Pozitronska emisijska tomografija

Pozitronska emisijska tomografija (PET) je metoda za preučevanje presnovne in funkcionalne aktivnosti telesnih tkiv in vivo. Metoda temelji na pojavu pozitronske emisije, ki jo opazimo v radiofarmacevtiku, vnesenem v telo, med njegovo porazdelitvijo in kopičenjem v različnih organih. V nevrologiji je glavna uporabna točka metode preučevanje možganskega metabolizma pri številnih boleznih. Spremembe v kopičenju nuklidov v katerem koli delu možganov kažejo na kršitev nevronske aktivnosti.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Indikacije za pozitronsko emisijsko tomografijo

Indikacije za pozitronsko emisijsko tomografijo vključujejo testiranje miokardne hibernacije pri bolnikih, ki so jim opravili koronarni bypass ali presaditev srca, ter razlikovanje med metastazami in nekrozo ter fibrozo v povečanih bezgavkah pri bolnikih z rakom. PET se uporablja tudi za oceno pljučnih vozličev in ugotavljanje njihove presnovne aktivnosti ter za diagnosticiranje pljučnega raka, raka vratu, limfoma in melanoma. CT se lahko kombinira s pozitronsko emisijsko tomografijo za korelacijo morfoloških in funkcionalnih podatkov.

Priprava na pozitronsko emisijsko tomografijo

PET se izvaja na tešče (zadnji obrok je 4-6 ur pred preiskavo). Trajanje preiskave je od 30 do 75 minut, odvisno od obsega posega. Med 30-40 minutami, potrebnimi za vnos danega zdravila v presnovne procese telesa, morajo biti pacienti v pogojih, ki zmanjšujejo možnost motorične, govorne in čustvene aktivnosti, da se zmanjša verjetnost lažno pozitivnih rezultatov. Za to je pacient nameščen v ločenem prostoru z zvočno izoliranimi stenami; pacient leži z zaprtimi očmi.

Alternativne metode

Druge metode funkcionalnega nevrološkega slikanja, kot so magnetna resonančna spektroskopija, CT z enojno fotonsko emisijo, perfuzija in funkcionalna magnetna resonanca, lahko do neke mere služijo kot alternativa PET.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Emisijska tomografija z enim fotonom

Cenejša možnost za radioizotopski pregled intravitalne strukture možganov je računalniška tomografija z eno fotonsko emisijo.

Ta metoda temelji na registraciji kvantnega sevanja, ki ga oddajajo radioaktivni izotopi. Za razliko od metode PET se pri računalniški tomografiji z eno fotonsko emisijo uporabljajo elementi, ki ne sodelujejo v presnovi (Tc99, TI-01), in s pomočjo y-kamere, ki se vrti okoli objekta, se registrirajo posamezni kvanti (fotoni) namesto parnih.

Ena od modifikacij metode računalniške tomografije z enojno fotonsko emisijo je vizualizacija lokalnega možganskega pretoka krvi. Pacientu se vdihne plinska mešanica, ki vsebuje ksenon-133, ki se raztopi v krvi, in s pomočjo računalniške analize se zgradi tridimenzionalna slika porazdelitve virov fotonske emisije v možganih s prostorsko ločljivostjo približno 1,5 cm. Ta metoda se uporablja zlasti za preučevanje značilnosti lokalnega možganskega pretoka krvi pri cerebrovaskularnih boleznih in različnih vrstah demence.

Vrednotenje rezultatov

PET vrednotenje se izvaja z vizualnimi in semikvantitativnimi metodami. Vizualno vrednotenje PET podatkov se izvaja z uporabo črno-belih in različnih barvnih lestvic, kar omogoča določitev intenzivnosti kopičenja radiofarmacevtikov v različnih delih možganov, identifikacijo žarišč patološke presnove ter oceno njihove lokalizacije, kontur in velikosti.

Pri semikvantitativni analizi se izračuna razmerje med kopičenjem radiofarmacevtskih snovi med dvema enako velikima območjema, od katerih eno ustreza najaktivnejšemu delu patološkega procesa, drugo pa nespremenjenemu kontralateralnemu območju možganov.

Uporaba PET v nevrologiji nam omogoča reševanje naslednjih težav:

• preučiti aktivnost določenih možganskih področij, ko so izpostavljeni različnim dražljajem;
• izvajati zgodnjo diagnozo bolezni;
• izvajati diferencialno diagnostiko patoloških procesov s podobnimi kliničnimi manifestacijami;
• napovedati potek bolezni, oceniti učinkovitost terapije.

Glavne indikacije za uporabo tehnike v nevrologiji so:

• cerebrovaskularna patologija;
• epilepsija;
• Alzheimerjeva bolezen in druge oblike demence;
• degenerativne bolezni možganov (Parkinsonova bolezen, Huntingtonova bolezen);
• demielinizirajoče bolezni;
• možganski tumorji.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ]

Epilepsija

PET z 18-fluorodeoksiglukozo omogoča odkrivanje epileptogenih žarišč, zlasti pri fokalnih oblikah epilepsije, in oceno presnovnih motenj v teh žariščih. V interiktalnem obdobju je za epileptogeno žariščno cono značilen hipometabolizem glukoze, območje zmanjšane presnove pa v nekaterih primerih znatno presega velikost žarišča, ugotovljenega z uporabo strukturnih nevroslikovnih metod. Poleg tega PET omogoča odkrivanje epileptogenih žarišč tudi v odsotnosti elektroencefalografskih in strukturnih sprememb, zato se lahko uporablja pri diferencialni diagnozi epileptičnih in neepileptičnih napadov. Občutljivost in specifičnost metode se znatno povečata s kombinirano uporabo PET z elektroencefalografijo (EEG).

V času epileptičnega napada opazimo povečanje regionalne presnove glukoze na območju epileptogenega žarišča, pogosto v kombinaciji z zaviranjem na drugem področju možganov, po napadu pa ponovno zabeležimo hipometabolizem, katerega resnost se začne zanesljivo zmanjševati 24 ur po napadu.

PET se lahko uspešno uporablja tudi pri odločanju o indikacijah za kirurško zdravljenje različnih oblik epilepsije. Predoperativna ocena lokalizacije epileptičnih žarišč omogoča izbiro optimalne taktike zdravljenja in bolj objektivno prognozo izida predlaganega posega.

[ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ]

Cerebrovaskularna patologija

V diagnostiki ishemične kapi se PET obravnava kot metoda za določanje živega, potencialno obnovljivega možganskega tkiva v coni ishemične penumbre, kar bo omogočilo določitev indikacij za reperfuzijsko terapijo (trombolizo). Uporaba ligandov centralnih benzodiazepinskih receptorjev, ki služijo kot označevalci nevronske integritete, omogoča dokaj jasno razlikovanje med nepovratno poškodovanim in živim možganskim tkivom v coni ishemične penumbre v zgodnji fazi kapi. Prav tako je mogoče izvesti diferencialno diagnostiko med svežimi in starimi ishemičnimi žarišči pri bolnikih s ponavljajočimi se ishemičnimi epizodami.

[ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]

Alzheimerjeva bolezen in druge vrste demence

Pri diagnosticiranju Alzheimerjeve bolezni se občutljivost PET giblje od 76 do 93 % (povprečno 86 %), kar potrjujejo tudi materiali obdukcije.

Za PET pri Alzheimerjevi bolezni je značilno izrazito fokalno zmanjšanje možganskega metabolizma predvsem v neokortikalnih asociacijskih področjih skorje (posteriorni cingulatni, temporoparietalni in frontalni multimodalni korteks), pri čemer so spremembe bolj izrazite v dominantni hemisferi. Hkrati bazalni gangliji, talamus, mali možgani in skorja, odgovorni za primarne senzorične in motorične funkcije, ostanejo relativno nedotaknjeni. Najbolj značilen za Alzheimerjevo bolezen je bilateralni hipometabolizem v temporoparietalnih področjih možganov, ki se v napredovalih fazah lahko kombinira z zmanjšanjem metabolizma v frontalnem korteksu.

Za demenco zaradi cerebrovaskularne bolezni je značilna prevladujoča prizadetost čelnih režnjev, vključno s cingularnim in superiornim frontalnim girusom. Bolniki z vaskularno demenco imajo običajno tudi neenakomerna območja zmanjšane presnove v beli snovi in skorji, ki pogosto vključujejo mali možgani in podkorteks. Frontotemporalna demenca kaže zmanjšano presnovo v čelnem, anteriornem in medialnem temporalnem korteksu. Bolniki z Lewyjevo telesčno demenco imajo dvostranske temporoparietalne presnovne primanjkljaje, ki spominjajo na Alzheimerjevo bolezen, vendar pogosto vključujejo okcipitalni korteks in mali možgani, ki sta pri Alzheimerjevi bolezni običajno nedotaknjena.

Vzorec presnovnih sprememb pri različnih stanjih, povezanih z demenco

Etiologija demence	Območja presnovnih motenj
Alzheimerjeva bolezen	Poškodba parietalne, temporalne in posteriorne cingulatne skorje se pojavi najzgodneje z relativno ohranjenostjo primarne senzomotorične in primarne vidne skorje ter z ohranjenostjo striatuma, talamusa in malih možganov. V zgodnjih fazah je primanjkljaj pogosto asimetričen, vendar se degenerativni proces sčasoma manifestira bilateralno.
Vaskularna demenca	Hipometabolizem in hipoperfuzija v prizadetih kortikalnih, subkortikalnih področjih in malem mozgu
Demenca frontalnega tipa	Najprej so prizadeti frontalni korteks, anteriorna temporalna skorja in mediotemporalne regije, s sprva večjo stopnjo resnosti poškodbe kot parietalna in lateralna temporalna skorja, z relativno ohranjenostjo primarne senzomotorične in vidne skorje.
Huntingtonova horeja	Kaudatna in lečasta jedra so prizadeta prej s postopno difuzno prizadetostjo skorje
Demenca pri Parkinsonovi bolezni	Značilnosti, podobne Alzheimerjevi bolezni, vendar z večjo prizadetostjo mediotemporalne regije in manjšo prizadetostjo vidne skorje
Demenca z Lewyjevimi telesci	Motnje, značilne za Alzheimerjevo bolezen, vendar z manjšo ohranjenostjo vidne skorje in morda malih možganov

Uporaba PET kot napovedovalca razvoja demence Alzheimerjeve vrste, zlasti pri bolnikih z blago in zmerno kognitivno okvaro, je obetavna.

Trenutno se poskuša preučevati cerebralna amiloidoza in vivo z uporabo PET, z uporabo posebnih amiloidnih ligandov, za namene predklinične diagnoze demence pri posameznikih z dejavniki tveganja. Preučevanje resnosti in lokalizacije cerebralne amiloidoze omogoča tudi zanesljivo izboljšanje diagnostike v različnih fazah bolezni. Poleg tega uporaba PET, zlasti v dinamiki, omogoča natančnejše napovedovanje poteka bolezni in objektivno oceno učinkovitosti terapije.

[ 41 ], [ 42 ], [ 43 ], [ 44 ], [ 45 ]

Parkinsonova bolezen

PET z uporabo specifičnega liganda B18-fluorodope omogoča kvantitativno določanje pomanjkanja sinteze in shranjevanja dopamina v presinaptičnih striatalnih terminalih pri Parkinsonovi bolezni. Prisotnost značilnih sprememb omogoča postavitev diagnoze in organizacijo preventivnih in terapevtskih ukrepov že v zgodnjih, včasih predkliničnih fazah bolezni.

Uporaba PET omogoča diferencialno diagnozo Parkinsonove bolezni z drugimi boleznimi, katerih klinična slika vključuje ekstrapiramidne simptome, kot je multipla sistemska atrofija.

Stanje samih dopaminskih receptorjev je mogoče oceniti s PET z ligandom H2-receptorja _raklopridom. Pri Parkinsonovi bolezni se zmanjša število presinaptičnih dopaminergičnih terminalov in količina dopaminskega prenašalca v sinaptični špranji, medtem ko se pri drugih nevrodegenerativnih boleznih (npr. multipla sistemska atrofija, progresivna supranuklearna paraliza in kortikobazalna degeneracija) zmanjša število dopaminskih receptorjev v striatumu.

Poleg tega nam uporaba PET omogoča napovedovanje poteka in hitrosti napredovanja bolezni, oceno učinkovitosti zdravljenja z zdravili in pomoč pri določanju indikacij za kirurško zdravljenje.

Huntingtonova horeja in druge hiperkinezije

Za rezultate PET pri Huntingtonovi horei je značilno zmanjšanje presnove glukoze v repastih jedrih, kar omogoča predklinično diagnostiko bolezni pri posameznikih z visokim tveganjem za razvoj bolezni glede na rezultate testiranja DNK.

Pri torzijski distoniji PET z 18-fluorodeoksiglukozo razkrije zmanjšanje regionalne ravni presnove glukoze v kaudatnem in lentiformnem jedru, pa tudi v frontalnih projekcijskih poljih mediodorsalnega talamičnega jedra, ob nespremenjeni splošni ravni presnove.

Multipla skleroza

PET z 18-fluorodeoksiglukozo pri bolnikih z multiplo sklerozo kaže difuzne spremembe v presnovi možganov, vključno s sivo možganovino. Ugotovljene kvantitativne presnovne motnje lahko služijo kot označevalec aktivnosti bolezni, odražajo patofiziološke mehanizme razvoja poslabšanja, pomagajo pri napovedovanju poteka bolezni in ocenjevanju učinkovitosti terapije.

Možganski tumorji

CT ali MRI omogočata pridobivanje zanesljivih informacij o lokalizaciji in obsegu tumorske poškodbe možganskega tkiva, vendar ne omogočata v celoti razlikovanja benignih od malignih lezij z visoko natančnostjo. Poleg tega metode strukturnega nevroslikovnega slikanja nimajo zadostne specifičnosti za razlikovanje med ponovitvijo tumorja in radiacijsko nekrozo. V teh primerih postane PET metoda izbire.

Poleg 18-fluorodeoksiglukoze se za diagnosticiranje možganskih tumorjev uporabljajo tudi drugi radiofarmacevtiki, kot sta ^11C -metionin in ^11C -tirozin. Zlasti PET z ^11C -metioninom je občutljivejša metoda za odkrivanje astrocitomov kot PET z 18-fluorodeoksiglukozo in se lahko uporablja tudi za oceno tumorjev nizke stopnje. PET z ^11C -tirozinom omogoča razlikovanje malignih tumorjev od benignih možganskih lezij. Poleg tega visoko in slabo diferencirani možganski tumorji kažejo različno kinetiko absorpcije tega radiofarmacevtika.

Trenutno je PET ena najbolj natančnih in visokotehnoloških raziskav za diagnosticiranje različnih bolezni živčnega sistema. Poleg tega se ta metoda lahko uporablja za preučevanje delovanja možganov pri zdravih ljudeh v znanstvenoraziskovalne namene.

Uporaba metode zaradi nezadostne opreme in visokih stroškov ostaja izjemno omejena in je na voljo le v velikih raziskovalnih centrih, vendar je potencial PET precej velik. Uvedba tehnike, ki omogoča sočasno izvajanje MRI in PET s poznejšo kombinacijo pridobljenih slik, se zdi izjemno obetavna, kar bo omogočilo pridobitev maksimalnih informacij o strukturnih in funkcionalnih spremembah v različnih delih možganskega tkiva.

Kaj je pozitronska emisijska tomografija?

Za razliko od standardne magnetne resonance (MRI) ali CT, ki primarno zagotavljata anatomsko sliko organa, PET ocenjuje funkcionalne spremembe na ravni celičnega metabolizma, ki jih je mogoče prepoznati že v zgodnjih, predkliničnih fazah bolezni, ko strukturne nevroslikovne metode ne razkrivajo nobenih patoloških sprememb.

PET uporablja različne radiofarmacevtike, označene s kisikom, ogljikom, dušikom, glukozo, torej naravnimi presnovki telesa, ki so vključeni v presnovo skupaj z lastnimi endogenimi presnovki. Posledično je mogoče oceniti procese, ki se dogajajo na celični ravni.

Najpogostejši radiofarmacevtski izdelek, ki se uporablja pri PET, je fluorodeoksiglukoza. Drugi radiofarmacevtski izdelki, ki se pogosto uporabljajo pri PET, vključujejo ^11C -metionin (MET) in ^11C -tirozin.

Sevalna obremenitev pri največjem odmerku uporabljenega zdravila ustreza sevalni obremenitvi, ki jo bolnik prejme med rentgenskim slikanjem prsnega koša v dveh projekcijah, zato je preiskava relativno varna. Kontraindicirana je za ljudi s sladkorno boleznijo, z ravnijo sladkorja v krvi več kot 6,5 mmol/l. Kontraindikacije vključujejo tudi nosečnost in dojenje.