Skip to content

پزشکی هسته یی (آشنایی با روش SPECT )

 

پارس دانش:SPECT  که مخفف( Single Photon Emission Computed Tomography ) است.یکی از روش های مهم  تصویر برداری هسته یی می باشد. امروزه تصویر برداری هسته یی به علت دقت بالا در ارایه اطلاعات از بیماری یا تومور های بدخیم ،از اهمیت بالایی برخوردار است .شکل زیر یک طرح ساده از تصویر برداری هسته یی را نشان می دهد.

 


قبل از پرداختن به  SPECT و کاربرد های آن ، بهتر است چند اصطلاح پزشکی را توضیح دهیم :

۱-توموگرافی :

توموگرافی نام یک روش تصویربرداری از بدن است که در آن تصاویر بصورت لایه ای برداشته میشوند. به سخن دیگر یک سطح مقطع فرضی از بدن تهیه میگردد.

معمول ترین نوع توموگرافی، سی تی اسکن یا توموگرافی کامپیوتری است.

توموگرافی کامپیوتری میتواند اطلاعات ذیقیمتی را در باره آناتومی اندام در اختیار پزشک معالج قرار دهد.برای تهیه یک تصویر توموگرافی از اشعه ایکس استفاده میشود. مبنای این روش بر اندازه گیری مستقیم بقایای انرژی یک رشته پرتو ایکس ، پس از عبور آن از قسمتی از بدن است. در اینجا یک اندازه گیرحساس  (Detector) میزان انرژی باقیمانده را حساب کرده به کامپیوتر می‌دهد و کامپیوتر برای تمام نقاطی از بدن که در مسیر عبور پرتو ایکس قرار گرفته اند، عدد جذبی را حساب می‌کند. عکسی که از این دستگاههای سی تی اسکن بدست می‌آید مثل یک برش تشریحی عرضی از بدن است که در آن تمامی قسمتها را می‌توان به خوبی بررسی کرد

 

۲- PET

مقطع نگاری به کمک تشعشع پوزیترون است. در این روش سیستم از تعداد زیادی آشکارساز جرقه‌ای،که بیمار را احاطه کرده‌اند، ساخته شده است.از طرفی می دانیم که به دنبال نابودی یک پوزیترون و یک الکترون، دو فوتون با انرژی ۵۱۱ کیلو الکترون ولت، در دو راستای مخالف، صادر می‌شوند. در روش مقطع نگاری به کمک تشعشع پوزیترون،اطلاعات نقش شده لازم برای بازسازی تصویر، بر اساس کشف همزمان دو فوتون مذکور،روی آشکارساز، بدست می‌آیند. مزیت عمده این روش تصویربرداری، گرفتن تصویر از عملکرد(function) و فیزیولوژی می‌باشد.در این روش ابتدا ماده پرتودارو، بوسیله تزریق یا تنفس وارد بدن می‌شود. بعد از مدت زمان کمی که بر حسب نوع پرتو داروی استفاده شده، متفاوت می‌باشد، پرتوداروی استفاده شده،در عضو هدف تجمع پیدا می‌کند (نوع پرتو دارو را بر این اساس انتخاب می‌کنیم که، عملکرد کدام عضو، مدنظر ماست.)

 پرتودارو، شامل رادیونوکلوئید (تابش کننده پوزیترون) است که بوسیله یک حامل وارد بدن می‌شود. بعد از تجمع رادیو ایزوتوپ در ناحیه هدف، رادیو ایزوتوپ تجزیه شده و ذرات پوزیترون تابش می‌کند. پوزیترون‌ها با الکترون ترکیب شده، پدیده نابودی، رخ می‌دهد. در این رخداد، دو فوتون گاما با زاویه ۱۸۰ درجه، تابش می‌شوند. هر فوتون ۵۱۱ کیلوالکترون ولت انرژی دارد. در صورتی که در دو آشکارساز مقابل هم، دو فوتون بصورت همزمان یا اختلاف زمانی در حد چند نانوثانیه، ثبت شوند، به اصطلاح رایج، یک “رخداد صحیح” بوجود آمده است. این دو ثبت که در مقابل هم واقع شده‌اند، تشکیل یک خط می‌دهند (  (line of response). مجموعه این رخدادها، در آشکار ساز، توزیع پرتودارو را نشان می‌دهند. در نتیجه ناحیه دقیق تجمع و مصرف پرتو دارو، اطلاعات فیزیولوژیکی از عضو مورد نظر را می‌دهد. برای نمونه اگر هدف مطالعه مغز باشد، از پرتوداروی حاوی گلوکز (که در فعالیتهای مغزی مصرف می‌شود )استفاده می‌کنند و توسط تصویر گرفته شده، ناحیه‌های فعال در مغز، در طی فعالیتی خاص مثل گوش دادن به موسیقی مورد مطالعه، مشخص می‌شوند.

تعریف SPECT

اسپکت یک روش پزشکی هسته ای برای ایجاد تصاویر سه بعدی مربوط به توزیع  یک رادیو داروی تجویز شده می باشد دوربین های اسپکت تنها به شناسایی رادیو نوکلید هایی که اقدام به گسیل ابشاری فوتون های منفرد می کنند می پردازد. به عبارت دیگر SPECT یک روش تصویر برداری است .در پزشکی هسته یی است که اساس آن بر پایه روش باز سازی و توموگرافی  می باشد .باز سازی تصاویر و اطلاعات به دست آمده از روش SPECT  شبیه اطلاعات به دست آمده از از روش مقطع نگاری به کمک تشعشع پوزیترون و توموگرافی است. در هردوروشPET  و SPECT اساس کار بر پایه ی  غلظت فاصله یی رادیو داروی تزریق شده است. که این روش در تضاد با دیگر روش های تصویر برداری پزشکی است.

شکل زیر یک دستگاه SPECT پیشرفته را نشان می دهد.


دستگاه اولیه SPECT در سال ۱۹۶۰ بوسیله Edwards و Roy Kuehl ساخته شد. ولی  این دستگاه هنوز بسیار ابتدایی بود. این وسیله شامل آشکار ساز های متعدد یدیدسدیم بود که در چهار طرف سر مریض قرار می گرفتند. در آن زمان به آن دوربین MARK IV می گفتند تاریخچه

اولین نوع تجاری این دستگاه بسیار شبیه MARK IV بود ولی از ۳۲ آشکارساز استفاده  می کرد. بااینکه این دستگاه دارای دتکتور (آشکارساز) های بسیاری بود اما تصاویر بدست آمده بسیار مناسب و با کیفیت نبودند. متعاقبا SPECT مورد استقبال جهانی قرار نگرفت

تا اینکه بین سال های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ ، SPECT با پیشرفت عکسبرداری هسته ای ، به کم کم خود را به عنوان یک روش عکسبرداری نشان داد. امروزه عکسبرداری SPECT به عنوان بهترین روش  عکسبرداری از عملکرد های مغز خود را به تثبیت رسانده است

(یک دستگاه SPECT  قدیمی درژاپن)

 بیشتر دوربین های گامای ثابت وبعضی انواع متحرک مجهز به انجام اسپکت هستند

اسپکت توعی تصویربرداری است که کاربرد وسیعی در آزمایش عملکرد قلب و غده های سرطانی، از طریق ردیابی اشعه گامایی که از تزریق میزان اندکی مواد رادیواکتیو به بیمار ساطع می شود، دارد.  اسپکت می تواند اطلاعات عملکردی سه بعدی در مورد بدن به دست دهد .در این روش از رادیوایزوتوپهایی استفاده می‌شود که ذرات گاما از خود ساطع می‌کنند.

 از نمونه دستگاه‌های متداولی که این روش را جهت تصویر برداری به کار می‌برد دوربین گاما و یا دوربین انگر (Anger Camera) را می‌توان نام برد که امروزه در بیمارستان‌ها و نیز در آنکولوژی کاربرد وسیع دارند.

(دوربین انگر)

 

 

دوربین‌های گاما ۱۸۰ و یا ۳۶۰ درجه حول بیمار قابلیت گردش دارند تا بتوانند تصاویر مقطعی تولید کنند.

تصاویر اسپکت عموماً در ماتریس‌های ۱۲۸ در ۱۲۸ پیکسل باز سازی می‌شوند.

در ایران بیش از ۶۵ انواع دستگاه اسپکت مشغول به کار می‌باشند.

اسپکت اولین بار در دهه ۱۹۷۰ بتوسط دیوید کوهل اختراع گشت.

 در اسپکت یا توموگرافی در تومو گرافى کامپیو ترى، با رادیو نوکلوییدها، یک یا چند آشکار ساز، یک کامپیوتر صفحه نمایش دهنده مورد استفاده قرار می گیرد آرایه آشکار سازها در اطراف بیمار حرکت می کند و تغیرات میزان شمارش اکتیویته با توجه به جذب هاى بخشى از تابش توسط بدن به عنوان تغیرات ژئو مترى به وسیله نرم افزار کامپیوترى محاسبه شده و نهایتآ تصویر مربوطه در صفحه نمایش نشان داده می شود.این روش متعاقبآ در جهات دیگر بدن هم تکرار می شود، بنا بر این تصویر سه بعدى حاصل خواهد شد. شفافیت و درجه تفکیک در این تصویر یا اسکن چیزی حدود یک میلى متر خواهد بود

در واقع یک روش بسیار مشابه به یک تصویر بردارى اشعه ایکس،ولى در مورد اخیر هم منبع تابش وهم آشکار سازى در اطراف بیمار حرکت مى کند

SPECT J    کاربرد های آن

– تشخیص تومورهای بدخیم

– مطالعات بررسی زنده بودن بافت اسیب دیده قلب

-تصویر برداری از مغز

 Jپیشرفتهای SPECT امروزی

کاهش مدت زمان تصویربرداری

کامپیوترهای قدرتمندتر

رادیوداروهای جدید

کولیماتورهای باقدرت تفکیک بالا

شاخص های دیجیتالی

انواع دستگاه هایSPECT

۱- دستگاه دوسر دودوربین با زاویه ۱۸۰درجه نسبت به هم قرار گرفته اند وزمان تصویر برداری بدون تغییردرحساسیت به نصف کاهش می یابد  

۲- دستگاه سه سر باعث افزایش حساسیت می شود

۳- دستگاه دوسر با زوایای متفاوت در تصویر گیری از قلب ، مغز یا تمام بدن

ساختمانSPECT

این دستگاه مجهز به یک یا دو دوربین گاما است دستگاه های با دوربین منفرد مجهز به یک آشکارساز هستند که بر روی یک گنتری (نوعی استراکچر فلزی دروازه ای شکل است که برای ارتباط الکتریکی تجهیزات مختلف به کار می رود) . با تجهیزات مکانیکی ویژه سوار بوده و دوربین را به صورت خودکار در زاویه ای معادل ۳۶۰ درجه به دور بیمارگردش می دهد

دستگاه اسپکت  به جمع اوری اطلاعات در مجموعه ای از جهت های متعددبافواصل دو درجه یا بیشتر می پردازند

نوع دیگری برای تقسیم بندی SPECT

SPECT با توجه به قطعات یا نوع ساخت اصولا به دو مدل اصلی تقسیم می شود :

Camera Base SPECT -1
یک دوربین گاما دارد که با توجه به کولیماتور مخصوص روی صفحه کریستال مقاطع مختلف را در نظر می گیرد ضخامت مقاطع مساوی است. سیستم شروع به حرکت می کند و درنقاط مختلف می ایستد و شمارش می گیرد 

Multy detector Array.2

یک تعداد دتکتور درعرض هم به صورت خطی یا کروی قرار دارند حرکت می کند و در نماهای مختلف ۳۶۰ درجه شمارش می گیرد CT اسکن تک مقطعی می باشد.

مقایسهSPECT و PET 

  • ۱٫SPECT روشی بسیار شبیه PET است با این تفاوت که ایزوتوپهای مورد استفاده در این روش ( که عبارتند از زنون ۱۳۳، تکنتیوم ۹۹ و لودین ۱۲۳ ) زمان واپاشی طولانی تری دارند و به جای تابش ۲ اشعه گاما فقط یک اشعه گاما تابش می کنند. این روش نیز میتواند اطلاعاتی در مورد جریان خون و پراکندگی موارد رادیواکتیو در بدن ارائه دهد، 

۲٫در SPECT  تصاویر حساسیت کمتری دارند و جزئیات کمتری را نسبت به تصاویرPET   نشان می دهند.

 مزیت دیگر  SPECT ایناستکه به گرانی PET نیست.

در ضمن تعداد مراکز زیادتر استSPECT  و نیازی هم نیست که مراکز در کنار یک شتاب  دهنده ساخته شوند

 SPECTودوربین‌های گامای   Planar 

 در دوربین‌های گامای تخت (که تصاویر را بصورت دو بعدی جمع آوری و ثبت می‌کنند) اساس سیستمهای تصویربرداری باید براساس اندازه گیری‌های زیر مرتب شود: یکنواختی ذاتی، قدرت تفکیک ذاتی وکج یا صاف بودن تصویر (توانائی تولید یک خط راست )

تحلیل عملکرد SPECT

SPECT (یا مقطع نگاری  با محاسبه گسیل تک فوتونی) یک روش تصویر برداری پرشکی  است که اساس کار آن برپایه تصویر برداری هست یی و باز یابی مقطع نگاری است. اطلاعات عملکرد تصویر از بیمار شباهت  زیادی به روش PET دارد اساس کار هردو روش به این صورت است که

یک داروی رادیواکتیو نشاندار شده(رادیو دارو)برای یک بیمار تزریق می شود که این عملکرد در تضاد با دیگر روش های تصویر برداری برای تشخیص بالینی بیمار است .بسته به توزیع زیستی رادیو دارو ،آن ممکن است با ارگان ها یا بافت ها گرفته شود.

بیشتر رادیو دارو ها یی که در پرشکی هسته یی و SPECT  استفاده می شوند. با رادیو نوکلید نشان گذاری می شوند که فوتون های گاما گسیل می کنند .

معمولا یک دستگاه دوربین سوسوزن در بخش تصویر استفاده می شود . این دوربین سوسوزن شامل یک موازی ساز سربی ، برای عبور دادن حرکت فوتون ها برای گذشتن از میان یک بخش بزرگ از سوسوزن ها (معمولا  NaI(T)کریستالی )، تا سطح انرژی فوتون های گاما به سطح پایین تری تبدیل شود  تا در این مرحله به وسیله ی لوله های فوتومولتی پلیر به سیگنال های الکتریکی تبدیل شوند .

این سیگنال ها در PMT  ها به وسیله ی مدار های الکترونیکی پردازش می شوند .تا اطلاعات برخورد فوتون با کریستال ها آماده شود.دوربین سوسوزن یک طرح دو بعدی از توزیع  سه بعدی رادیو اکتیویته یا جذب رایو دارو در بیماررا فراهم می کند.

روشSPECT     متفاوت با روش انجام شده با اشعه ی ایکس است در توموگرافی است (CT) در  SPECTمنبع تابش درون بدن بیمار است ولی در روش اشعه ایکس منبع خارج از بدن بیمار است

هدف از SPECT به دقت مشخص توزیع رادیواکتیویته سه بعدی ناشی از جذب رادیو دارو در داخل بیمار است (به جای توزیع ضریب میرایی از بافت مختلف به عنوان از CT اشعه ایکس به دست آمده)

SPECT با بهره گیری از رادیوداروها که مشترک در درمانگاه های پزشکی هسته ای،هستند، آنها مانند حالت PET پوزیترون هایی را نشر می دهند که با جایگزینی دو فوتون نابود شده ی kev 511 ایجاد شده است.  SPECT به ابزار دقیق و بازسازی تصویریی نیاز دارد که با دیگر روش های تصویر برداری پزشکی متفاوت است. مقدار داروی تجویز شده به بیمار با توجه به دوز اشعه محدود می شود .نتایج مورد نیاز  به وسیله تعداد محدودی ازفوتون هاست که در تصویر برداری استفاده می شوند .همچنین زاویه پذیرش یا پاسخ هندسی کلیماتور،بیشتر محدود است به نسبت فوتون هایی که  برای طرح ریزی اطلاعات، جذب شده اند. موازی ساز را می توان طوری طراحی کرد تا فوتون ها بیشتری را تشخیص دهد . اما افزایش بهره وری می تواند هم زمان منجر به  کاهش رزو لوشن فضایی گردد.

هدف بزرگ از توسعه ابزار SPECT،افزایش بهره وری تشخیص است درحالی که  همان زمان رزولوشن فضایی سیستم تصویر برداری بهبود یابد. این اهداف با اضافه کردن آشکار ساز های بیشتر در اطراف بیمار دنبال می شود. روند تصویربرداری SPECT مشکلات منحصر به فرد و چالش هایی را در بازسازی تصویر تحمیل  می کند. به عنوان مثال، قبل از خروج از بیمار،بسیاری از فوتون های اشعه های گاما ،فعل و انفعالات فوتون جذب شده در تجربه ی فتوالکتریک وبسیاری به همین ترتیب مانندپراکندگی کامپتون جهت و انر ژی فوتون های  را تغییر می دهد. هنگامی که تکنیک های بازسازی معمولی (به عنوان مثال، اشعه ایکس CT الگوریتم) در SPECT استفاده می شود، تصاویر بازسازی شده به شدت دارای اختلالات نوسانات آماری است.رزولوشن فضایی پایین، کنتراست کم، و اطلاعات کمی نادرست است.

در ادامه ، بحثی درباره مختصری از اصول اساسی روش SPECT و وضعیت فعلی ابزار دقیق و بازسازی تصویر روش SPECT را داریم. …..

ادامه دارد………………….