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甲状腺荧光定量扫描技术及临床经验
1978年4月发表在《美国放射学杂志》上的文章
DOI: 10.2214/ajr.130.3.517 · 来源: PubMed
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马萨诸塞州总医院
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来自:James H Thrall
检索日期: 2016年9月18日
甲状腺荧光定量扫描技术及临床经验
JAMES H. THRALL,1 bull;2 MICHAEL T. GILLEN,1 bull;3 MERRILL C. JOHNSON,ROBERT J. CORCORAN,1 AND LEONARD WARTOFSKY 1
本文描述了使用改进的荧光扫描系统定量甲状腺碘含量的方法。该技术不需要计算机。使用两个单通道分析仪和数字缩放器来确定碘k-alpha;x射线的净计数,并且根据放置在甲状腺模型中的已知量的碘的研究校准每毫克计数的系统响应。
对250名患有各种甲状腺疾病的患者进行甲状腺碘含量的荧光定量。被判定为没有甲状腺疾病证据的30名甲状腺功能正常的患者平均10.1plusmn;3.9mg腺体碘。几个主要诊断类别的结果是:未治疗的格雷夫斯病,28例,24.4plusmn;9.9 mg;弥漫性甲状腺功能正常甲状腺肿,14例,16.1plusmn;7.4 mg;原发性甲状腺功能减退症,7例,0.5 mg;无毒多结节性甲状腺肿,28例,7.3plusmn;4.1毫克。
对医学和碘-131治疗格雷夫斯病患者的随访研究通常显示,持续性甲状腺功能亢进患者的碘含量升高,甲状腺功能正常患者的碘含量低于正常平均值,甲状腺功能减退患者仅为微量。尽管荧光碘定量的临床作用仍有待完全确定,但该技术提供了关于甲状腺状态的重要参数的其他信息。
介绍
Hoffer及其同事最初引入的荧光甲状腺扫描[1,2]提供了甲状腺内稳定碘(碘-127)分布的定性图。两种市售荧光扫描系统使用相同的基本原理,尽管具有不同的几何构型[1-5]。两个系统都使用60 keV的镅-241gamma;射线激发甲状腺中的内源性碘-127的特征x射线。激发的辐射束以常规直线扫描的方式与高分辨率固态探测器同步通过腺体。由于所发射的特征x射线的相对数量是激发辐射束下碘含量在体积中的直接函数,因此任何点的光扫描强度都是碘含量的定性指标[3,4,6]。
Hoffer和Gottschalk[3,6]发现,通过保持速度和线间距的恒定扫描因子,甲状腺图像的密度为定性比较患者之间的腺体碘含量提供了一种手段。根据他们的经验,由于桥本氏甲状腺炎引起的甲状腺功能减退症患者表现出持续低的甲状腺碘含量,并且许多甲状腺功能亢进症患者的总甲状腺碘增加。
Patton等人[4]修改了荧光技术,通过将荧光扫描仪与数字计算机接口,可以对甲状腺碘-127进行实际定量。使用感兴趣区域技术校正散射的背景辐射,他们准确地量化了甲状腺内选定感兴趣区域的总甲状腺碘以及碘含量。
我们工作的目的是开发一种定量荧光技术,该技术不需要计算机分析,并且可以将背景校正过程整合到整个扫描中。我们描述了定量荧光技术的技术基础,并介绍了400次定量甲状腺碘测定的初步临床经验。
材料与方法
所有研究均使用了同心源探测器配置的Ortec 4820型荧光扫描系统(Ortec公司,田纳西州橡树岭米德兰路100号),该系统连接到一台麦格纳扫描仪V上。对系统进行了详细的描述[5]。它的独特之处在于使用了20个单独的镅-241放射源,这些放射源围绕一个位于中心位置的探测器呈圆形排列。20个激发的辐射光束分别准直到准直器正面下方4.5厘米处的公共点。锂漂移硅探测器在同一点粗略聚焦。为了量化,碘k-alpha;特征x射线的光峰窗口以28.5keV为中心,宽度为1.8keV。选择1.8keV的宽度以对应于光谱测定的特征x射线峰的第十最大值处的全宽度[5](图1)。此窗口中的总计数由数字缩放器记录。第二个单通道分析仪的窗口以相同的能量为中心,但打开直到计数率恰好等于扫描头在不含碘软组织上时第一个窗口的两倍。由于碘k-alpha;特征x射线引起的净计数是第一个窗口中的计数减去第二个窗口中的计数的两倍。图2提供了电子设备的框图。
从幻影研究中确定了将净计数与甲状腺中碘-127毫克相关的校准曲线。将具有插入物和金属硬件的甲状腺模型扫描仪与新制备的碘化钾溶液一起使用。还评估了各种更容易获得的碘来源作为
Received May 5, 1977; accepted after revision November 22, 1977.
1Department of Radiology, Nuclear Medicine Section, Walter Reed Army Medical Center, Washington, D.C. 20012.
2Present address: Division of Nuclear Medicine, Department of Internal Medicine, University of Michigan Medical Center, Ann Arbor, Michigan 48109. Address reprint requests to J. H. Thrall.
3Present address: Department of Radiation Therapy, Medical College of Wisconsin, Milwaukee, Wisconsin 53226.
Am J Roentgenol 130:517-522, March 1978
copy;1978 American Roentgen Ray Society 517 0361-803X/78/0300-0517 $02.00
518 THRALL ET AL.
参考材料。其中包括放射性造影剂和甲状腺激素的各种合成制剂。
首次系统校准后,将12具尸体甲状腺全部取出,并在组织等效的颈部模型中进行研究。这些腺体是在12次连续的死后检查中获得的,没有试图将研究局限于正常甲状腺。有几个甲状腺结节。颈部模型直径约14厘米,腺体前表面低于模型前表面1.5厘米。用化学方法测定总碘含量,并与荧光定量结果相关联。
在一组15名正常志愿者中测定了定量程序的临床重复性。连续几天对受试者进行研究。图像与量化相结合,以确保两项研究都包括整个甲状腺。在受试者仰卧和颈部伸展的情况下,通过常规的直线发射扫描完成定位。在甲状腺峡部水平的中线处,丘脑到皮肤的距离为2.5厘米。扫描速度50cm/min,行距0.2cm。
在所有的实验和临床研究中,用多通道分析仪获得了0-60kev的光谱。对所有用于体模研究或临床研究中潜在视野的材料进行评估,以确定是否存在原子序数接近碘的微量元素。这样的元素可能会干扰后地窗。还评估了甲状腺放射的影响。
由于在临床研究中,由于视窗轻微的电子漂移甚至扫描速度控制而导致的系统响应的细微变化是不可能实现的,因此开发了一种质量控制系统。使用新制备的碘化钾溶液进行绝对校准,并对照固体形式的有机碘(嵌入石蜡中)校准源检查日常系统响应。
系统校准后,对250名甲状腺门诊患者进行了400多次甲状腺荧光定量扫描。同时对20名正常志愿者进行了研究。
结果
图3显示了幻影研究中与碘毫克数相关的校准曲线。扫描速度为50cm/min,线间距为0.2 cm时,净响应约为1000个计数/mg。
尸体研究的结果如图4所示。化学分析和荧光分析之间的相关性非常显著(r=0.92;Plt;0.01)。腺体的重量从5.2到28克不等(平均16.0克)。最大的差异出现在结节性甲状腺肿中,其中95%以上的总腺碘包含在一个直径约5-6厘米的显性结节中。荧光技术低估了碘的含量(图4)。
碘定量的临床重现性良好。在15名志愿者中,配对观察结果的相关性非常显著(r=0.95;Plt;0.001)。最大绝对差异在2毫克左右。这表明,随着治疗时间的推移,碘含量的变化可以通过荧光定量来达到合理的准确度。
在探测器视场内或潜在视场内的衣物和其他材料中检测到了几种微量元素。其中包括锡、锑、碲和钡。前三种具有特征性的x射线(k或k11),其能量落在窗口的范围内(表1,图1)。钡特征x射线的能量不在窗口的能量范围内。微量元素导致光谱伪影的存在并不奇怪。微量元素存在于衣服和化妆品中,当然,碘本身也被用于医院发现的许多肥皂和清洁溶液中。为了准确量化,这些都必须从扫描区域移除。
除了可以干扰定量的非放射性微量元素外,碘-131和碘-125还有显著的影响。碘-131衰变为氙-131的过程中,大约有4%的内转换,x射线发射量为29.2kev。在碘-125中,碲-125的27.4kev x射线的丰度超过95%。
对于该系统中可用的能量分辨率和所述的窗口选择,在诊断研究或使用这些放射性碘治疗后,无法量化。另一方面,用锝-99m仍然可以定量。异构转变中内部转换产生的特征x射线低于窗口能量(图5)。140kev伽马的散射有助于一般背景,但在窗户的能量范围内基本上是相同的。
QUANTITATIVE THYROID FLUORESCENT SCANNING 519
系统相当稳定。在3个月的时间里,没有发现电子学的显著漂移或校准曲线的变化。然而,有必要对探测器进行一次温度循环。探测器重新冷却后,窗口设置和网络响应都发生了变化,需要重新校准和设置。扫描速度和行距控制的意外变化最初发生。由于它们直接影响网络系统的反应,这些控制是半永久固定的位置。
没有找到完全令人满意的替代品来代替新配制的无机碘溶液。射线造影剂中碘的浓度变化很大。合成甲状腺激素在供应商之间也有所不同,但提供了固体形式的碘的有用来源,不受升华的影响,可用于日常质量控制。
对于临床研究,按诊断类别的碘定量总结见表2。纳入正常范畴的30名患者均为临床和化学正常甲状腺(正常T、树脂摄取、T4和24小时放射性碘摄取),甲状腺无触诊异常,常规放射性核素甲状腺扫描无异常。在这一组中发现的10.1毫克的平均值与20名没有进行实验室或放射性示踪剂研究的志愿者基本相同,他们分别在表2中报告。
平均而言,未经治疗的格雷夫斯病和弥漫性甲状腺肿患者的甲状腺碘总量增加。尽管格雷夫斯病患者的平均值是正常平均值的2.4倍,但这些范围与具有约5.3mg腺体碘的最低甲状腺功能亢进患者重叠。甲亢与正常人之间的平均值差异有统计学意义(Plt;0.001)。由于后者测定的主观性质,没有尝试将碘含量与腺体大小的临床估计联系起来。
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