Нажимая на кнопку «Записаться», вы принимаете условия обработки персональных данных и даете согласие на обработку персональных данных .
Мы не используем коды подтверждения. Никому не сообщайте коды из SMS, звонков или мессенджеров.
Нажимая на кнопку «Записаться», вы принимаете условия обработки персональных данных и даете согласие на обработку персональных данных .
Мы не используем коды подтверждения. Никому не сообщайте коды из SMS, звонков или мессенджеров.
Форма обратной связи
Принцип ПЭТ/КТ основан на том, что многие опухолевые клетки активно потребляют глюкозу — основной источник энергии для клеток. Чтобы увидеть этот процесс на снимке, пациенту вводят 18F-ФДГ — радиофармпрепарат, похожий по строению на глюкозу. Опухолевые клетки поглощают его так же, как глюкозу, но дальше он не включается в обмен веществ и остаётся внутри этих клеток. Радиоактивная метка 18F, которая входит в состав радиофармпрепарата, испускает излучение, после чего её регистрирует ПЭТ-сканер. Там, где препарата накопилось больше, на снимке появляются участки повышенного накопления, которые отчетливо выделяются на фоне обычных тканей.
ПЭТ/КТ — это одно исследование на одном аппарате, в которое последовательно встроены два метода визуализации. Они отвечают на разные вопросы: позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) регистрирует биологическую активность клеток; компьютерная томография (КТ) — строение органов и тканей. По отдельности каждый из методов дает лишь часть картины; в одной серии снимков они дополняют друг друга, и врач видит одновременно и активность очага, и его точное расположение в теле.
ПЭТ — функциональный метод. Форму органов и их границы он не описывает, зато фиксирует биохимическую активность клеток: насколько интенсивно они захватывают и используют определенное вещество, чаще всего глюкозу. Для этого пациенту вводят радиофармпрепарат — ткани включают его в свой обмен веществ, а сканер регистрирует излучение оттуда, где препарата накопилось больше.
Полученный ПЭТ-снимок отлично отражает распределение радиофармпрепарата: участки, где он накопился активнее, выглядят ярче окружающих тканей. Но на нём не видно, какой именно орган или его часть дает излучение. Однако без анатомической привязки не всегда можно точно определить, к какому органу или структуре относится участок повышенного накопления. Эту информацию даёт КТ.
КТ отвечает за анатомическую часть исследования. Это рентгеновский метод, который показывает структуру тканей: органы, кости, сосуды, лимфатические узлы, а также контуры и размеры образований. КТ помогает понять, где именно расположен участок накопления препарата и как он соотносится с окружающими структурами. Однако именно обмен веществ КТ не оценивает: образования с разной метаболической активностью могут выглядеть сходно, если имеют похожие размеры, плотность и строение.
В составе ПЭТ/КТ компьютерная томография выполняет две задачи. Первая — дает детальную анатомическую карту того же участка тела, который сканирует ПЭТ. Вторая — ее данные используются при обработке ПЭТ-сигнала для коррекции ослабления излучения в плотных тканях, без этой поправки функциональное изображение будет искажено. В итоге свечение ПЭТ накладывается на анатомический срез КТ: врач видит, где именно расположен очаг, к каким структурам он прилежит и какого он размера.
Чтобы ПЭТ-сканер увидел опухоль, ему нужен «маяк» — вещество, которое попадает в кровь и распределяется по тканям так, чтобы активные участки стали отличимы от спокойных. В подавляющем большинстве онкологических исследований таким «маяком» служит радиофармпрепарат 18F-ФДГ — фтордезоксиглюкоза, в которой одна гидроксильная группа заменена на атом радиоактивного фтора-18. По поведению в клетке она почти точно повторяет глюкозу, а излучение фтора делает ее различимой для сканера.
Глюкоза — главное топливо клетки. Из нее мозг, мышцы, иммунные и опухолевые клетки получают энергию для деления, движения и работы. Карта ее потребления показывает, где в организме идет активный обмен веществ: чем выше нагрузка, тем больше «топлива» забирает ткань из крови.
Это дает методу универсальный язык. Вместо того чтобы искать конкретный признак опухоли — белок, мутацию, рецептор, ПЭТ/КТ отмечает, где расход глюкозы выше нормы. Большинство злокачественных опухолей перестраивает обмен веществ и захватывает глюкозу активнее окружающих тканей, поэтому исследование с 18F-ФДГ работает как метод первой линии при широком круге нозологий: от лимфом и рака легкого до меланомы и опухолей пищевода.
У такой универсальности есть оборотная сторона. На карте потребления глюкозы видны не только опухолевые очаги, но и активное воспаление, заживающие ткани после операции, бурая жировая ткань при охлаждении. Такие участки могут имитировать опухолевый процесс и стать причиной ложноположительного результата. Эту неспецифичность врач компенсирует совмещением ПЭТ-сигнала с КТ-картиной и клиническими данными. Для случаев, где 18F-ФДГ заведомо малоинформативна, например, для рака предстательной железы или нейроэндокринных опухолей, применяют другие радиофармпрепараты.
18F‑ФДГ попадает в клетки так же, как обычная глюкоза: её поглощают и здоровые, и опухолевые ткани. Но внутри клетки препарат ведёт себя иначе. Он проходит только первый этап переработки, а затем временно остаётся внутри.
Поэтому ПЭТ/КТ показывает не «опухолевые» и «неопухолевые» клетки, а разницу в интенсивности накопления препарата. Чем активнее клетки поглощают глюкозу, тем больше 18F‑ФДГ может задержаться в ткани к моменту сканирования, и тем ярче этот участок выглядит на снимке.
Сканер не видит ни саму глюкозу, ни клетки, ни опухоль. Он фиксирует гамма-излучение, которое возникает в теле пациента после распада фтора-18 – радиоактивной метки в составе ФДГ. На основе этих данных формируется карта распределения препарата в организме.
Фтор-18 — нестабильный изотоп с периодом полураспада около 110 минут. Примерно 97% распадов идет по схеме позитронной эмиссии: из ядра вылетает позитрон, античастица электрона.
В тканях позитрон тормозится за несколько миллиметров — его пробег для фтора-18 не превышает 2,5 мм. Остановившись, он встречает ближайший электрон, и происходит аннигиляция: масса двух частиц целиком переходит в излучение. В этой точке рождаются два гамма-кванта с энергией по 511 кэВ. Они разлетаются практически в противоположных направлениях, почти строго по одной прямой.
Пациент во время исследования находится внутри кольца детекторов. Это сцинтилляционные кристаллы: каждый превращает приходящий гамма-квант в короткую световую вспышку, а фотоэлектроника переводит ее в цифровой сигнал.
Дальше работает алгоритм совпадений. Сканер ищет пары вспышек, зарегистрированные в двух противоположных детекторах с разницей во времени в несколько наносекунд. Такая пара считается следствием одного акта аннигиляции, а линия, соединяющая два сработавших кристалла, называется линией совпадений (LOR). Где-то на этом отрезке и произошел распад атома фтора-18.
В современных системах с измерением времени пролета (TOF) электроника фиксирует еще и разницу времени между двумя сигналами. Это позволяет сузить участок LOR, в котором случилась аннигиляция, до нескольких сантиметров — изображение получается менее размытым и менее зашумленным.
За один сеанс ПЭТ-сканер набирает десятки миллионов парных событий. Каждое — это одна линия LOR в пространстве вокруг пациента. Линии пересекаются неравномерно: там, где препарата больше, плотность пересечений выше.
По этой плотности и восстанавливают объемную картину. Итеративные алгоритмы реконструкции, например, OSEM последовательно подбирают такое распределение активности в теле, которое лучше всего объясняет зарегистрированный набор линий. В расчет вводят поправки на ослабление гамма-квантов разными тканями (для этого как раз нужна карта плотностей с КТ), на рассеяние и на случайные совпадения, когда во временное окно попали два кванта от разных распадов.
На выходе получается серия аксиальных срезов с пространственным разрешением около 3–5 мм на современных клинических ПЭТ-системах и до 2 мм на аппаратах с TOF. Из срезов программа собирает трехмерный массив, который врач может рассматривать как объемное изображение в любых нужных проекциях.
ПЭТ/КТ выполняют на одном гибридном аппарате: в нём объединены ПЭТ-детекторы и КТ-модуль. Во время исследования пациент лежит на выдвижном столе, который последовательно проходит через обе части аппарата. Не нужно менять положение тела или переходить в другой кабинет. Поэтому данные ПЭТ и КТ получают в общей системе координат, а затем программно совмещаются с высокой точностью.
Обычно сначала выполняют КТ– сканирование занимает несколько секунд. Затем стол перемещается в ПЭТ-часть аппарата, где проводится основное сканирование. Его длительность обычно составляет 15–30 минут и зависит от протокола исследования, области сканирования, параметров аппарата и комплекции пациента.
КТ-данные нужны не только для анатомической привязки. Они также используются при обработке ПЭТ-данных для коррекции ослабления излучения в тканях. Гамма-кванты, возникающие при аннигиляции позитрона с электроном, на пути к детекторам могут поглощаться или рассеиваться: в плотных тканях, например в костях, это происходит сильнее, чем в лёгких. Без такой поправки накопление радиофармпрепарата в глубоко расположенных тканях могло бы выглядеть менее выраженным, чем оно есть на самом деле.
КТ создаёт карту плотности тканей, по которой система выполняет коррекцию ослабления. Это помогает более корректно оценить распределение радиофармпрепарата на ПЭТ-снимке.
В результате врач-радиолог оценивает КТ-снимки, ПЭТ-снимки и их совмещённую визуализацию. Это позволяет увидеть не только участок повышенного накопления препарата, но и точнее определить его анатомическое расположение: например, относится ли он к конкретному лимфатическому узлу, отделу органа или участку кости.
Разница в накоплении 18F‑ФДГ между опухолью и окружающими тканями обычно связана с двумя процессами. У многих опухолей изменён обмен глюкозы, поэтому их клетки зачастую поглощают её активнее, чем окружающие ткани. Кроме того, 18F‑ФДГ после попадания в клетку временно задерживается в ней, в опухолевой ткани этот механизм нередко выражен сильнее, тогда как из части окружающих тканей препарат выводится быстрее. Так к моменту сканирования формируется контраст между тканями.
Чтобы непрерывно делиться и одновременно синтезировать мембраны, нуклеотиды и аминокислоты, опухолевая клетка прокачивает через себя в несколько раз больше глюкозы, чем зрелая клетка соседнего органа. Дополнительно она работает в режиме аэробного гликолиза: расщепляет глюкозу не до углекислого газа в митохондриях, а до молочной кислоты даже при достаточном кислороде. Этот феномен называют эффектом Варбурга. КПД у такого пути низкий: вместо примерно 30 молекул АТФ клетка получает только две и дефицит энергии приходится компенсировать еще большим потоком глюкозы.
Эту перестройку обслуживают конкретные молекулярные механизмы. В опухолевых клетках, как правило, повышена экспрессия транспортеров глюкозы GLUT-1 и GLUT-3 и активность гексокиназы II — фермента, который мгновенно фиксирует молекулу внутри клетки, присоединяя фосфат. ФДГ распознается обоими этими белками так же, как обычная глюкоза, и пассивно перетекает по тому же градиенту. В результате опухолевая ткань забирает из крови существенно больше препарата, чем здоровая ткань того же органа.
Попав в клетку, 18F‑ФДГ проходит тот же первый этап, что и обычная глюкоза: фермент гексокиназа присоединяет к ней фосфатную группу. Так образуется 18F‑ФДГ‑6‑фосфат — цифра 6 обозначает место присоединения этой группы в молекуле.
Обычная глюкоза после этого продолжает участвовать в обмене веществ. У 18F‑ФДГ в другом участке молекулы находится фтор‑18, поэтому дальнейшие реакции идут значительно хуже. В результате 18F‑ФДГ‑6‑фосфат временно удерживается внутри клетки.
Часть препарата может снова покинуть клетку: для этого другой фермент, глюкозо‑6‑фосфатаза, снимает фосфатную группу. Однако скорость этого процесса различается в разных тканях. В опухолях захват и удержание 18F‑ФДГ нередко выражены сильнее, поэтому к моменту сканирования контраст между очагом и окружающими тканями становится заметнее.
После введения 18F‑ФДГ до начала сканирования обычно выжидают около 60 минут. За это время препарат успевает накопиться и временно удержаться в клетках, активно потребляющих глюкозу, а его количество в крови и части окружающих тканей постепенно снижается. Благодаря этому различия в накоплении между тканями становятся более заметными на ПЭТ-изображении.
На мониторе врача ПЭТ-исследование выглядит как серия изображений, где каждой точке тела присвоена яркость, пропорциональная количеству накопленной ФДГ. В черно-белой шкале интенсивное накопление отображается темными оттенками, в цветной — переходом от холодных тонов к теплым, вплоть до красного и желтого. Снимок просматривают в трех проекциях — аксиальной, корональной и сагиттальной, а также в виде объемной MIP-реконструкции: на ней видна вся фигура пациента целиком, и самые активные очаги читаются с первого взгляда.
Не каждый яркий участок является опухолью. ФДГ, как аналог глюкозы, физиологически накапливается там, где ее много потребляют здоровые ткани: в коре головного мозга, миокарде, печени. Часть препарата выводится почками и мочевым пузырем, поэтому эти органы тоже светятся ярко. У худых пациентов и при сниженной температуре в помещении сигнал может давать бурая жировая ткань в области шеи и плечевого пояса. Врач знает зоны ожидаемого накопления и оценивает не сам факт яркости, а отклонение от типичной картины — очаг там, где его быть не должно, или асимметрию между парными структурами.
Чтобы перевести яркость из визуальной оценки в число, используют параметр SUV — стандартизированный показатель захвата. Он сопоставляет накопление в выбранной точке с расчетным распределением препарата по телу, с поправкой на массу пациента и введенную дозу. SUV не ставит диагноз сам по себе: он помогает сравнить интенсивность очага с фоном окружающих тканей и проследить динамику между исследованиями, например, до и после курса лечения.
Окончательная картина, на которую смотрит врач – совмещенное изображение: зоны накопления РФП наложены на анатомические срезы КТ.
У ложноотрицательного результата есть три типичные причины и их понимание помогает врачу заранее выбрать подходящий метод диагностики.
Контраст на ПЭТ/КТ с 18F‑ФДГ строится на разнице в накоплении препарата между опухолью и окружающими тканями