Nguyên lý cơ bản của ghi hình PET

Chụp PET CT là một trong những phương pháp cận lâm sàng đóng vai trò vô cùng to lớn trong việc tìm ra những khối u trong các cơ quan của cơ thể mà những phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác khó có thể khảo sát được. Bên cạnh việc chẩn đoán thì chụp PET CT còn giúp các bác sĩ có thể theo dõi được quá trình điều trị trên bệnh nhân ung thư có hiệu quả hay không, từ đó có những hướng điều trị tiếp theo để bệnh nhân mau chóng bình phục trong thời gian sớm nhất.

Chụp PET CT cho phép khảo sát được những cấu trúc giải phẫu của các cơ quan, đồng thời cũng khảo sát được những vấn đề liên quan đến chức năng chuyển hóa của những khối u tại các cơ quan đó nếu có. Ngoài ra, chụp PET CT còn có thể hỗ trợ trong việc nghiên cứu một số vấn đề bệnh lý liên quan đến thần kinh hoặc hệ tim mạch, thậm chí là một số bệnh lý nhiễm trùng. Một số nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng nhờ có những hỗ trợ của kỹ thuật chụp PET CT mà một số chỉ định điều trị trên bệnh nhân ung thư đã thay đổi sau đó, giúp bệnh nhân có một kết quả điều trị tốt hơn so với ban đầu.

Chụp PET CT có thể ghi nhận những hình ảnh về cấu trúc giải phẫu cũng như những thay đổi về chuyển hóa của những khối u trong cơ thể nhờ vào việc đánh dấu sử dụng dược chất phóng xạ. Dược chất phóng xạ được định nghĩa là những đồng vị phóng xạ trong tự nhiên có thể phát ra positron như là một công cụ để đánh dấu trong chụp PET CT. Trên thực tế lâm sàng, FDG là dược chất phóng xạ được sử dụng nhiều nhất trong chụp PET CT chẩn đoán một số bệnh lý ung thư, có khả năng phân biệt được khối u lành tính và ác tính, tìm ra những cơ quan đích hay những nơi trong cơ thể trực tiếp sản sinh ra khối u đối với một số bệnh nhân ung thư đã xuất hiện tình trạng di căn. Ngoài ra, loại dược chất phóng xạ này còn có thể góp phần đánh giá bệnh đang ở giai đoạn nào, theo dõi tiến trình điều trị bệnh có đáp ứng hiệu quả hay không cũng như tình trạng tái phát ung thư sau khi điều trị. Sự phát triển của những dược chất phóng xạ cũng ngày càng tăng lên, cùng với đó là sự cải thiện trong chụp PET CT khiến cho phương pháp cận lâm sàng này đóng một vai trò thiết yếu trong y học hiện đại.

Nguyên lý ghi hình PET cơ bản là quá trình tập trung dược chất phóng xạ trên cơ sở sinh lý và chuyển hóa ở khối u và những mô cơ quan lành tính khác. Với những quá trình sinh lý cơ bản trong cơ thể thì những phản ứng trao đổi chất, những quá trình chuyển hóa cũng như tổng hợp protein ở các khối u sẽ tăng cao hơn so với những tổ chức, cơ quan không có khối u, vì vậy quá trình vận chuyển và tổng hợp acid amin cũng sẽ diễn ra nhiều hơn ở những tổ chức có khối u ung thư. 11C – methionine, 11C – tyrosine được sử dụng trong kỹ thuật chụp PET để phát hiện những quá trình tăng hoạt như trên.

Bên cạnh đó, những tế bào hình thành nên khối u cũng sẽ sử dụng Glucose với một mức độ cao hơn so với những tế bào ở các cơ quan khác nên 18F có gắn Glucose được dùng để ghi hình PET trong những trường hợp này. Đối với dược chất phóng xạ là FDG thì chất này khi di chuyển đến tế bào ung thư thông qua máu và chất vận chuyển GLU1 thì sẽ trải qua quá trình phosphoryl hóa dưới tác dụng của hexokinase và cuối cùng tạo thành FDG – 6 phosphat. Vì vậy, việc đánh dấu những tiền chất của ADN, Glucose bằng những dược chất phóng xạ thì khi có những khối u xuất hiện trong cơ thể thì những thông tin này sẽ được ghi lại và phản ánh được chi tiết về khối u trong cơ quan đó về mặt giải phẫu cũng như chuyển hóa của những tế bào ung thư này.

Nguyên lý ghi hình PET còn có thể được diễn tả bằng một số hoạt động liên quan đến positron. Cụ thể là, khi có sự phân hủy positron thì cặp photon sẽ được giải phóng và đi theo 1 chiều ngược nhau, điều này sẽ được nhận biết bởi những detector được đặt trong đó, nhờ vậy có thể ghi nhận lại được những hình ảnh khi có quá trình này diễn ra. Mỗi cặp photon được detector ghi nhận còn có tên gọi khác là cặp trùng phùng, được ghi nhận với một mã hóa riêng, sau đó truyền về bộ phận nhận thông tin là máy tính và dùng một số thuật toán chuyên biệt để xử lý thông tin và cho ra kết quả chụp PET CT. Những hệ thống chụp PET CT cũng được tiến bộ theo thời gian, với sự ra đời của một số loại vật liệu tinh thể như BSO, LSO, LYSO..., cũng như những đổi mới về đầu dò, công nghệ mới TOF liên quan đến vấn đề về thời gian thực hiện, những công nghệ hình ảnh hiện đại như 2D, 3D... để có thể mang lại hiệu quả cao nhất trong phát hiện và điều trị bệnh lý liên quan. Đặc biệt, công nghệ tái tạo hình ảnh MLEM, OSEM... đã làm giảm thiểu những thiếu sót của kỹ thuật chụp PET CT trong thời gian trước đây như vấn đề về nhiễu, tán xạ, độ phân giải..., giúp nâng cao chất lượng hình ảnh rất đáng kể. Trong những năm gần đây, kỹ thuật PSF giúp độ phân giải của hình ảnh khi chụp PET CT tăng cao hơn rất nhiều, độ tương phản cũng được cải thiện rõ rệt, cùng với đó là sự ra đời của ghi hình 4D khiến cho việc ghi hình PET CT khi cơ quan đang chuyển động cũng như việc nhận ra mục tiêu ghi hình được thực hiện một cách dễ dàng hơn nhưng vẫn đạt hiệu quả rất cao.

Chụp PET CT là một trong những phương pháp chẩn đoán hình ảnh được chỉ định trong một số bệnh lý như ung thư, tim mạch... để phát hiện ra khối u cũng như đánh giá hiệu quả điều trị. Những nguyên lý ghi hình PET CT cơ bản và cần được cập nhật mỗi ngày để có thể tận dụng triệt để những lợi ích to lớn mà ngành y học hạt nhân nói chung phương pháp cận lâm sàng này nói riêng mang lại.