Радионуклидная диагностика в детской онкологии

Радионуклидная диагностика — одна из ведущих технологий лучевой ди­агностики, принцип которой основан на применении радионуклидов и мече­ных соединений (РФП) для диагностики различных заболеваний.

Одним из существенных достоинств радионуклидного метода при иссле­довании онкологических больных является возможность одномоментного поиска опухолевых очагов во всем организме пациента. Речь идет о радиону­клидных методиках, получивших названия «сканирование всего тела» и «то­мография всего тела», которые являются ведущими технологиями при оценке распространенности опухолевого процесса и, следовательно, установлении стадии большинства онкологических заболеваний.

Современные диагностические радионуклиды подразделяются на две ос- ^z новные группы: гамма-излучающие и позитрон-излучающие.

Основной проблемой при интерпретации результатов радионуклидных исследований является «топографическая слепота» эмиссионного метода. В связи с этим современные разработки новой радиодиагностической аппа­ратуры направлены на создание так называемых гибридных томографов, со­четающих достоинства функциональной и анатомо-топографической визу­ализации: ОФЭКТ или ПЭТ, совмещенные с PKT, — ОФЭКТ-РКТ или ПЭТ-РКТ; ПЭТ, совмещенная с MPT, — ПЭТ-МРТ.

Однофотонные эмиссионные исследования выполняются на одно- или двухдетекторных аппаратах. Самым востребованным гамма-излучающим радионуклидом является ^04mTc (технеций-99т), который получается непо­средственно в клинике из генератора (сорбционная колонка, содержащая ма­теринский радионуклид 99-молибден, при распаде которого образуется до­черний радионуклид ^o°^mTc). ^00mTc обладает низкой энергией гамма-излучения (140 кэВ) и считается самым оптимальным для однофотонной детекции ра­дионуклидом.

∖^99mTc-ιιπpφoτex (меченые эритроциты) предназначен для радионуклидно­го контроля насосной функции левого желудочка сердца у онкологических больных, получающих кардиотоксичную химиотерпию, а также для ОФЭКТ печени при дифференциальной диагностике гемангиом. ^99тТс-ДТПК (диэти- лентриаминпентауксусная кислота) и "^mTc-MAG3 (меркаптоацетилтригли­цин) — РФП для радионуклидных исследований функции почек.

Другие гамма-излучающие радионуклиды производятся промышленным способом на мощных циклотронах. К ним относятся ¹²³1, ⁶⁷Ga, ^lllIn и ²⁰¹Tl. РФП, меченные этими радионуклидами, также готовятся в заводских условиях и по­ставляются в клинику в готовой для использования форме. ¹²³1-натрий йодид применяется для сцинтиграфии щитовидной железы и радионуклидной ди­агностики метастазов дифференцированного РЩЖ. ¹²³I-MHBr (метайодбен- зилгуанидин) является важнейшим РФП для диагностики нейробластомы, феохромоцитомы и параганглиомы.

ПЭТ выполняется на позитронных эмиссионных томографах, которые снабжены кольцевой детекторной системой, что позволяет собирать инфор­мацию в трехмерном пространстве с одновременным сканированием «все­го тела». Позитрон-излучающие радионуклиды нарабатываются, как прави­ло, на специализированных клинических циклотронах. Поскольку основная часть из этих радионуклидов являются ультракороткоживущими (период по­лураспада от нескольких минут до 2 часов), такой циклотрон желательно раз­мещать в самой клинике. Полученные радионуклиды в дальнейшем исполь­зуются для мечения различных биоорганических соединений с получением РФП для ПЭТ. Этот процесс осуществляется в специально оборудованных радиохимических лабораториях, где затем проводится контроль качества произведенных РФП. Самым востребованным позитрон-излучающим ради­онуклидом является ¹⁸F (период полураспада — 2 ч). РФП, меченные ¹⁸F, мож­но перевозить в другие близлежащие клиники, что позволяет более широко применять метод ПЭТ в клинической практике. Кроме того, на клиническом циклотроне можно получать другие, менее удобные для использования, по­зитрон-излучающие радионуклиды: ¹¹C (период полураспада — 20 мин); ¹³N (период полураспада — 10 мин); ¹⁵O (период полураспада — 2 мин). Сущест­вуют и генераторные позитрон-излучающие радионуклиды, для производ­ства которых не требуется циклотрон. В онкологии к ним, в первую очередь, относится ⁶⁸Ga (период полураспада — 68 мин).

цию «Молекула XX века». ^1НБ-ФДГ является универсальным тумотропным РФП и рутинно используется для диагностики наиболее распространенных нозо­логий злокачественных опухолей: рак легкого, рак пищевода, плоскоклеточ­ный рак органов головы и шеи, РЩЖ, рак молочной железы, меланома, злока­чественные лимфомы, рак толстой кишки, рак шейки матки, рак яичников, миелома. Однако эффективность ПЭТ с ¹⁸F-φZJΓ недостаточно высока при ис­следовании опухолей мочеполовой системы (почка, мочеточники, мочевой пузырь и предстательная железа), высокодифференцированных нейроэндо­кринных опухолей, гепатоцеллюлярного рака и др. В связи с этим проводятся исследования по созданию альтернативных РФП для ПЭТ. Обнадеживающие результаты получены по клиническому применению "С-метионина (опухоли головного мозга), ¹¹C(¹⁸F)-XonHHa (рак почки, простаты, гепатоцеллюлярный рак), ^(,8Оа-октреотид (нейроэндокринная опухоль). В последние годы ПЭТ широко внедрился в детскую онкологию, где наибольшее применение полу­чили исследования с 'Щ-ФДГ и "С-метионином.

‘Щ-ФДГ — нефизиологический аналог глюкозы, меченный позитрон-из- лучающим радионуклидом ¹⁸E Злокачественные опухоли обладают усилен­ным глюкозным метаболизмом, высокой скоростью глюкозного транспорта и внутриклеточной утилизации глюкозы, что обусловливает интенсивную аккумуляцию ’Щ-ФДГ в опухолевые клетки. Из кровяного русла 'Щ-ФДГ ПЭТ транспортируется в клетки посредством глюкозных транспортеров и фос­форилируется ферментом гексокиназой до ФДГ-6-фосфата. Все эти процес­сы происходят в опухолях более быстро благодаря повышенной экспрессии глюкозных транспортеров CtLITTI иGLUT3 и высокому уровню гексокиназы в злокачественных клетках. Поскольку содержание фермента глюкоза-6-фос- фотазы, как правило, очень низкое в большинстве тканей, а особенно в опухо­лях, ФДГ-6-фосфат не может быть дефосфорилирован до ФДГ.

Одним из существенных преимуществ 'Щ-ФДГ ПЭТ является томографи­ческое сканирование «всего тела» за одно исследование. Однако чувствитель­ность этого метода существенно ограничена размерами опухолевых очагов (> 0,7-0,8 см). Кроме того, специфичность метода также не является абсолют­ной, так как причиной ложноположительных результатов 'Щ-ФДГ ПЭТ могут являться острые и хронические воспалительные процессы (присутствие в очагах нейтрофилов, макрофагов), а также изменения в тканях, связанные с

перенесенными оперативными вмешательствами или с предшествующей ЛТ (посттравматическое воспаление и грануляционные ткани).

Основной причиной, вызывающей затруднения при интерпретации ре­зультатов ПЭТ, является отсутствие на эмиссионных томограммах четких анатомических ориентиров, что значительно осложняет проведение точ­ной топографической привязки очагов повышенного накопления ^lbF-φTΓ. Это особенно касается гиперметаболических очагов, располагающихся в не­посредственной близости с органами, в которых происходит повышенное накопление меченой глюкозы, обусловленное или физиологическими осо­бенностями некоторых органов (головной мозг, миокард, в меньшей степе­ни активизированная адипозная ткань, мышцы, желудок), или с процессом выведения РФП из организма пациента (органы мочевыделительной систе­мы, толстая кишка). Для устранения этого недостатка ПЭТ была разработана и в последнее десятилетие внедрена технология с использованием интегри­рованной системы ПЭТ-РКТ, которая в настоящее время в экономически раз­витых странах практически полностью вытеснила обычную ПЭТ. Объедине­ние возможностей ПЭТ и PKT позволяет точно совмещать функциональную и анатомо-топографическую информацию на одних и тех же томографиче­ских срезах. Это дает возможность проводить четкую анатомическую при­вязку гиперметаболических очагов, тем самым более достоверно распреде­ляя их на физиологические и патологические. Использование объединенной ПЭТ-РКТ-системы значительно повышает эффективность диагностики опу­холей по сравнению с возможностями каждого метода в отдельности. Кроме того, замена медленного трансмиссионного сканирования (использовавше­гося ранее при ПЭТ для коррекции поглощения гамма-излучения) на скорост­ную PKT позволила значительно сократить время исследования при ПЭТ-РКТ.

Важную роль при обследовании детей, больных онкологическими забо­леваниями, также имеют радионуклидные исследования по оценке функции различных органов и систем. Особое значение придается динамической ре- носцинтиграфии, позволяющей определять секреторно-экскреторную фун­кцию почек. Эта радионуклидная методика полезна при обследовании детей, больных опухолью Вилмса, в процессе определения тактики оперативного лечения. Кроме того, динамическая реносцинтиграфия чрезвычайно востре­бована при мониторинге за детьми, получающими ПХТ с включением в схе­мы нефротоксических химиопрепаратов. Необходимо отметить, что радио­нуклидный метод способен фиксировать нарушения секреторной функции почек задолго до появления характерных биохимических сдвигов. Это об­стоятельство позволяет использовать результаты динамической реносцин- тиграфии для своевременной коррекции дозировок нефротоксичных хими­опрепаратов, или даже для изменения схем ПХТ.

При использовании радионуклидного метода для обследования детей осо­бое значение придается максимальному снижению лучевых нагрузок на этот контингент пациентов. Основным принципом уменьшения вводимых актив­ностей РФП при проведении радионуклидных исследований у детей является

оптимальное соотношение «минимальная активность/достаточное качество изображения». В 2008 г. опубликована последняя редакция (версия 1.5 2008) «Дозовой карты», которая была разработана Дозиметрическим и Педиатри­ческим комитетами Европейской ассоциации ядерной медицины. Этот доку­мент предназначен для оптимального расчета активностей различных РФП, которые внутривенно вводятся детскому контингенту больных, что обеспе­чивает минимальные эффективные дозы облучения при радионуклидных диагностических исследованиях.

Роль радионуклидной диагностики в комплексном обследовании онко­логических больных за последние два десятилетия претерпела значитель­ные изменения. C внедрением в клиническую практику ультразвукового ме­тода, PKT и MPT отпала необходимость в традиционной сцинтиграфической визуализации органов с помощью «органотропных» РФП (например, легких, печени, почек, поджелудочной железы, лимфатических узлов и т. п.) с целью диагностики их очагового поражения. При такой «негативной» сцинтигра­фии в процессе радионуклидной визуализации органа выявлялись «холод­ные» очаги пониженного накопления «органотропного» РФП, косвенно со­ответствующие местам расположения опухолевой ткани (первичной или метастатической). Однако актуальными остаются радионуклидные иссле­дования, направленные на визуализацию самих опухолевых очагов. Это на­правление, получившее название «позитивной сцинтиграфии опухолей», базируется на использовании так называемых «туморотропных» РФП. В за­висимости от механизма включения таких РФП позитивная сцинтиграфия отражает либо реакцию окружающей ткани на инвазию опухоли, либо мета­болические изменения в самих опухолевых очагах, либо распознает специ­фические биологические свойства новообразований. Так, при сцинтиграфии скелета с мечеными фосфонатами активная бластическая реакция нормаль­ной костной ткани, окружающей первичную опухоль или метастаз, визуали­зируются в виде очагов повышенного минерального обмена. Радионуклид ¹²³I обладает тропностью к йодпоглощающим метастазам дифференцированно­го РЩЖ. ПЭТ с мечеными глюкозой или аминокислотами фиксирует злокаче­ственные опухоли и их метастазы как аномальные очаги повышенного угле­водного или белкового обмена. Тропность меченых МКА, используемых для иммуносцинтиграфии опухолей, объясняется их сродством к соответствую­щим опухолевым антигенам. Успешно применяется также визуализация опу­холей, основанная на принципе «рецепторного анализа». Для этих целей ис­пользуются меченые аналоги различных биологических веществ, например, гормонов или пептидов, которые избирательно связываются с соответству­ющими рецепторами, расположенными на поверхности опухолевых клеток. Иллюстрацией этому может служить радионуклидная диагностика нейро­эндокринных опухолей с помощью меченого октреотида, который является аналогом нейропептида соматостатина.

Базовым принципом ядерной медицины в диагностике новообразований является количественная оценка биологической активности опухолевых

очагов. Исходя из этого основными задачами радионуклидной диагностики в онкологической клинике ЯВЛЯЮТСЯ:

• дифференциальная диагностика доброкачественных и злокачественных опухолей;

• поиск регионарных и отдаленных метастазов;

• количественная оценка эффекта противоопухового лечения;

• раннее выявление рецидивов злокачественных опухолей и их дифферен­циальная диагностика с ятрогенными повреждениями (в частности с по- слеоперативными и постлучевыми некрозами и фиброзами).