Pozitronų emisijos tomografija

Pozitronų emisijos tomografija (PET) – tai kūno audinių metabolinio ir funkcinio aktyvumo tyrimo in vivo metodas. Metodas pagrįstas pozitronų emisijos reiškiniu, stebimu į organizmą patekus radiofarmaciniam preparatui, jam pasiskirstant ir kaupiantis įvairiuose organuose. Neurologijoje pagrindinis metodo taikymo tikslas yra smegenų metabolizmo tyrimas sergant daugeliu ligų. Nuklidų kaupimosi pokyčiai bet kurioje smegenų srityje rodo neuronų aktyvumo sutrikimą.

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

Pozitronų emisijos tomografijos indikacijos

Pozitronų emisijos tomografijos indikacijos apima miokardo žiemos miego tyrimą pacientams, kuriems atliekama vainikinių arterijų šuntavimo operacija arba širdies transplantacija, ir metastazių atskyrimą nuo nekrozės ir fibrozės padidėjusiuose limfmazgiuose pacientams, sergantiems vėžiu. PET taip pat naudojama plaučių mazgeliams įvertinti ir nustatyti, ar jie metaboliškai aktyvūs, bei plaučių vėžiui, kaklo vėžiui, limfomai ir melanomai diagnozuoti. KT galima derinti su pozitronų emisijos tomografija, siekiant susieti morfologinius ir funkcinius duomenis.

Pasirengimas pozitronų emisijos tomografijai

PET tyrimas atliekamas tuščiu skrandžiu (paskutinis valgis yra 4–6 valandos prieš tyrimą). Tyrimo trukmė – nuo 30 iki 75 minučių, priklausomai nuo procedūros apimties. Per 30–40 minučių, reikalingų vaistui patekti į organizmo medžiagų apykaitos procesus, pacientai turi būti tokioje aplinkoje, kad būtų kuo mažiau motorinio, kalbos ir emocinio aktyvumo, siekiant sumažinti klaidingai teigiamų rezultatų tikimybę. Tam pacientas paguldomas į atskirą kambarį su garsui nepralaidžiomis sienomis; pacientas guli užmerktomis akimis.

Alternatyvūs metodai

Kiti funkcinio neurovaizdinimo metodai, tokie kaip magnetinio rezonanso spektroskopija, vieno fotono emisijos KT, perfuzija ir funkcinis MRT, tam tikru mastu gali būti PET alternatyva.

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

Vieno fotono emisijos tomografija

Pigesnis smegenų intravitalinės struktūros radioizotopinio tyrimo variantas yra vieno fotono emisijos kompiuterinė tomografija.

Šis metodas pagrįstas radioaktyviųjų izotopų skleidžiamos kvantinės spinduliuotės registravimu. Skirtingai nuo PET metodo, vieno fotono emisijos kompiuterinėje tomografijoje naudojami elementai, kurie nedalyvauja metabolizme (Tc99, TI-01), o aplink objektą besisukančios y kameros pagalba registruojami pavieniai kvantai (fotonai), o ne poriniai.

Vienas iš vieno fotono emisijos kompiuterinės tomografijos metodo modifikacijų yra vietinės smegenų kraujotakos vizualizavimas. Pacientui įkvepiamas dujų mišinys, kuriame yra ksenono-133, kuris ištirpsta kraujyje, ir kompiuterinės analizės pagalba konstruojamas trimatis fotonų emisijos šaltinių pasiskirstymo smegenyse vaizdas, kurio erdvinė skiriamoji geba yra apie 1,5 cm. Šis metodas visų pirma naudojamas tiriant vietinės smegenų kraujotakos ypatybes sergant smegenų kraujagyslių ligomis ir įvairių tipų demencija.

Rezultatų vertinimas

PET vertinimas atliekamas naudojant vizualinius ir pusiau kiekybinius metodus. Vizualinis PET duomenų vertinimas atliekamas naudojant tiek nespalvotą, tiek įvairias spalvų skales, leidžiančias nustatyti radiofarmacinių preparatų kaupimosi intensyvumą įvairiose smegenų dalyse, nustatyti patologinės medžiagų apykaitos židinius ir įvertinti jų lokalizaciją, kontūrus bei dydžius.

Atliekant pusiau kiekybinę analizę, apskaičiuojamas radiofarmacinių preparatų kaupimosi santykis tarp dviejų vienodo dydžio sričių, iš kurių viena atitinka aktyviausią patologinio proceso dalį, o kita – nepakitusią kontralateralinę smegenų sritį.

PET naudojimas neurologijoje leidžia išspręsti šias problemas:

• tirti tam tikrų smegenų sričių aktyvumą, kai joms pateikiami įvairūs dirgikliai;
• atlikti ankstyvą ligų diagnostiką;
• atlikti patologinių procesų, turinčių panašių klinikinių apraiškų, diferencinę diagnostiką;
• numatyti ligos eigą, įvertinti gydymo veiksmingumą.

Pagrindinės šios technikos naudojimo neurologijoje indikacijos yra šios:

• smegenų kraujagyslių patologija;
• epilepsija;
• Alzheimerio liga ir kitos demencijos formos;
• degeneracinės smegenų ligos (Parkinsono liga, Huntingtono liga);
• demielinizuojančios ligos;
• smegenų augliai.

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

Epilepsija

PET su 18-fluorodeoksigliukoze leidžia aptikti epileptogeninius židinius, ypač esant židininėms epilepsijos formoms, ir įvertinti šių židinių medžiagų apykaitos sutrikimus. Tarpukario laikotarpiu epileptogeninio židinio zonai būdingas gliukozės hipometabolizmas, o sumažėjusios metabolizmo sritis kai kuriais atvejais žymiai viršija židinio, nustatyto naudojant struktūrinius neurovaizdinius metodus, dydį. Be to, PET leidžia aptikti epileptogeninius židinius net nesant elektroencefalografinių ir struktūrinių pokyčių, jis gali būti naudojamas epilepsinių ir neepilepsinių priepuolių diferencinei diagnostikai. Metodo jautrumas ir specifiškumas žymiai padidėja kartu naudojant PET su elektroencefalografija (EEG).

Epilepsijos priepuolio metu stebimas regioninio gliukozės metabolizmo padidėjimas epileptogeninio židinio srityje, dažnai kartu su slopinimu kitoje smegenų srityje, o po priepuolio vėl užfiksuojamas hipometabolizmas, kurio sunkumas pradeda patikimai mažėti praėjus 24 valandoms po priepuolio.

PET taip pat gali būti sėkmingai naudojamas sprendžiant dėl įvairių epilepsijos formų chirurginio gydymo indikacijų. Priešoperacinis epilepsijos židinių lokalizacijos įvertinimas leidžia pasirinkti optimalią gydymo taktiką ir objektyviau prognozuoti siūlomos intervencijos rezultatus.

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

Smegenų kraujagyslių patologija

Išeminio insulto diagnostikoje PET laikomas gyvybingo, potencialiai atkuriamo smegenų audinio išeminėje pusšešėlio zonoje nustatymo metodu, kuris leis patikslinti reperfuzinės terapijos (trombolizės) indikacijas. Centrinių benzodiazepinų receptorių ligandų, kurie yra neuronų vientisumo žymenys, naudojimas leidžia gana aiškiai atskirti negrįžtamai pažeistą ir gyvybingą smegenų audinį išeminėje pusšešėlio zonoje ankstyvoje insulto stadijoje. Taip pat galima atlikti diferencinę diagnostiką tarp šviežių ir senų išeminių židinių pacientams, sergantiems pasikartojančiais išeminiais epizodais.

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

Alzheimerio liga ir kitos demencijos rūšys

Diagnozuojant Alzheimerio ligą, PET jautrumas svyruoja nuo 76 iki 93 % (vidutiniškai 86 %), ką patvirtina autopsijos tyrimo medžiaga.

PET Alzheimerio ligai būdingas ryškus židininis smegenų metabolizmo sumažėjimas, daugiausia neokortikalinėse žievės asociacinėse srityse (užpakalinėje cingulinėje, smilkininėje ir priekinėje multimodalinėje žievėse), o pokyčiai ryškesni dominuojančiame pusrutulyje. Tuo pačiu metu baziniai ganglijai, talamas, smegenėlės ir žievė, atsakingi už pirmines sensorines ir motorines funkcijas, išlieka santykinai nepakitę. Būdingiausias Alzheimerio ligai yra abipusis hipometabolizmas smegenų smilkininėse ir užpakalinėse srityse, kuris pažengusiose stadijose gali būti derinamas su metabolizmo sumažėjimu priekinėje žievėje.

Demencijai, kurią sukelia smegenų kraujagyslių liga, būdingas vyraujantis kaktos skilčių, įskaitant cingulinį ir viršutinį kaktos vingį, pažeidimas. Pacientams, sergantiems kraujagysline demencija, taip pat paprastai būna pažeistos baltosios medžiagos ir žievės metabolizmo dėmės, dažnai apimančios smegenis ir požievines sritis. Frontotemporalinė demencija rodo sumažėjusį metabolizmą priekinėje, priekinėje ir vidurinėje smilkininėje žievėse. Pacientams, sergantiems Lewy kūnelių demencija, pasireiškia abipusis smilkininis-parietalinis metabolizmo sutrikimas, primenantis Alzheimerio ligą, tačiau dažnai apima pakaušio žievę ir smegenėles, kurios Alzheimerio ligos atveju paprastai būna nepažeistos.

Metabolinių pokyčių modelis esant įvairioms su demencija susijusioms būklėms

Demencijos etiologija	Medžiagų apykaitos sutrikimų zonos
Alzheimerio liga	Parietalinės, smilkininės ir užpakalinės cingulinės žievės pažeidimas atsiranda anksčiausiai, kai santykinai išlieka pirminė sensomotorinė ir pirminė regos žievės, taip pat dryžuotasis kūnas, talamas ir smegenėlės. Ankstyvosiose stadijose deficitas dažnai būna asimetriškas, tačiau degeneracinis procesas ilgainiui pasireiškia abiejose srityse.
Kraujagyslinė demencija	Hipometabolizmas ir hipoperfuzija pažeistose žievės, požievinėse srityse ir smegenėlėse
Priekinio tipo demencija	Pirmiausia pažeidžiama priekinė žievė, priekinė smilkininė žievė ir mediotemporaliniai regionai, iš pradžių pažeidimo laipsnis yra didesnis nei parietalinės ir šoninės smilkininės žievės, o pirminė sensomotorinė ir regos žievės išlieka santykinai išsaugotos.
Huntingtono chorėja	Anksčiau pažeidžiami uodegotieji ir lęšiniai branduoliai, palaipsniui difuziškai įsiterpiant žievei.
Demencija sergant Parkinsono liga	Alzheimerio ligai būdingi požymiai, tačiau labiau pažeidžiama mediotemporalinė sritis ir mažiau regos žievė
Demencija su Lewy kūneliais	Alzheimerio ligai būdingi sutrikimai, tačiau mažiau išsaugota regos žievė ir galbūt smegenėlės

PET naudojimas kaip Alzheimerio tipo demencijos išsivystymo prognozavimo priemonė, ypač pacientams, sergantiems lengvu ir vidutinio sunkumo kognityviniu sutrikimu, yra perspektyvus.

Šiuo metu bandoma tirti smegenų amiloidozę in vivo naudojant PET, naudojant specialius amiloido ligandus, siekiant ikiklinikinės demencijos diagnostikos asmenims, turintiems rizikos veiksnių. Smegenų amiloidozės sunkumo ir lokalizacijos tyrimas taip pat leidžia patikimai pagerinti diagnostiką skirtingose ligos stadijose. Be to, PET naudojimas, ypač dinamikoje, leidžia tiksliau numatyti ligos eigą ir objektyviai įvertinti terapijos veiksmingumą.

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

Parkinsono liga

PET tyrimas su specifiniu ligandu B18-fluorodopa leidžia kiekybiškai nustatyti dopamino sintezės ir kaupimo presinapsiniuose striatiniuose terminaluose trūkumą sergant Parkinsono liga. Būdingų pokyčių buvimas leidžia nustatyti diagnozę ir organizuoti prevencines bei terapines priemones jau ankstyvosiose, kartais ikiklinikinėse ligos stadijose.

PET naudojimas leidžia diferencijuoti Parkinsono ligos diagnozę su kitomis ligomis, kurių klinikinis vaizdas apima ekstrapiramidinius simptomus, tokius kaip daugybinė sisteminė atrofija.

Pačių dopamino receptorių būklę galima įvertinti naudojant PET su H2 receptorių ligandu _raclopridu. Sergant Parkinsono liga, sumažėja presinapsinių dopaminerginių terminalų skaičius ir dopamino transporterio kiekis sinapsiniame plyšyje, o sergant kitomis neurodegeneracinėmis ligomis (pvz., daugybine sistemine atrofija, progresuojančiu supranukleariniu paralyžiumi ir kortikobazaline degeneracija) sumažėja dopamino receptorių skaičius dryžuotajame kūne.

Be to, PET naudojimas leidžia numatyti ligos eigą ir progresavimo greitį, įvertinti vaistų terapijos veiksmingumą ir padėti nustatyti chirurginio gydymo indikacijas.

Huntingtono chorėja ir kitos hiperkinezijos

PET rezultatai, nustatyti sergant Huntingtono chorėja, pasižymi gliukozės metabolizmo sumažėjimu uodegotuosiuose branduoliuose, todėl įmanoma atlikti ikiklinikinę ligos diagnostiką asmenims, kuriems, remiantis DNR tyrimų rezultatais, yra didelė ligos išsivystymo rizika.

Sergant torsine distonija, PET su 18-fluorodeoksigliukoze atskleidžia regioninio gliukozės metabolizmo lygio sumažėjimą uodegotajame ir lęšio formos branduoliuose, taip pat mediodoralinio talamo branduolio priekinėse projekcijos srityse, o bendras metabolizmo lygis nepakitęs.

Išsėtinė sklerozė

PET su 18-fluorodeoksigliukoze pacientams, sergantiems išsėtine skleroze, rodo difuzinius smegenų metabolizmo pokyčius, įskaitant pilkąją medžiagą. Nustatyti kiekybiniai medžiagų apykaitos sutrikimai gali būti ligos aktyvumo žymuo, taip pat atspindėti paūmėjimo vystymosi patofiziologinius mechanizmus, padėti prognozuoti ligos eigą ir įvertinti gydymo veiksmingumą.

Smegenų augliai

KT arba MRT leidžia gauti patikimą informaciją apie naviko pažeidimo smegenų audinyje lokalizaciją ir tūrį, tačiau ne visiškai suteikia galimybę dideliu tikslumu atskirti gerybinius darinius nuo piktybinių. Be to, struktūriniai neurovaizdiniai metodai neturi pakankamai specifiškumo, kad būtų galima atskirti naviko recidyvą nuo radiacinės nekrozės. Tokiais atvejais PET tampa pasirinkimo metodu.

Be 18-fluorodeoksigliukozės, smegenų augliams diagnozuoti naudojami ir kiti radiofarmaciniai preparatai, pavyzdžiui, ^11C -metioninas ir ^11C -tirozinas. Visų pirma, PET su ^11C -metioninu yra jautresnis astrocitomų nustatymo metodas nei PET su 18-fluorodeoksigliukozė, be to, jis gali būti naudojamas žemo laipsnio navikams įvertinti. PET su ^11C -tirozinu leidžia atskirti piktybinius navikus nuo gerybinių smegenų pažeidimų. Be to, labai ir mažai diferencijuoti smegenų augliai pasižymi skirtinga šio radiofarmacinio preparato absorbcijos kinetika.

Šiuo metu PET yra vienas tiksliausių ir technologiškai pažangiausių tyrimų, skirtų diagnozuoti įvairias nervų sistemos ligas. Be to, šis metodas gali būti naudojamas sveikų žmonių smegenų funkcionavimui tirti mokslinių tyrimų tikslais.

Dėl nepakankamos įrangos ir didelių sąnaudų metodo taikymas išlieka itin ribotas ir prieinamas tik dideliuose tyrimų centruose, tačiau PET potencialas yra gana didelis. Technikos, kuri numato vienu metu atlikti MRT ir PET, o vėliau sujungti gautus vaizdus, įdiegimas atrodo itin perspektyvus, nes tai leis gauti maksimalią informaciją apie struktūrinius ir funkcinius pokyčius įvairiose smegenų audinio dalyse.

Kas yra pozitronų emisijos tomografija?

Skirtingai nuo standartinių MRT ar KT, kurie pirmiausia pateikia anatominį organo vaizdą, PET įvertina funkcinius pokyčius ląstelių metabolizmo lygmenyje, kuriuos galima atpažinti jau ankstyvosiose, ikiklinikinėse ligos stadijose, kai struktūriniai neurovaizdiniai metodai neatskleidžia jokių patologinių pokyčių.

PET naudoja įvairius radiofarmacinius preparatus, žymėtus deguonimi, anglimi, azotu, gliukoze, t. y. natūraliais organizmo metabolitais, kurie į metabolizmą įtraukiami kartu su paties organizmo endogeniniais metabolitais. Dėl to tampa įmanoma įvertinti ląstelių lygmenyje vykstančius procesus.

Dažniausiai PET tyrime naudojamas radiofarmacinis preparatas yra fluorodeoksigliukozė. Kiti PET tyrime dažniausiai naudojami radiofarmaciniai preparatai yra ^11C- metioninas (MET) ir ^11C -tirozinas.

Didžiausia skiriamo vaisto dozės spinduliuotės apkrova atitinka paciento gaunamą spinduliuotės apkrovą atliekant krūtinės ląstos rentgenogramą dviem projekcijomis, todėl tyrimas yra gana saugus. Jis draudžiamas sergantiems cukriniu diabetu, kurių cukraus kiekis kraujyje yra didesnis nei 6,5 mmol/l. Kontraindikacijos taip pat yra nėštumas ir žindymo laikotarpis.