Позитронска емисиона томографија

Позитронска емисиона томографија (ПЕТ) је метода за проучавање метаболичке и функционалне активности телесних ткива in vivo. Метода се заснива на феномену позитронске емисије која се примећује код радиофармацеутика унетог у организам током његове дистрибуције и акумулације у различитим органима. У неурологији, главна примена методе је проучавање метаболизма мозга код бројних болести. Промене у акумулацији нуклида у било којој области мозга указују на повреду неуронске активности.

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

Индикације за позитронску емисиону томографију

Индикације за позитронску емисиону томографију укључују тестирање на хибернацију миокарда код пацијената који се подвргавају коронарном артеријском бајпасу или трансплантацији срца и разликовање метастаза од некрозе и фиброзе у увећаним лимфним чворовима код пацијената са раком. ПЕТ се такође користи за процену плућних нодула и утврђивање да ли су метаболички активни, као и за дијагностиковање рака плућа, рака врата, лимфома и меланома. ЦТ се може комбиновати са позитронском емисионом томографијом ради корелације морфолошких и функционалних података.

Припрема за позитронску емисиону томографију

ПЕТ се изводи на празан стомак (последњи оброк је 4-6 сати пре прегледа). Трајање прегледа је од 30 до 75 минута, у зависности од обима поступка. Током 30-40 минута потребних за увођење примењеног лека у метаболичке процесе организма, пацијенти треба да буду у условима који минимизирају могућност моторичке, говорне и емоционалне активности како би се смањила вероватноћа лажно позитивних резултата. За то се пацијент смешта у посебну просторију са звучно изолованим зидовима; пацијент лежи са затвореним очима.

Алтернативне методе

Друге методе функционалног неуроимаџинга као што су магнетна резонантна спектроскопија, једнофотонска емисиона компјутерска томографија, перфузија и функционална магнетна резонанца могу донекле послужити као алтернатива ПЕТ-у.

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

Једнофотонска емисиона томографија

Јефтинија опција за радиоизотопски преглед интравиталне структуре мозга је једнофотонска емисиона компјутеризована томографија.

Ова метода се заснива на регистрацији квантног зрачења које емитују радиоактивни изотопи. За разлику од ПЕТ методе, једнофотонска емисиона компјутеризована томографија користи елементе који не учествују у метаболизму (Tc99, TI-01), а уз помоћ y-камере која се ротира око објекта, региструју се појединачни кванти (фотони) уместо упарених.

Једна од модификација методе једнофотонске емисионе компјутеризоване томографије је визуелизација локалног церебралног крвотока. Пацијенту се даје гасна смеша за удисање, која садржи ксенон-133, који се раствара у крви, и уз помоћ компјутерске анализе конструише се тродимензионална слика расподеле извора емисије фотона у мозгу са просторном резолуцијом од око 1,5 цм. Ова метода се користи, посебно, за проучавање карактеристика локалног церебралног крвотока код цереброваскуларних болести и код различитих врста деменције.

Евалуација резултата

ПЕТ евалуација се врши коришћењем визуелних и полуквантитативних метода. Визуелна евалуација ПЕТ података се врши коришћењем црно-белих и различитих скала боја, што омогућава одређивање интензитета акумулације радиофармацеутика у различитим деловима мозга, идентификацију жаришта патолошког метаболизма и процену њихове локализације, контура и величина.

У полуквантитативној анализи израчунава се однос акумулације радиофармацеутика између две области једнаке величине, од којих једна одговара најактивнијем делу патолошког процеса, а друга непромењеној контралатералној области мозга.

Употреба ПЕТ скенирања у неурологији нам омогућава да решимо следеће проблеме:

• проучавати активност одређених области мозга када су им представљени различити стимулуси;
• спровести рану дијагнозу болести;
• спровести диференцијалну дијагностику патолошких процеса са сличним клиничким манифестацијама;
• предвидети ток болести, проценити ефикасност терапије.

Главне индикације за употребу ове технике у неурологији су:

• цереброваскуларна патологија;
• епилепсија;
• Алцхајмерова болест и други облици деменције;
• дегенеративне болести мозга (Паркинсонова болест, Хантингтонова болест);
• демијелинизирајуће болести;
• тумори мозга.

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

Епилепсија

ПЕТ са 18-флуородезоксиглукозом омогућава откривање епилептогених жаришта, посебно код фокалних облика епилепсије, и процену метаболичких поремећаја у овим жариштима. У интерикталном периоду, епилептогена зона жаришта карактерише се хипометаболизмом глукозе, а подручје смањеног метаболизма у неким случајевима значајно превазилази величину жаришта утврђеног коришћењем структурних неуроимаџинг метода. Поред тога, ПЕТ омогућава откривање епилептогених жаришта чак и у одсуству електроенцефалографских и структурних промена, може се користити у диференцијалној дијагнози епилептичних и неепилептичких напада. Осетљивост и специфичност методе значајно се повећавају комбинованом употребом ПЕТ-а са електроенцефалографијом (ЕЕГ).

У време епилептичног напада, примећује се повећање регионалног метаболизма глукозе у подручју епилептогеног фокуса, често у комбинацији са супресијом у другом подручју мозга, а након напада поново се бележи хипометаболизам, чија тежина почиње поуздано да се смањује 24 сата након напада.

ПЕТ се такође може успешно користити при одлучивању о индикацијама за хируршко лечење различитих облика епилепсије. Преоперативна процена локализације епилептичних жаришта омогућава избор оптималне тактике лечења и објективнију прогнозу исхода предложене интервенције.

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

Цереброваскуларна патологија

У дијагностици исхемијског можданог удара, ПЕТ се сматра методом за одређивање одрживог, потенцијално опорављивог можданог ткива у зони исхемијске пенумбре, што ће омогућити прецизирање индикација за реперфузијску терапију (тромболизу). Употреба централних лиганда бензодиазепинских рецептора, који служе као маркери неуронског интегритета, омогућава прилично јасно разликовање између неповратно оштећеног и одрживог можданог ткива у зони исхемијске пенумбре у раној фази можданог удара. Такође је могуће спровести диференцијалну дијагностику између свежих и старих исхемијских жаришта код пацијената са поновљеним исхемијским епизодама.

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

Алцхајмерова болест и друге врсте деменције

У дијагностиковању Алцхајмерове болести, осетљивост ПЕТ-а се креће од 76 до 93% (просечно 86%), што је потврђено материјалима студије обдукције.

ПЕТ код Алцхајмерове болести карактерише изражено фокално смањење церебралног метаболизма углавном у неокорикталним асоцијационим областима кортекса (задњи цингуларни, темпоропаријетални и фронтални мултимодални кортекс), при чему су промене израженије у доминантној хемисфери. Истовремено, базалне ганглије, таламус, мали мозак и кортекс одговорни за примарне сензорне и моторне функције остају релативно нетакнути. Најтипичнији за Алцхајмерову болест је билатерални хипометаболизам у темпоропаријеталним областима мозга, који се у узнапредовалим стадијумима може комбиновати са смањењем метаболизма у фронталном кортексу.

Деменција услед цереброваскуларне болести карактерише се претежним захваћеношћу фронталних режњева, укључујући цингуларни кортекс и горњи фронтални гирус. Пацијенти са васкуларном деменцијом такође обично имају неравномерна подручја смањеног метаболизма у белој маси и кортексу, често захватајући мали мозак и субкортексе. Фронтотемпорална деменција показује смањен метаболизам у фронталном, предњем и медијалном темпоралном кортексу. Пацијенти са деменцијом са Левијевим телима имају билатералне темпоропаријеталне метаболичке дефиците који подсећају на Алцхајмерову болест, али често захватају окципитални кортекс и мали мозак, који су обично нетакнути код Алцхајмерове болести.

Образац метаболичких промена у различитим стањима повезаним са деменцијом

Етиологија деменције	Зоне метаболичких поремећаја
Алцхајмерова болест	Оштећење паријеталног, темпоралног и задњег цингуларног кортекса јавља се најраније уз релативно оштећење примарног сензомоторног и примарног визуелног кортекса и уз оштећење стријатума, таламуса и малог мозга. У раним фазама, дефицит је често асиметричан, али се дегенеративни процес на крају манифестује билатерално.
Васкуларна деменција	Хипометаболизам и хипоперфузија у погођеним кортикалним, субкортикалним областима и малом мозгу
Деменција фронталног типа	Прво су погођени фронтални кортекс, предњи темпорални кортекс и медиотемпорални региони, са почетно већим степеном тежине оштећења него паријетални и латерални темпорални кортекс, уз релативно очување примарног сензомоторног и визуелног кортекса.
Хантингтонова хореја	Каудатна и лентикуларна језгра су раније захваћена постепеним дифузним захватањем кортекса.
Деменција код Паркинсонове болести	Карактеристике сличне Алцхајмеровој болести, али са већим оштећењем медиотемпоралне регије и мањим оштећењем визуелног кортекса
Деменција са Левијевим телима	Поремећаји типични за Алцхајмерову болест, али са мањим очувањем визуелног кортекса и могуће малог мозга

Употреба ПЕТ скенирања као предиктора развоја деменције Алцхајмеровог типа, посебно код пацијената са благим и умереним когнитивним оштећењем, је обећавајућа.

Тренутно се покушава проучавање церебралне амилоидозе in vivo помоћу ПЕТ-а, користећи посебне амилоидне лиганде, у сврху преклиничке дијагнозе деменције код особа са факторима ризика. Проучавање тежине и локализације церебралне амилоидозе такође омогућава поуздано побољшање дијагностике у различитим фазама болести. Поред тога, употреба ПЕТ-а, посебно у динамици, омогућава прецизније предвиђање тока болести и објективну процену ефикасности терапије.

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

Паркинсонова болест

ПЕТ скенирање употребом специфичног лиганда Б18-флуородопа омогућава квантитативно одређивање дефицита синтезе и складиштења допамина унутар пресинаптичких стријаталних терминала код Паркинсонове болести. Присуство карактеристичних промена омогућава постављање дијагнозе и организовање превентивних и терапијских мера већ у раним, понекад преклиничким фазама болести.

Употреба ПЕТ скенирања омогућава диференцијалну дијагнозу Паркинсонове болести са другим болестима чија клиничка слика укључује екстрапирамидалне симптоме, као што је мултипла системска атрофија.

Стање самих допаминских рецептора може се проценити помоћу ПЕТ скенирања са лигандом Х2-рецептора _{раклопридом}. Код Паркинсонове болести, број пресинаптичких допаминергичких терминала и количина допаминског транспортера у синаптичкој пукотини су смањени, док је код других неуродегенеративних болести (нпр. мултипла системска атрофија, прогресивна супрануклеарна парализа и кортикобазална дегенерација) број допаминских рецептора у стријатуму смањен.

Поред тога, употреба ПЕТ-а нам омогућава да предвидимо ток и брзину прогресије болести, проценимо ефикасност терапије лековима и помогнемо у одређивању индикација за хируршко лечење.

Хантингтонова хореја и друге хиперкинезије

ПЕТ резултати код Хантингтонове хореје карактеришу се смањењем метаболизма глукозе у каудатним језгрима, што омогућава преклиничку дијагностику болести код особа са високим ризиком од развоја болести према резултатима ДНК тестирања.

Код торзионе дистоније, ПЕТ са 18-флуородезоксиглукозом открива смањење регионалног нивоа метаболизма глукозе у каудатним и лентиформним језгрима, као и фронталним пројекционим пољима медиодорсалног таламичног језгра, уз нетакнут укупни метаболички ниво.

Мултипла склероза

ПЕТ са 18-флуородезоксиглукозом код пацијената са мултиплом склерозом показује дифузне промене у метаболизму мозга, укључујући и сиву масу. Идентификовани квантитативни метаболички поремећаји могу послужити као маркер активности болести, као и одражавати патофизиолошке механизме развоја егзацербације, помоћи у предвиђању тока болести и процени ефикасности терапије.

Тумори мозга

ЦТ или МРИ омогућавају добијање поузданих информација о локализацији и обиму оштећења можданог ткива тумором, али не пружају у потпуности могућност разликовања бенигних лезија од малигних са високом тачношћу. Поред тога, методе структурног неуроимаџинга немају довољну специфичност да би разликовале рецидив тумора од зрачне некрозе. У овим случајевима, ПЕТ постаје метода избора.

Поред 18-флуородезоксиглукозе, за дијагностиковање тумора мозга користе се и други радиофармацеутици, као што су ¹¹ C-метионин и ¹¹ C-тирозин. Конкретно, ПЕТ са ¹¹ C-метионином је осетљивија метода за откривање астроцитома него ПЕТ са 18-флуородезоксиглукозом, а може се користити и за процену тумора ниског степена. ПЕТ са ¹¹ C-тирозином омогућава разликовање малигних тумора од бенигних лезија мозга. Поред тога, високо и слабо диференцирани тумори мозга показују различиту кинетику апсорпције овог радиофармацеутика.

Тренутно је ПЕТ једна од најтачнијих и најсавременијих студија за дијагностиковање разних болести нервног система. Поред тога, ова метода се може користити за проучавање функционисања мозга код здравих људи у научноистраживачке сврхе.

Употреба методе због недовољне опреме и високе цене остаје изузетно ограничена и доступна је само у великим истраживачким центрима, али је потенцијал ПЕТ-а прилично висок. Увођење технике која предвиђа истовремено извођење МРИ и ПЕТ-а са накнадним комбиновањем добијених слика делује изузетно обећавајуће, што ће омогућити добијање максималних информација о структурним и функционалним променама у различитим деловима можданог ткива.

Шта је позитронска емисиона томографија?

За разлику од стандардне МРИ или ЦТ, који првенствено пружају анатомску слику органа, ПЕТ процењује функционалне промене на нивоу ћелијског метаболизма, које се могу препознати већ у раним, преклиничким фазама болести, када структурне неуроимаџинг методе не откривају никакве патолошке промене.

ПЕТ користи различите радиофармацеутике обележене кисеоником, угљеником, азотом, глукозом, односно природним метаболитима тела, који су укључени у метаболизам заједно са сопственим ендогеним метаболитима. Као резултат тога, постаје могуће проценити процесе који се одвијају на ћелијском нивоу.

Најчешћи радиофармацеутски препарат који се користи у ПЕТ скенирању је флуородезоксиглукоза. Остали радиофармацеутски препарати који се често користе у ПЕТ скенирању укључују ^11C -метионин (MET) и ^11C -тирозин.

Зрачење при максималној дози примењеног лека одговара зрачењу које пацијент прима током рендгенског снимања грудног коша у две пројекције, тако да је преглед релативно безбедан. Контраиндикован је за особе које пате од дијабетес мелитуса, са нивоом шећера у крви већим од 6,5 ммол/л. Контраиндикације такође укључују трудноћу и лактацију.