Pozitronemissziós tomográfia

A pozitronemissziós tomográfia (PET) a testszövetek metabolikus és funkcionális aktivitásának in vivo vizsgálatára szolgáló módszer. A módszer a pozitronemisszió jelenségén alapul, amelyet a szervezetbe juttatott radiofarmakon eloszlása és különböző szervekben való felhalmozódása során figyelnek meg. A neurológiában a módszer fő alkalmazási területe az agyi anyagcsere vizsgálata számos betegségben. A nuklidok felhalmozódásának változása az agy bármely területén a neuronális aktivitás zavarára utal.

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

A pozitronemissziós tomográfia indikációi

A pozitronemissziós tomográfia indikációi közé tartozik a miokardiális hibernáció vizsgálata koszorúér-bypass műtéten vagy szívátültetésen átesett betegeknél, valamint a metasztázisok elkülönítése a nekrózistól és a fibrózistól a megnagyobbodott nyirokcsomókban rákos betegeknél. A PET-et a tüdőcsomók értékelésére és metabolikus aktivitásuk meghatározására, valamint a tüdőrák, a nyaki daganatok, a limfóma és a melanoma diagnosztizálására is használják. A CT kombinálható a pozitronemissziós tomográfiával a morfológiai és funkcionális adatok összefüggésbe hozása érdekében.

Pozitronemissziós tomográfia előkészítése

A PET-vizsgálatot éhgyomorra végzik (az utolsó étkezés 4-6 órával a vizsgálat előtt van). A vizsgálat időtartama 30-75 perc, a beavatkozás terjedelmétől függően. A beadott gyógyszer szervezet anyagcsere-folyamataiba történő bejuttatásához szükséges 30-40 perc alatt a betegeknek olyan körülmények között kell lenniük, amelyek minimalizálják a motoros, beszéd- és érzelmi aktivitás lehetőségét, hogy csökkentsék a téves pozitív eredmények valószínűségét. Ehhez a beteget egy külön, hangszigetelt falú szobában helyezik el ; a beteg csukott szemmel fekszik.

Alternatív módszerek

Más funkcionális neuroképalkotó módszerek, mint például a mágneses rezonancia spektroszkópia, az egyfoton emissziós CT, a perfúzió és a funkcionális MRI bizonyos mértékig alternatívát jelenthetnek a PET-tel szemben.

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

Egyetlen foton emissziós tomográfia

Az agy intravitális szerkezetének radioizotópos vizsgálatának egy olcsóbb módja az egyfoton emissziós komputertomográfia.

Ez a módszer a radioaktív izotópok által kibocsátott kvantumsugárzás regisztrációján alapul. A PET-módszerrel ellentétben az egyfotonos emissziós komputertomográfia olyan elemeket használ, amelyek nem vesznek részt az anyagcserében (Tc99, TI-01), és a tárgy körül forgó y-kamera segítségével egyetlen kvantumot (fotont) regisztrálnak a párosítottak helyett.

Az egyfoton-emissziós komputertomográfia egyik módosítása a lokális agyi véráramlás vizualizálása. A betegnek egy xenon-133-at tartalmazó gázkeveréket adnak belélegezni, amely a vérben oldódik, és számítógépes elemzés segítségével a fotonkibocsátási források agyi eloszlásának háromdimenziós képét konstruálják körülbelül 1,5 cm-es térbeli felbontással. Ezt a módszert különösen a lokális agyi véráramlás jellemzőinek vizsgálatára használják cerebrovaszkuláris betegségekben és különböző típusú demenciákban.

Az eredmények értékelése

A PET-vizsgálatot vizuális és szemikvantitatív módszerekkel végzik. A PET-adatok vizuális értékelését fekete-fehér és különböző színskálák segítségével végzik, lehetővé téve a radiofarmakonok felhalmozódásának intenzitásának meghatározását az agy különböző részein, a kóros anyagcsere gócainak azonosítását, valamint azok lokalizációjának, kontúrjainak és méretének értékelését.

Egy szemikvantitatív elemzés során kiszámítják a radiofarmakonok felhalmozódásának arányát két azonos méretű terület között, amelyek közül az egyik a kóros folyamat legaktívabb részének, a másik pedig az agy változatlan kontralaterális területének felel meg.

A PET alkalmazása a neurológiában lehetővé teszi a következő problémák megoldását:

• tanulmányozza az agy bizonyos területeinek aktivitását különféle ingerek hatására;
• a betegségek korai diagnosztizálása;
• differenciáldiagnosztikát végezzen a hasonló klinikai tünetekkel járó kóros folyamatok esetében;
• megjósolja a betegség lefolyását, értékeli a terápia hatékonyságát.

A technika neurológiában történő alkalmazásának főbb indikációi a következők:

• agyi érrendszeri patológia;
• epilepszia;
• Alzheimer-kór és a demencia egyéb formái;
• degeneratív agyi betegségek (Parkinson-kór, Huntington-kór);
• demyelinizáló betegségek;
• agydaganatok.

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

Epilepszia

A 18-fluorodeoxiglükózzal végzett PET lehetővé teszi epileptogén gócok kimutatását, különösen az epilepszia fokális formáiban, és az ezekben a gócokban fellépő anyagcserezavarok értékelését. Az interiktális időszakban az epileptogén fókuszzónát a glükóz hipometabolizmus jellemzi, és a csökkent anyagcsere területe egyes esetekben jelentősen meghaladja a strukturális neuroképalkotó módszerekkel létrehozott góc méretét. Ezenkívül a PET lehetővé teszi az epileptogén gócok kimutatását még elektroencefalográfiai és szerkezeti elváltozások hiányában is, és felhasználható epilepsziás és nem epilepsziás rohamok differenciáldiagnózisában. A módszer érzékenysége és specificitása jelentősen megnő a PET és az elektroencefalográfia (EEG) kombinált alkalmazásával.

Epilepsziás roham idején az epileptogén fókusz területén a regionális glükózanyagcsere fokozódása figyelhető meg, gyakran az agy egy másik területének elnyomásával kombinálva, és a roham után ismét hipometabolizmust rögzítenek, amelynek súlyossága a roham után 24 órával megbízhatóan csökkenni kezd.

A PET sikeresen alkalmazható az epilepszia különböző formáinak sebészeti kezelésének indikációinak meghatározásában is. Az epilepsziás gócok lokalizációjának preoperatív felmérése lehetővé teszi az optimális kezelési taktika kiválasztását és a javasolt beavatkozás eredményének objektívebb prognózisát.

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

Cerebrovaszkuláris patológia

Az ischaemiás stroke diagnosztikájában a PET-et az ischaemiás penumbra zónában található életképes, potenciálisan helyreállítható agyszövet meghatározásának módszerének tekintik, amely lehetővé teszi a reperfúziós terápia (trombolízis) indikációinak meghatározását. A központi benzodiazepin receptor ligandumok alkalmazása, amelyek a neuronális integritás markereiként szolgálnak, lehetővé teszi az irreverzibilisen károsodott és az életképes agyszövet meglehetősen egyértelmű megkülönböztetését az ischaemiás penumbra zónában a stroke korai szakaszában. Ismétlődő ischaemiás epizódokban szenvedő betegeknél differenciáldiagnózist is lehet végezni a friss és a régi ischaemiás gócok között.

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

Alzheimer-kór és más típusú demencia

Az Alzheimer-kór diagnosztizálásában a PET érzékenysége 76-93% között mozog (átlagosan 86%), amit a boncolási vizsgálati anyagok is megerősítenek.

Az Alzheimer-kórban a PET-vizsgálatot az agyi anyagcsere kifejezett fokális csökkenése jellemzi, főként az agykéreg neokortikális asszociációs területein (posterior cinguláris, temporoparietális és frontális multimodális kéreg), a változások a domináns féltekében kifejezettebbek. Ugyanakkor a bazális ganglionok, a talamusz, a kisagy és az elsődleges szenzoros és motoros funkciókért felelős kéreg viszonylag érintetlen marad. Az Alzheimer-kórra legjellemzőbb a kétoldali hipometabolizmus az agy temporoparietális területein, amely előrehaladott stádiumokban a frontális kéreg anyagcseréjének csökkenésével kombinálódhat.

Az agyi érrendszeri betegség okozta demenciát a frontális lebenyek, köztük a cinguláris és a felső frontális gyrus túlnyomórészt érintettsége jellemzi. A vaszkuláris demenciában szenvedő betegeknél jellemzően foltos területeken csökken az anyagcsere a fehérállományban és a kéregben, gyakran a kisagyat és a kéreg alatti részeket is érintve. A frontotemporális demencia csökkent anyagcserét mutat a frontális, az anterior és a mediális temporális kéregben. A Lewy-testes demenciában szenvedő betegeknél kétoldali temporoparietális anyagcsere-hiány figyelhető meg, amely az Alzheimer-kórra emlékeztet, de gyakran az occipitalis kérget és a kisagyat is érinti, amelyek Alzheimer-kórban általában épek.

A demenciával összefüggő különféle állapotokban bekövetkező anyagcsere-változások mintázata

A demencia etiológiája	Anyagcserezavar-zónák
Alzheimer-kór	A parietális, temporális és posterior cinguláris kéreg károsodása legkorábban az elsődleges szenzorimotoros és elsődleges látókéreg relatív kíméletével, valamint a striatum, a talamusz és a kisagy kíméletével jelentkezik. A korai stádiumokban a hiány gyakran aszimmetrikus, de a degeneratív folyamat végül kétoldali jelleggel jelentkezik.
Vaszkuláris demencia	Hipometabolizmus és hipoperfúzió az érintett kérgi és kéreg alatti területeken, valamint a kisagyban
Frontális típusú demencia	A frontális kéreg, az anterior temporális kéreg és a mediotemporális régiók érintettek először, kezdetben nagyobb fokú károsodással, mint a parietális és laterális temporális kéreg, az elsődleges szenzorimotoros és vizuális kéreg relatív konzerváltsága mellett.
Huntington-kór	A farokmagok és a lencse alakú magok korábban érintettek, a kéreg fokozatos, diffúz bevonásával.
Demencia Parkinson-kórban	Alzheimer-kór-szerű tünetek, de a mediotemporális régió nagyobb, a látókéreg pedig kisebb kíméletével
Lewy-testes demencia	Az Alzheimer-kórra jellemző zavarok, de a látókéreg és esetleg a kisagy kevésbé konzervált

A PET alkalmazása az Alzheimer-típusú demencia kialakulásának előrejelzőjeként, különösen enyhe és közepes fokú kognitív károsodásban szenvedő betegeknél, ígéretes.

Jelenleg kísérleteket tesznek az agyi amiloidózis in vivo vizsgálatára PET segítségével, speciális amiloid ligandumok felhasználásával, a demencia preklinikai diagnosztizálása céljából kockázati tényezőkkel rendelkező egyéneknél. Az agyi amiloidózis súlyosságának és lokalizációjának vizsgálata lehetővé teszi a diagnosztika megbízható javítását a betegség különböző szakaszaiban. Ezenkívül a PET alkalmazása, különösen a dinamikában, lehetővé teszi a betegség lefolyásának pontosabb előrejelzését és a terápia hatékonyságának objektív értékelését.

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

Parkinson-kór

A specifikus B18-fluorodopa liganddal végzett PET lehetővé teszi a dopamin szintézisének és tárolásának hiányának kvantitatív meghatározását a Parkinson-kór preszinaptikus striatális terminálisaiban. A jellemző változások jelenléte lehetővé teszi a diagnózis felállítását, valamint a megelőző és terápiás intézkedések megszervezését már a betegség korai, néha preklinikai stádiumában.

A PET használata lehetővé teszi a Parkinson-kór differenciáldiagnózisát más olyan betegségekkel szemben, amelyek klinikai képe extrapiramidális tüneteket is tartalmaz, például többszörös szisztémás atrófiát.

Maguk a dopaminreceptorok állapota PET-vizsgálattal vizsgálható a H2-receptor ligand, _{a racloprid} segítségével. Parkinson-kórban a preszinaptikus dopaminerg terminálok száma és a dopamintranszporter mennyisége csökken a szinaptikus résben, míg más neurodegeneratív betegségekben (pl. többszörös szisztémás atrófia, progresszív szupranukleáris bénulás és kortikobasalis degeneráció) a dopaminreceptorok száma csökken a striatumban.

Ezenkívül a PET használata lehetővé teszi számunkra, hogy megjósoljuk a betegség lefolyását és progressziójának sebességét, értékeljük a gyógyszeres terápia hatékonyságát, és segítsünk meghatározni a sebészeti kezelés indikációit.

Huntington-kór és egyéb hiperkinéziák

A Huntington-kór PET-eredményeit a glükózanyagcsere csökkenése jellemzi a farokmagokban, ami lehetővé teszi a betegség preklinikai diagnosztikáját azoknál az egyéneknél, akiknél a DNS-vizsgálati eredmények szerint nagy a betegség kialakulásának kockázata.

Torziós disztónia esetén a 18-fluorodeoxiglükózzal végzett PET a glükózanyagcsere regionális szintjének csökkenését mutatja a farok- és lentiform magokban, valamint a mediodorsális talamikus mag frontális projekciós mezőiben, ép általános anyagcsere-szint mellett.

Szklerózis multiplex

A 18-fluorodeoxiglükózzal végzett PET szklerózis multiplexben szenvedő betegeknél diffúz változásokat mutat az agyi anyagcserében, beleértve a szürkeállományt is. Az azonosított mennyiségi anyagcserezavarok a betegség aktivitásának markereként szolgálhatnak, valamint tükrözik az exacerbáció kialakulásának patofiziológiai mechanizmusait, segíthetnek a betegség lefolyásának előrejelzésében és a terápia hatékonyságának értékelésében.

Agydaganatok

A CT vagy MRI megbízható információkat nyújt a daganat agyszöveti károsodásának lokalizációjáról és mértékéről, de nem teszi lehetővé teljes mértékben a jóindulatú elváltozások és a rosszindulatúak nagy pontosságú megkülönböztetését. Ezenkívül a strukturális neuroimaging módszerek nem rendelkeznek elegendő specificitással ahhoz, hogy megkülönböztessék a daganat kiújulását a sugárzás okozta nekrózistól. Ezekben az esetekben a PET válik a választott módszerré.

A 18-fluorodeoxiglükóz mellett más radiofarmakonokat is használnak az agydaganatok diagnosztizálására, például ^{a 11C} -metionint és ^{a 11C} -tirozint. Különösen a 11C-metioninnal végzett PET ^{érzékenyebb} módszer az asztrocitómák kimutatására, mint a 18-fluorodeoxiglükózzal végzett PET, és az alacsony malignitású daganatok értékelésére is használható. ^{A 11C} -tirozinnal végzett PET lehetővé teszi a rosszindulatú daganatok megkülönböztetését a jóindulatú agyi elváltozásoktól. Ezenkívül a magas és alacsony differenciáltságú agydaganatok eltérő felszívódási kinetikát mutatnak ebben a radiofarmakonban.

Jelenleg a PET az egyik legpontosabb és legmodernebb vizsgálat az idegrendszer különféle betegségeinek diagnosztizálására. Ezenkívül ez a módszer felhasználható az agy működésének tanulmányozására egészséges emberekben tudományos kutatási célokra.

A módszer alkalmazása a nem megfelelő felszereltség és a magas költségek miatt továbbra is rendkívül korlátozott, és csak nagy kutatóközpontokban érhető el, de a PET potenciálja meglehetősen magas. Rendkívül ígéretesnek tűnik egy olyan technika bevezetése, amely lehetővé teszi az MRI és a PET egyidejű elvégzését, majd a kapott képek későbbi kombinálását, ami lehetővé teszi a maximális információszerzést az agyszövet különböző részeinek szerkezeti és funkcionális változásairól.

Mi a pozitronemissziós tomográfia?

A standard MRI-vel vagy CT-vel ellentétben, amelyek elsősorban egy szerv anatómiai képét nyújtják, a PET a sejtes anyagcsere szintjén értékeli a funkcionális változásokat, amelyek már a betegség korai, preklinikai stádiumában felismerhetők, amikor a strukturális neuroképalkotó módszerek nem mutatnak ki semmilyen kóros elváltozást.

A PET különféle, oxigénnel, szénnel, nitrogénnel, glükózzal, azaz a szervezet természetes metabolitjaival jelölt radiofarmakonokat használ, amelyek a saját endogén metabolitjaival együtt vesznek részt az anyagcserében. Ennek eredményeként lehetővé válik a sejtek szintjén zajló folyamatok értékelése.

A PET-ben leggyakrabban használt radiofarmakon a fluorodeoxiglükóz. A PET-ben gyakran használt egyéb radiofarmakonok közé tartozik ^{a 11C} -metionin (MET) és ^{a 11C} -tirozin.

A beadott gyógyszer maximális dózisának sugárterhelése megfelel a beteg által a mellkasröntgen két vetületben történő vizsgálata során kapott sugárterhelésnek, így a vizsgálat viszonylag biztonságos. Ellenjavallt cukorbetegségben szenvedők számára, akiknek a vércukorszintje meghaladja a 6,5 mmol/l-t. Ellenjavallatok közé tartozik a terhesség és a szoptatás is.