Введение

Метод медицинской визуализации

Позитроноэмиссионная томография (ПЭТ) – это функциональная методика визуализации, использующая радиоактивные вещества, известные как радиотрассеры, для визуализации и измерения изменений в метаболических процессах, а также других физиологических активностях, включая кровоток, региональный химический состав и всасывание. Для различных целей визуализации используются разные трассеры, в зависимости от целевого процесса в организме. Например:
Фтордезоксиглюкоза ([18F]FDG или FDG) обычно используется для обнаружения рака;
Фторид натрия ([18F]NaF или Na18F) широко применяется для выявления формирования костной ткани;
Кислород-15 (15O) иногда используется для измерения кровотока. ПЭТ является распространенной методикой визуализации, представляющей собой медицинскую сцинтиграфию, применяемую в ядерной медицине. Радиофармпрепарат – радиоизотоп, присоединенный к лекарственному средству – вводится в организм в качестве трассера. При бета-плюс-распаде радиофармпрепарата испускается позитрон, который, взаимодействуя с обычным электроном, приводит к аннигиляции двух частиц и образованию двух гамма-квантов, излучаемых в противоположных направлениях. Эти гамма-кванты регистрируются двумя гамма-камерами для формирования трехмерного изображения. ПЭТ-сканеры могут быть объединены со сканером компьютерной томографии (КТ) и называются ПЭТ-КТ-сканерами. Изображения, полученные при ПЭТ-сканировании, могут быть реконструированы с использованием данных КТ, полученных с помощью одного сканера во время одного сеанса. Одним из недостатков ПЭТ-сканера является его высокая первоначальная стоимость и текущие эксплуатационные расходы.

Применение

ПЭТ является одновременно медицинским и исследовательским инструментом, используемым в доклинических и клинических условиях. Он широко применяется в визуализации опухолей и выявлении метастазов в клинической онкологии, а также для клинической диагностики определенных диффузных заболеваний мозга, вызывающих различные типы деменции. ПЭТ – ценный исследовательский инструмент для изучения и углубления знаний о нормальном функционировании человеческого мозга, сердца и поддержки разработки лекарственных препаратов. ПЭТ также используется в доклинических исследованиях на животных, позволяя проводить повторные обследования одних и тех же субъектов с течением времени, когда каждый субъект может служить собственным контролем, что значительно сокращает количество животных, необходимых для исследования. Такой подход позволяет уменьшить размер выборки в исследованиях, одновременно повышая статистическую достоверность результатов. Физиологические процессы приводят к анатомическим изменениям в организме. Поскольку ПЭТ способен обнаруживать биохимические процессы и экспрессию некоторых белков, он может предоставлять информацию на молекулярном уровне задолго до появления видимых анатомических изменений. Это достигается с помощью радиоактивно меченых молекулярных зондов, которые поглощаются с разной скоростью в зависимости от типа и функции ткани. Региональное поглощение трассеров в различных анатомических структурах может быть визуализировано и относительно количественно оценено с точки зрения введенного позитронного излучателя при ПЭТ-сканировании. ПЭТ-сканирование лучше всего проводить с использованием специализированного ПЭТ-сканера. Также возможно получение изображений ПЭТ с помощью обычной двухголовой гамма-камеры, оснащенной детектором совпадений. Качество изображений ПЭТ, полученных с гамма-камеры, ниже, и сканирование занимает больше времени. Однако этот метод обеспечивает экономичное решение для учреждений с небольшим спросом на ПЭТ-сканирование. Альтернативой может быть направление пациентов в другой центр или использование мобильного сканера. К альтернативным методам медицинской визуализации относятся однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и ультразвуковое исследование. ОФЭКТ – это метод визуализации, аналогичный ПЭТ, использующий радиолиганды для обнаружения молекул в организме. ОФЭКТ дешевле, но обеспечивает более низкое качество изображения по сравнению с ПЭТ.

Онкология

ПЭТ-сканирование с радиофармпрепаратом [18F]фтордезоксиглюкозой (FDG) широко используется в клинической онкологии. FDG является аналогом глюкозы, который поглощается клетками, использующими глюкозу, и фосфорилируется гексокиназой (митохондриальная форма которой значительно повышена в быстрорастущих злокачественных опухолях). Метаболическое удержание радиоактивной молекулы глюкозы позволяет использовать ПЭТ-сканирование. Концентрации визуализированного FDG-трассера отражают метаболическую активность тканей, поскольку она соответствует региональному поглощению глюкозы. FDG используется для оценки возможности распространения рака в другие части тела (метастазирование рака). Эти ПЭТ-сканирования с FDG для выявления метастазов рака являются наиболее распространенными в стандартной медицинской практике (составляют 90% всех проводимых сканирований). Тот же трассер может также применяться для диагностики различных типов деменции. Реже используются другие радиоактивные трассеры, как правило, но не всегда меченные фтором-18 (18F), для визуализации концентрации различных молекул, представляющих интерес, в тканях организма. Типичная доза FDG, используемая при онкологическом сканировании, обеспечивает эффективную дозу облучения в 7,6 мЗв. Поскольку гидроксильная группа, замещаемая фтором-18 при образовании FDG, необходима для следующего этапа метаболизма глюкозы во всех клетках, дальнейшие реакции в FDG не происходят. Кроме того, большинство тканей (за исключением печени и почек) не способны удалить фосфат, добавленный гексокиназой. Это означает, что FDG задерживается в любой клетке, которая его поглотила, до момента распада, поскольку фосфорилированные сахара, из-за своего ионного заряда, не могут покинуть клетку. Это приводит к интенсивному радиомаркированию тканей с высоким уровнем поглощения глюкозы, таких как нормальный мозг, печень, почки и большинство злокачественных опухолей, которые поглощают глюкозу в большем объеме, чем большинство нормальных тканей, из-за эффекта Варбурга. В результате, ПЭТ с FDG может использоваться для диагностики, стадирования и мониторинга лечения рака, особенно при лимфоме Ходжкина, неходжкинской лимфоме и раке легких. Обзор исследований 2020 года, посвященный применению ПЭТ при лимфоме Ходжкина, показал, что отрицательные результаты промежуточных ПЭТ-сканирований связаны с более высокой общей выживаемостью и выживаемостью без прогрессирования; однако, достоверность имеющихся данных была умеренной для выживаемости и очень низкой для выживаемости без прогрессирования. Несколько других изотопов и радиотрассеров постепенно внедряются в онкологию для решения конкретных задач. Например, метомидат, меченный углеродом-11 (11C-метомидат), использовался для выявления опухолей надпочечникового происхождения. Кроме того, Флуородопа (FDOPA) ПЭТ/КТ (также известная как F 18-DOPA ПЭТ/КТ) оказалась более чувствительной альтернативой для обнаружения и локализации феохромоцитомы, чем сканирование с использованием йобенгуана (MIBG).

Неврология

ПЭТ-изображение с кислородом-15 косвенно измеряет кровоток в мозге. В этом методе повышенный сигнал радиоактивности указывает на увеличение кровотока, которое, как предполагается, коррелирует с повышенной активностью мозга. Из-за 2-минутного периода полураспада кислород-15 должен поступать непосредственно из медицинского циклотрона для таких целей, что является сложной задачей. ПЭТ-изображение с FDG использует тот факт, что мозг обычно активно потребляет глюкозу. Стандартная ПЭТ с FDG измеряет региональное потребление глюкозы и может применяться в нейропатологической диагностике. Патологии мозга, такие как болезнь Альцгеймера (АД), значительно снижают метаболизм мозга как глюкозы, так и кислорода одновременно. Поэтому ПЭТ-изображение с FDG также может быть успешно использовано для дифференциальной диагностики болезни Альцгеймера и других дементных состояний, а также для ранней диагностики болезни Альцгеймера. Преимуществом ПЭТ с FDG для этих целей является его гораздо более широкая доступность. Некоторые радиоактивные трассеры на основе фтора-18, используемые при болезни Альцгеймера, включают флоребетапир, флутеметамол, соединение Питтсбург B (PiB) и флоребетабен, которые используются для обнаружения бета-амилоидных бляшек – потенциального биомаркера болезни Альцгеймера в мозге. ПЭТ-изображение с FDG также может использоваться для локализации "эпилептического очага". Эпилептический очаг будет проявляться как гипометаболический участок при сканировании в интервальный период. Для ПЭТ разработано несколько радиотрассеров (т.е. радиолигандов), являющихся лигандами для специфических подтипов нейрорецепторов, таких как [11C]раклоприд, [18F]фаллиприд и [18F]десметоксифаллиприд для дофаминовых рецепторов D2/D3; [11C]McN5652 и [11C]DASB для транспортеров серотонина; [18F]мефвей для серотониновых рецепторов 5-HT1A; и [18F]нифен для никотиновых ацетилхолиновых рецепторов или субстратов ферментов (например, 6-FDOPA для фермента AADC). Эти агенты позволяют визуализировать пулы нейрорецепторов в контексте множества нейропсихиатрических и неврологических заболеваний. ПЭТ также может использоваться для диагностики склероза гиппокампа, вызывающего эпилепсию. Для этой цели изучались FDG, а также менее распространенные трассеры – флумазенил и MPPF. Если склероз односторонний (правый или левый гиппокамп), поглощение FDG можно сравнить со здоровой стороной. Даже если диагностика затруднена с помощью МРТ, ее можно установить с помощью ПЭТ. Разработка ряда новых зондов для неинвазивного, in vivo ПЭТ-изображения нейроагрегатов в мозге человека приблизила аммилоидную визуализацию к клиническому применению. К самым ранним зондам для визуализации амилоидов относятся [18F]FDDNP, разработанный в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, и соединение Питтсбург B (PiB), разработанное в Питтсбургском университете. Эти зонды позволяют визуализировать амилоидные бляшки в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера и могут помочь врачам в постановке положительного клинического диагноза АД при жизни и способствовать разработке новых антиамилоидных терапий. [11C]полиметилпентен (PMP) – новый радиофармацевтический препарат, используемый в ПЭТ-изображении для определения активности ацетилхолинергической нейротрансмиттерной системы, действуя как субстрат ацетилхолинэстеразы. Посмертные исследования пациентов с болезнью Альцгеймера показали снижение уровня ацетилхолинэстеразы. [11C]PMP используется для картирования активности ацетилхолинэстеразы в мозге, что может позволить проводить диагностику АД при жизни и контролировать лечение АД. Avid Radiopharmaceuticals разработала и вывела на рынок соединение под названием флоребетапир, которое использует радионуклид фтор-18 с более длительным периодом полураспада для обнаружения амилоидных бляшек с помощью ПЭТ-сканирования.

Нейропсихология или когнитивная нейробиология

Исследовать взаимосвязь между конкретными психологическими процессами или расстройствами и активностью мозга.

Психиатрия

Многочисленные соединения, селективно связывающиеся с нейрорецепторами, представляющими интерес для биологической психиатрии, были радиомечены углеродом-11 или фтором-18. Радиолиганды, связывающиеся с дофаминовыми рецепторами (D1, D2, транспортер обратного захвата), серотониновыми рецепторами (5HT1A, 5HT2A, транспортер обратного захвата), опиоидными рецепторами (мю и каппа), холинергическими рецепторами (никотиновыми и мускариновыми) и другими мишенями, успешно применялись в исследованиях с участием людей. Проводились исследования, изучающие состояние этих рецепторов у пациентов по сравнению со здоровыми контрольными группами при шизофрении, злоупотреблении психоактивными веществами, расстройствах настроения и других психических расстройствах.

Стереотаксическая хирургия и радиохирургия

ПЭТ также может применяться в хирургии, контролируемой визуализацией, для лечения внутричерепных опухолей, артериовенозных мальформаций и других состояний, поддающихся хирургическому лечению.

Инфекционные болезни

Визуализация инфекций с помощью технологий молекулярной визуализации может улучшить диагностику и контроль эффективности лечения. В клинической практике ПЭТ широко используется для визуализации бактериальных инфекций с использованием FDG для выявления воспалительного ответа, связанного с инфекцией. Для визуализации бактериальных инфекций *in vivo* разработаны три различных ПЭТ-контрастных вещества: [18F]мальтоза, [18F]мальтогексаоза и [18F]2-фтордезоксисорбитол (FDS). FDS обладает дополнительным преимуществом – способностью специфически нацеливаться на энтеробактерии.

Исследования биологического распределения

В доклинических исследованиях новый препарат может быть радиомаркирован и введён животным. Такие сканирования называются исследованиями биораспределения. Информацию о поглощении, удержании и выведении препарата с течением времени можно получить быстро и экономически выгодно по сравнению с более старым методом – умерщвлением и вскрытием животных. Обычно, о занятости препарата в предполагаемом месте действия можно судить косвенно, проводя конкурентные исследования между немаркированным препаратом и радиомаркированными соединениями, чтобы оценить их специфическое связывание с этим местом. Один радиолиганд таким образом можно использовать для тестирования множества потенциальных лекарственных кандидатов для одной и той же мишени. Связанная с этим методика предполагает сканирование с использованием радиолигандов, которые конкурируют с эндогенным (естественно встречающимся) веществом на данном рецепторе, чтобы продемонстрировать, что препарат вызывает высвобождение этого естественного вещества.

Образные изображения мелких животных

Создана миниатюрная ПЭТ-модель для животных, достаточно компактная для сканирования полностью сознательной крысы. Этот RatCAP (Rat Conscious Animal PET) позволяет сканировать животных, избегая искажающего влияния анестезии. ПЭТ-сканеры, разработанные специально для визуализации грызунов, часто называемые микроПЭТ, а также сканеры для мелких приматов, предлагаются для академических и фармацевтических исследований. В основе сканеров лежат микроминиатюрные сцинтилляторы и усиленные лавинные фотодиоды (APD) в системе, использующей однокристальные кремниевые фотоумножители. Кроме того, ПЭТ позволяет получать данные об активации глубоко расположенных мышц (например, промежуточной широкой мышцы бедра и малой ягодичной мышцы), в отличие от таких методов, как электромиография, которые применимы только к поверхностным мышцам, расположенным непосредственно под кожей. Однако, недостатком является отсутствие информации о времени активации мышц, поскольку измерение возможно только после завершения упражнения. Это обусловлено временем, необходимым для накопления FDG в активированных мышцах.

Кости

Вместе с фторидом натрия [18F], позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) для визуализации костей применяется уже 60 лет для измерения регионального метаболизма костей и кровотока с использованием статических и динамических сканирований. В последнее время исследователи также стали использовать фторид натрия [18F] для изучения костных метастазов.

Безопасность

ПЭТ-сканирование является неинвазивным методом, но предполагает воздействие ионизирующего излучения. Эффективная доза облучения составляет 14 мЗв. Для сравнения, дозы облучения при других медицинских процедурах варьируются от 0,02 мЗв при рентгенографии грудной клетки до 6,5–8 мЗв при компьютерной томографии грудной клетки. Средние летные экипажи гражданской авиации подвергаются воздействию 3 мЗв в год, а годовой предел дозы облучения для работников ядерной энергетики в США составляет 50 мЗв в год. Для представления масштаба, обратитесь к статье «Порядки величин (излучение)». При ПЭТ-КТ-сканировании воздействие радиации может быть значительным – около 23–26 мЗв (для человека весом 70 кг; доза, вероятно, будет выше при большем весе тела).

Радионуклиды и радиотрейсеры

+Изотопы, используемые в ПЭТ-сканированииИзотоп11C13N15O18F68Ga64Cu52Mn55Co89Zr82RbПериод полураспада20 мин10 мин2 мин110 мин67,81 мин12,7 ч5,6 д17,5 ч78,4 ч1,3 мин

Радионуклиды включаются либо в соединения, обычно используемые организмом, такие как глюкоза (или аналоги глюкозы), вода или аммиак, либо в молекулы, которые связываются с рецепторами или другими мишенями лекарственных средств. Такие меченые соединения известны как радиофармпрепараты. Технология ПЭТ может использоваться для отслеживания биологического пути любого соединения в живых организмах (и у многих других видов), при условии, что оно может быть мечено изотопом для ПЭТ. Таким образом, спектр процессов, которые можно исследовать с помощью ПЭТ, практически неограничен, и радиофармпрепараты для новых молекул-мишеней и процессов продолжают разрабатываться. На момент написания уже десятки используются в клинической практике, а сотни – в научных исследованиях. В 2020 году наиболее часто используемым радиофармпрепаратом в клиническом ПЭТ-сканировании является производное углевода FDG. Этот радиофармпрепарат используется практически во всех сканированиях в онкологии и большинстве сканирований в неврологии, что составляет подавляющее большинство (>95%) радиофармпрепаратов, используемых в ПЭТ и ПЭТ-КТ. Из-за короткого периода полураспада большинства позитрон-эмиссионных радиоизотопов, радиофармпрепараты традиционно производятся с использованием циклотрона в непосредственной близости от отделения ПЭТ-визуализации. Период полураспада фтора-18 достаточно велик, чтобы радиофармпрепараты, меченные фтором-18, могли производиться коммерчески на удаленных площадках и доставляться в центры визуализации. Недавно в продаже появились генераторы рубидия-82. Они содержат стронций-82, который распадается посредством захвата электрона с образованием позитрон-эмиссионного рубидия-82. Использование позитрон-эмиссионных изотопов металлов в ПЭТ-сканировании было рассмотрено, включая элементы, не перечисленные выше, такие как лантаноиды.

Иммуно-ПЭТ

Изотоп 89Zr используется для отслеживания и количественной оценки молекулярных антител с помощью ПЭТ-камер (метод, называемый "иммуно-ПЭТ"). Биологический период полувыведения антител обычно составляет несколько дней, например, даклизумаб и эренумаб. Для визуализации и количественной оценки распределения таких антител в организме изотоп 89Zr хорошо подходит, поскольку его физический период полувыведения сопоставим с типичным биологическим периодом полувыведения антител, см. таблицу выше.

Выбросы

Для проведения сканирования в живой объект (обычно в кровообращение) вводится короткоживущий радиоактивный изотоп-трассер. Каждый атом трассера химически включен в биологически активную молекулу. Наступает период ожидания, пока активная молекула не сконцентрируется в интересующих тканях. Затем объект помещается в сканер. Наиболее часто используемой для этой цели молекулой является FDG – сахар, для которого период ожидания обычно составляет около часа. Во время сканирования регистрируется концентрация ткани по мере распада трассера. Когда радиоизотоп подвергается распада с испусканием позитронов (также известному как положительный бета-распад), он испускает позитрон – античастицу электрона с противоположным зарядом. Испущенный позитрон проходит в ткани на небольшое расстояние (обычно менее 1 мм, но зависит от изотопа), теряя при этом кинетическую энергию, пока не замедлится до точки, где он может взаимодействовать с электроном. В результате этой встречи и электрон, и позитрон аннигилируют, образуя пару аннигиляционных (гамма) фотонов, движущихся примерно в противоположных направлениях. Они регистрируются, когда достигают сцинтиллятора в сканирующем устройстве, создавая вспышку света, которая обнаруживается фотоумножителями или кремниевыми лавинными фотодиодами (Si APD). Техника основана на одновременном или совпадающем обнаружении пары фотонов, движущихся примерно в противоположных направлениях (в системе центра масс они были бы строго противоположны, но сканер не может это определить и поэтому имеет встроенную небольшую погрешность в определении направления). Фотоны, которые не приходят в виде временных "пар" (то есть в пределах временного окна в несколько наносекунд), игнорируются.

Локализация анигиляции позитронов

Наиболее значительная часть аннигиляции электронов и позитронов приводит к испусканию двух гамма-фотонов с энергией 511 кэВ под углом, близким к 180 градусам друг относительно друга. Следовательно, можно определить местоположение их источника вдоль прямой линии совпадения (также называемой линией отклика или LOR). На практике линия отклика имеет ненулевую ширину, поскольку испускаемые фотоны не находятся точно под углом 180 градусов друг к другу. Если время разрешения детекторов составляет менее 500 пикосекунд, а не около 10 наносекунд, то можно локализовать событие до сегмента хорды, длина которого определяется временным разрешением детекторов. Улучшение временного разрешения приводит к увеличению отношения сигнал/шум (SNR) изображения, что позволяет достичь того же качества изображения, используя меньшее количество событий. Эта технология пока не получила широкого распространения, но она доступна на некоторых новых системах.

Комбинация ПЭТ с КТ или МРТ

ПЭТ-сканирование все чаще интерпретируется совместно с КТ или МРТ, при этом комбинация (сорегистрация) предоставляет как анатомическую, так и метаболическую информацию (то есть, информацию о структуре и ее биохимической активности). Поскольку ПЭТ-визуализация наиболее эффективна в сочетании с анатомической визуализацией, например, КТ, современные ПЭТ-сканеры теперь доступны с интегрированными высокоточными многодетекторными КТ-сканерами (ПЭТ-КТ). Возможность проведения обоих сканирований последовательно в течение одного сеанса, без изменения положения пациента между ними, обеспечивает более точную сорегистрацию изображений, что позволяет более точно сопоставлять области аномалий на ПЭТ-изображениях с анатомией на КТ-изображениях. Это особенно полезно для получения детальных изображений подвижных органов или структур с высокой анатомической изменчивостью, что чаще встречается вне головного мозга. В Институте нейробиологии и биофизики в Юлихе в апреле 2009 года был введен в эксплуатацию крупнейший в мире ПЭТ-МРТ аппарат. Он представляет собой магнитно-резонансный томограф (МРТ) напряженностью 9,4 Тесла, объединенный с ПЭТ. В настоящее время при таких высоких магнитных полях возможно сканирование только головы и мозга. Для визуализации мозга сорегистрация КТ, МРТ и ПЭТ-сканирований может быть выполнена без использования интегрированного ПЭТ-КТ или ПЭТ-МРТ сканера с помощью устройства, известного как N-локализатор.

Ограничения

Минимизация дозы облучения для пациента является привлекательным преимуществом использования радионуклидов с коротким периодом полураспада. Помимо своей устоявшейся роли в качестве диагностической методики, ПЭТ расширяет свою роль как метод оценки ответа на терапию, в особенности при лечении рака, где риск для пациента, связанный с недостаточной информацией о прогрессировании заболевания, значительно превышает риск от облучения при исследовании. Ввиду радиоактивности трассеров, пожилым людям и беременным женщинам проведение ПЭТ противопоказано из-за рисков, связанных с радиацией. Ограничения широкого применения ПЭТ обусловлены высокой стоимостью циклотронов, необходимых для производства радионуклидов с коротким периодом полураспада для ПЭТ-сканирования, а также необходимостью наличия на месте специализированного оборудования для химического синтеза, предназначенного для производства радиофармпрепаратов после получения радиоизотопов. Органические радиотрассеры, содержащие позитрон-излучающий радиоизотоп, нельзя сначала синтезировать, а затем вводить в них радиоизотоп, поскольку бомбардировка в циклотроне для получения радиоизотопа разрушает любой органический носитель. Вместо этого сначала необходимо получить изотоп, а затем очень быстро провести химический синтез органического радиотрассера (например, FDG) в короткий промежуток времени до распада изотопа. Лишь немногие больницы и университеты способны поддерживать такие системы, и большинство клинических ПЭТ-исследований обеспечиваются сторонними поставщиками радиотрассеров, которые могут одновременно обслуживать множество учреждений. Это ограничение сужает клиническое применение ПЭТ в основном до трассеров, меченных фтором-18 с периодом полураспада 110 минут, который можно транспортировать на значительное расстояние перед использованием, или до рубидия-82 (используемого в виде хлорида рубидия-82) с периодом полураспада 1,27 минуты, который генерируется в портативном генераторе и применяется для исследований перфузии миокарда. В последние годы несколько циклотронов со встроенной защитой от излучения и "горячими лабораториями" (автоматизированными химическими лабораториями, способными работать с радиоизотопами) начали устанавливаться вместе с ПЭТ-аппаратами в отдаленных больницах. Ожидается, что в будущем количество небольших циклотронов на месте будет расти по мере уменьшения размеров циклотронов в ответ на высокую стоимость транспортировки изотопов к удаленным ПЭТ-установкам. В последние годы дефицит ПЭТ-сканирования в США уменьшился благодаря увеличению числа радиофармацевтических аптек, поставляющих радиоизотопы, на 30% в год. Поскольку период полураспада фтора-18 составляет около двух часов, приготовленная доза радиофармпрепарата, содержащего этот радионуклид, будет подвергаться множественным периодам полураспада в течение рабочего дня. Это требует частой перекалибровки оставшейся дозы (определения активности на единицу объема) и тщательного планирования расписания приема пациентов.

История

Концепция эмиссионной и трансмиссионной томографии была предложена Дэвидом Э. Кулом, Люком Чапманом и Роем Эдвардсом в конце 1950-х годов. Их работа впоследствии привела к разработке и созданию нескольких томографических приборов в Университете Пенсильвании. В 1975 году методы томографической визуализации были далее развиты Мишелем Тер Погоссианом, Майклом Э. Фелпсом, Эдвардом Дж. Хоффманом и другими в Медицинской школе Вашингтонского университета. Работа Гордона Браунелла, Чарльза Бернема и их коллег в Массачусетской общей больнице, начатая в 1950-х годах, внесла значительный вклад в развитие технологии ПЭТ и включала первую демонстрацию аннигиляционного излучения для медицинской визуализации. Их инновации, включая использование световодов и объемного анализа, сыграли важную роль в внедрении ПЭТ-визуализации. В 1961 году Джеймс Робертсон и его коллеги из Брукхейвенской национальной лаборатории построили первый одноплановый ПЭТ-сканер, получивший прозвище "уменьшитель головы". Одним из важнейших факторов, способствовавших признанию позитронной визуализации, стала разработка радиофармпрепаратов. В частности, разработка меченой 2-фтордезокси-D-глюкозы (FDG, впервые синтезированной и описанной двумя чешскими учеными из Карлова университета в Праге в 1968 году) группой Брукхейвена под руководством Альфа Вольфа и Джоанны Фаулер стала ключевым фактором расширения области применения ПЭТ-визуализации. Это соединение впервые было введено двум здоровым добровольцам Абассом Алави в августе 1976 года в Университете Пенсильвании. Изображения мозга, полученные с помощью обычного (не ПЭТ) ядерного сканера, продемонстрировали концентрацию FDG в этом органе. Впоследствии вещество использовалось в специализированных позитронно-томографических сканерах, что привело к появлению современной методики. Логическим развитием позитронного оборудования стала конструкция с использованием двух двумерных массивов. PC I был первым прибором, реализовавшим эту концепцию, разработан в 1968 году, завершен в 1969 году и представлен в 1972 году. Первые применения PC I в томографическом режиме, в отличие от компьютерной томографии, были опубликованы в 1970 году. Вскоре многим из тех, кто занимался разработкой ПЭТ, стало очевидно, что круговой или цилиндрический массив детекторов является логичным следующим шагом в развитии приборостроения ПЭТ. Хотя многие исследователи пошли этим путем, Джеймс Робертсон и Зан Хи Чо первыми предложили кольцевую систему, которая стала прототипом современной формы ПЭТ. ПЭТ-КТ-сканер, разработанный Дэвидом Таунсендом и Рональдом Наттом, был назван журналом Time медицинским изобретением года в 2000 году.

Стоимость

По состоянию на август 2008 года Cancer Care Ontario сообщает, что текущая средняя дополнительная стоимость проведения ПЭТ-сканирования в провинции составляет от 1000 до 1200 канадских долларов за одно сканирование. Это включает в себя стоимость радиофармпрепарата и вознаграждение врачу, интерпретирующему результаты сканирования. В Соединенных Штатах стоимость ПЭТ-сканирования оценивается от 1500 до 5000 долларов США. В Англии референтная стоимость Национальной службы здравоохранения (2015–2016) для амбулаторного ПЭТ-сканирования взрослого составляет 798 фунтов стерлингов. В Австралии, по состоянию на июль 2018 года, размер оплаты по программе Medicare Benefits Schedule за ПЭТ-сканирование всего тела с использованием ФДГ варьируется от 953 до 999 австралийских долларов в зависимости от показаний к исследованию.

Контроль качества

Общая производительность ПЭТ-систем может быть оценена с помощью средств контроля качества, таких как фантом Ясчака.