Pozitronu emisijas tomogrāfija

Pozitronu emisijas tomogrāfija (PET) ir metode ķermeņa audu vielmaiņas un funkcionālās aktivitātes izpētei in vivo. Metode balstās uz pozitronu emisijas fenomenu, kas novērots radiofarmaceitiskā preparāta izplatīšanās un uzkrāšanās laikā dažādos orgānos. Neiroloģijā metodes galvenais pielietojums ir smadzeņu metabolisma izpēte vairāku slimību gadījumā. Izmaiņas nuklīdu uzkrāšanās jebkurā smadzeņu zonā liecina par neironu aktivitātes pārkāpumu.

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

Pozitronu emisijas tomogrāfijas indikācijas

Pozitronu emisijas tomogrāfijas indikācijas ietver miokarda hibernācijas testēšanu pacientiem, kuriem tiek veikta koronāro artēriju šuntēšana vai sirds transplantācija, un metastāžu atšķiršanu no nekrozes un fibrozes palielinātos limfmezglos pacientiem ar vēzi. PET izmanto arī, lai novērtētu plaušu mezgliņus un noteiktu, vai tie ir metaboliski aktīvi, kā arī lai diagnosticētu plaušu vēzi, kakla vēzi, limfomu un melanomu. KT var apvienot ar pozitronu emisijas tomogrāfiju, lai korelētu morfoloģiskos un funkcionālos datus.

Sagatavošanās pozitronu emisijas tomogrāfijai

PET tiek veikta tukšā dūšā (pēdējā ēdienreize ir 4-6 stundas pirms izmeklējuma). Izmeklējuma ilgums ir no 30 līdz 75 minūtēm atkarībā no procedūras apjoma. 30-40 minūšu laikā, kas nepieciešamas ievadītā medikamenta ievadīšanai organisma vielmaiņas procesos, pacientiem jāatrodas apstākļos, kas samazina motorās, runas un emocionālās aktivitātes iespējamību, lai samazinātu viltus pozitīvu rezultātu iespējamību. Šim nolūkam pacients tiek ievietots atsevišķā telpā ar skaņu necaurlaidīgām sienām; pacients guļ ar aizvērtām acīm.

Alternatīvas metodes

Citas funkcionālās neiroattēlveidošanas metodes, piemēram, magnētiskās rezonanses spektroskopija, viena fotona emisijas datortomogrāfija, perfūzijas un funkcionālā MRI, zināmā mērā var kalpot kā alternatīva PET.

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

Viena fotona emisijas tomogrāfija

Lētāka smadzeņu intravitalās struktūras radioizotopu izmeklēšanas iespēja ir vienfotonu emisijas datortomogrāfija.

Šī metode balstās uz radioaktīvo izotopu izstarotā kvantu starojuma reģistrāciju. Atšķirībā no PET metodes, vienfotonu emisijas datortomogrāfijā tiek izmantoti elementi, kas nepiedalās metabolismā (Tc99, TI-01), un ar ap objektu rotējošas y-kameras palīdzību tiek reģistrēti atsevišķi kvanti (fotoni), nevis pāru kvanti.

Viena no vienfotonu emisijas datortomogrāfijas metodes modifikācijām ir lokālās smadzeņu asinsrites vizualizācija. Pacientam ieelpo gāzu maisījumu, kas satur ksenonu-133, kurš izšķīst asinīs, un ar datoranalīzes palīdzību tiek konstruēts trīsdimensiju attēls par fotonu emisijas avotu sadalījumu smadzenēs ar telpisko izšķirtspēju aptuveni 1,5 cm. Šo metodi izmanto, lai pētītu lokālās smadzeņu asinsrites raksturlielumus cerebrovaskulāru slimību un dažādu demences veidu gadījumā.

Rezultātu izvērtēšana

PET novērtējums tiek veikts, izmantojot vizuālās un daļēji kvantitatīvās metodes. PET datu vizuāla novērtēšana tiek veikta, izmantojot gan melnbaltas, gan dažādas krāsu skalas, kas ļauj noteikt radiofarmaceitisko līdzekļu uzkrāšanās intensitāti dažādās smadzeņu daļās, identificēt patoloģiskās metabolisma perēkļus un novērtēt to lokalizāciju, kontūras un izmērus.

Semikvantitatīvā analīzē tiek aprēķināta radiofarmaceitiskā līdzekļa uzkrāšanās attiecība starp divām vienāda lieluma zonām, no kurām viena atbilst patoloģiskā procesa aktīvākajai daļai, bet otra - neizmainītajai kontralaterālajai smadzeņu zonai.

PET izmantošana neiroloģijā ļauj atrisināt šādas problēmas:

• pētīt noteiktu smadzeņu apgabalu aktivitāti, kad tām tiek pakļauti dažādi stimuli;
• veikt slimību agrīnu diagnostiku;
• veikt patoloģisko procesu diferenciāldiagnostiku ar līdzīgām klīniskām izpausmēm;
• prognozēt slimības gaitu, novērtēt terapijas efektivitāti.

Galvenās indikācijas šīs metodes lietošanai neiroloģijā ir:

• cerebrovaskulāra patoloģija;
• epilepsija;
• Alcheimera slimība un citas demences formas;
• deģeneratīvas smadzeņu slimības (Parkinsona slimība, Hantingtona slimība);
• demielinizējošas slimības;
• smadzeņu audzēji.

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

Epilepsija

PET ar 18-fluorodeoksiglikozi ļauj atklāt epileptogēnus perēkļus, īpaši epilepsijas fokālās formās, un novērtēt vielmaiņas traucējumus šajos perēkļos. Starplēkmju periodā epileptogēnā perēkļa zonai raksturīga glikozes hipometabolisms, un samazinātas metabolisma laukums dažos gadījumos ievērojami pārsniedz perēkļa lielumu, kas noteikts, izmantojot strukturālās neiroattēlveidošanas metodes. Turklāt PET ļauj atklāt epileptogēnus perēkļus pat bez elektroencefalogrāfiskām un strukturālām izmaiņām, to var izmantot epileptisku un neepileptisku lēkmju diferenciāldiagnozē. Metodes jutība un specifiskums ievērojami palielinās, kombinējot PET ar elektroencefalogrāfiju (EEG).

Epilepsijas lēkmes laikā epileptogēnā fokusa zonā novēro reģionālā glikozes metabolisma palielināšanos, bieži vien kombinācijā ar nomākšanu citā smadzeņu zonā, un pēc lēkmes atkal tiek reģistrēts hipometabolisms, kura smagums sāk droši samazināties 24 stundas pēc lēkmes.

PET var veiksmīgi izmantot arī, lai noteiktu indikācijas ķirurģiskai ārstēšanai dažādu epilepsijas formu gadījumā. Epilepsijas perēkļu lokalizācijas pirmsoperācijas novērtējums ļauj izvēlēties optimālu ārstēšanas taktiku un objektīvāk prognozēt ierosinātās intervences iznākumu.

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

Cerebrovaskulārā patoloģija

Išēmiska insulta diagnostikā PET tiek uzskatīta par metodi dzīvotspējīgu, potenciāli atjaunojamu smadzeņu audu noteikšanai išēmiskajā penumbra zonā, kas ļaus precizēt indikācijas reperfūzijas terapijai (trombolīzei). Centrālo benzodiazepīnu receptoru ligandu, kas kalpo kā neironu integritātes marķieri, izmantošana ļauj diezgan skaidri atšķirt neatgriezeniski bojātus un dzīvotspējīgus smadzeņu audus išēmiskajā penumbra zonā insulta agrīnā stadijā. Pacientiem ar atkārtotiem išēmiskiem gadījumiem ir iespējams veikt arī diferenciāldiagnostiku starp svaigiem un veciem išēmiskiem perēkļiem.

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

Alcheimera slimība un citi demences veidi

Alcheimera slimības diagnosticēšanā PET jutība svārstās no 76 līdz 93% (vidēji 86%), ko apstiprina autopsijas pētījuma materiāli.

PET Alcheimera slimības gadījumā raksturo izteikta fokāla smadzeņu metabolisma samazināšanās galvenokārt garozas neokortikālajās asociācijas zonās (mugurējā cingulārā, temporoparietālā un frontālā multimodālā garozā), izmaiņām esot izteiktākām dominējošajā puslodē. Tajā pašā laikā bazālie gangliji, talāms, smadzenītes un garoza, kas atbild par primārajām sensorajām un motorajām funkcijām, paliek relatīvi neskarti. Visizplatītākā Alcheimera slimībai ir divpusējs hipometabolisms smadzeņu temporoparietālajās zonās, kas progresējošās stadijās var būt kombinēts ar metabolisma samazināšanos frontālajā garozā.

Demenci cerebrovaskulāru slimību dēļ raksturo dominējoša frontālās daivas, tostarp cingulārā un augšējā frontālā girusa, iesaistīšanās. Pacientiem ar vaskulāru demenci parasti ir arī plankumaini apgabali ar samazinātu metabolismu baltajā vielā un garozā, bieži vien iesaistot smadzenītes un zemgarozas. Frontotemporālā demence uzrāda samazinātu metabolismu frontālajā, priekšējā un mediālajā temporālajā garozā. Pacientiem ar Lewy ķermeņa demenci ir divpusēji temporoparietāli metabolisma deficīti, kas atgādina Alcheimera slimību, bet bieži vien ir iesaistīta pakauša garoza un smadzenītes, kas Alcheimera slimības gadījumā parasti ir neskartas.

Metabolisma izmaiņu modelis dažādos ar demenci saistītos stāvokļos

Demences etioloģija	Metabolisma traucējumu zonas
Alcheimera slimība	Parietālās, temporālās un mugurējās cingulārās garozas bojājumi rodas visagrāk, saudzējot primāro sensoromotoro un primāro redzes garozu, kā arī striatumu, talāmu un smadzenītes. Agrīnās stadijās deficīts bieži ir asimetrisks, bet deģeneratīvs process galu galā izpaužas divpusēji.
Vaskulārā demence	Hipometabolisms un hipoperfūzija skartajās kortikālajās, subkortikālajās zonās un smadzenītēs
Frontālā tipa demence	Vispirms tiek skarta frontālā garoza, priekšējā temporālā garoza un mediotemporālie reģioni, sākotnēji ar augstāku bojājuma pakāpi nekā parietālā un laterālā temporālā garoza, relatīvi saglabājoties primārajai sensoromotorajai un vizuālajai garozai.
Hantingtona horeja	Astes un lēcas kodoli tiek skarti agrāk, pakāpeniski difūzi iesaistoties garozai.
Demence Parkinsona slimības gadījumā	Alcheimera slimībai līdzīgas pazīmes, bet ar lielāku mediotemporālā reģiona un mazāku redzes garozas saudzēšanu
Demence ar Lewy ķermeņiem	Alcheimera slimībai raksturīgi traucējumi, bet ar mazāku redzes garozas un, iespējams, smadzenīšu saglabāšanos

PET izmantošana kā Alcheimera tipa demences attīstības prognozētājs, īpaši pacientiem ar viegliem un vidēji smagiem kognitīviem traucējumiem, ir daudzsološa.

Pašlaik tiek mēģināts pētīt smadzeņu amiloidozi in vivo, izmantojot PET, izmantojot īpašus amiloīdu ligandus, lai veiktu preklīnisku demences diagnostiku indivīdiem ar riska faktoriem. Smadzeņu amiloidozes smaguma un lokalizācijas izpēte ļauj arī ticami uzlabot diagnostiku dažādās slimības stadijās. Turklāt PET izmantošana, īpaši dinamikā, ļauj precīzāk prognozēt slimības gaitu un objektīvi novērtēt terapijas efektivitāti.

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

Parkinsona slimība

PET, izmantojot specifisko ligandu B18-fluorodopu, ļauj kvantitatīvi noteikt dopamīna sintēzes un uzkrāšanās deficītu presinaptiskajos striatāla galos Parkinsona slimības gadījumā. Raksturīgo izmaiņu klātbūtne ļauj noteikt diagnozi un organizēt profilaktiskus un terapeitiskus pasākumus jau slimības agrīnās, dažreiz preklīniskās stadijās.

PET izmantošana ļauj diferenciāldiagnozēt Parkinsona slimību ar citām slimībām, kuru klīniskajā ainā ir ekstrapiramidāli simptomi, piemēram, vairāku sistēmu atrofija.

Pašu dopamīna receptoru stāvokli var novērtēt, izmantojot PET ar H2 receptoru ligandu _racloprīdu. Parkinsona slimības gadījumā presinaptisko dopamīnerģisko terminālu skaits un dopamīna transportētāja daudzums sinaptiskajā spraugā ir samazināts, savukārt citu neirodeģeneratīvu slimību (piemēram, vairāku sistēmu atrofijas, progresējošas supranukleāras paralīzes un kortikobasālas deģenerācijas) gadījumā dopamīna receptoru skaits striatumā ir samazināts.

Turklāt PET izmantošana ļauj prognozēt slimības gaitu un progresēšanas ātrumu, novērtēt zāļu terapijas efektivitāti un palīdzēt noteikt ķirurģiskas ārstēšanas indikācijas.

Hantingtona horeja un citas hiperkinēzijas

PET rezultātus Hantingtona horejas gadījumā raksturo glikozes metabolisma samazināšanās astes kodolos, kas ļauj veikt slimības preklīnisko diagnostiku indivīdiem ar augstu slimības attīstības risku saskaņā ar DNS testēšanas rezultātiem.

Torsijas distonijas gadījumā PET ar 18-fluorodeoksiglikozi atklāj glikozes metabolisma reģionālā līmeņa samazināšanos astes un lēcas kodolos, kā arī mediodorsālā talāma kodola frontālās projekcijas laukos, saglabājot neskartu kopējo metabolisma līmeni.

Multiplā skleroze

PET ar 18-fluorodeoksiglikozi pacientiem ar multiplo sklerozi uzrāda difūzas izmaiņas smadzeņu metabolismā, tostarp pelēkajā vielā. Identificētie kvantitatīvie vielmaiņas traucējumi var kalpot kā slimības aktivitātes marķieris, kā arī atspoguļot paasinājuma attīstības patofizioloģiskos mehānismus, palīdzēt prognozēt slimības gaitu un novērtēt terapijas efektivitāti.

Smadzeņu audzēji

KT vai MRI ļauj iegūt ticamu informāciju par audzēja bojājuma lokalizāciju un apjomu smadzeņu audos, taču pilnībā nenodrošina iespēju ar augstu precizitāti atšķirt labdabīgus veidojumus no ļaundabīgiem. Turklāt strukturālajām neiroattēlveidošanas metodēm nav pietiekamas specifiskuma, lai atšķirtu audzēja recidīvu no starojuma nekrozes. Šādos gadījumos par izvēles metodi kļūst PET.

Papildus 18-fluorodeoksiglikozei smadzeņu audzēju diagnosticēšanai izmanto arī citus radiofarmaceitiskos preparātus, piemēram, ^11C -metionīnu un ^11C -tirozīnu. Jo īpaši PET ar ^11C -metionīnu ir jutīgāka metode astrocitomu noteikšanai nekā PET ar 18-fluorodeoksiglikozi, un to var izmantot arī zemas pakāpes audzēju novērtēšanai. PET ar ^11C -tirozīnu ļauj diferencēt ļaundabīgus audzējus no labdabīgiem smadzeņu bojājumiem. Turklāt ļoti un slikti diferencētiem smadzeņu audzējiem ir atšķirīga šī radiofarmaceitiskā preparāta absorbcijas kinētika.

Pašlaik PET ir viens no precīzākajiem un tehnoloģiski modernākajiem pētījumiem dažādu nervu sistēmas slimību diagnosticēšanai. Turklāt šo metodi var izmantot, lai pētītu smadzeņu darbību veseliem cilvēkiem zinātniskās pētniecības nolūkos.

Metodes izmantošana nepietiekamā aprīkojuma un augsto izmaksu dēļ joprojām ir ārkārtīgi ierobežota un pieejama tikai lielos pētniecības centros, taču PET potenciāls ir diezgan augsts. Īpaši daudzsološa šķiet tādas metodes ieviešana, kas nodrošina vienlaicīgu MRI un PET veikšanu ar sekojošu iegūto attēlu apvienošanu, kas ļaus iegūt maksimālu informāciju gan par strukturālām, gan funkcionālām izmaiņām dažādās smadzeņu audu daļās.

Kas ir pozitronu emisijas tomogrāfija?

Atšķirībā no standarta MRI vai KT, kas galvenokārt sniedz orgāna anatomisku attēlu, PET novērtē funkcionālās izmaiņas šūnu metabolisma līmenī, kuras var atpazīt jau slimības agrīnās, preklīniskās stadijās, kad strukturālās neiroattēlveidošanas metodes neatklāj nekādas patoloģiskas izmaiņas.

PET izmanto dažādus radiofarmaceitiskos preparātus, kas iezīmēti ar skābekli, oglekli, slāpekli, glikozi, t. i., organisma dabiskajiem metabolītiem, kas tiek iekļauti metabolismā kopā ar paša endogēnajiem metabolītiem. Rezultātā kļūst iespējams novērtēt procesus, kas notiek šūnu līmenī.

Visbiežāk PET izmantotais radiofarmaceitiskais preparāts ir fluorodeoksiglikoze. Citi PET parasti izmantotie radiofarmaceitiskie preparāti ir ^11C -metionīns (MET) un ^11C -tirozīns.

Radiācijas slodze pie ievadītās zāles maksimālās devas atbilst radiācijas slodzei, ko pacients saņem krūškurvja rentgenogrammas laikā divās projekcijās, tāpēc izmeklējums ir relatīvi drošs. Tas ir kontrindicēts cilvēkiem, kas cieš no cukura diabēta, ar cukura līmeni asinīs virs 6,5 mmol/l. Kontrindikācijas ietver arī grūtniecību un laktācijas periodu.