ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЗНАЧЕНИЯ ФРАКЦИИ ВЫБРОСА ПРИ ЕЕ МОНИТОРИНГЕ РАДИОНУКЛИДНЫМ МЕТОДОМ
Г.В Петрик, К.Д Калантаров, В.Г. Шибанов
ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" (НИИ медицинского приборостроения) РАМН г.Москва, ул. Тимирязевская, 1
Детекторы излучения, применяемые в мониторах фракции выброса сердца разнообразны. В макетах приборов и в серийных образцах применялись такие детекторы, как NaJ(Tl)+ФЭУ, CdTl, CdJ2, CsJ(Tl)+фотодиод [1,2,3,4].
В основной массе эти детекторы имеют одинаковую эффективность к излучению Tc99m, т.е. энергии гамма-излучения равной 140кэв. Однако детекторы разнятся не только в цене и доступности, но и в таком важном параметре как энергетическое разрешение. Можно утверждать, что до сих пор наилучшим энергетическим разрешением обладает NaJ. То есть при использовании такого детектора можно быть наиболее уверенным, что излучение, излучаемое структурой человеческого организма, в нашем случае сердцем, принадлежит ему, а не какой либо части тела внесшего вклад своим рассеянным излучением.
Еще в работах Тер-Апогосяна [4], было показано, что отклонение гамма-кванта Nc99m на 90 градусов уменьшает его энергию всего со 140 до 120 кэв.
Так как сердце лежит в углублении между легкими, которые также наполнены радиоактивной кровью, а также при мониторинге дневной активности человека сердце может перемещаться внутри грудной клетки, мы поставили себе задачу: насколько влияет рассеянное излучение от Nc99m на показатели фракции выброса используя физическую модель желудочка сердца.
Описание модели.
Модель состоит двигателя и механизма управляющего стеклоочистителем автомобиля, имеющего рычаг совершающий возвратно-поступательное движение.
Это движение и используется для периодического сжимания полиэтиленового сильфона соединенного трубкой с резиновым баллоном, который периодически раздувается от нажатия на сильфон. Мы перепробовали разные баллоны - несколько презервативов или баллоны от детских шариков, стремясь выбрать наиболее упругую конструкцию, обеспечивающую быстрый возврат жидкости в сильфон, т.е. увеличить частоту пульса.
Только несколько презервативов, вложенных один в другой, давали такую же упругость как детский шарик. Поэтому мы остановились на последнем варианте. Мотор модели питался от источника постоянного тока, где меняя напряжение можно было менять частоту. Между трубкой идущей от сильфона и моделью левого желудочка находилась резиновая трубка, через которую можно вводить Tc99m и жидкость для установления конечного систолического объема при нажатом сильфоне. Конечный диастолический объем задавался амплитудой размаха рычага стеклоочистителя.
Вся часть с баллоном помещалась в аквариум, чтобы избежать распространение Tc99m в случае аварии.
Край аквариума был оклеен “липучкой” к которой крепился детектор прибора. Мы установили конечный систолический объем равным 40мл., а конечный диастолический объем 80мл. Таким образом фракция выброса у нас была равна 50% и контролировалась измерением КСО и КДО путем погружения баллона в мерный сосуд. Затем в объем сильфона и баллона вводили Tc99m в таком количестве, чтобы 1мл содержал 1-1,5 мБк. Эксперименты проводили: с голым баллоном, с рассеивателем справа от баллона в виде бумажного стаканчика имеющего радиоактивность в 1,5 раза больше чем в баллоне и активность в 5 раз больше баллона (имитация застойных легких).
Результаты исследования.
Проводилось накопление информации, не менее чем полчаса для каждого случая. Благодаря набору программ мы могли видеть изменения фракции выброса во времени, а также гистограмму фракции выброса при каждом условии эксперимента где можно было вычислить среднюю фракцию выброса.
В результате были получены следующие данные:
Без рассеивателя.
ФВ установлена 50%
ФВ полученная на графике измерения - 50%
ФВ усредненная по гистограммам - 42%
Рассеиватель с активностью 1-1,5мБк/мл
ФВ установлена 50%
ФВ полученная на графике измерения - 40%
ФВ усредненная по гистограммам - 34%
Рассеиватель с активностью в 5 раз большей, чем во 2-м случае.
ФВ установлена 50%
ФВ полученная на графике измерения - 35%
ФВ усредненная по гистограммам - 28%.
Необходимо отметить, что отсечка энергий в нашем детекторе была установлена так, что мы регистрировали фотоны с энергией начиная с 60кэв.
Таким образом заведомо позволяя попасть в спектр рассеянному излучению можно утверждать, что это излучение вносит существенный вклад в показатели фракции выброса.
Следующая серия опытов была проведена с отсечкой на уровне 100кэв. Активность в модели 1-1,5мБк/мл в рассеивателе 3-4мБк/мл.
Сначала снимали данные без рассеивателя, а потом с помещением рассеивателя рядом с моделью левого желудочка.
КДО был несколько увеличен при заполнении модели, а фракция выброса по измерению в мерном сосуде составила 56%.
В результате были получены следующие данные:
Без рассеивателя.
ФВ установлена 56%
ФВ полученная на графике измерения - 59%
ФВ усредненная по гистограммам - 57%
После установления рассеивателя.
ФВ установлена 56%
ФВ полученная на графике измерения - 59%
ФВ усредненная по гистограммам - 52%
Таким образом подняв отсечку до 100кэв, мы минимизировали влияние рассеянного излучения.
Дальнейшее увеличение порога дискриминатора не имеет смысла, т.к. исходя из работ Фелпса[4] придется, чтобы убрать все рассеянные фотоны, поднять отсечку до 120-130кэв, что резко уменьшит чувствительность детектора и ухудшит статистику диагностического исследования.
Выводы.
Рассеянное от внесердечных структур излучение сильно влияет на показания ФВ.
Отсечка фотонов на уровне 100кэв вполне уменьшает воздействие рассеянного излучения на показатели ФВ.
Более глубокая отсечка до 120-130кэв может ухудшить показания ФВ (низкая статистика) не влияя существенно на рассеянное излучение.
Оптимальным детектором для мониторов ФВ радионуклидным методом является сцинтилляционный детектор NaJ(Nl)+ФЭУ.