45 was investigated, but as a beta emitter proved difficult to image. Imaging of positron and gamma emitters such as fluorine 18 and isotopes of strontium with rectilinear scanners was more useful. Use of technetium 99m (99mTc) labelled phosphates, diphosphonates or similar agents, as in the modern technique, was first proposed in 1971.
Принцип
Наиболее распространенным радиофармпрепаратом для сцинтиграфии костей является 99mTc с метилендифосфонатом (MDP). Другие костные радиофармпрепараты включают 99mTc с HDP, HMDP и DPD. MDP адсорбируется на кристаллический минерал гидроксиапатита кости. Минерализация происходит в остеобластах – участках роста кости, где MDP (и другие дифосфаты) "связываются с кристаллами гидроксиапатита пропорционально местному кровотоку и остеобластической активности и, следовательно, являются маркерами костного ремоделирования и костной перфузии". Чем выше активность костного ремоделирования, тем больше будет визуализироваться радиоактивного материала. Некоторые опухоли, переломы и инфекции проявляются в виде областей повышенного накопления. Важно отметить, что эффективность метода зависит от остеобластической активности в процессе ремоделирования и восстановления после начальной остеолитической активности. Это ограничивает применимость данной методики визуализации при заболеваниях, не сопровождающихся этой остеобластической (реактивной) активностью, например, при множественной миеломе. Сцинтиграфические изображения могут длительное время оставаться ложноотрицательными и, следовательно, обладают ограниченной диагностической ценностью. В таких случаях для диагностики и стадирования предпочтительнее использовать КТ или МРТ.
The most common radiopharmaceutical for bone scintigraphy is 99mTc with methylene diphosphonate (MDP). Other bone radiopharmaceuticals include 99mTc with HDP, HMDP and DPD. MDP adsorbs onto the crystalline hydroxyapatite mineral of bone. Mineralisation occurs at osteoblasts, representing sites of bone growth, where MDP (and other diphosphates) "bind to the hydroxyapatite crystals in proportion to local blood flow and osteoblastic activity and are therefore markers of bone turnover and bone perfusion". The more active the bone turnover, the more radioactive material will be seen. Some tumors, fractures and infections show up as areas of increased uptake. Note that the technique depends on the osteoblastic activity during remodelling and repair processes following initial osteolytic activity. This leads to a limitation of the applicability of this imaging technique with diseases not featuring this osteoblastic (reactive) activity, for example with multiple myeloma. Scintigraphic images remain falsely negative for a long period of time and therefore have only limited diagnostic value. In these cases CT or MRI scans are preferred for diagnosis and staging.
Техника
При типичной технике сканирования костей пациенту вводят (обычно в вену на руке или ноге, иногда в стопу) до 740 МБк технеция-99m MDP, а затем сканируют с помощью гамма-камеры, которая регистрирует плоские передние и задние изображения или изображения однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). В однофазном протоколе (только визуализация скелета), который в первую очередь отображает остеобласты, изображения обычно получают через 2–5 часов после инъекции (через четыре часа 50–60% активности фиксируется в костях). Двух- или трехфазный протокол использует дополнительные сканирования в различные моменты времени после инъекции для получения дополнительной диагностической информации. Динамическое исследование (то есть серия последовательных кадров) сразу после инъекции позволяет оценить перфузию. Вторая фаза – изображение "кровополя" после оценки перфузии (если выполняется трехфазная техника) может помочь в диагностике воспалительных состояний или проблем с кровоснабжением. Типичная эффективная доза при сканировании костей составляет 6,3 миллизиверта (мЗв).
In a typical bone scan technique, the patient is injected (usually into a vein in the arm or hand, occasionally the foot) with up to 740 MBq of technetium 99m MDP and then scanned with a gamma camera, which captures planar anterior and posterior or single photon emission computed tomography (SPECT) images. In a single phase protocol (skeletal imaging alone), which will primarily highlight osteoblasts, images are usually acquired 2–5 hours after the injection (after four hours 50–60% of the activity will be fixed to bones). A two or three phase protocol utilises additional scans at different points after the injection to obtain additional diagnostic information. A dynamic (i. e. multiple acquired frames) study immediately after the injection captures perfusion information. A second phase "blood pool" image following the perfusion (if carried out in a three phase technique) can help to diagnose inflammatory conditions or problems of blood supply. A typical effective dose obtained during a bone scan is 6.3 millisieverts (mSv).
ПЭТ-сканирование костей
Хотя сцинтиграфия костей обычно подразумевает визуализацию гамма-камерой радиофармпрепаратов 99mTc, возможна также визуализация с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) с использованием фтора-18 натрия фторида ([18F]NaF). Для количественных измерений 99mTc MDP обладает некоторыми преимуществами перед [18F]NaF. Почечный клиренс MDP не зависит от скорости потока мочи, и можно использовать упрощенный анализ данных, основанный на предположении об установившемся состоянии. Поглощение трассировщика красными кровяными клетками незначительно, поэтому, в отличие от [18F]NaF, не требуется коррекция на соотношение плазмы к общей крови. Однако к недостаткам относятся более высокие показатели связывания с белками (от 25% сразу после инъекции до 70% через 12 часов, что приводит к измерению свободно доступного MDP с течением времени) и меньшая диффузия из-за большей молекулярной массы по сравнению с [18F]NaF, что снижает капиллярную проницаемость. Метод ПЭТ имеет ряд преимуществ, общих для ПЭТ-визуализации в целом, включая улучшенное пространственное разрешение и более совершенные методы коррекции затухания. Условия для пациента улучшаются, поскольку визуализацию можно начать значительно быстрее после введения радиофармпрепарата (30–45 минут против 2–3 часов для MDP/HDP). [18F]NaF-ПЭТ затруднен высоким спросом на сканеры и ограниченной доступностью трассировщиков.
Although bone scintigraphy generally refers to gamma camera imaging of 99mTc radiopharmaceuticals, imaging with positron emission tomography (PET) scanners is also possible, using fluorine 18 sodium fluoride ([18F]NaF). For quantitative measurements, 99mTc MDP has some advantages over [18F]NaF. MDP renal clearance is not affected by urine flow rate and simplified data analysis can be employed which assumes steady state conditions. It has negligible tracer uptake in red blood cells, therefore correction for plasma to whole blood ratios is not required unlike [18F]NaF. However, disadvantages include higher rates of protein binding (from 25% immediately after injection to 70% after 12 hours leading to the measurement of freely available MDP over time), and less diffusibility due to higher molecular weight than [18F]NaF, leading to lower capillary permeability. There are several advantages of the PET technique, which are common to PET imaging in general, including improved spatial resolution and more developed attenuation correction techniques. Patient experience is improved as imaging can be started much more quickly following radiopharmaceutical injection (30–45 minutes, compared to 2–3 hours for MDP/HDP). [18F]NaF PET is hampered by high demand for scanners, and limited tracer availability.