Obrazowanie w medycynie. Rezonans magnetyczny Technika PET USG

Transkrypt

1 Obrazowanie w medycynie Rezonans magnetyczny Technika PET USG

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34 Rezonans magnetyczny

35 Rezonans magnetyczny jest jedną z najmłodszych technik wprowadzonych do diagnostyki obrazowej. W zależności od tego czy opisujemy technikę obrazowania czy zjawisko fizyczne, używa się odpowiednio nazw i skrótów - MRI (ang. Magnetic Resonance Imaging), i NMR (ang. Nuclear Magnetic Resonance). Samo zjawisko rezonansu magnetycznego odkryto w 1946 r., przez Blocha i Purcell a (pracowali niezależnie). Umieszczali badaną próbkę w stałym polu magnetycznym i oddziaływali na nią polem elektromagnetycznym o kierunku prostopadłym do kierunku pola magnetycznego i o częstotliwości zbliżonej do częstotliwości rezonansowej. Przy zmianach pola magnetycznego, obserwowali sygnał odbierany przez cewkę odbiorczą, prostopadły do cewki nadawczej. W 1952 roku, otrzymali Nagrodę Nobla. Technikę rezonansu magnetycznego wprowadził do diagnostyki Damadian w 1972 r. Uzyskał on pierwsze obrazy, które miały wartośd diagnostyczną. W 1977 roku Mansfield i Lauterbur wykorzystali metodę gradientów pola magnetycznego. W 2003 otrzymali Nagrodę Nobla. Niestety mimo swoich niewątpliwych zasług dla rozwoju MR, Damadian nie otrzymał Nagrody Nobla

36 Historia NMR 1946 zjawisko rezonansu jądrowego - Bloch i Purcell 1952 nagroda Nobla - Bloch i Purcell 1950 NMR jako metoda analizy chemicznej 1973 obrazowanie back-projection -- Lauterbur 1975 obrazowanie z wykorzystaniem FT - Ernst 1977 obrazowanie echo-planar - Mansfield 1980 FT MRI pokazana - Edelstein 1987 MR angiografia - Dumoulin 1991 nagroda Nobla - Ernst 2003 nagroda Nobla - Lauterbur i Mansfield

37 Historia NMR nobliści 1991 chemia wkład do rozwoju metodologii NMR o dużej rozdzielczości Felix. Bloch Edward Purcell Richard R. Ernst 1952 fizyka rozwój nowych precyzyjnych metod pomiarów magnetyzmu jądrowego 2003 medycyna odkrycia dotyczące obrazowania za pomocą rezonansu magnetycznego Paul C. Lauterbur Sir Peter Mansfield

38 Podstawy fizyczne MRI W obrazowaniu techniką rezonansu magnetycznego, wykorzystuje się zjawisko magnetycznego rezonansu jądrowego. Zjawisko to rejestruje się dla jąder wodoru, które składają się z 1 protonu i 1 neutronu. Nasuwa się pytanie, dlaczego nie wykorzystuje się innych jąder np. jąder wapnia? Otóż po pierwsze wodór wchodzi w skład wszystkich tkanek ciała, począwszy od mięśni, poprzez tkankę mózgową, tkankę tłuszczową itp. Po drugie, z fizyki wiemy, że zjawisko rezonansu zachodzi tylko dla tych jąder, które posiadają spin niezerowy. A takimi jądrami są te, które posiadają nieparzystą liczbę protonów i/lub neutronów. Jądro wodoru składa się z 1 protonu i 1 neutronu zatem spełnia powyższe warunki.

39 Ponieważ proton ma dodatni ładunek elektryczny, posiada moment pędu tzw. spin. Pamiętamy zależność pomiędzy polem magnetycznym i polem elektrycznym. Pole elektryczne powstaje w przypadku przemieszczania się ładunku elektrycznego - jak to ma miejsce w przypadku wirującego protonu. Pole elektryczne indukuje pole magnetyczne. Będący w ruchu proton, wytwarza pole magnetyczne, stając się małym magnesem.

40 Umieszczony w polu magnetycznym proton, oprócz spinu, wykonuje ruch wirowy zwany precesją. Jest to ruch porównywalny do ruchu dziecięcej zabawki zwanej "bączkiem. Częstotliwość precesji, jest proporcjonalna do natężenia indukcji pola magnetycznego i jest określana wzorem Larmora (stąd też spotyka się nazwę częstotliwość precesji Larmora): B gdzie: ω częstotliwość kołowa - współczynnik żyromagnetyczny, ma określoną wartość dla poszczególnych cząstek, dla wodoru wynosi 42,6 MHz/T. B - oznacza indukcję pola magnetycznego, która w systemach MRI wynosi najczęściej 1,5 lub 3 T.

41 Częstotliwośd precesji Larmora wynosi dla jąder wodoru i indukcji pola magnetycznego równej 1 T = 42.58MHz/T, dla systemów 1,5 T = 63.9 MHz/T. Te informacje są niezbędne, aby uzyskad zjawisko rezonansu. Gdy na protony nie działa pole magnetyczne, są one ustawione w przestrzeni w sposób nieuporządkowany, a wartości ich energii są takie same. W związku z powyższym nie jest możliwa rejestracja sygnału, gdyż nie zachodzi zjawisko rezonansu. Na skutek umieszczenia protonów w polu magnetycznym, oprócz precesji, ulegają one pewnemu uporządkowaniu. Częśd z nich ustawia się zgodnie ze zwrotem pola magnetycznego równolegle, a częśd ustawia się w przeciwnym kierunku do zwrotu pola magnetycznego ustawienie antyrównoległe. Szacuje się, że liczba jąder w pozycji równoległej wynosi i jest przybliżona do liczby jąder ustawionych w pozycji antyrównoległej która wynosi Jądra ustawione równolegle cechują się niższą energią niż jądra ustawione antyrównolegle

42 Po umieszczeniu pacjenta w magnesie, generowana jest fala radiowa o częstotliwości radiowej, takiej samej jak częstotliwośd precesji. Działanie impulsu RF jest krótkotrwałe. Fala radiowa zwana impulsem RF (RF ang. Radio Frequency) ma na celu wywołanie zakłócenia w precesji protonów. Tylko wówczas będzie możliwa wymiana energii impulsu RF z protonami. Wymiana energii między protonami i impulsem RF to właśnie zjawisko rezonansu. W najprostszym ujęciu - rezonans zachodzi wówczas, gdy protony wirują z częstotliwością podawaną przez impuls RF.

43 Wyjściowo, większa liczba protonów ustawiona jest w polu magnetycznym równolegle lub antyrównolegle w stosunku do zwrotu pola magnetycznego, dlatego też moment magnetyczny jest zgodny z kierunkiem pola magnetycznego - czyli jest w stosunku do niego ustawiony podłużnie. W przypadku oddziaływania impulsu RF, protony zmieniają swoje ustawienie oraz spada wartośd magnetyzacji podłużnej. Po ustaniu działania impulsu RF, protony powracają do swojej pozycji, przez co wzrasta magnetyzacja podłużna. Czas potrzebny, aby magnetyzacja podłużna powróciła do wartości wyjściowej określany jest jako czas relaksacji podłużnej, relaksacja spin - sied lub czas T1. Czas T1 określa wyrównywanie temperatury spinów (w momencie wyłączenia impulsu RF) z temperaturą otoczenia.

44 W momencie ustania działania impulsu RF, odchylone protony powracają do swojej wyjściowej pozycji, równocześnie oddając pobraną energię do otoczenia. Energia ta jest rejestrowana przez odpowiednie cewki, i na podstawie analizowania jej wartości uzyskujemy obraz. Jest to tzw. sygnał swobodnej relaksacji (FID, ang. Free Induction Decay), odbierany przez cewkę nadawczą. Sygnał ten jest odbierany przez tę samą antenę, przez którą jest emitowany sygnał RF. Wydłużony czas relaksacji T1 jest charakterystyczny dla płynu mózgowo rdzeniowego, istoty szarej i mięśni, powierzchni stawowych, łąkotek. Dlatego też o w obrazie MRI te struktury są ciemne. Natomiast istota biała, więzadła, tkanka tłuszczowa mają krótkie T1, dlatego też w obrazie MRI są jasne, a nawet białe.

45 W czasie trwania impulsu RF zanika magnetyzacja podłużna (charakterystyczna dla protonów gdy nie działa na nie impuls RF), natomiast wzrasta magnetyzacja poprzeczna. Po ustaniu impulsu RF magnetyzacja poprzeczna obniża się i zanika. Jest to opisane stałą czasową T2 - czas relaksacji poprzecznej, lub czas relaksacji spin spin. Jest to relaksacja spin spin, gdyż ma ona związek z oddziaływaniem pomiędzy poszczególnymi jądrami. Jest efektem powrotu cząstek do ustawienia równoległego lub antyrównoległego w polu magnetycznym.

46 Po zaniku relaksacji podłużnej, jądra oddały swoją energię, ale wciąż pozostają nieuporządkowane. Wówczas pojawia się sygnał związany z relaksacją poprzeczną. Ma on związek z oddziaływaniem między poszczególnymi jądrami i jest efektem "powrotu" cząstek do ustawienia równoległego lub antyrównoległego w polu magnetycznym. Skrócony czas relaksacji T2 jest charakterystyczny dla płynu mózgowo- rdzeniowego (w obrazie MRI jest on jasny), dla istoty szarej, rdzenia kręgowego. Natomiast wydłużony czas T2 jest obserwowany dla istoty białej, mięśni, krążków międzykręgowych.

47 Reasumując, impuls RF powoduje zanik magnetyzacji podłużnej (T1) i wzrost magnetyzacji poprzecznej (T2). Ustanie działania impulsu RF powoduje zanik magnetyzacji poprzecznej oraz wzrost magnetyzacji podłużnej. Czas T1 jest czasem w jakim zostanie odbudowane 63% magnetyzacji początkowej. Relaksacja podłużna i relaksacja poprzeczna są dwoma odrębnymi zjawiskami dlatego też są charakterystyczne dla różnych tkanek

48 Mi Czasy relaksacji T 1 i T M L, M T t [ ms ] Składowa podłużna Oddziaływanie spin-sieć t /T1 M L wraca do M ze stałą czasową T 1 M ( t) M (1 e ) L Składowa poprzeczna Oddziaływanie spin-spin M T 0 ze stałą czasową T t /T2 2 M ( t) M e T

49 woda płyn m-r krew nerki -rdz. mózg sz. mózg b. watroba nerki-kora ślediona mięśnie T [ ms ] Czasy relaksacji T 1 i T 2 dla tkanek 2500 T1, T

50 Jednak umieszczenie obiektu badanego w stałym polu magnetycznym nie gwarantuje uzyskania obrazu. Dlaczego tak się dzieje? Przecież spełniliśmy warunki niezerowego spinu, pola magnetycznego i częstotliwości rezonansowej. Pozyskiwanie obrazu w MRI jest wynikiem rejestracji zmian wektorów magnetyzacji za którym idą zmiany energii. Zmiany te zależą od zmian pola magnetycznego (rola cewek gradientowych). Ponieważ obiekt badany umieszczony jest w stałym polu magnetycznym, a impuls RF działa na cały obiekt, uzyskiwany sygnał pochodziłby z całego obiektu i byłby trudny do analizy.

51 Aby uzyskad sygnał z różnych części obiektu badanego, stosuje się gradienty pola magnetycznego. Zadaniem gradientów jest czasowe i przestrzenne różnicowanie pola magnetycznego, w każdym jego punkcie. Uzyskuje się to dzięki systemowi cewek gradientowych umieszczonych na obwodzie wewnątrz magnesu. Przez cewki przepływa prąd o ściśle programowanym natężeniu. Istnieją 3 cewki gradientowe, dzięki którym koduje się warstwę, różnicuje się precesję spinów oraz koduje częstotliwośd. Ponieważ częstotliwośd precesji protonów zależy ściśle od natężenia pola magnetycznego, zatem zmieniając nieznacznie natężenie pola magnetycznego uzyskamy inną częstotliwośd precesji. Dzięki temu, analizując częstotliwośd sygnału, znajdziemy jego źródło. Analiza sygnału i rekonstrukcja obrazu odbywa się z zastosowaniem transformaty Fouriera. Transformata Fouriera jest funkcją matematyczną. Znajduje zastosowanie w przetwarzaniu sygnałów cyfrowych, rekonstruowaniu obrazów medycznych oraz wielu dziedzinach techniki. W badaniu również istotne są parametry takie jak czas echa (TE) i czas repetycji (TR). Czas echa jest odstępem czasu pomiędzy działaniem impulsu RF a sygnałem echa (odpowiedzią ze strony ośrodka). Czas repetycji - czas powtórzeo sekwencji (oddziaływania impulsu RF na ośrodek i odbierania sygnału.

52 Budowa systemu MR Wiemy, że aby zaszło zjawisko rezonansu magnetycznego niezbędne są zasadniczo 3 elementy: obiekt badany, stałe pole magnetyczne o określonym natężeniu oraz nadajnik impulsu RF o częstotliwości Larmora. Dla uzyskania obrazu niezbędne są cewki gradientowe - umożliwiające wybór warstwy i określenie miejsca sygnału, cewki nadawczo - odbiorcze, układ który wykona obliczenia (komputer o wysokiej wydajności).

53 Na sam system MRI składają się takie elementy jak: magnes - jego rodzaj i indukcyjnośd zależy w dużej mierze od zastosowania aparatu np. elektromagnesy o indukcyjności 0,2 T w systemach otwartych (podobne budową do aparatów RTG z ramieniem C), magnesy nadprzewodnikowe w systemach zamkniętych (do aparatu wjeżdża cały pacjent) 0,7 3 T w diagnostyce, 7 9 T w aparatach dedykowanych do doświadczeo laboratoryjnych. Najczęściej spotyka się magnesy o indukcyjności 1,5 T;

54 klatka Faradaya izoluje pomieszczenie z polem magnetycznym tak by nie przedostawało się dalej, wytłumia sygnał. Klatką Faradaya są również sieci piorunochronów; nadajnik RF (ang. Resonance Frequency) generator RF ma moc 20W, system gradientów - X, Y, Z, również 3 wzmacniacze do gradientów; zestaw cewek, które obsługuje aparat (powierzchniowe, objętościowe w tym body coil, jedno i wielokanałowe wyposażenie zależy przede wszystkim od zamożności zakładu); cewka Body z ang. body coil, główna cewka wbudowana w aparat;

55 konsola główna ; komputer główny do transformacji Fouriera; komputery do postprocessingu czyli obróbki i ewentualnie przesyłania danych; układ chłodzenia, wymiennik ciepła - najczęściej spotyka się chłodzenie ciekłym helem (- 271 o C). Jest to niezwykle ważne w przypadku systemów z magnesami nadprzewodnikowymi. Warto zauważyd, że nadprzewodnictwo występuje w przypadku zerowej oporności elektrycznej, a ta ma miejsce gdy przewodnik ma temp. 0 K (ok o C); UPS - czyli systemy zasilania awaryjnego.

56 Zastosowanie MRI w diagnostyce obrazowej Dzięki wysokiej czułości i wysokiej swoistości MRI stał się jedną z najdokładniejszych metod obrazowania. Z uwagi na nieinwazyjnośd, możliwośd uzyskania lepszego kontrastu tkanek - wynikającego z zawartości wody, nie jak w przypadku CT z osłabienia promieniowania X, MRI stało się złotym standardem w obrazowaniu Ośrodkowego Układu Nerwowego (OUN), serca, mięśni, tkanek miękkich.

57 Jednym z pierwszych zastosowao MRI była diagnostyka OUN. Zastosowanie MRI w neurologii i neurochirurgii dotyczy szczególnie takich zagadnieo jak urazy głowy, wady rozwojowe, udary niedokrwienne i krwotoczne. Również MRI wykazuje większą czułośd i swoistośd jeśli chodzi o ocenę zmian nowotworowych i rozrostowych oraz zmian degeneracyjnych. Niewątpliwie MRI jest niezastąpiony w takich badaniach jak traktografia. Jest to badanie przebiegu i ciągłości włókien nerwowych, które razem z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym fmri, pozwala na określenie obszaru mózgu, który ulega aktywacji na skutek wykonywania danej czynności np. mówienia, czytania. Najważniejsze zastosowanie w planowaniu zabiegów neurochirurgicznych, tak aby nie uszkodzid najważniejszych ośrodków korowych. Stosowany również w diagnostyce padaczek, zespołów otępiennych itp. MRI ogrywa istotną rolę w planowaniu radioterapii i zabiegów neurochirurgicznych.

58 Spektroskopia MRI ma zastosowanie w diagnostyce zmian nowotworowych, w diagnostyce płodu ocena choliny, do pośredniej oceny dojrzałości płuc płodu. Obrazy z MRI stały się prawdziwą rewolucją, jeśli chodzi o nieinwazyjną ocenę stanu kanału kręgowego i krążków międzykręgowych, w diagnostyce dyskopatii i guzów. Jest obecnie metodą z wyboru w diagnostyce zaburzeo neurologicznych powiązanych ze zmianami zwyrodnieniowymi kręgosłupa: dyskopatia, rwa kulszowa, zespół ogona kooskiego, zespół stożka. Również szerokie zastosowanie znalazło w ortopedii, a mianowicie w diagnostyce stawów kolanowych i nadgarstków. W przeciwieostwie do dostępnych metod diagnostycznych, MRI jest jedyną nieinwazyjną metodą która uwidacznia stan łąkotek stawowych, stan chrząstki i więzadeł.

59

60 Bezpieczeostwo badania rezonansu magnetycznego (MR) Chod technika rezonansu magnetycznego (MR) jest dośd skomplikowana, a wokół ludzkiego organizmu w trakcie badania odbywa się tak wiele działao, zarówno ze strony personelu medycznego (premedykacja, przygotowanie do badania) jak i samych reakcji fizycznych, nie stwierdzono negatywnego wpływu ani samego pola magnetycznego na żywe komórki ani urządzeo towarzyszących tworzących aparat rezonansu magnetycznego. Pomimo ogólnoświatowych badao nie potwierdzono żadnego ryzyka związanego z przeprowadzeniem takiej metody diagnostycznej.

61 Problem pojawia się natomiast, jeżeli w organizmie ludzkim znajdują się przedmioty podatne na działanie pola magnetycznego. Niestety niektóre takie elementy mogą mied znaczenie lecznicze i usunięcie ich z ciała pacjenta może byd niemożliwe lub przeciwwskazane. Należą do nich: rozrusznik serca, klips naczyniowy na tętnicach mózgowych lub w ich okolicy, neurostymulator, metalowy lub elektroniczny implant uszny, umieszczone podskórnie aparaty słuchowe oraz odłamki metalowe znajdujące się w oku lub okolicy narządów ważnych życiowo. Wymienione przedmioty są bezwzględnym przeciwwskazaniem do wykonania badania MR.

62 Obrazowanie za pomocą pola biomagnetycznego Źródłem informacji w tej metodzie jest pole magnetyczne towarzyszące czynności elektrycznej organizmu, na przykład serca (ekg), mózgu (eeg) itp. Pole to jest bardzo słabe w porównaniu z polem magnetycznym Ziemi (maksymalnie 10-2 T) i wynosi w przybliżeniu dla serca T, a dla potencjałów wywołanych mózgu T. Jest to stosunkowo nowa metoda obrazowania czynności elektrycznej narządów a zwłaszcza mózgu i może byd komplementarną metodą do metody PET. Pomiary tego pola są bardzo trudne i wymagają specjalnych warunków. Izolowanych, od innych zewnętrznych pól zakłócających, pomieszczeo i niezwykle czułych detektorów pola magnetycznego, wykorzystujących elementy nadprzewodzące (SQUID). Metoda ta zwana magnetografią, umożliwia obrazowanie czynności mózgu lub innych narządów, z dokładnością lokalizacji zmian (na przykład ogniska epilepsji) z dokładnością do kilku milimetrów. Ta stosunkowo mała dokładnośd lokalizacji wymaga skorelowania wyników z wynikami badao innymi metodami

63 Pozytonowa Emisyjna Tomografia

64 Metoda PET Diagnostyka radioizotopowa, m.in. PET - Pozytonowa Emisyjna Tomografia jest techniką obrazowania, w której (zamiast jak w tomografii komputerowej zewnętrznego źródła promieniowania rentgenowskiego lub radioaktywnego) rejestruje się promieniowanie powstające podczas anihilacji pozytonów (anty-elektronów). Źródłem pozytonów jest podana pacjentowi substancja promieniotwórcza, ulegająca rozpadowi beta plus. Schemat działania PET

65 Po raz pierwszy skaner PET (Positron Emission Tomography) został wykorzystany przez Edwarda J. Hoffmana i Michaela Phelbsa w 1973 r. na Uniwersytecie Waszyngtona w ST. Louis. Od tego czasu metoda została oficjalnie wprowadzona w środowisko medyczne. W Polsce do tej pory istnieją działające ośrodki PET/CT, w Bydgoszczy, Gliwicach, we Wrocławiu i w Warszawie. Na świecie istnieje ponad 500 ośrodków dysponujących skanerami PET. W krajach zachodnich standardem jest PET na ok. 1 milion mieszkaoców. Amerykanie mają ok. 200 skanerów, Niemcy 80, Francuzi będą mied 70. W Polsce potrzebnych będzie 30 skanerów. Świętokrzyskie Centrum Onkologii zostało wybrane za realizatora programu. Tomografia pozytonowa PET -budowa sieci ośrodków PET - stanowiącego jeden z elementów Narodowego Programu zwalczania chorób nowotworowych. NFZ co roku wydaje na onkologię ponad 1,2 mld zł. W opinii specjalistów rzeczywiste koszty są co najmniej dwukrotnie wyższe. Technologia PET umożliwia wczesną diagnostykę, która pozwoli na uniknięcie niepotrzebnego, inwazyjnego leczenia obniżając koszty i umożliwiając jednocześnie bardziej przyjazną terapię.

66 PET jest rodzajem tomografii komputerowej - techniką obrazowania w której zamiast zewnętrznego źródła promieniowania rtg lub radioaktywnego, rejestruje się promieniowanie powstające podczas anihilacji pozytronów ( antyelektronów czyli elektonów o dodatnim ładunku) Źródłem pozytronów jest podana pacjentowi substancja promieniotwórcza, ulegająca rozpadowi beta plus. Substancja ta zawiera krótko żyjące izotopy promieniotwórcze dzięki czemu większośd promieniowana powstaje w trakcie badania, co ogranicza powstawanie uszkodzeo tkanek wywołanych promieniowaniem. Powstające w rozpadzie promieniotwórczym pozytrony, po przebyciu drogi kilku milimetrów zderzaja się z elektronami zawartymi w tkankach ciała ulegając anihilacji. W wyniku anihilacji pary elektron-pozyton powstają dwa kwanty promieniowania elektromagnetycznego (fotony) poruszające się w przeciwnych kierunkach (pod kątem 180 stopni) i posiadają energię o wartości 511 kev każdy. Fotony te rejestrowane są jednocześnie przez dwa z wielu detektorów ustawionych pod różnymi kątami w stosunku do ciała pacjenta, najczęściej w postaci pierścienia, w wyniku czego można dokładnie określid miejsce powstawania pozytonów. Informacje te rejestrowane są w postaci cyfrowej na dysku komputera, pozwalają na konstrukcję obrazów będących przekrojami ciała pacjenta, analogicznych obrazów uzyskiwanych w tomografii NMR. Zapisy te obrazują tkanki, w których skoncentrowała się substancja zawierająca izotop. Wśród izotopów używanych w medycynie, emitujących pozytony są : węgiel C-11, Azot N-13, tlen O-15.

67 Większośd radiofarmaceutyków to substancje wykorzystywane przez organizm np. glukoza 18 FDG ( 2 fluoro 2 deoksy D glukoza ) W badaniu PET wykorzystuje się fakt, że określonym zmianom chorobowym towarzyszy podwyższony metabolizm niektórych związków chemicznych np. cukrów. Komórki nowotworowe mają wyższy wskaźnik aktywności metabolicznej niż zdrowe komórki i uwidaczniają się jako gęściejsze obszary na obrazie. Obecnie coraz częściej łączy się skanery PET ze skanerami CT w jedną jednostkę. Pozwala to na jednoczesne uzyskanie obrazu w obu metodach. Zastosowanie PET-CT znacząco pomaga w interpretacji danych otrzymywanych za pomocą PET, w przypadku gdy anatomiczna struktura nie jest wystarczająco jasna w obrazie PET.

68 Skanowanie CT trwa około 10 do 30 sekund, natomiast skanowanie PET od 7 do 40 minut, w zależności jak duża częśd ciała ma byd obrazowana. Dla uzyskania jak najlepszego efektu obrazowania konieczne jest ograniczenie ruchomości pacjenta do minimum. Pacjent przychodzący na badanie musi byd na czczo przez co najmniej 4 godziny. Po podaniu radiofarmaceutyku najczęściej jest to podana dożylnie glukoza, oczekuje przez godzinę na badanie spokojnie leżąc i wypijając w tym czasie ok. 1 litr wody. Znacznik może byd także podany w postaci gazu a jego dobór zależy od celu badania. Po tym czasie pacjent umieszczony jest w skanerze PET. Ze względu na minimalne napromieniowanie pacjenta czyli około 7 msv (Siwert, symbol Sv, jest jednostką pochodną układu SI wielkości fizycznych odnoszących się do działania promieniowania jonizującego na organizmy żywe. Nazwa jednostki została wzięta na cześd Rolfa Maximiliana Sieverta.), nieinwazyjne badanie PET jest bezpieczne i nie daje niepożądanych objawów zarówno w trakcie badania, jak i w jego następstwie. Stwarza to możliwości wielokrotnego diagnozowania pacjenta - nie tylko lokalizacji i źródła choroby, ale również efektywności leczenia.

69 Metodę PET wykorzystuje się aby: zdiagnozowad wczesne stany chorobowe, sprawdzid czy wystąpiły przerzuty nowotworowe do innych narządów, perfekcyjnie zlokalizowad ognisko chorobowe, monitorowad efekty terapii. PET wykorzystuje się przede wszystkim w neurobiologii, neurologii, neuropsychologii, neurochirurgii, psychiatrii, kardiologii, onkologii i farmakologii.

70 W neurobiologii PET stwarza nieograniczone wręcz możliwości badania biochemicznych i farmakologicznych podstaw funkcji ludzkiego mózgu w zdrowiu i w chorobie, dostarczając danych niemożliwych do uzyskania żadną inna metodą. W dziedzinie neurologii dzięki tej metodzie można zróżnicowad przyczyny otępienia będącego objawem wielu chorób np. choroby Alzheimera (AD) otępienia wieloogniskowego oraz odróżnienie AD od innych chorób otępiennych jak np. choroby Parkinsona czy Huntingtona, a także pseudodemencji, głównie dzięki zdolności metody PET do pomiaru "in vivo" metabolizmu tkanki, a następnie ilustrowania tych obszarów gdzie aktywnośd mózgu odbiega od normy. Normalnie postępując, w sposób konwencjonalny, potwierdzenie choroby Alzheimera (AD) jest procesem trwającym nawet 3 lata. Dzięki PET wczesne wykrycie AD pozwala pacjentowi na zastosowanie takich terapii, których efekty są największe we wczesnym stadium choroby. Podobnie w przypadku epilepsji dzięki PET możliwe jest ilustrowanie ognisk padaczkorodnych. W neuropsychologii PET pozwala na badanie powiązao między specyficznymi procesami psychologicznymi lub upośledzeniami, a aktywnością mózgu. W przypadku chorób sercowo-naczyniowych, mierząc przepływ krwi (perfuzję) i wskaźnik przemiany materii wewnątrz serca, za pomoca metody PET można dokładnie zbadad obszary o zmniejszonej perfuzji ( spowodowane przez zatory) jak i odróżnid uszkodzony mięsieo serca od zdrowego. Jest to szczególnie ważne dla pacjentów, którzy już mieli zawał serca oraz dla tych, którzy są kandydatami do "by-pass'ów.

71 W onkologii metoda PET jest uważana za szczególnie efektywną. Technika PET umożliwia badanie trzech podstawowych fenotypów nowotworowych : wzmożonego zużycia glukozy, wzmożonej syntezy protein oraz syntezy DNA. Dzięki diagnostyce PET prawdopodobieostwo rozpoznania nowotworów wzrosło do ok. 90 % Najczęściej występującymi rodzajami nowotworów dla których wykrywanie PET jest szczególnie efektywne są rak płuc, głowy i szyi, odbytu, przełyku, piersi, tarczycy, szyjki macicy, trzustki, oraz chłoniaki i czerniaki. Dzięki obrazowaniu PET możliwa jest: wczesna detekcja i określenie czy nowotwór jest łagodny czy złośliwy, przez co można uniknąd chirurgicznej biopsji, klasyfikacja wg. stadium zaawansowania, szczególnie w przypadku chłoniaka, czerniaka złośliwego, raka piersi, płuc, okrężnicy oraz raka szyjki macicy, kontrola nawrotów, szacowanie efektywności chemioterapii w tym różnicowanie między blizną pooperacyjną lub zmianami związanymi z radioterapią, a wznową guza nowotworowego

72 PET istnieje dopiero nieco ponad 30 lat wiadomo, że jest jedną z najbardziej nowoczesnych i najbardziej dokładnych metod w rozpoznawaniu i diagnozowaniu wielu chorób. Głównymi jej zaletami jest szybkośd wykonania, precyzyjnośd w lokalizacji zmiany. Jej wykorzystanie pozwala na wczesną diagnostykę i dobór odpowiedniego leczenia, poza tym jest także niezwykłą metodą badawczą, która "in vivo" pozwala zrozumied biologię ludzkiego organizmu. Zmiany o charakterze meta w badaniu CT następnie w PET i PET-CT

73 Obraz mózgu wykonany metodą PET

74 Przykładowy obraz emisyjnego tomografu pozytonowego