Tomografie cu emisie de pozitroni

Tomografia cu emisie de pozitroni (PET) este o metodă de studiere a activității metabolice și funcționale a țesuturilor corporale in vivo. Metoda se bazează pe fenomenul emisiei de pozitroni observat într-un radiofarmaceutic introdus în organism în timpul distribuției și acumulării sale în diverse organe. În neurologie, principalul punct de aplicare al metodei este studiul metabolismului cerebral în cadrul unei serie de boli. Modificările acumulării de nuclizi în orice zonă a creierului sugerează o încălcare a activității neuronale.

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

Indicații pentru tomografia cu emisie de pozitroni

Indicațiile pentru tomografia cu emisie de pozitroni includ testarea hibernării miocardice la pacienții supuși bypass-ului coronarian sau transplantului cardiac și diferențierea metastazelor de necroză și fibroză în ganglionii limfatici măriți la pacienții cu cancer. PET este, de asemenea, utilizat pentru a evalua nodulii pulmonari și a determina dacă sunt activi metabolic, precum și pentru a diagnostica cancerul pulmonar, cancerul de gât, limfomul și melanomul. CT poate fi combinată cu tomografia cu emisie de pozitroni pentru a corela datele morfologice și funcționale.

Pregătirea pentru tomografia cu emisie de pozitroni

PET-ul se efectuează pe stomacul gol (ultima masă este cu 4-6 ore înainte de examinare). Durata examinării este de la 30 la 75 de minute, în funcție de amploarea procedurii. În timpul celor 30-40 de minute necesare introducerii medicamentului administrat în procesele metabolice ale organismului, pacienții trebuie să se afle în condiții care să minimizeze posibilitatea activității motorii, de vorbire și emoționale pentru a reduce probabilitatea unor rezultate fals pozitive. Pentru aceasta, pacientul este plasat într-o cameră separată cu pereți izolenți; pacientul stă întins cu ochii închiși.

Metode alternative

Alte metode de neuroimagistică funcțională, cum ar fi spectroscopia de rezonanță magnetică, tomografia computerizată cu emisie de fotoni singulari, perfuzia și RMN-ul funcțional, pot servi într-o oarecare măsură ca alternativă la PET.

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

Tomografie cu emisie de fotoni singulari

O opțiune mai puțin costisitoare pentru examinarea cu radioizotopi a structurii intravitale a creierului este tomografia computerizată cu emisie de fotoni unici.

Această metodă se bazează pe înregistrarea radiației cuantice emise de izotopii radioactivi. Spre deosebire de metoda PET, tomografia computerizată cu emisie de fotoni singulari utilizează elemente care nu participă la metabolism (Tc99, TI-01), iar cu ajutorul unei camere y care se rotește în jurul obiectului, sunt înregistrate cuante individuale (fotoni) în loc de cuante perechi.

Una dintre modificările metodei tomografiei computerizate cu emisie de fotoni unici este vizualizarea fluxului sanguin cerebral local. Pacientului i se administrează un amestec de gaze pentru a-l inhala, care conține xenon-133, care se dizolvă în sânge, iar cu ajutorul analizei computerizate se construiește o imagine tridimensională a distribuției surselor de emisie de fotoni în creier, cu o rezoluție spațială de aproximativ 1,5 cm. Această metodă este utilizată, în special, pentru a studia caracteristicile fluxului sanguin cerebral local în bolile cerebrovasculare și în diferite tipuri de demență.

Evaluarea rezultatelor

Evaluarea PET se efectuează folosind metode vizuale și semicantitative. Evaluarea vizuală a datelor PET se realizează atât folosind alb-negru, cât și diverse scale de culori, permițând determinarea intensității acumulării radiofarmaceutice în diferite părți ale creierului, identificarea focarelor de metabolism patologic și evaluarea localizării, contururilor și dimensiunilor acestora.

Într-o analiză semicantitativă, se calculează raportul acumulării radiofarmaceutice între două zone de dimensiuni egale, dintre care una corespunde părții celei mai active a procesului patologic, iar cealaltă zonei contralaterale neschimbate a creierului.

Utilizarea PET în neurologie ne permite să rezolvăm următoarele probleme:

• studiază activitatea anumitor zone ale creierului atunci când sunt expuse diverși stimuli;
• efectuarea diagnosticării precoce a bolilor;
• efectuarea diagnosticului diferențial al proceselor patologice cu manifestări clinice similare;
• a prezice evoluția bolii, a evalua eficacitatea terapiei.

Principalele indicații pentru utilizarea tehnicii în neurologie sunt:

• patologie cerebrovasculară;
• epilepsie;
• Boala Alzheimer și alte forme de demență;
• boli degenerative ale creierului (boala Parkinson, boala Huntington);
• boli demielinizante;
• tumori cerebrale.

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

Epilepsie

PET cu 18-fluorodeoxiglucoză permite detectarea focarelor epileptogene, în special în formele focale de epilepsie, și evaluarea tulburărilor metabolice în aceste focare. În perioada interictală, zona focarului epileptogen este caracterizată prin hipometabolism al glucozei, iar zona de metabolism redus depășește în unele cazuri semnificativ dimensiunea focarului stabilit folosind metode de neuroimagistică structurală. În plus, PET permite detectarea focarelor epileptogene chiar și în absența modificărilor electroencefalografice și structurale, putând fi utilizat în diagnosticul diferențial al crizelor epileptice și non-epileptice. Sensibilitatea și specificitatea metodei cresc semnificativ odată cu utilizarea combinată a PET cu electroencefalografia (EEG).

În momentul unei crize epileptice, se observă o creștere a metabolismului regional al glucozei în zona focarului epileptogen, adesea în combinație cu supresia într-o altă zonă a creierului, iar după criză se înregistrează din nou hipometabolism, a cărui severitate începe să scadă în mod constant la 24 de ore după criză.

PET poate fi utilizat cu succes și în stabilirea indicațiilor pentru tratamentul chirurgical al diferitelor forme de epilepsie. Evaluarea preoperatorie a localizării focarelor epileptice permite alegerea tacticilor terapeutice optime și elaborarea unui prognostic mai obiectiv al rezultatului intervenției propuse.

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

Patologie cerebrovasculară

În diagnosticul accidentului vascular cerebral ischemic, PET este considerată o metodă de determinare a țesutului cerebral viabil, potențial recuperabil, în zona de penumbră ischemică, ceea ce va permite specificarea indicațiilor pentru terapia de reperfuzie (tromboliză). Utilizarea liganzilor receptorilor centrali ai benzodiazepinelor, care servesc drept markeri ai integrității neuronale, permite o distincție destul de clară între țesutul cerebral deteriorat ireversibil și cel viabil din zona de penumbră ischemică într-un stadiu incipient al accidentului vascular cerebral. De asemenea, este posibil să se efectueze diagnostice diferențiale între focarele ischemice proaspete și cele vechi la pacienții cu episoade ischemice repetate.

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

Boala Alzheimer și alte tipuri de demență

În diagnosticarea bolii Alzheimer, sensibilitatea PET variază de la 76 la 93% (în medie 86%), ceea ce este confirmat de materialele studiului autopsiei.

TEP în boala Alzheimer se caracterizează printr-o scădere focală pronunțată a metabolismului cerebral în principal în zonele de asociație neocorticală ale cortexului (cortexul cingular posterior, cortexul multimodal temporoparietal și frontal), modificările fiind mai pronunțate în emisfera dominantă. În același timp, ganglionii bazali, talamusul, cerebelul și cortexul responsabile de funcțiile senzoriale și motorii primare rămân relativ intacte. Cel mai tipic pentru boala Alzheimer este hipometabolismul bilateral în zonele temporoparietale ale creierului, care în stadii avansate se poate combina cu o scădere a metabolismului în cortexul frontal.

Demența cauzată de boli cerebrovasculare este caracterizată printr-o afectare predominantă a lobilor frontali, inclusiv a cingulului și a girusului frontal superior. Pacienții cu demență vasculară prezintă, de obicei, zone neuniforme de metabolism scăzut în substanța albă și cortex, implicând adesea cerebelul și subcortexul. Demența frontotemporală prezintă un metabolism scăzut în cortexul temporal frontal, anterior și medial. Pacienții cu demență cu corpi Lewy au deficite metabolice temporoparietale bilaterale, asemănătoare cu boala Alzheimer, dar implică adesea cortexul occipital și cerebelul, care sunt de obicei intacte în boala Alzheimer.

Modelul modificărilor metabolice în diverse afecțiuni asociate cu demența

Etiologia demenței	Zone de perturbare metabolică
Boala Alzheimer	Lezarea cortexului cingular parietal, temporal și posterior apare cel mai devreme, cu o relativă conservare a cortexului senzoriomotor primar și a cortexului vizual primar și cu conservarea striatumului, talamusului și cerebelului. În stadiile incipiente, deficitul este adesea asimetric, dar procesul degenerativ se manifestă în cele din urmă bilateral.
Demență vasculară	Hipometabolism și hipoperfuzie în zonele corticale, subcorticale și cerebelul afectate
Demență de tip frontal	Cortexul frontal, cortexul temporal anterior și regiunile mediotemporale sunt afectate primele, cu un grad inițial de severitate a afectării mai mare decât cortexul temporal parietal și lateral, cu conservarea relativă a cortexului senzoriomotor primar și a celui vizual.
Coreea lui Huntington	Nucleii caudat și lenticular sunt afectați mai devreme, cu implicarea difuză treptată a cortexului.
Demența în boala Parkinson	Caracteristici asemănătoare bolii Alzheimer, dar cu o mai mare conservare a regiunii mediotemporale și o mai mică conservare a cortexului vizual
Demență cu corpi Lewy	Tulburări tipice bolii Alzheimer, dar cu o mai mică conservare a cortexului vizual și, eventual, a cerebelului

Utilizarea PET ca predictor al dezvoltării demenței de tip Alzheimer, în special la pacienții cu deficiențe cognitive ușoare și moderate, este promițătoare.

În prezent, se fac încercări de a studia amiloidoza cerebrală in vivo folosind PET, folosind liganzi amiloizi speciali, în scopul diagnosticării preclinice a demenței la persoanele cu factori de risc. Studierea severității și localizării amiloidozei cerebrale permite, de asemenea, o îmbunătățire fiabilă a diagnosticului în diferite stadii ale bolii. În plus, utilizarea PET, în special în dinamică, face posibilă prezicerea mai precisă a evoluției bolii și evaluarea obiectivă a eficacității terapiei.

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

Boala Parkinson

PET-ul cu utilizarea ligandului specific B18-fluorodopa permite determinarea cantitativă a deficitului de sinteză și stocare a dopaminei în terminalele striate presinaptice în boala Parkinson. Prezența modificărilor caracteristice permite stabilirea unui diagnostic și organizarea măsurilor preventive și terapeutice încă din stadiile incipiente, uneori preclinice, ale bolii.

Utilizarea PET permite diagnosticul diferențial al bolii Parkinson cu alte boli al căror tablou clinic include simptome extrapiramidale, cum ar fi atrofia multisistemică.

Starea receptorilor dopaminergici înșiși poate fi evaluată folosind PET cu ligandul receptorului H2, _racloprida. În boala Parkinson, numărul de terminale dopaminergice presinaptice și cantitatea de transportor de dopamină din fanta sinaptică sunt reduse, în timp ce în alte boli neurodegenerative (de exemplu, atrofia multisistemică, paralizia supranucleară progresivă și degenerarea corticobazală), numărul de receptori dopaminergici din striat este redus.

În plus, utilizarea PET ne permite să prezicem cursul și rata de progresie a bolii, să evaluăm eficacitatea terapiei medicamentoase și să ajutăm la determinarea indicațiilor pentru tratamentul chirurgical.

Coreea Huntington și alte hiperkinezii

Rezultatele PET în coreea Huntington sunt caracterizate printr-o scădere a metabolismului glucozei în nucleii caudați, ceea ce face posibil diagnosticul preclinic al bolii la persoanele cu risc crescut de a dezvolta boala, conform rezultatelor testelor ADN.

În distonia torsionistă, PET cu 18-fluorodeoxiglucoză evidențiază o scădere a nivelului regional al metabolismului glucozei în nucleii caudat și lentiform, precum și în câmpurile de proiecție frontală ale nucleului talamic mediodorsal, cu un nivel metabolic general intact.

Scleroză multiplă

PET cu 18-fluorodeoxiglucoză la pacienții cu scleroză multiplă demonstrează modificări difuze ale metabolismului cerebral, inclusiv în substanța cenușie. Tulburările metabolice cantitative identificate pot servi drept marker al activității bolii, precum și pot reflecta mecanismele fiziopatologice ale dezvoltării exacerbărilor, ajută la prezicerea cursului bolii și la evaluarea eficacității terapiei.

Tumorile cerebrale

CT-ul sau RMN-ul permit obținerea de informații fiabile despre localizarea și volumul leziunilor tumorale la nivelul țesutului cerebral, dar nu oferă pe deplin capacitatea de a diferenția leziunile benigne de cele maligne cu o precizie ridicată. În plus, metodele de neuroimagistică structurală nu au o specificitate suficientă pentru a diferenția recidiva tumorală de necroza cauzată de radiații. În aceste cazuri, PET devine metoda de elecție.

Pe lângă 18-fluorodeoxiglucoză, alte radiofarmaceutice sunt utilizate pentru diagnosticarea tumorilor cerebrale, cum ar fi ^11C -metionina și ^11C -tirozina. În special, PET cu ^11C -metionină este o metodă mai sensibilă pentru detectarea astrocitoamelor decât PET cu 18-fluorodeoxiglucoză și poate fi utilizată și pentru evaluarea tumorilor de grad scăzut. PET cu ^11C -tirozină permite diferențierea tumorilor maligne de leziunile cerebrale benigne. În plus, tumorile cerebrale înalt și slab diferențiate prezintă cinetici de absorbție diferite ale acestui radiofarmaceutic.

În prezent, PET este unul dintre cele mai precise și avansate studii pentru diagnosticarea diferitelor boli ale sistemului nervos. În plus, această metodă poate fi utilizată pentru a studia funcționarea creierului la persoane sănătoase în scopuri de cercetare științifică.

Utilizarea metodei, din cauza echipamentului insuficient și a costului ridicat, rămâne extrem de limitată și este disponibilă doar în centrele mari de cercetare, însă potențialul PET este destul de mare. Introducerea unei tehnici care să permită efectuarea simultană a RMN-ului și PET-ului cu combinarea ulterioară a imaginilor obținute pare extrem de promițătoare, ceea ce va permite obținerea unui maxim de informații despre modificările structurale și funcționale din diferite părți ale țesutului cerebral.

Ce este tomografia cu emisie de pozitroni?

Spre deosebire de RMN-ul sau CT-ul standard, care oferă în primul rând o imagine anatomică a unui organ, PET-ul evaluează modificările funcționale la nivelul metabolismului celular, care pot fi recunoscute deja în stadiile incipiente, preclinice ale bolii, când metodele de neuroimagistică structurală nu relevă nicio modificare patologică.

PET utilizează diverse radiofarmaceutice marcate cu oxigen, carbon, azot, glucoză, adică metaboliți naturali ai organismului, care sunt incluși în metabolism împreună cu proprii metaboliți endogeni. Drept urmare, devine posibilă evaluarea proceselor care au loc la nivel celular.

Cel mai frecvent radiofarmaceutic utilizat în PET este fluorodeoxiglucoza. Alte radiofarmaceutice utilizate în mod obișnuit în PET includ ^11C -metionina (MET) și ^11C -tirozina.

Încărcarea de radiații la doza maximă a medicamentului administrat corespunde încărcăturii de radiații primite de pacient în timpul radiografiei toracice în două proiecții, astfel încât examinarea este relativ sigură. Este contraindicată persoanelor care suferă de diabet zaharat, cu o glicemie mai mare de 6,5 mmol/l. Contraindicațiile includ și sarcina și alăptarea.