Радиоизотопные исследования в нейрохирургии - сцинтиграфия, ПЭТ, ОФЭКТ
Медицинская радиология занимается исследованием физиологии мозга, в то время как лучевые исследования (МРТ и КТ) чаще всего используются для анатомических исследований.
а) Сцинтиграфия и ПЭТ сканирование. В медицинской радиологии для исследования применяются радиоизотопы (радионуклиды). Благодаря своей ядерной нестабильности, они распадаются по-разному (например, гамма-излучение или позитронно-эмиссионное).
Большинство исследований головного мозга выполняется с помощью вращающейся камеры. Этот метод называется либо однофотонной эмиссионной компьютерной томографией (ОФЭКТ), при которой наиболее часто используемый радионуклид — 99mТс (однофотоннный излучатель) или позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ), при которой изотопы испускают позитроны.
б) Радионуклиды для ПЭТ. Обнаружение гамма-излучения, получаемого от аннигиляции, происходящей при столкновении позитрона с электроном, производится ПЭТ-сканером. Наиболее часто используемые излучатели позитронов: кислород (15O), углерод (11С), азот (13N) и фтор (18F). Эти радионуклиды продуцируются в циклотроне. В настоящее время циклотрон и ПЭТ-сканер имеются не во всех отделениях ядерной медицины.
ПЭТ-радионуклиды обеспечивают возможность количественного измерения кровотока в различных областях мозга. С помощью 15O может быть измерен метаболизм кислорода, например, его скорость. Такие исследования были использованы для прогнозирования выживаемости больных с церебральным глиомами.
в) Радионуклиды для ОФЭКТ. Радионуклиды, наиболее часто используемые для исследования мозга — технеций (99mТс), йод (123I), ксенон (133Хе) и таллий (201Т1), при распаде которых испускается гамма-излучение, обнаруживаемое гамма-камерой ОФЭКТ.
Генератор молибдена/технеция доставляется в отделение ядерной медицины каждую неделю. Доступность 99mТс, приемлемая стоимость в сочетании с физическими характеристиками как для работы с изображениями, так и дозиметрией делает 99mТс лучшим вариантом радионуклидов. Кроме того, часто используются меченые 99mТс агенты.
Радионуклиды в той или иной форме сочетают с самонаводящимися молекулами. Целью могут быть мозговые клетки, рецепторы или транспортные мембраны. Таким образом, радионуклиды используются в качестве индикаторов, которые дают возможность проследить самонаводящиеся молекулы. Например, для оценки перфузии головного мозга 99mТс включается в молекулы, проходящие через гематоэнцефалический барьер и накапливающиеся в клетках мозга.
г) Измерение мозгового кровообращения. Существует два наиболее широко используемых индикатора для исследования регионального мозгового кровотока (рМК): 99mТс-меченый гексаметилпропиленаминоксимом (99mТс-НМРАО) и 99mТс-меченый этилцистеинатдиме-ром (99mTc-ECD). У обоих липофильных меченых агентов единый механизм удержания в мозге—переход в более гидрофильные соединения, которые захватываются тканью мозга.
рМК исследования особенно ценны при диагностике инсульта, транзиторной ишемии головного мозга (ТИА), слабоумия, эпилепсии и болезни Альцгеймера. Этот физиологический тест (рМК) часто демонстрирует отклонения до формирования анатомических изменений. Для изучения мозговой гемодинамики требуется два исследования перфузии (одно с и другое без Diamox). Diamox расширяет сосуды головного мозга и может привести к феномену обкрадывания. В отличие от исследования рМК без введения Diamox, может быть обнаружен мозговой перфузионный резерв. Также с помощью этого теста могут быть оценены области риска развития инсульт.
Количественные исследования рМК также являются ценными для предоперационной визуализации, например, речевого центра до удаления расположенной рядом опухоли. Для количественной оценки мозгового кровотока используется 133Хе или ПЭТ с меченными Н215O.
д) Радиоизотопная визуализация опухолей мозга. Клетки, которые зависят от метаболизма глюкозы, легко визуализировать с помощью 18F-l с дезоксиглюкозой (18FDG) в связи с высоким оборотом глюкозы. Таким образом, при внутривенном введении этого препарата исследуется метаболизм в опухоли. Несмотря на то, что сам мозг зависит от метаболизма глюкозы, можно визуализировать опухоль головного мозга даже при исходно высоком метаболизме. В частности, после операций и после лучевой терапии трудно оценить МРТ и КТ в связи наличием рубцовой ткани.
Остаточная опухоль или рецидив покажет высокий метаболизм глюкозы, а рубцовая ткань — только ограниченное потребление. 18FDG тем самым показывает по-прежнему жизнеспособную опухоль среди рубцовой ткани .
Церебральные инфекции также имеют высокий обмен глюкозы. В связи с этим может быть трудно провести различие между опухолями головного мозга и абсцессом.
е) Визуализация нейрорецепторов. Данная функция возможна как для ОФЭКТ, так и для ПЭТ. В течение нескольких лет удалось получить изображение рецепторов дофамина, серотонина, гистамина, бензодиазепинов, морфина, ацетилхолина, норадреналина, аминокислот (ГАМК), стероидов, пуринов и соматостатинов, а также ряда других нейро пептидов. Для изучения локализации, а в некоторых случаях и функции этих рецепторов был разработан широкий спектр агонистов и антагонистов.
Учитывая возможность выявления большого количества меченых рецепторов, стало возможным изучение клинических состояний, таких как болезнь Альцгеймера, эпилепсия, болезнь Паркинсона, депрессия, алкоголизм, синдром Жиля де ля Туретта, шизофрения, поздняя дискинезия, оливопонтоцеребеллярная атрофия, панические расстройства и др.
Также появилось возможность пометить радионуклидами переносчики нейромедиаторов дофамина и серотонина, а также некоторые другие нейромедиаторные ферменты.
ж) Отличие ОФЭКТ/КТ и ПЭТ/КТ от МРТ и ПЭТ. В настоящее время большинство новых сканеров являются комбинациями или ОФЭКТ/КТ, или ПЭТ/КТ. Эти сочетания дают новые возможности изучения физиологии и анатомии. МРТ особенно подходит для анатомических исследований мозга, даже больше, чем КТ. Комбинация ПЭТ и МРТ была бы очень сильным новым инструментом для диагностики опухолей головного мозга. В настоящее время, однако, данные ПЭТ и МРТ получают с двух сканеров и комбинируют путем слияния изображений. Тем не менее, недавно было представлено сочетание ПЭТ/МРТ. Хотя до сих пор не проводилась клиническая оценка использования этой новой комбинации сканеров.
Кажется очевидным, что молекулярная визуализация, то есть визуализация молекулярных структур, привлечет большое внимание в ближайшие годы. С комбинированной техникой (ОФЭКТ/КТ, ПЭТ/КТ, ПЭТ/МРТ) молекулярные процессы могут быть сопоставлены с правильной анатомической локализацией, что, несомненно, позволит лучше понимать патофизиологию заболеваний головного мозга.
Гамма-камера с возможностью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ).
Вращающаяся гамма-камера.
Исследование регионального мозгового кровотока с использованием
99mТс-меченого гексаметилпропиленаминоксимом (99mТс-HMPAO).
Количественная оценка мозгового кровотока с 133Хе до и после Diamox®.
Болезнь Паркинсона: пресинаптические дофаминовые транспортеры помечены 123I-иофлупаном (DaTSCAN),
визуализация хвостатого ядра и скорлупы. Увеличение степени тяжести (А-Г) болезни Паркинсона.
