DIAGNOSTYKA OBRAZOWA
Konwencjonalna diagnostyka rentgenowska .Obrazy otrzymuje się poprzez wykorzystanie wiązki promieniowania X przepuszczoną przez organizm badanego i rzutowaną na błonę filmową, która jest wrażliwa na promienie rentgenowskie. Tak otrzymane obrazy charakteryzują się cieniami, które pojawiają się z powodu pochłaniania części promieniowania przez tkanki. Konwencjonalna diagnostyka rentgenowska pozwala na badanie m.in. złamanych kości czy chorób płuc. Jest to najstarsza metoda obrazowania posiadająca pewne wady. Nadmierne oświetlanie promieniami X może być szkodliwe dla organizmu, a wizualizacje otrzymane z użyciem tego sposobu mogą być niewystarczająco dokładne do wystawienia poprawnej diagnozy. Dlatego obecnie zaczyna stosować się bardziej zaawansowane odmiany tej metody, a także zupełnie inne sposoby obrazowania medycznego.
Cyfrowe obrazowanie rentgenowskie. Cyfrowe obrazowanie rentgenowskie jest odmianą konwencjonalnej diagnostyki rentgenowskiej, w której błonę filmową zastąpiono detektorami promieniowania X. Zaletami tego sposobu obrazowania jest większa czułość, łatwiejsza archiwizacja danych oraz możliwość edytowania otrzymanych za jej pomocą obrazów. Cyfrowe obrazowanie rentgenowskie dzieli się na dwa podtypy. Pierwszy to radiografia półcyfrowa (ang. computer radiography, CR), w niej korzysta się z kaset filmowych, w których taśma światłoczuła jest pokryta warstwą fosforu. Po zakończeniu badania można usunąć obraz za pomocą lasera. Dzięki temu kaseta może być wykorzystana wielokrotnie. Drugą odmianą jest radiologia cyfrowa (ang. digital radiography, DR). Pozwala ona na cyfrowy zapis obrazu bez wykonywania kroków pośrednich. Jest to możliwe dzięki specjalnym detektorom. Występują one w wielu odmianach, ale najpopularniejsza wersja wykorzystuje amorficzny krzem do obrazowania.
Tomografia jest techniką umożliwiającą wykonywanie zdjęć warstwowych. Dzieli się ona na tomografię transmisyjną (dzieli się na m.in. badania dynamiczne i spiralne) oraz tomografię magnetycznego rezonansu jądrowego. Pierwszy rodzaj wykorzystuje promieniowanie X, drugi natomiast w przeciwieństwie do wcześniej wymienionej wersji umożliwia nieinwazyjną analizę danego ciała dzięki wykorzystaniu wiązki protonów umieszczonej w silnym polu magnetycznym. Tomografia komputerowa jako pierwsze umożliwiała analizę danej warstwy organizmu. Uzyskanie obrazu danego przekroju wiąże się z wykonaniem serii naświetleń z różnych kierunków. Wiąże się to z poruszaniem się lamp naświetlających oraz detektorów wokół pacjenta. W pierwszych CT były to ruchy translacyjne i rotacyjne, stwarzały one pewne problemy. Aparatura rentgenowska była duża przez co przesuwanie jej trwało stosunkowo długo w celu zapewnienia dobrej jakości obrazu. Obecna (czwarta) generacja tomografów rozwiązała ten problem poprzez miniaturyzację lamp generujących promieniowanie X oraz inną budowę CT. W niej detektory są trwale umieszczone wokół pacjenta, a ruch obrotowy wykonuje jedynie aparatura RTG.
Tomografia emisyjna pojedynczego fotonu jest rozwinięciem scyntygrafii, w którym analizie poddaje się wiązkę promieniowania gamma emitowana przez radioizotop. Podobnie jak w klasycznej radiografii obraz pacjenta uzyskuje się za pomocą tzw. gamma-kamery i jest on rzutem trójwymiarowego organizmu na płaszczyznę. Metoda SPECT (ang. single photon emission tomography) jest metodą diagnostyki wykorzystującą do rekonstruowania wyglądu ciała dwie lub trzy-gamma kamery, które dokonują obrotu wokół pacjenta. Z tą techniką wiąże się PET (ang. positron emission tomography), który korzysta z promieniowania beta+ zamiast wiązki fotonów.
Ultrasonografia. USG wykorzystuje ultradźwięki do tworzenia wizualizacji badanego organizmu. Jest to jedna z tańszych i częściej stosowanych metod obrazowania. Korzysta ona ze zjawiska odbicia i rozpraszania się fali dźwiękowej na granicy ośrodków. Kolejną ważną zaletą tej metody jest to, że pozwala ona na otrzymywanie wizualizacji w czasie rzeczywistym. Z powodu nieinwazyjności i braku skutków ubocznych tej techniki, jest ona stosowana podczas badań prenatalnych. Pierwszym klinicznym zastosowaniem USG była diagnostyką płodu.
Diagnostyka przy użyciu radiofarmaceutyków
Liczba nuklidów stosowanych w badaniach diagnostycznych doszła do sześćdziesięciu. Najszersze zastosowanie mają: 99Tc, 201Tl, 67Ga, 131I. Ponad 80% badań diagnostycznych z zastosowaniem farmaceutów stanowią zabiegi przy użyciu 99Tc o okresie połowicznego rozpadu 6 godzin. Zastosowanie radiofarmaceutyków w diagnostyce medycznej stale rośnie. W latach 1991-1996 średnio rocznie wykonywano ponad 32 mln badań, a średnia roczna dawka kolektywna była szacowana na 150 00 osób.
Scyntygrafia izotopowa
Metodą obrazowania stosowaną w medycynie nuklearnej jest scyntygrafia. Zaletą tej techniki jest, poza uwidacznianiem struktury, również dodatkowa możliwość badania funkcji czynnościowej danego organu.
Stosując metodę atomów znaczonych, wprowadza się izotop promieniotwórczy do organizmu i wykorzystuje fakt, że określone pierwiastki (a więc i ich promieniotwórcze izotopy) gromadzą się w określonych narządach. Dzięki wysyłanemu promieniowaniu możemy następnie śledzić wędrówkę izotopu i jego rozkład w badanym narządzie, różny przy różnych schorzeniach, co pozwala badać funkcje poszczególnych narządów (np. tarczycy, nerek), pracę serca oraz aktywność fizjologiczną badanego narządu. Do czasu wygaśnięcia wprowadzonej do organizmu promieniotwórczość, człowiek poddany takim badaniom będzie również promieniotwórczy, toteż do tego rodzaju badań dobiera się wyłącznie izotopy krótko-życiowe, jak: jod 131J, jod 122J, fluor 18F, gal 58Ga oraz tzw. izomery jądrowe: bar 137Ba, technet 99Tc i ind 113In. Szczególnie atrakcyjne okazały się dwa ostatnie izotopy. Ich bardzo małe okresy półrozpadu (technet - 6 h, ind - 99 min.) wykluczają transport, toteż wytwarza się je na miejscu, w tzw. generatorach u użytkownika. Technet powstaje z rozpadu molibdenu, którego okres półrozpadu jest znacznie większy i wynosi 87 h, zaś ind z cyny. Użytkownik otrzymuje izotop o znacznie większym okresie półrozpadu, który w wyniku samorzutnych przemian jądrowych przechodzi w izotop krótko-życiowy. Produkt rozpadu - jako inny pierwiastek - daje się wydzielić metodą chemiczną; w ten sposób można stosować izotopy o małych okresach półrozpadu. Zastosowanie ich pozwoliło znacznie obniżyć dawki otrzymywane przez pacjentów podczas badań.
Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa
Pozytonowa Tomografia Emisyjna (ang. Positron emission tomography, PET) jest rodzajem tomografii komputerowej - techniką obrazowania, w której zamiast 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. Substancja ta zawiera krótko żyjące izotopy promieniotwórcze, dzięki czemu większość promieniowania powstaje w trakcie badania, co ogranicza powstawanie uszkodzeń tkanek wywołanych promieniowaniem. Niestety wiąże się także z koniecznością uruchomienia cyklotronu w pobliżu (krótki czas życia izotopów to także krótki maksymalny czas ich transportu) co znacząco podnosi koszty. Powstające w rozpadzie promieniotwórczym pozytony, po przebyciu drogi kilku milimetrów, zderzają 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°) 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 określić dokładne miejsce powstania pozytonów. Informacje te rejestrowane w postaci cyfrowej na dysku komputera, pozwalają na konstrukcję obrazów będących przekrojami ciała pacjenta, analogicznych do obrazów uzyskiwanych w tomografii NMR.
W badaniu PET wykorzystuje się fakt, że określonym zmianom chorobowym towarzyszy podwyższony metabolizm niektórych związków chemicznych, np. cukrów. Ponieważ energia w organizmie uzyskiwana jest głównie poprzez spalanie cukrów, to w badaniach wykorzystuje się deoxyglukozę znakowaną izotopem 18F. Najczęściej stosowanym preparatem jest F18-FDG.
PET stosuje się w medycynie nuklearnej głównie przy badaniach mózgu, serca, stanów zapalnych niejasnego pochodzenia oraz nowotworów. Umożliwia wczesną diagnozę choroby Huntingtona. Zastosowanie PET wpłynęło na znaczne poszerzenie wiedzy o etiologii i przebiegu w przypadku choroby Alzheimera, Parkinsona czy różnych postaci schizofrenii.
Dzięki diagnostyce PET istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo rozpoznania nowotworów (w około 90% badanych przypadków). Takiego wyniku nie daje się osiągnąć przy pomocy żadnej innej techniki obrazowania. PET daje także możliwość kontroli efektów terapeutycznych w trakcie leczenia chorób nowotworowych, np. za pomocą chemioterapii.