Single-photon emission computed tomography

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
En äldre modell av SPECT.

Single-photon emission computed tomography, förkortad SPECT, är en apparat som ger tredimensionella medicinska bilder på pågående aktiviteter i kroppen. Den används vid medicinsk diagnostik. Den använder sig av en eller flera gammakamerasystem för att registrera gammastrålningen från en injicerad radionuklid i patienten. Gammakamerasystemen roterar runt patienten samtidigt som bilder tas för att få en tredimensionell bild av radionuklidens fördelning i kroppen.[1]

Teknik[redigera | redigera wikitext]

Ett SPECT-system är uppbyggt av kollimator, scintillationskristall, fotomultiplikatorer och förstärkare. Nu för tiden använder man oftast SPECT tillsammans med en datortomograf, CT, eftersom det blir bättre diagnosticering när man kan se en anatomisk bild tillsammans med SPECT-bilden.[1]

Kollimatorn[redigera | redigera wikitext]

I den undre situationen har kollimering av strålningen skett

Kollimatorn består av tusentals hål som skall absorbera den gamma- och röntgenstrålning som inte är parallell med hålen. Strålningen måste vara parallell för att mottagarna skall registrera rätt. För att kunna absorbera fotonenergin är hålen oftast gjutna eller klädda med bly eller annat material av hög densitet. Utrymmet mellan hålen, kallat septum (skiljande vägg), och dess tjocklek anpassas för att kunna absorbera energin. Vid användandet av kraftiga radionuklider är det därför viktigt att septum är tillräckligt tjock för att kollimatorn skall kunna absorbera den höga fotonenergin.[1]

Scintillationskristallerna och fotomultiplikatorer[redigera | redigera wikitext]

Majoriteten av fotonerna som passerar kollimatorn absorberas av en scintillationskristall som sedan avger en representativ mängd ljus. Ljuset kan sedan registreras av fotomultiplikatorer innehållande fotokatoder. Beroende på vilka fotomultiplikatorer som registrerar ljuset och intensiteten kan en positioneringskrets användas för att bestämma X- och Y-positionen för strålningen i ett tänkt koordinatsystem. Den samlade energin som registrerats av fotomultiplikatorerna skickas till en summeringskrets som räknar ut den totala energin som ankommit kristallen. Denna information skickas sedan vidare till en korrigeringskrets som korrigerar för eventuella systematiska fel som kan ha resulterats i att bilderna inte blir enhetlig eller att de blir olinjära.[1]

Bildrekonstruktion[redigera | redigera wikitext]

För att kunna registrera data och kunna producera en 3D-bild av fördelningen behöver gammakamerorna rotera runt patienten. Avståndet till kollimatorn är extremt viktigt vid SPECT eftersom skärpan försämras med avståndet. Därför har nyare kameror en automatisk funktion för att minska avståndet. Istället för att cirkulera i en rund bana runt rotationsaxeln kan systemet läsa av patientens läge och anpassa avstånden automatiskt efter denna.[1]

Radionukleotider som används[redigera | redigera wikitext]

Det används olika typer av radionuklider beroende på vilken undersökning som skall göras. Antingen är det rena radionuklider, eller är de bundna med en ligand så att de koncentreras vid en viss receptor i kroppen, detta kallas för radioligander.[2] Detta gör då att man kan se med SPECT eller PET var den radioaktiva isotopen blir koncentrerad, och man får en bild av koncentrationerna av radionuklider, i kroppen.

Exempel på radioisotoper, eller ligander, som används vid SPECT-undersökningar:

Teknetium 99m (Tc-99m)[redigera | redigera wikitext]

SPECT-bild av ett plan i hjärnan gjord med hjälp av isotopen Tc-99m.

Den radioligand som är den mest använda vid undersökningar är teknetium. Detta för att den har en kort halveringstid, 6 timmar, avger låg strålning, 141 keV, och har en väldigt kort biologisk halveringstid på cirka 1 dag.[3] Dessa egenskaper minimerar den oönskad strålning som alltid uppstår vid undersökningar.

Undersökningar som görs med Tc-99m är bland annat:

  • Skelettradiologi: För att hitta metastaser i skelettet, det vill säga skelettcancer.
  • Myokardialradiologi: Avbildning av hjärtats cirkulation för att upptäcka olika typer av abnormaliteter.
  • Bisköldkörtelradiologi: Vid avbildning av bisköldkörtlarna kan cancerceller upptäckas genom att dessa absorberar Tc-99m snabbare än friska celler, man kan även upptäcka om bisköldkörteln har en felaktig placering.
  • Neuroradiologi: Man använder radioligander och spårar dessa när de absorberas olika mycket i hjärnvävnaden vid arbete för att mäta hur mycket vävnaden arbetar.
  • Vita blodkroppsradiologi: För att upptäcka inflammationer som är svåra att se kan man utföra en SPECT-undersökning med vita blodkroppar som har blivit märkta med Tc-99m. Dessa kommer då att ansamlas vid inflammationerna vilka tydligt syns på en SPECT-bild.[4]

Jod 123 (I-123) och Jod 131 (I-131)[redigera | redigera wikitext]

Radioligander av jod används vid misstanke om neuroendokrin cancer, det vill säga cancer i celler som avger hormoner efter retningar från nervsystemet exempelvis i hypotalamus, binjuremärgen och sköldkörteln. I-123 har en halveringstid på 13,13 timmar[5], vilket gör att den passar utmärkt för 24 timmars upptagningstest av I-123 i sköldkörteln för att registrera cancer. Dess utstrålningsenergi på 159 keV[5] passar till dagens gammakameror som har NaI-kristaller i detektorerna. Det passar även bättre än I-131 vid undersökningar av sköldkörteln, eftersom det med sin lägre strålningsdos och kortare halveringstid inte förstör sköldkörtelns förmåga att uppta jod lika mycket.

I-131 används ibland till bildtagning med gammakamera, eftersom det är billigt att framställa[6]. Dess huvudsakliga användning är till strålbehandling mot sköldkörtelscancer och bildtagning under processen. I-131 används till detta på grund av dess utstrålade betastrålning, 606 keV, dödar vävnad nära upptagningsområdet samtidigt som gammastrålningen på 364 keV kan användas till bildupptagning.[7]

Eftersom I-131 har längre halveringstid än I-123, 8,04 dagar respektive 13,13 timmar, påverkar det kroppen under längre tid. Båda använda jodisotoperna har samma biologiska halveringstid i kroppen, 120-138 dagar[5][7].

De effekter som är negativa vid bildtagning men bra när det gäller strålbehandling gör att patienter som har behandlats med I-131 riskerar att ge utslag på radioaktiva övervakningssystem vid exempelvis gränspolisen hos USA upp till 95 dagar efter behandlingen[8]. Dessa patienter bör heller inte försöka få barn inom sex månader på grund av risken för att fostret utsätts för strålning[9].

Indium-111 (In-111)[redigera | redigera wikitext]

In-111 används, på samma sätt som Tc-99m, till märkning av vita blodkroppar och trombocyter. De märkta radioliganderna används för att upptäcka olika patologiska tillstånd i kroppen såsom inflammationer, blodproppar, varbölder[10] och infektioner i frakturer som håller på att läka[11]. Där ansamlas blodkropparna och ger en tydlig bild över var i kroppen det finns infektioner.

In-111 har en halveringstid på 2,8 dagar och utstrålningsenergin 245 keV.[12]

Gallium 67 (Ga-67)[redigera | redigera wikitext]

Ga-67 används för att upptäcka tumörer och infektioner och injekteras som galliumsaltlösning. Det är inte en radioligand, utan det är den radioaktiva isotopen man använder. Saltet löses upp i kroppen till Ga3+-joner och binder på liknande sätt som Fe3+ i kroppen. Eftersom tumörer och infektioner är energikrävande för kroppen använder de mer energi och syre vilket gör att koncentrationen av järn med syre, och då även Ga-67, blir högre där.

Isotopen har en halveringstid på 3,26 dagar och utstrålningsenergin 8,6 keV.[13]

Medicinska problem som kan upptäckas med SPECT[redigera | redigera wikitext]

Hjärtproblem[redigera | redigera wikitext]

Blodflödet i Hjärtat före och efter en operation visat med hjälp av SPECT-bilder.

Genom att utnyttja förmågan att mäta blodflöden kan SPECT/CT diagnosticera misstänkt hjärtsvikt orsakad av blodpropp eller åderförkalkning. Områden med ärrvävnad efter hjärtinfarkt kan påvisas på samma sätt eftersom mängden blod blir mindre där.[14][15]

Tumörer[redigera | redigera wikitext]

Med hjälp av radionukleider som binder till specifika antikroppar som kan vara allt från receptorer till hormoner. Som exempel har neuroendokrina tumörer ett överflöd av receptorer som binder till hormonet somatostatin. Detta kan utnyttjas genom att låta radionuklider binda till somatostatin och bilda markörer. Om dessa markörer injiceras i patienten kommer markörerna koncentreras till tumörerna och synas med hjälp av SPECT.[15]

Hjärnan[redigera | redigera wikitext]

Förutom diagnosticering av tumörer kan bland annat Alzheimers sjukdom och vaskulär demens diagnosticeras.[15]

Hypoperfusion, det vill säga lågt genomflöde i blodkärl, i parietal- och temporalloberna kan visa på Alzheimers.

Vaskulär dementi kan påvisas med viss osäkerhet då det ger upphov till ett varierande fält av perfusion.

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c d e] Bushberg, Jerrold (2011). The Essential Physics of Medical Imaging, 3 ed. Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0781780575 
  2. ^ ”Radioactivity, Radioligands and Binding Assays”. Introduction to Theory, Practice of Radioligand Binding. Computational Systems Biology Group. http://www.pdg.cnb.uam.es/cursos/BioInfo2002/pages/Farmac/Comput_Lab/Radioligandos/Mailman_Boyer/frame2.htm. Läst 23 april 2013. 
  3. ^ ”Nuclide Safety Data Sheet Technetium - 99m”. Nuclide Safety Data Sheet Technetium - 99m. NCHPS. http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/99mTcPDF.pdf. Läst 23 april 2013. 
  4. ^ ”WBC scan”. WBC scan. U.S. National Library of Medicine. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003834.htm. Läst 23 april 2013. 
  5. ^ [a b c] ”Nuclide Safety Data Sheet Iodine-123”. Nuclide Safety Data Sheet Iodine-123. NCHPS. http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/123IPDF.pdf. Läst 23 april 2013. 
  6. ^ Hee-Myung Park, M. ”123I: Almost a Designer Radioiodine for Thyroid Scanning”. 123I: Almost a Designer Radioiodine for Thyroid Scanning. JNM. http://jnm.snmjournals.org/content/43/1/77.full. Läst 23 april 2013. 
  7. ^ [a b] ”Nuclide Safety Data Sheet Iodine-131”. Nuclide Safety Data Sheet Iodine-131. NCHPS. http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/131IPDF.pdf. Läst 23 april 2013. 
  8. ^ ”Radioactive patients”. Radioactive patients. Reuters. http://www.reuters.com/article/2007/02/09/idUSN2633076820070209?pageNumber=2. Läst 23 april 2013. 
  9. ^ ”Precautions after Out-patient Radioactive Iodine (I-131) Therapy”. Precautions after Out-patient Radioactive Iodine (I-131) Therapy. Department of Nuclear Medicine McMaster University Medical Centre. http://www.hamiltonhealthsciences.ca/documents/Patient%20Education/I131RadioactiveIodineTherapyHHS-trh.pdf. Läst 23 april 2013. 
  10. ^ ”Abscess Localization Scan or Indium / Ceretec Scan”. Abscess Localization Scan or Indium / Ceretec Scan. Diagnostic imaging P.C. http://diagnosticimagingpc.com/ni_abcess.htm. Läst 23 april 2013. 
  11. ^ ”In-111-labeled white blood cell uptake in noninfected closed fracture in humans: prospective study”. In-111-labeled white blood cell uptake in noninfected closed fracture in humans: prospective study. Radiological Society of North America. http://radiology.rsna.org/content/167/2/495.short. Läst 23 april 2013. 
  12. ^ ”Nuclide Safety Data Sheet Indium-111”. Nuclide Safety Data Sheet Indium-111. NCHPS. http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/111InPDF.pdf. Läst 23 april 2013. 
  13. ^ ”Nuclide Safety Data Sheet Gallium -67”. Nuclide Safety Data Sheet Gallium -67. NCHPS. http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/67GaPDF.pdf. Läst 23 april 2013. 
  14. ^ ”Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT)”. Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). American Heart Association. http://www.heart.org/HEARTORG/Conditions/HeartAttack/SymptomsDiagnosisofHeartAttack/Single-Photon-Emission-Computed-Tomography-SPECT_UCM_446358_Article.jsp. Läst 23 april 2013. 
  15. ^ [a b c] S. Fanti, M. Farsad och L. Mansi (2011). Atlas of SPECT-CT. Springer-Verlag Berlin Heidelberg