Гаммаграфия

Гаммаграфия (гамматопография, радиоизотопное скеннирование, сцинтиграфия). Метод автоматической регистрации γ-излучения последовательно от каждого элемента исследуемого участка тела с помощью подвижного коллимированного сцинтилляционного счетчика. Гаммаграфия позволяет производить визуализацию распределения введенных в организм внутрь или путем инъекции γ-активных веществ с целью определения формы, размеров и местоположения очага накопления радиоактивности.

В результате гаммаграфии получается плоскостное графическое изображение объемного распределения радиоактивности в теле пациента. Гаммаграфия позволяет получать изображение щитовидной железы при ее незлокачественной патологии и для проверки полноты проведенной тиреоидэктомии и производить топическую диагностику рака железы и его метастазов. При помощи метода можно также осуществить локализацию опухолей головного мозга, производить локальную диагностику заболеваний печени, получить полную картину распределения γ-излучателей, введенных с лечебной целью, а также осуществлять ряд других радиодиагностических исследований при наличии соответствующих меченых химических соединений.

Физиологические предпосылки метода заключаются в избирательном накоплении ряда химических элементов или соединений в определенных органах или тканях организма.

В отличие от авторадиографии гаммаграфия позволяет проводить исследования в живом организме. В отличие от рентгенографии гаммаграфия связана с тонкими биохимическими процессами обмена веществ в организме.

Первые попытки локализации очагов повышенного накопления радиоактивности в организме человека производились с помощью направленных сцинтилляционных счетчиков путем последовательных измерений скорости счета над отдельными точками тела. Счетчик вручную перемещался от одного места измерения к другому, и по результатам измерения скорости счета строились «изосчетные» кривые, соединяющие точки с одинаковой скоростью счета. По этим кривым судили о распределении радиоактивности в организме.

Недостатки такого метода заключаются в необходимости ручного перемещения сцинтилляционного счетчика, неудовлетворительной, системе получения и интерпретации результатов измерения, очень большом объеме времени исследования.

В результате ряда технических усовершенствований был создан метод радиоизотопного скеннирования или гаммаграфии и разработана аппаратура, позволяющая автоматически получать визуальную картину распределения радиоактивности, введенной в организм с диагностической или лечебной целью.

Устройство для гаммаграфии состоит из следующих узлов или блоков: коллимированиого сцинтилляционного счетчика, механизма скеннирования со схемой автоматического управления, электронного счетно-преобразовательного блока и регистрирующего устройства.

Подвижной коллимированный сцинтилляционный счетчик или датчик предназначен для регистрации γ-лучей в заданном телесном угле в виде кратковременных электрических импульсов. Датчик содержит сцинтилляционный кристалл (для радиоактивного йода кристалл йодистого таллия), фотоэлектронный умножитель с делителем напряжения, магнитный экран и согласующую электронную схему, заключенные в защитный свинцовый кожух со сменными коллиматорами.

Применяются простейшие цилиндрические коллиматоры, а также конические (с обращенным внутрь конусом), щелевые и фокусирующие коллиматоры. Конические коллиматоры применяются в широкоугольных датчиках для грубого определения области накопления радиоактивности, поскольку они обладают весьма низкой разрешающей способностью. Щелевые коллиматоры характеризуются специфической формой зоны чувствительности, имеющей в плане вид вытянутого прямоугольника. Ими пользуются для профильного одномерного скеннирования, когда интересуются относительным распределением радиоактивности вдоль тела пациента, например для выявления метастазов. После этого производится обычно двухмерное скеннирование для детального определения формы и размеров очага накопления радиоактивности.

Фокусирующие коллиматоры содержат ряд конических отверстий, вершины конусов которых сходятся в одной или нескольких точках (фокусах) на центральной оси коллиматора перед его торцом. Зона их чувствительности имеет вид замкнутого объема, расположенного на центральной оси коллиматора в области его фокусов. Применение таких коллиматоров наиболее эффективно при исследовании глубоко расположенных очагов при малом относительном накоплении радиоактивности в очаге по сравнению с окружающей тканью (например, при локализации опухолей головного мозга).

Механизм скеннирования служит для передвижения сцинтилляционного счетчика над исследуемым участком по заданной программе. Датчик движется по принципу бустрофедона: первая и все последующие линии передвижения (строки) имеют направление справа налево, а вторая и все последующие четные строки слева направо.

Длина строки определяет ширину поля скеннирования. Скорость скеннирования колеблется между 1 и 10 мм/сек.

Электронный счетно-преобразовательный блок обеспечивает: линейное усиление и дифференциальный амплитудный анализ выходных импульсов сцинтилляционного счетчика; индикацию средней скорости счета; пересчет импульсов с регулируемым коэффициентом пересчета; электропитание схем и узлов прибора.

Линейное усиление и дифференциальный амплитудный анализ импульсов производятся с помощью одноканального амплитудного анализатора. Одноканальный амплитудный анализатор обеспечивает спектрометрический режим регистрации гамма-излучения: регистрируются только те импульсы, которые соответствуют заданному фотопику гамма-спектра. Спектрометрический режим увеличивает контрастность изображения и улучшает линейное разрешение за счет уменьшения регистрации рассеянного излучения, образуемого краями коллиматора.

Индикация средней скорости счета необходима для настройки анализатора на требуемый фотопик гамма-спектра.

Пересчетное устройство с регулируемым коэффициентом пересчета предназначается для согласования сравнительно высокой разрешающей способности сцинтилляционного датчика и анализатора с относительно низкой разрешающей способностью регистрирующего устройства.

Регистрирующее устройство обеспечивает регистрацию импульса с выхода пересчетного устройства на бумаге, фотопленке или фотобумаге в виде соответствующих отметок. Обычно регистрирующее устройство жестко связано с датчиком и позволяет получать совокупность отметок, отображающих распределение радиоактивности в исследуемом объекте. При этом увеличению регистрируемой радиоактивности соответствует увеличение густоты отметок изображения для их интенсивности.

Наиболее распространена графическая регистрация на обычной бумаге, когда отметки в виде штрихов наносятся на бумагу при помощи соленоида — отметчика через копировальную бумагу. Это позволяет получить одновременно несколько копий гаммаграмм. Однако низкая разрешающая способность электромеханических регистрирующих устройств может приводить к потере части информации. При этом также невысок верхний предел «густоты почернения» изображения на гаммаграмме.

Фоторегистрация осуществляется путем засветки фотопленки или фотобумаги с помощью лампы накаливания. Системы фоторегистрации характеризуются значительно большей разрешающей способностью, более высокой контрастностью изображения, обусловленной широким диапазоном градаций плотности почернения фотоматериала.

Регистрация на электрочувствительной бумаге позволяет производить наблюдение за гаммаграммой в процессе скеннирования, но требует специальной бумаги, а получение копий гаммаграммы возможно путем фотографирования.

Дальнейшим усовершенствованием гаммаграфии является применение портативных сцинтилляционных камер, а также цветное фотоскеннирование.

При цветном фотоскеннировании, впервые описанном в 1958 г. Дж. Молардом и Пичи, цвет используется для представления количественной информации в воспроизводящем устройстве. Многокрасочная скеннография более удобна для диагностики и наглядно показывает степень вовлечения различных участков органа, подвергаемого скеннированию, в патологический процесс.

Для цветного скеннирования характерна также большая точность, чем для обычного черно-белого скеннирования.

В настоящее время существуют следующие методики цветного фотоскеннирования.

Для шести разных делений скорости счета на шкале измерителя берут шесть цветов. Цветовые изменения между областями внутри и вне мишени приводят к визуальному восприятию такой низкой скорости счета, которая равна одному стандартному отклонению; это ниже, чем на монохромном отпечатке без подавления фона. Удается вместе со скоростью счета изменить размер отметки и цвет. С помощью простого фантома, представляющего опухолевидный диск толщиной в 1 см, определяют очень мелкие опухоли при любом коэффициенте концентрации и глубине.

Х. Какехи, Н. Аримизу и Г. Учияма первоначально применяли интенсиметр с семицветным веерообразным фильтром, который был установлен в темной коробке между 35-миллиметровой цветной пленкой и лампой, зажигавшейся синхронно со счетными импульсами, электронной селекторной схемой.

В 1964 г. X. Какехи, Н. Аримизу и Г. Учияма усовершенствовали свою первоначальную систему для цветного фотоскеннирования и предложили электронно-счетную схему, в которой десять селекторов прерывают сигналы от детектора, и в каждый момент открыт только один из них в зависимости от числа импульсов, зарегистрированных в фиксированное время. Каждый селектор возбуждает определенный цветной фильтр, который фильтрует свет от ксеноновой лампы. Прошедший через него свет используется для получения фотографического изображения. Вместо 35-миллиметровой цветной пленки использовалась цветная фотобумага. Движение цветного фильтра следовало сразу же за изменениями скорости счета. Это устраняет искажение изображения и сокращает время скеннирования.

В системе Дж. Хайна, Д. Пэттена и Б. Бэрроуза перо оставляет след на одной из восьми цветных лент пишущей машинки, смонтированных на общей каретке. Его движения контролируются измерителями скорости счета с постоянным временем в 0,3 секунды. На первую ленту, соответствующую самой низкой скорости счета, чернила не наносятся. Удается отмечать различия в скорости счета, которые определяют районы различной концентрации изотопов. Выпадение цвета при низкой скорости счета свидетельствует о наличии участков поражения головного мозга, печени, почек, щитовидной железы.

При гаммаграфировании щитовидной железы получается контурное изображение распределения радиоактивного йода в щитовидной железе (гамматиреограмма). Нормальная гамматиреограмма имеет форму двух овальных тел или бабочки с несколько большими по размерам нижними полюсами. Эти два тела отделены небольшим расстоянием и соединены менее плотно заштрихованной областью перешейка.

Гаммаграфирование позволяет получить представление о функциональной активности щитовидной железы и отдельных ее участков. В участках с повышенной или пониженной йодконцентрирующей способностью отмечается различная интенсивность штриховки.

Узлы железы, активно накапливающие йод, называются горячими, а узлы, незначительно накапливающие йод,— холодными. В первом случае на фоне нормальной гаммаграммы в области узла наблюдается интенсивно заштрихованный участок. Горячие узлы характерны для единичных токсических аденом и множественных тиреотоксических узлов.

При наличии же холодного узла вместо обычной картины на гаммаграмме обнаруживаются дефекты изображения в виде просветлений различной величины в различных участках органа. Холодные узлы характерны для кист, участков фиброзного или злокачественного перерождения тиреоидной ткани. Поэтому в каждом отдельном случае отсутствия накопления радиоактивного йода или выявления незначительной активности тиреоидной ткани должно настораживать исследователя в отношении возможной малигнизации.