Pozitronska emisijska tomografija

Pozitronska emisijska tomografija (PET) je metoda za proučavanje metaboličke i funkcionalne aktivnosti tjelesnih tkiva in vivo. Metoda se temelji na fenomenu pozitronske emisije koja se opaža u radiofarmaceutiku unesenom u tijelo tijekom njegove distribucije i akumulacije u raznim organima. U neurologiji je glavna točka primjene metode proučavanje metabolizma mozga kod niza bolesti. Promjene u akumulaciji nuklida u bilo kojem području mozga sugeriraju kršenje neuronske aktivnosti.

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

Indikacije za pozitronsku emisijsku tomografiju

Indikacije za pozitronsku emisijsku tomografiju uključuju testiranje na hibernaciju miokarda kod pacijenata koji se podvrgavaju koronarnom bypassu ili transplantaciji srca te razlikovanje metastaza od nekroze i fibroze u povećanim limfnim čvorovima kod pacijenata s rakom. PET se također koristi za procjenu plućnih čvorova i određivanje jesu li metabolički aktivni, te za dijagnosticiranje raka pluća, raka vrata, limfoma i melanoma. CT se može kombinirati s pozitronskom emisijskom tomografijom za korelaciju morfoloških i funkcionalnih podataka.

Priprema za pozitronsku emisijsku tomografiju

PET se izvodi natašte (zadnji obrok je 4-6 sati prije pregleda). Trajanje pregleda je od 30 do 75 minuta, ovisno o opsegu postupka. Tijekom 30-40 minuta potrebnih za uvođenje primijenjenog lijeka u metaboličke procese tijela, pacijenti bi trebali biti u uvjetima koji minimiziraju mogućnost motoričke, govorne i emocionalne aktivnosti kako bi se smanjila vjerojatnost lažno pozitivnih rezultata. Za to se pacijent smješta u zasebnu sobu sa zvučno izoliranim zidovima; pacijent leži zatvorenih očiju.

Alternativne metode

Druge metode funkcionalnog neuroimaginga poput magnetske rezonantne spektroskopije, CT-a s jednom fotonskom emisijom, perfuzije i funkcionalne magnetske rezonancije mogu donekle poslužiti kao alternativa PET-u.

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

Emisijska tomografija jednog fotona

Jeftinija opcija za radioizotopski pregled intravitalne strukture mozga je jednofotonska emisijska kompjuterizirana tomografija.

Ova metoda se temelji na registraciji kvantnog zračenja koje emitiraju radioaktivni izotopi. Za razliku od PET metode, jednofotonska emisijska računalna tomografija koristi elemente koji ne sudjeluju u metabolizmu (Tc99, TI-01), a uz pomoć y-kamere koja rotira oko objekta registriraju se pojedinačni kvanti (fotoni), a ne spareni.

Jedna od modifikacija metode računalne tomografije s emisijom jednog fotona je vizualizacija lokalnog cerebralnog protoka krvi. Pacijentu se daje udisati smjesa plinova koja sadrži ksenon-133, a koja se otapa u krvi, te se uz pomoć računalne analize konstruira trodimenzionalna slika raspodjele izvora emisije fotona u mozgu s prostornom rezolucijom od oko 1,5 cm. Ova se metoda koristi, posebno, za proučavanje karakteristika lokalnog cerebralnog protoka krvi kod cerebrovaskularnih bolesti i kod različitih vrsta demencije.

Evaluacija rezultata

PET evaluacija provodi se vizualnim i polukvantitativnim metodama. Vizualna evaluacija PET podataka provodi se korištenjem crno-bijelih i različitih skala boja, što omogućuje određivanje intenziteta nakupljanja radiofarmaceutika u različitim dijelovima mozga, identifikaciju žarišta patološkog metabolizma te procjenu njihove lokalizacije, kontura i veličina.

U semikvantitativnoj analizi izračunava se omjer akumulacije radiofarmaceutika između dva područja jednake veličine, od kojih jedno odgovara najaktivnijem dijelu patološkog procesa, a drugo nepromijenjenom kontralateralnom području mozga.

Primjena PET-a u neurologiji omogućuje nam rješavanje sljedećih problema:

• proučavati aktivnost određenih područja mozga kada su izložena različitim podražajima;
• provoditi ranu dijagnozu bolesti;
• provesti diferencijalnu dijagnostiku patoloških procesa sa sličnim kliničkim manifestacijama;
• predvidjeti tijek bolesti, procijeniti učinkovitost terapije.

Glavne indikacije za upotrebu tehnike u neurologiji su:

• cerebrovaskularna patologija;
• epilepsija;
• Alzheimerova bolest i drugi oblici demencije;
• degenerativne bolesti mozga (Parkinsonova bolest, Huntingtonova bolest);
• demijelinizirajuće bolesti;
• tumori mozga.

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

Epilepsija

PET s 18-fluorodeoksiglukozom omogućuje otkrivanje epileptogenih žarišta, posebno kod fokalnih oblika epilepsije, te procjenu metaboličkih poremećaja u tim žarištima. U interiktalnom razdoblju, epileptogenu zonu žarišta karakterizira hipometabolizam glukoze, a područje smanjenog metabolizma u nekim slučajevima značajno premašuje veličinu žarišta utvrđenog korištenjem strukturnih neuroimaging metoda. Osim toga, PET omogućuje otkrivanje epileptogenih žarišta čak i u odsutnosti elektroencefalografskih i strukturnih promjena, može se koristiti u diferencijalnoj dijagnozi epileptičkih i neepileptičkih napadaja. Osjetljivost i specifičnost metode značajno se povećavaju kombiniranom primjenom PET-a s elektroencefalografijom (EEG).

U trenutku epileptičkog napadaja opaža se porast regionalnog metabolizma glukoze u području epileptogenog fokusa, često u kombinaciji sa supresijom u drugom području mozga, a nakon napadaja ponovno se bilježi hipometabolizam čija se težina počinje pouzdano smanjivati 24 sata nakon napadaja.

PET se također može uspješno koristiti u odlučivanju o indikacijama za kirurško liječenje različitih oblika epilepsije. Preoperativna procjena lokalizacije epileptičkih žarišta omogućuje odabir optimalne taktike liječenja i objektivniju prognozu ishoda predložene intervencije.

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

Cerebrovaskularna patologija

U dijagnostici ishemijskog moždanog udara, PET se smatra metodom za određivanje održivog, potencijalno oporavivog moždanog tkiva u zoni ishemijske penumbre, što će omogućiti određivanje indikacija za reperfuzijsku terapiju (trombolizu). Upotreba liganada središnjih benzodiazepinskih receptora, koji služe kao markeri neuronskog integriteta, omogućuje prilično jasno razlikovanje između ireverzibilno oštećenog i održivog moždanog tkiva u zoni ishemijske penumbre u ranoj fazi moždanog udara. Također je moguće provesti diferencijalnu dijagnostiku između svježih i starih ishemijskih žarišta kod pacijenata s ponovljenim ishemijskim epizodama.

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

Alzheimerova bolest i druge vrste demencije

U dijagnosticiranju Alzheimerove bolesti, osjetljivost PET-a kreće se od 76 do 93% (prosječno 86%), što potvrđuju i materijali obdukcije.

PET kod Alzheimerove bolesti karakterizira izraženo fokalno smanjenje cerebralnog metabolizma uglavnom u neokortikalnim asocijacijskim područjima korteksa (posteriorni cingulatni, temporoparijetalni i frontalni multimodalni korteks), s promjenama koje su izraženije u dominantnoj hemisferi. Istovremeno, bazalni gangliji, talamus, mali mozak i korteks odgovorni za primarne senzorne i motoričke funkcije ostaju relativno netaknuti. Najtipičniji za Alzheimerovu bolest je bilateralni hipometabolizam u temporoparijetalnim područjima mozga, koji se u uznapredovalim stadijima može kombinirati sa smanjenjem metabolizma u frontalnom korteksu.

Demencija uzrokovana cerebrovaskularnom bolešću karakterizirana je pretežnom zahvaćenošću frontalnih režnjeva, uključujući cingularni korteks i gornji frontalni girus. Pacijenti s vaskularnom demencijom također obično imaju neujednačena područja smanjenog metabolizma u bijeloj tvari i korteksu, često zahvaćajući mali mozak i subkorteks. Frontotemporalna demencija pokazuje smanjeni metabolizam u frontalnom, prednjem i medijalnom temporalnom korteksu. Pacijenti s Lewyjevom tjelešnom demencijom imaju bilateralne temporoparijetalne metaboličke deficite koji podsjećaju na Alzheimerovu bolest, ali često zahvaćaju okcipitalni korteks i mali mozak, koji su obično netaknuti kod Alzheimerove bolesti.

Uzorak metaboličkih promjena u različitim stanjima povezanim s demencijom

Etiologija demencije	Zone metaboličkih poremećaja
Alzheimerova bolest	Oštećenje parijetalnog, temporalnog i stražnjeg cingularnog korteksa javlja se najranije uz relativnu poštedu primarnog senzomotornog i primarnog vidnog korteksa te uz poštedu striatuma, talamusa i malog mozga. U ranim fazama deficit je često asimetričan, ali degenerativni proces se na kraju manifestira bilateralno.
Vaskularna demencija	Hipometabolizam i hipoperfuzija u zahvaćenim kortikalnim, subkortikalnim područjima i malom mozgu
Demencija frontalnog tipa	Prvo su zahvaćeni frontalni korteks, prednji temporalni korteks i mediotemporalne regije, s početno većim stupnjem težine oštećenja nego parijetalni i lateralni temporalni korteks, uz relativno očuvanje primarnog senzomotornog i vidnog korteksa.
Huntingtonova koreja	Kaudatna i lentikularna jezgra su ranije zahvaćene s postupnim difuznim zahvaćanjem korteksa
Demencija kod Parkinsonove bolesti	Značajke slične Alzheimerovoj bolesti, ali s većim oštećenjem mediotemporalne regije i manjim oštećenjem vidnog korteksa
Demencija s Lewyjevim tjelešcima	Poremećaji tipični za Alzheimerovu bolest, ali s manjom očuvanošću vidnog korteksa i moguće malog mozga

Upotreba PET-a kao prediktora razvoja demencije Alzheimerove vrste, posebno kod pacijenata s blagim i umjerenim kognitivnim oštećenjem, obećavajuća je.

Trenutno se pokušava proučavati cerebralna amiloidoza in vivo pomoću PET-a, uz primjenu posebnih amiloidnih liganada, u svrhu predkliničke dijagnoze demencije kod osoba s faktorima rizika. Proučavanje težine i lokalizacije cerebralne amiloidoze također omogućuje pouzdano poboljšanje dijagnostike u različitim fazama bolesti. Osim toga, korištenje PET-a, posebno u dinamici, omogućuje točnije predviđanje tijeka bolesti i objektivnu procjenu učinkovitosti terapije.

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

Parkinsonova bolest

PET s korištenjem specifičnog liganda B18-fluorodope omogućuje kvantitativno određivanje deficita sinteze i pohrane dopamina unutar presinaptičkih strijatalnih završetaka kod Parkinsonove bolesti. Prisutnost karakterističnih promjena omogućuje postavljanje dijagnoze i organiziranje preventivnih i terapijskih mjera već u ranim, ponekad i predkliničkim fazama bolesti.

Korištenje PET-a omogućuje diferencijalnu dijagnozu Parkinsonove bolesti s drugim bolestima čija klinička slika uključuje ekstrapiramidne simptome, poput multiple sistemske atrofije.

Stanje samih dopaminskih receptora može se procijeniti pomoću PET-a s ligandom H2-receptora _raklopridom. Kod Parkinsonove bolesti, broj presinaptičkih dopaminergičnih završetaka i količina dopaminskog transportera u sinaptičkoj pukotini su smanjeni, dok je kod drugih neurodegenerativnih bolesti (npr. multipla sistemska atrofija, progresivna supranuklearna paraliza i kortikobazalna degeneracija) broj dopaminskih receptora u striatumu smanjen.

Osim toga, korištenje PET-a omogućuje nam predviđanje tijeka i brzine napredovanja bolesti, procjenu učinkovitosti terapije lijekovima i pomaže u određivanju indikacija za kirurško liječenje.

Huntingtonova koreja i druge hiperkinezije

PET rezultate kod Huntingtonove koreje karakterizira smanjenje metabolizma glukoze u kaudatnim jezgrama, što omogućuje predkliničku dijagnostiku bolesti kod osoba s visokim rizikom od razvoja bolesti prema rezultatima DNA testiranja.

Kod torzijske distonije, PET s 18-fluorodeoksiglukozom otkriva smanjenje regionalne razine metabolizma glukoze u kaudatnim i lentiformnim jezgrama, kao i u frontalnim projekcijskim poljima mediodorzalne talamičke jezgre, uz netaknutu ukupnu metaboličku razinu.

Multipla skleroza

PET s 18-fluorodeoksiglukozom kod pacijenata s multiplom sklerozom pokazuje difuzne promjene u metabolizmu mozga, uključujući i sivu tvar. Utvrđeni kvantitativni metabolički poremećaji mogu poslužiti kao marker aktivnosti bolesti, kao i odražavati patofiziološke mehanizme razvoja egzacerbacije, pomoći u predviđanju tijeka bolesti i procjeni učinkovitosti terapije.

Tumori mozga

CT ili MRI omogućuju dobivanje pouzdanih informacija o lokalizaciji i volumenu tumorskog oštećenja moždanog tkiva, ali ne pružaju u potpunosti mogućnost razlikovanja benignih od malignih lezija s visokom točnošću. Osim toga, metode strukturnog neuroimaginga nemaju dovoljnu specifičnost za razlikovanje recidiva tumora od radijacijske nekroze. U tim slučajevima PET postaje metoda izbora.

Osim 18-fluorodeoksiglukoze, za dijagnosticiranje tumora mozga koriste se i drugi radiofarmaceutici, poput ^11C -metionina i ^11C -tirozina. Konkretno, PET s ^11C -metioninom je osjetljivija metoda za otkrivanje astrocitoma od PET-a s 18-fluorodeoksiglukozom, a može se koristiti i za procjenu tumora niskog stupnja. PET s ^11C -tirozinom omogućuje razlikovanje malignih tumora od benignih lezija mozga. Osim toga, visoko i slabo diferencirani tumori mozga pokazuju različitu kinetiku apsorpcije ovog radiofarmaceutika.

Trenutno je PET jedna od najtočnijih i najtehnološki naprednijih studija za dijagnosticiranje raznih bolesti živčanog sustava. Osim toga, ova se metoda može koristiti za proučavanje funkcioniranja mozga kod zdravih ljudi u znanstveno-istraživačke svrhe.

Upotreba metode zbog nedovoljne opreme i visokih troškova ostaje izuzetno ograničena i dostupna je samo u velikim istraživačkim centrima, ali potencijal PET-a je prilično visok. Uvođenje tehnike koja omogućuje istovremeno izvođenje MRI i PET-a s naknadnom kombinacijom dobivenih slika čini se izuzetno obećavajućim, što će omogućiti dobivanje maksimalnih informacija o strukturnim i funkcionalnim promjenama u različitim dijelovima moždanog tkiva.

Što je pozitronska emisijska tomografija?

Za razliku od standardne magnetske rezonancije (MR) ili CT-a, koji prvenstveno pružaju anatomsku sliku organa, PET procjenjuje funkcionalne promjene na razini staničnog metabolizma, koje se mogu prepoznati već u ranim, predkliničkim fazama bolesti, kada strukturne neuroimaginacijske metode ne otkrivaju nikakve patološke promjene.

PET koristi različite radiofarmaceutike označene kisikom, ugljikom, dušikom, glukozom, tj. prirodnim metabolitima tijela, koji su uključeni u metabolizam zajedno s vlastitim endogenim metabolitima. Kao rezultat toga, moguće je procijeniti procese koji se odvijaju na staničnoj razini.

Najčešći radiofarmaceutik koji se koristi u PET-u je fluorodeoksiglukoza. Ostali radiofarmaceutici koji se često koriste u PET-u uključuju ^11C -metionin (MET) i ^11C -tirozin.

Zračenje pri maksimalnoj dozi primijenjenog lijeka odgovara zračenju koje pacijent prima tijekom rendgenskog snimanja prsnog koša u dvije projekcije, pa je pregled relativno siguran. Kontraindiciran je osobama koje pate od dijabetesa melitusa, s razinom šećera u krvi većom od 6,5 mmol/l. Kontraindikacije također uključuju trudnoću i dojenje.