التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ Positron emission tomography PET

[ماهر محمدي يس]

التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ
Positron emission tomography PET









التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ
Positron emission tomography PET

التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ positron emission tomography ، يسمى أيضاً PET imaging أو PET scan وهو تِقْنيَّة تَصْوير نَوَوِيّ غَير تَدَاخُلِيَّة يتضمن اكتساب بيانات ، ومقاطع عرضية cross sections ، وإعادة البناء reconstruction مثل التَّصْوير المَقْطَعِي بالكمبيوتر CT ، ويحدث صُوَر للدّماغ والقَلْب والأعضاء الأخرى من الجسم .

هو تَصْوير اسْتِقْلابِيّ metabolic imaging يكتشف التَّغَيُّرات في الخَلاَيا cells ، حيث تُسْتَعْرِف سريعاً الخَلاَيا النامِيَة مثل خَلاَيا السَّرَطان ، ويبين السَّرَطَانات cancers قبل التَّغَيُّرات التَّشْريحِيَّة anatomical changes ، وتميز النَّسيج النَّدْبِيّ scar tissue من أَوْرام فاعِلة active tumors .
كما أنه فَحْص تَشْخيصي يشمل اكتساب صُوَر وَظيفِيَّة physiologic images مُبينة اكتشاف الإِشْعاع من انْبِعاث البُوزِيتْرُونات positrons .

في الأغلب يستخدم مَسْح الانْبعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET في تشخيص السَّرَطان خاصة سَرَطان الرِّئَة lung cancer ، وسَرَطان القَولون والمُسْتَقيم colon and rectal cancer ، وسَرَطان الرَّأْس والرَّقَبَة head and neck cancer والوَرَم اللِمْفيّ lymphoma ، ومع ذلك يستخدم أيضاً في مَرَض القَلْب heart disease ، والخَرَف والنَوبَة dementia and seizures .
في هذه التِّقَنِيَّة يُحقن دَواء مُشِع ملائم ثم نصور بعد ذلك تَوْزيع وحَرَكة المَواد المُشِعَّة لتحديد التَّفاعُلات العُضْوِيَّة والفيزيُولُوجِيَّة لِجِسْم الإِنْسان ، وأيضاً لقِياس الانْحِرافات الاسْتِقْلابية metabolism .
ومثلما هو أداة تَشْخيص يكون اختياري للخَزْعَة (للعينة) biopsy ، غالباً ما تستخدم المراكز الطبية الكبرى ارتباط المسح البُوزِيتْرُونِيّ PET scanning مع التَّصْوير المَقْطَعِيّ بالكمبيوتر CT أو التَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ MRI لتعزز مَضْبوطِيَّة التَّشْخيص diagnosis .

التَّطَوُّرُ التاريخيّ Historical development
في أوائل 1930م كان التصور الأول عند مخترع السيكلوترون cyclotron إي.أو. لاورنس E.O.Lawrence استعمال دَواء مُشِع Radiopharmaceuticals للتَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET للأغراض الطبية .
في عام 1951 وضح ف.دبليو . وارن F.W.Wrenn استعمال النَّظائِرِ المُشِعَّة Radioisotopes للبوزتيرونات المبتعثة Positron-emitting لتَوْضِيع أَوْرام الدِّماغ brain tumors.
أيضاً في عام 1953م طور جي.إل. برونيل G.L.Brownell اسْتِعْمال الأَدَوات instrumentation للدراسات المتماثلة.
بعد ذلك في 1967م جاء التقدم الكبير عندما وضح جي. هاونسفِيلْد G.Hounsfield الاسْتِعْمال الإكلينيكي للتَّصْوير المَقْطَعِي بالكمبيوتر CT ، وظهر أول ماسح scanner للتَّصْوير المَقْطَعِي تجارياً عام1972م ، حيث أن رياضيات إِعادَةِ البِناء reconstruction لصور التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET مماثلة لتقنيات إِعادَة البِناء لصور التَّصْوير المَقْطَعِي بالكمبيوتر CT، ويعتمد عَد تَصْوير الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET على ناتج زوج فوتونات (0.511 meV) من إفناء بوزتيرون-الكترون باسْتِعْمال كاشِفين two detectors متقابلين ، وخلال الثمان سنوات التالية حدث تطور هام في تكنولوجيا الكمبيوتر ، وتصميم الوَمَّاض scintillator ، وسُرعة أُنْبوب مُضَخِّم للضَّوْء photomultiplier tube لاكتشاف فوتونات عالِيَة الطَّاقَة photons high-energy .

في عام 1975م ظهر أول جهاز تَصْوير مَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET بحَلَقة مُغْلَقة مُسْتَعْرِضة closed-ring transverse بواسطة إم.إي.فليبس M.E Phelps،
إم. إم. تير-بوجوسيان M.M.Ter-Pogossian .
ومنذ عام 1975م حدث التطور على جبهتين لتعجيل اسْتِعْمال التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET كالتالي :
1 - حدث تطور ضخم للغاية لاسْتِعْمال أَدَوات التَّصْوير واسْتِعْمال وَمَّاضات scintillators أكثر كفاءة وأصغر ، وأنابيب مُضَخِّمة للضَّوْء photomultiplier tube ، ومُعَالِج مُصغر microprocessors يوالف ويضبط حلقة تامة entire ring من الكواشف detectors تحيط بالمريض .
2- الجزء الكبير من التطور كان في تصميم أَدْوِيَة مُشِعَّة radiopharmaceuticals ، كما طورت أدوات قِياس جَرَيان الدَم blood flow ، والاسْتِقْلاب metabolism ، وتَخْليق البروتين protein synthesis ، ومُحْتَوَى الدُّهن (الشَّحْم) lipid content ، ورابِط المُسْتَقْبِل receptor binding، ومفردات وظيفية أخرى كثيرة .

خلال منتصف 1980 م كان الاسْتِعْمال السائد للتَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET كأداة أبحاث ، وفي أواخر عام 1980 م أنشأت مراكز PET إكلينيكية وأصبح يستعمل روتينياً في إجراءات التشخيص على الدِّماغ والقَلْب brain and heart .

في منتصف عام1990م أصبح الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET أداة تشخيص هامة ، والآن أصبح التطور أكبر بظهور ماسح scanner PET/CT من إتحاد ماسِح تَصْوير مقطعي مُتَعَدِّد المَقاطِع MSCT scanner مع ماسِح PET ذو جلاء عاليhigh resolution لينتج صور مدمجة ، حيث يمدنا المسح بالتَّصْوير المَقْطِعِيّ CT scan بتفصيل تَشْريحي (حجم وموقع الورم tumor والكتلة mass ، الخ .) ، بينما التَصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET يظهر صورَة وَظيفِيَّة تمدنا بتفصيل اسْتِقْلابِيّ metabolic detail (نَشاط خَلَوِيّ cellular activity للوَرَم ، الكُتلَة ، الخ .. ) .

ثم كان إنتاج ماسح PET/MRI scanner في ماسح مفرد وأصبح من مزايا هذه المواسح أن التَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ MRI يمدنا بمعلومات عن بِنَى الأَنْسِجَة tissue structures والتَصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET يظهر صورَة وَظيفِيَّة.

مَباديء أَساسِيَّة Basic principles
الكائن الحي living organism مؤلف أساساً من احتواء مركبات عناصر الهيدْروجِين hydrogen ، والكَرْبونcarbon ، والنِتْرُوجين nitrogen ، والأُكْسجين oxygen.
لذلك تصنع القوائِف المُشِعّة radiotracersفي التَّصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET بواسطة مركبات compounds Synthesizing مع نَظائر مُشِعّة Radioactive isotopes (radioisotopes) لهذه العناصر.
النوكليدات المُشِعَّة لانْبِعاث البُوزِيتْرُون Positron-emitting radionucides مماثلة في الكتلة massللالكترون electron ، ولكنها موجبة الشحنة بدلاً من الشحنة السالبة .

النَّظائِرِ المُشِعَّة التي يكثر استخدامها في الكشف بواسطة التَصْوير المَقْطَعِي بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ هي : الفلور-18 (18F) ، الكربون-11 (11C ) ، النيتروجين-13 (13N ) ، الأكسجين-15 (15O )

التحضير Preparation
- إذا كانت المريضة حامل pregnant أو في حالة إِرْضاع من الثَّدْي breast-feeding فيجب أن تخبر الطبيب .
- في حالة مَريض السُّكَّرِيّ diabetic patient يسأل المريض على النِظام الغِذائِيّ diet لضبط مستويات الجلوكوز خلال يوم الفحص ، لأن الانبعاث البوزوتروني PET يعطي نتائج مضللة إذا كان التَّّّّّّّّّّّّّّّّّّّّّوازُن الكيمْيائِيّ chemical balances غير طبيعي ، بسبب مستويات سُكَّر الدَّم blood sugar أو أَنْسولين الدَّم blood insulin الغير ملائمة ، أو المرضى اللذين يأكلون خلال ساعات قليلة سابقة للفحص .
- إذا أخذ المريض أَنْسولين insulin لضبط السُّكَّرِيّ diabetes، فيجب أن يأخذ جرعة أقل من الطبيعي، ويكلم إخصائي الأشعة كيف يأخذ الأَنْسولين .
- يتجنب المريض الأكل أو الشرب لمدة 8-12 ساعة قبل الفحص .
- إيقاف أخذ أي أدوية لمدة 24 ساعة قبل الفحص .
- يجب أن يرقد المريض فترة من الوقت ، ولا يشرب كمية من السوائل قبل الفحص ، مع تفريغ المثانة bladder قبل بدء الفحص .
- لا يدخن أو يشرب أي مشروبات تحتوي كُحُول alcoholأو كافيين caffeine لمدة 24 ساعة قبل الفحص .
- يخلع المريض ملابسه اعتمادا على الجزء من الجسم الذي يفحص ويلبس مريلة gown ، وبطريقة أخرى يجب أن يلبس ملابس مريحة فضفاضة ومناسبة ويتجنب لبس المجوهرات أوالحلي أو أي أشياء معدنية أخرى .
- عند مسح PET scan للبطن abdomen نحتاج أخذ مُلَيِّن laxative مساءاً قبل الفحص (ممكن عمل حُقْنَة شَرْجِيَّة enema صباح الفحص) .
نادراً ما نضع قسطرة البَول urinary catheter في المثانة لإفراغ البَول خلال الفحص .

التَّصْوير بالانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ / التَّصْوير المَقْطِعِيّ بالكمبيوتر PET/CT
تتميز تقنية الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET بدراسة وظيفة الجسم وتساعد الأطباء لاكتشاف التغيرات في العمليات الكيميائية الحيوية للخلايا الطبيعية الحية والسرطانية الحية ، لذلك تميز بين الوَرَم الذي تلقى علاجاً كيماوياً أو إشعاعياً فاضمحل وأصبح هناك بقايا غير حية للوَرَم وبين بقايا أخرى لا تزال حية وقابلة أن تشكل خطراً على المريض ، ورغم هذه الميزة الكبيرة فما زال هناك ضعف من الناحية التَّشْريحِيَّة ولا نستطيع أن نحدد هذا التراكم أين يوجد بالضبط في الجسم ولا أن نحدد علاقته بأعضاء الجسم المختلفة .
ومن هنا كان التطور الكبير باندماج الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET مع تقنيات تصوير أخرى مثل التَّصْوير المَقْطِعِيّ بالكمبيوتر CT أو التَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ MRI ساعد في اكتشاف التغيرات في التَّشْريح الظاهر.

الآن تمثل تقنية PET/CT تطور هام في التَّصْوير الطِّبِّيّ ، حيث يضم كلا من المعلومات التَّشْريحِيَّة والوَظيفِيَّة في دراسة واحدة . كما حسنت التشخيص خاصة في مناطق التَّشْريح الكثيف مثل الرَّأْس والعُنُق والبَطْن والحَوض ، وتساعد في تَخْطيط المُعالَجَةtreatment planning خاصة المُعالَجَة الإِشْعاعِيَّة radiotherapy .
في هذه التقنية يمدنا المسح بالتَّصْوير المَقْطِعِيّ CT scan بتفصيل تَشْريحِيّ anatomical detail (حجم وموقع الوَرَم tumor ، والكتلة mass ، الخ .) ، أما الانْبعاث البُوزِيتْرُونِيّ
PET scan يمدنا بتفصيل اسْتِقْلابِيّ metabolic detail (نَشاط خَلَوِيّ cellular activity للورم ، الكتلة ، الخ، ) . حيث أن تقنية الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ / التَّصْوير المَقْطِعِيّ بالكمبيوتر PET/CT مُشْتَرَكَة تكون مضبوطة أكثر عن الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET أو التَّصْوير المَقْطِعِيّ بالكمبيوتر CT منفرداً.

تَشْريحِياً Anatomical: مواسح التَّصْوير المَقْطِعِيّ بالكمبيوتر CT scanners ترسل أَشِعَّة سِيْنِيَّة x-raysخلال الجسم تقاس عندئذ بواسطة الكواشف detectors في المواسح CT وخُوارِزْمِيَّة الكمبيوتر computer algorithm ، تلك القياسات تنتج صور بِنَى داخلية للجسم (صُورتَشْريحِية) .
اسْتِقْلابِيّاً Metabolic:صور الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET تبدأ مع حقن موسوم نوكليْد مُشِعّ radionuclide مثل فلور18- فلورو دِيُوكسِي جلُوكُوز FDG 18F- حيث تعطي مُعْطَيات لارَقَمِيَّة للجلُوكُوز glucose موسوم نوكليْد مُشِعّ )فلور 18 (F18.
ويستهلك النَّشاط الاسْتِقْلابِيّ للأعضاء أو الأََوْرام الجلُوكُوز بمعدلات عالية ، وعندما يبدأ الجلُوكُوز الموسوم يَتَلاشي decay، يقذف بُوزِيتْرُونات positrons ، هذه بُوزِيتْرُونات عندئذ تتصادم مع إِلِكتْرونات electronsتصدر أَشِعَّة جامَّا gamma rays ، والكمبيوتر يحولها لصور ، الصور توضح الاسْتِقْلاب " metabolismبُقَََع سُخونَة "hot spots ، غالباً توضح سريعاً أَوْرام النمو growing tumors .

كما يوجد تقنية الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ / التَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ PET/MRI حيث تكون صور الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET مُنْدَمِجة مع صور التَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ تمد الطبيب بمعلومات فيزيُولُوجِيَّة physiologic information مرتبطة بالموقع التَّشْريحي ، وهذه التقنيات مهمة جداً لاكتشاف الأمراض قبل الضَرَر البِنْيَوِيّstructural damage يكون واضح مما يجعلنا لا نحتاج لإِجْراءات تدخلية مثل عينة حيةbiopsy أو جراحات أخرى .

تعتبر أجهزة PET/CT or PET/MRI من أهم التقنيات التشخيصية ، حيث يمدنا الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET باكتشاف التغير في النَّشاط الاسْتِقْلابِيّmetabolic activity ، التي تكون علامة مبكرة للمرض والتي تأخذ مكان قبل أي تغيير يحدث في البِنْيَة
التَّشْريحِية ، بينما التَّصْوير المَقْطِعِيّ بالكمبيوتر والتَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ CT and MRI يساعد في اكتشاف الشُذُوذات abnormalities التَّشْريحِيّة بدرجة وضوح عالية.

تَطْبيقات التَّصْوير المَقْطَعِي بانْبِعاث البُوزِيتْرُون Applications of PET
- اكتشاف سَرَطان cancer الدِّماغ ، والصَّدْر والقَلْب والرِّئَة ، وتقييم سَرَطان الثَّدْي breast cancer ، والأَمْراض القَولونِية المُسْتِقيمِية colorectal tumors ، والبرُوسْتاتَةprostate ، ووَرَم لِمْفيّlymphoma ، وفحص تأثيرات عِلاج السَّرَطان cancer therapy بواسطة تمييز التغيرات الكيميائِيَّة الحَيَوِيَّة biochemical في السَّرَطان.
- تَصْوير وتَقْييم أَوْرام الدِّماغ brain tumors المشكوك فيها أو المُثْبَتة ، حيث أن العينات غير الطبيعية لِجَرَيان الدَّمِ blood flow والأُكْسجين oxygen تشير إلى وَرَم الدِّماغ brain tumor .
- يكتشف مِنْطَقَة بُؤْرِيَّة صَرْعِيَّة epileptic focus في الدِّماغ brain ،ودِراسَة الصَّرْع epilepsy (اضْطِرابات الجِهاز العَصَبِيّ nervous system disorders التي تسبب نَوبَات seizures) .
- تَقْييم السَّكْتَة stroke (جُلْطَة دَمَوِيَّة blood clot أو النَّزْف bleeding في الدِّماغ) .
- دِراسَة جَرَيان الدَم للدِّماغ blood flow brain ، والنَّشاط الاسْتِقْلابِيّmetabolic
activity ، تساعد النتائج في دِراسَة الخَرَف dementia مثل داء آلزهايمَر ( الخَرَف الكَهْلِيّ) Alzheimer's disease (presenile dementia) أو داء بَاركِنسون (الشَّلَل الرَّعَّاش) Parkinson's disease (paralysis agitans) ، والتَّصَلُّب المُتَعَدِّد multiple sclerosis ،ونَوْبَة إِقْفارِيَّة عابِرَة transient ischemic attack ، التَّصَلُّبُ الجانِبِيُّ الضُّمورِيّ amyotrophic lateral sclerosis ، وداء هَنْتِنْجتون Huntington's disease ، وعِلَّة نَفْسِيَّة mental illness ، والفُصَامschizophrenia .
- تقييم مَرَض الشِّرْيان التَّاجِيّdisease coronary artery ، واكتشاف نَقْص تَرْوِيَة عابِر transient ischemia (جَرَيانِ الدَم الفقير poor blood flow) ، بواسطة تَصْوير اسْتِقْلاب عَضَلَة القَلْب heart muscle .
- تمييز أَنْسِجَة القَلْب السليمة بالنسبة للمُدمرة damaged heart tissue خاصة خِلال المراحل الأولى للنَوْبَة القَلْبِيَّة heart attack .
- التمييز بين نُمُوّ الوَرَم الفاعِل active tumor growth والرَّاجِع recurrent والنَخَرِيّ necrotic (مَيِّت(dead وكُتَل الأَنْسِجَة الرَّخْوة soft tissue masses في مرضى عِلاج السَّرَطان cancer treatment .
- الانْبِعاث البُوزِيتْرُونِيّ PET يكون أكثر حساسية عن التَصْوير المَقْطَعِي بالكمبيوتر CT scan أو التَّصْوير بالرَّنينِ المِغْناطيسِيّ MRI لإكتشاف الأَوْرام tumors في مراحله الأولى ، وهو أيضاً يساعد في تحديد الوَرَم غَير السَّرَطانِيّ noncancerous (حَميد (benign أوالسَّرَطانِيّ cancerous (خَبيث (malignant .
- يحدد لأي درجة تقدم السَّرَطان cancer سواء ينتشر أو ينتقل إلى منطقة أخرى للجسم ، من الضروري عمل تقنية CT/PET لتَقْييم السَّرَطان.

المخلص
ماهر محمدى يس
خبير تقني الأشعة والتصوير الطبي
عضو شبكة تعريب العلوم الصحية
منظمة الصحة العالمية – إقليم شرق المتوسط