Gamma-scintigrafie : de techniek
De klassieke veterinaire diagnostische beeldvorming bestaat uit röntgen en echografie. Tegenwoordig kunnen we, net als in de humane geneeskunde, beroep doen op verschillende moderne 'scan'-technieken. Deze zijn in te delen in een drietal types : de CT-SCAN of computed tomografie die eigenlijk een gesofisticeerde röntgentechniek is, de MRI of magnetische resonantie die werkt op basis van magnetisme in combinatie met radiogolven en de (Gamma-)SCINTIGRAFIE die werkt met nucleaire straling.
Bij röntgen wordt straling uit een röntgenbuis doorheen de patiënt gestuurd om zo een beeld te vormen. Daarentegen wordt er bij de nucleaire beeldvorming voor gezorgd dat de patiënt zelf (gamma-)straling gaat uitzenden. Deze straling wordt dan geregistreerd met een gamma-camera en na computer-processing verkrijgt men het beeld op zijn scherm.
Voorafgaand aan het scintigrafisch onderzoek moet er dus voor gezorgd worden dat de patiënt gamma-straling gaat vrijgeven. Dit gebeurt door hem, meestal via injectie, te behandelen met een radio-farmacon. Dit is een radio-actief product dat uit 2 componenten bestaat : het radio-isotoop dat zorgt voor de gamma-straling en een 'tracer' die specifiek is voor de aard van het te onderzoeken weefsel. De 'tracer' moet er voor zorgen dat het radio-isotoop terecht komt op de plaatsen waar we het willen hebben voor ons onderzoek. Het meest gebruikte radio-isotoop is Technetium-99. Het is vrij gemakkelijk produceerbaar waardoor het nog betaalbaar blijft voor routine diagnostiek en het heeft een halfwaardetijd van 6 uur. Dit is lang genoeg om op een comfortabele manier de onderzoeken te kunnen plannen en kort genoeg om geen problemen met traag vervallend radio-actief afval te creëren.
Het radio-farmacon wordt in de meeste gevallen intra-veneus geïnjecteerd. Via het bloed verspreidt het zich dan zeer snel over het gehele lichaam : de blood-pool fase. Daarna wordt het geleidelijk opgenomen in de weefsels : de weefsel-fase. In het specifieke geval van een bot-scan gaat het radio-farmacon uiteindelijk ook binden aan de hydroxy-apatiet kristallen van het beenweefsel. Deze fase verloopt iets trager en noemen we de bot-scan fase.
Op het ogenblik van het onderzoek gaat de gamma-camera de door de patiënt uitgestuurde straling registreren. In die camera zit een groot natrium-jodide kristal (50 cm diameter !). Hierdoor is de camera dus uitermate fragiel. Zo moet er onder andere voor gezorgd worden dat de temperatuur van de onderzoeksruimte nooit met meer dan 3°C per uur variëert, want anders barst het kristal en is de camera nadien onbruikbaar. In dit kristal worden de gamma-stralen omgezet in electrische pulsen die door de computer verwerkt worden en zo het beeld vormen. Elke gamma-straal die het kristal bereikt en omgezet wordt in een electrische puls wordt een count genoemd. De computer plaatst deze counts, afhankelijk van de plaats waar ze op het kristal ingevallen zijn, in een roosterstructuur op het scherm : de matrix. Hoe hoger de matrix, hoe fijner de roosterstructuur en hoe gedetailleerder het beeld kan worden.
Op het ogenblik van het onderzoek gaat de gamma-camera de door de patiënt uitgestuurde straling registreren. In die camera zit een groot natrium-jodide kristal (50 cm diameter !). Hierdoor is de camera dus uitermate fragiel. Zo moet er onder andere voor gezorgd worden dat de temperatuur van de onderzoeksruimte nooit met meer dan 3°C per uur variëert, want anders barst het kristal en is de camera nadien onbruikbaar. In dit kristal worden de gamma-stralen omgezet in electrische pulsen die door de computer verwerkt worden en zo het beeld vormen. Elke gamma-straal die het kristal bereikt en omgezet wordt in een electrische puls wordt een count genoemd. De computer plaatst deze counts, afhankelijk van de plaats waar ze op het kristal ingevallen zijn, in een roosterstructuur op het scherm : de matrix. Hoe hoger de matrix, hoe fijner de roosterstructuur en hoe gedetailleerder het beeld kan worden.
Tussen het registratie-kristal en de patiënt wordt een collimator geplaatst. Dit is een dikke, loden plaat met zeer talrijke, goed georiënteerde kanaaltjes. De collimator fungeert als een filter die ervoor zorgt dat enkel die straling die voor de beeldvorming van belang is, op het kristal terecht komt. Ter vergelijking kan men denken aan het rooster dat bij de röntgen gebruikt wordt. Naargelang de fijnheid en de oriëntatie van de kanaaltjes onderscheidt men verschillende types van collimatoren : general purpose en high resolution zijn de belangrijkst te onthouden termen.
Het maken van een beeld wordt in het vakjargon een 'acquisitie' genoemd. Dit kan op verschillende manieren gebeuren : ofwel maakt men één beeld van het lichaamsdeel dat men onderzoekt en dit voor een iets langere tijd en dan spreekt men van een statische acquisitie; ofwel maakt men van dat lichaamsdeel een serie beeldjes, meestal van vrij korte tijdsduur, na elkaar en dan spreekt men van een dynamische acquisitie. De statische acquisitie wordt bijvoorbeeld gebruikt bij de botscan, terwijl de dynamische acquisitie gebruikt zal worden bij onderzoek van het hart of het opsporen van een portosystemische (lever)shunt.
Belangrijk om te begrijpen is het feit dat de gamma-scintigrafie een metabole beeldvormingstechniek is : met het radio-farmacon gaat men de metabole activiteit van de weefsels in beeld brengen, maar het anatomisch detail is eerder beperkt. Röntgen daarentegen is een anatomische beeldvormings-techniek : een goed detail in de beelden, maar ze vertellen niets over de metabole activiteit van de weefsels.
Beeldkwaliteit : altijd een compromis !
Voor een acquisitie van start kan gaan moeten een aantal zaken ingesteld worden die van belang zijn om een zo goed mogelijk detail in de beelden te krijgen. Zo moet men kiezen welke collimator men gaat gebruiken (general purpose versus high resolution), in welke matrix men gaat registreren (64 x 64, 128 x 128, 256 x 256, 512 x 512) en hoeveel counts men wil registreren of hoelang men een acquisitie wil laten lopen. Hoe langer men scant, hoe meer counts men kan registreren en hoe mooier het beeld wordt, maar ook hoe groter de kans dat de patiënt ondertussen beweegt en het beeld hierdoor terug minder scherp wordt. Hetzelfde geldt voor scannen met een fijnere collimator : voor een high resolution collimator moet men ongeveer 2 tot 4 x de scantijd verlengen. Ook voor de matrix geldt een gelijkaardige regel : verdubbelen van de matrix vereist een 4 x langere acquisitie-tijd en dus ook terug meer kans op bewegingsonscherpte. De onderzoeker zal dus, op basis van het doel en de verwachtingen van het onderzoek, een compromis moeten zoeken tussen al deze factoren.
Belangrijk om te begrijpen is het feit dat de gamma-scintigrafie een metabole beeldvormingstechniek is : met het radio-farmacon gaat men de metabole activiteit van de weefsels in beeld brengen, maar het anatomisch detail is eerder beperkt. Röntgen daarentegen is een anatomische beeldvormings-techniek : een goed detail in de beelden, maar ze vertellen niets over de metabole activiteit van de weefsels.
Beeldkwaliteit : altijd een compromis !
Voor een acquisitie van start kan gaan moeten een aantal zaken ingesteld worden die van belang zijn om een zo goed mogelijk detail in de beelden te krijgen. Zo moet men kiezen welke collimator men gaat gebruiken (general purpose versus high resolution), in welke matrix men gaat registreren (64 x 64, 128 x 128, 256 x 256, 512 x 512) en hoeveel counts men wil registreren of hoelang men een acquisitie wil laten lopen. Hoe langer men scant, hoe meer counts men kan registreren en hoe mooier het beeld wordt, maar ook hoe groter de kans dat de patiënt ondertussen beweegt en het beeld hierdoor terug minder scherp wordt. Hetzelfde geldt voor scannen met een fijnere collimator : voor een high resolution collimator moet men ongeveer 2 tot 4 x de scantijd verlengen. Ook voor de matrix geldt een gelijkaardige regel : verdubbelen van de matrix vereist een 4 x langere acquisitie-tijd en dus ook terug meer kans op bewegingsonscherpte. De onderzoeker zal dus, op basis van het doel en de verwachtingen van het onderzoek, een compromis moeten zoeken tussen al deze factoren.
Veiligheid boven alles !!
De radio-isotopen die bij scintigrafie gebruikt worden zijn radio-actieve produkten : door spontaan verval sturen ze electromagnetische energie uit onder de vorm van gamma-stralen. Gamma-straling is van dezelfde aard als licht en röntgen-straling (electromagnetisch). Bij röntgen- en gamma-straling is de energie van de fotonen (= energiepakketjes van de straling) gemiddeld duizend tot een miljoen maal hoger dan de energie van het gewone licht.
Op het moment dat de patiënt ingespoten of behandeld wordt met het radio-farmacon wordt hij dus ook radio-actief. De gamma-stralen gaan de weefsels van de patiënt penetreren, maar ook in de omgeving en zo ook bij de onderzoekers terecht komen. Bovendien moeten de onderzoekers bij de voorbereiding van de patiënt de benodigde radio-actieve produkten manipuleren en kunnen ze geconfronteerd worden met radio-actieve excreta van de patiënt (urine, faeces).
Hoog-energetisch electromagnetische straling zoals röntgen en gelukkig in mindere mate gamma-straling kan biologische schade veroorzaken afhankelijk van de activiteit van de straling, de gevoeligheid van de weefsels, de tijdsduur, de dosis enz. Daarom dienen strikte veiligheidseisen in acht genomen te worden. Deze maken deel uit van de nucleaire vergunning. Beschermende kledij, personendosimetrie, lood(glas)schermen, beschermende omhulsels voor injectie-flacons en spuiten, afgeschermde opslagplaatsen voor de isotopen en het afval, toegangscontrole, contaminatie-controle, isolatie van de patiënten, vermijden van contact met urine en dergelijke meer zijn onontbeerlijk. Uiteraard dient steeds gewerkt te worden met de laagst mogelijke doseringen en met radio-isotopen met zo kort mogelijke halfwaardetijd, zodat de radio-activiteit zo snel mogelijk verdwijnt. Bij technetium is de halfwaardetijd 6 uur wat betekent dat na 24 uur ong. 93% van de radio-activiteit verdwenen is. Bij een normale dosering kan de patiënt dan als veilig beschouwd worden. Na 72 uur is alle meetbare activiteit verdwenen. Afvalprodukten en excreta van de patiënten moeten afzonderlijk bewaard worden en mogen pas in het normale afvalcircuit terechtkomen nadat ze door een erkend controle-organisme vrij gegeven zijn.
De radio-isotopen die bij scintigrafie gebruikt worden zijn radio-actieve produkten : door spontaan verval sturen ze electromagnetische energie uit onder de vorm van gamma-stralen. Gamma-straling is van dezelfde aard als licht en röntgen-straling (electromagnetisch). Bij röntgen- en gamma-straling is de energie van de fotonen (= energiepakketjes van de straling) gemiddeld duizend tot een miljoen maal hoger dan de energie van het gewone licht.
Op het moment dat de patiënt ingespoten of behandeld wordt met het radio-farmacon wordt hij dus ook radio-actief. De gamma-stralen gaan de weefsels van de patiënt penetreren, maar ook in de omgeving en zo ook bij de onderzoekers terecht komen. Bovendien moeten de onderzoekers bij de voorbereiding van de patiënt de benodigde radio-actieve produkten manipuleren en kunnen ze geconfronteerd worden met radio-actieve excreta van de patiënt (urine, faeces).
Hoog-energetisch electromagnetische straling zoals röntgen en gelukkig in mindere mate gamma-straling kan biologische schade veroorzaken afhankelijk van de activiteit van de straling, de gevoeligheid van de weefsels, de tijdsduur, de dosis enz. Daarom dienen strikte veiligheidseisen in acht genomen te worden. Deze maken deel uit van de nucleaire vergunning. Beschermende kledij, personendosimetrie, lood(glas)schermen, beschermende omhulsels voor injectie-flacons en spuiten, afgeschermde opslagplaatsen voor de isotopen en het afval, toegangscontrole, contaminatie-controle, isolatie van de patiënten, vermijden van contact met urine en dergelijke meer zijn onontbeerlijk. Uiteraard dient steeds gewerkt te worden met de laagst mogelijke doseringen en met radio-isotopen met zo kort mogelijke halfwaardetijd, zodat de radio-activiteit zo snel mogelijk verdwijnt. Bij technetium is de halfwaardetijd 6 uur wat betekent dat na 24 uur ong. 93% van de radio-activiteit verdwenen is. Bij een normale dosering kan de patiënt dan als veilig beschouwd worden. Na 72 uur is alle meetbare activiteit verdwenen. Afvalprodukten en excreta van de patiënten moeten afzonderlijk bewaard worden en mogen pas in het normale afvalcircuit terechtkomen nadat ze door een erkend controle-organisme vrij gegeven zijn.
Scintigrafie bij gezelschapsdieren (meer info)
De gamma-scintigrafie wordt bij gezelschapsdieren hoofdzakelijk gebruikt bij :
- orthopedisch onderzoek en opsporen van metastasen van tumoren (botscan) : de patiënt wordt geïnjecteerd met technetium gebonden op een tracer die zich gaat nestelen in het beenweefsel. Na enkele uren vermindert door excretie de activiteit in de weke delen, maar blijft het radiofarmacon nog in sterke mate gebonden aan botweefsel. Zo verkrijgt men een beeld van het skelet en kunnen ontstekingshaarden of woekerende metastasen getraceerd worden.
- onderzoek van de schildklier bij hond en kat : zuiver technetium gedraagt zich op dezelfde manier als jodium en wordt na intraveneuze injectie van een minuscule dosis zeer snel opgenomen in de schildklier. Bij hypothyroïdie is deze opname gebrekkig en krijgen we de schildklier(en) slecht te zien. Bij hyperactiviteit van de schildklier zoals bvb. bij agressieve tumoren (carcinomen) komt ze meestal hyperactief in beeld.
- onderzoek op portosystemische(lever) shunt : zuiver technetium wordt ingebracht in het rectum of onder echo-controle ingespoten in de milt. Zo komt het snel terecht in de portale bloedvaten die het technetium eerst naar de lever brengen. Na passage door de lever komt het in het hart en de rest van het lichaam terecht. Bij een levershunt zullen we met een dynamische acquisitie (30 beelden van 4 seconden) kunnen vaststellen dat een deel van het technetium direct in het hart terecht komt en geen leverfase door maakt. Analyse van de activiteit thv. het hart en thv. de lever gedurende deze 3 minuten durende acquisitie laat toe het percentage bloed te bepalen dat door de shunt gaat.
De gamma-scintigrafie wordt bij gezelschapsdieren hoofdzakelijk gebruikt bij :
- orthopedisch onderzoek en opsporen van metastasen van tumoren (botscan) : de patiënt wordt geïnjecteerd met technetium gebonden op een tracer die zich gaat nestelen in het beenweefsel. Na enkele uren vermindert door excretie de activiteit in de weke delen, maar blijft het radiofarmacon nog in sterke mate gebonden aan botweefsel. Zo verkrijgt men een beeld van het skelet en kunnen ontstekingshaarden of woekerende metastasen getraceerd worden.
- onderzoek van de schildklier bij hond en kat : zuiver technetium gedraagt zich op dezelfde manier als jodium en wordt na intraveneuze injectie van een minuscule dosis zeer snel opgenomen in de schildklier. Bij hypothyroïdie is deze opname gebrekkig en krijgen we de schildklier(en) slecht te zien. Bij hyperactiviteit van de schildklier zoals bvb. bij agressieve tumoren (carcinomen) komt ze meestal hyperactief in beeld.
- onderzoek op portosystemische(lever) shunt : zuiver technetium wordt ingebracht in het rectum of onder echo-controle ingespoten in de milt. Zo komt het snel terecht in de portale bloedvaten die het technetium eerst naar de lever brengen. Na passage door de lever komt het in het hart en de rest van het lichaam terecht. Bij een levershunt zullen we met een dynamische acquisitie (30 beelden van 4 seconden) kunnen vaststellen dat een deel van het technetium direct in het hart terecht komt en geen leverfase door maakt. Analyse van de activiteit thv. het hart en thv. de lever gedurende deze 3 minuten durende acquisitie laat toe het percentage bloed te bepalen dat door de shunt gaat.
Scintigrafie bij het paard (meer info)
Bij het paard wordt vooral de bot-scintigrafie toegepast als aanvulling op het orthopedisch onderzoek en het onderzoek van kopschudden. De techniek laat een overzichtelijke beeldvorming toe van het gehele paard, wat ideaal is bij het opsporen van multipele problematieken, onderzoek van het bekken en de rug, onderzoek van kreupelheden die niet duidelijk gelocaliseerd kunnen worden enz. Door zijn gevoeligheid laat de techniek frequent toe om afwijkingen op te sporen die met röntgen of echo niet kunnen gelocaliseerd worden. Voor de beeldvorming van de ledematen bij paarden zijn een aantal specifieke maatregelen nodig ter voorbereiding van de patiënt voor de scan (onder andere longeren-bandageren ter bevordering van de bloedcirculatie in de voeten voorafgaand aan de injectie van het radio-farmacon).
Bij het paard wordt vooral de bot-scintigrafie toegepast als aanvulling op het orthopedisch onderzoek en het onderzoek van kopschudden. De techniek laat een overzichtelijke beeldvorming toe van het gehele paard, wat ideaal is bij het opsporen van multipele problematieken, onderzoek van het bekken en de rug, onderzoek van kreupelheden die niet duidelijk gelocaliseerd kunnen worden enz. Door zijn gevoeligheid laat de techniek frequent toe om afwijkingen op te sporen die met röntgen of echo niet kunnen gelocaliseerd worden. Voor de beeldvorming van de ledematen bij paarden zijn een aantal specifieke maatregelen nodig ter voorbereiding van de patiënt voor de scan (onder andere longeren-bandageren ter bevordering van de bloedcirculatie in de voeten voorafgaand aan de injectie van het radio-farmacon).
Ook beeldvorming van de longfunctionaliteit is mogelijk, maar wordt, gezien de contaminatie-risico's (verspreiding van radio-actieve druppeltjes in de omgevingslucht van de onderzoeksruimte) en de complexiteit van de techniek, slechts zelden toegepast.
