Позитронна емисионна томография

Позитронно-емисионната томография (ПЕТ) е метод за изследване на метаболитната и функционалната активност на телесните тъкани in vivo. Методът се основава на феномена на позитронна емисия, наблюдаван при въведен в тялото радиофармацевтик по време на неговото разпределение и натрупване в различни органи. В неврологията основното приложение на метода е изучаването на мозъчния метаболизъм при редица заболявания. Промените в натрупването на нуклиди във всяка област на мозъка предполагат нарушение на невронната активност.

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

Показания за позитронно-емисионна томография

Показанията за позитронно-емисионна томография включват изследване за миокардна хибернация при пациенти, подложени на коронарен байпас или сърдечна трансплантация, и разграничаване на метастази от некроза и фиброза в уголемени лимфни възли при пациенти с рак. ПЕТ се използва също за оценка на белодробни възли и определяне дали са метаболитно активни, както и за диагностициране на рак на белия дроб, рак на шията, лимфом и меланом. КТ може да се комбинира с позитронно-емисионна томография за корелация на морфологични и функционални данни.

Подготовка за позитронно-емисионна томография

ПЕТ се извършва на гладно (последното хранене е 4-6 часа преди изследването). Продължителността на изследването е от 30 до 75 минути, в зависимост от обхвата на процедурата. През 30-40-те минути, необходими за въвеждане на прилаганото лекарство в метаболитните процеси на организма, пациентите трябва да бъдат в условия, които минимизират възможността за двигателна, речева и емоционална активност, за да се намали вероятността от фалшиво положителни резултати. За тази цел пациентът се настанява в отделна стая със звукоизолирани стени; пациентът лежи със затворени очи.

Алтернативни методи

Други методи за функционално невроизобразяване, като магнитно-резонансна спектроскопия, еднофотонна емисионна компютърна томография, перфузионна и функционална магнитно-резонансна томография (ЯМР), могат до известна степен да служат като алтернатива на ПЕТ.

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

Еднофотонна емисионна томография

По-евтин вариант за радиоизотопно изследване на интравиталната структура на мозъка е еднофотонната емисионна компютърна томография.

Този метод се основава на регистрирането на квантово лъчение, излъчвано от радиоактивни изотопи. За разлика от PET метода, еднофотонната емисионна компютърна томография използва елементи, които не участват в метаболизма (Tc99, TI-01), и с помощта на y-камера, въртяща се около обекта, се регистрират единични кванти (фотони), а не сдвоени.

Една от модификациите на метода на еднофотонна емисионна компютърна томография е визуализацията на локалния мозъчен кръвоток. На пациента се дава за вдишване газова смес, съдържаща ксенон-133, която се разтваря в кръвта, и с помощта на компютърен анализ се изгражда триизмерна картина на разпределението на източниците на фотонна емисия в мозъка с пространствена резолюция около 1,5 см. Този метод се използва, по-специално, за изследване на характеристиките на локалния мозъчен кръвоток при мозъчно-съдови заболявания и при различни видове деменция.

Оценка на резултатите

ПЕТ оценката се извършва с помощта на визуални и полуколичествени методи. Визуалната оценка на ПЕТ данните се извършва с помощта както на черно-бели, така и на различни цветни скали, което позволява да се определи интензивността на натрупване на радиофармацевтици в различни части на мозъка, да се идентифицират огнища на патологичен метаболизъм и да се оцени тяхната локализация, контури и размери.

При полуколичествен анализ се изчислява съотношението на радиофармацевтично натрупване между две области с еднакъв размер, едната от които съответства на най-активната част от патологичния процес, а другата - на непроменената контралатерална област на мозъка.

Използването на ПЕТ в неврологията ни позволява да решим следните проблеми:

• изучаване на активността на определени области на мозъка, когато са представени с различни стимули;
• провеждане на ранна диагностика на заболявания;
• провеждане на диференциална диагностика на патологични процеси със сходни клинични прояви;
• прогнозиране на хода на заболяването, оценка на ефективността на терапията.

Основните показания за използването на техниката в неврологията са:

• цереброваскуларна патология;
• епилепсия;
• Болест на Алцхаймер и други форми на деменция;
• дегенеративни заболявания на мозъка (болест на Паркинсон, болест на Хънтингтън);
• демиелинизиращи заболявания;
• мозъчни тумори.

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

Епилепсия

ПЕТ с 18-флуородезоксиглюкоза позволява откриване на епилептогенни огнища, особено при фокални форми на епилепсия, и оценка на метаболитните нарушения в тези огнища. В интерикталния период епилептогенната фокусна зона се характеризира с глюкозен хипометаболизъм, а площта на намаления метаболизъм в някои случаи значително надвишава размера на фокуса, установен с помощта на структурни невроизобразяващи методи. Освен това, ПЕТ позволява откриване на епилептогенни огнища дори при липса на електроенцефалографски и структурни промени, може да се използва в диференциалната диагноза на епилептични и неепилептични припадъци. Чувствителността и специфичността на метода се увеличават значително при комбинираното използване на ПЕТ с електроенцефалография (ЕЕГ).

В момента на епилептичен припадък се наблюдава повишаване на регионалния глюкозен метаболизъм в областта на епилептогенния фокус, често в комбинация с потискане в друга област на мозъка, а след припадъка отново се регистрира хипометаболизъм, чиято тежест започва надеждно да намалява 24 часа след припадъка.

ПЕТ може да се използва успешно и при определяне на индикации за хирургично лечение на различни форми на епилепсия. Предоперативната оценка на локализацията на епилептичните огнища дава възможност за избор на оптимална тактика на лечение и по-обективна прогноза за резултата от предложената интервенция.

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

Цереброваскуларна патология

В диагностиката на исхемичния инсулт, ПЕТ се разглежда като метод за определяне на жизнеспособна, потенциално възстановима мозъчна тъкан в зоната на исхемичната пенумбра, което ще позволи да се уточнят индикации за реперфузионна терапия (тромболиза). Използването на централни бензодиазепинови рецепторни лиганди, които служат като маркери за невронната цялост, позволява сравнително ясно разграничаване между необратимо увредена и жизнеспособна мозъчна тъкан в зоната на исхемичната пенумбра в ранен стадий на инсулт. Възможно е също така да се проведе диференциална диагностика между пресни и стари исхемични огнища при пациенти с повтарящи се исхемични епизоди.

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

Болест на Алцхаймер и други видове деменция

При диагностицирането на болестта на Алцхаймер, чувствителността на PET варира от 76 до 93% (средно 86%), което се потвърждава от материали от аутопсийно изследване.

ПЕТ при болестта на Алцхаймер се характеризира с изразено фокално понижение на мозъчния метаболизъм главно в неокортикалните асоциативни области на кората (задна цингуларна, темпоропариетална и фронтална мултимодална кора), като промените са по-изразени в доминантното полукълбо. В същото време базалните ганглии, таламусът, малкият мозък и кората, отговорни за първичните сензорни и двигателни функции, остават относително непокътнати. Най-типично за болестта на Алцхаймер е двустранният хипометаболизъм в темпоропариеталните области на мозъка, който в напреднали стадии може да се комбинира с понижение на метаболизма във фронталната кора.

Деменцията, дължаща се на мозъчно-съдово заболяване, се характеризира с преобладаващо засягане на фронталните лобове, включително цингуларния дял и горния фронтален гирус. Пациентите със съдова деменция също така обикновено имат неравномерни области с намален метаболизъм в бялото вещество и кората, често засягащи малкия мозък и подкорковите жлези. Фронтотемпоралната деменция показва намален метаболизъм във фронталната, предната и медиалната темпорална кора. Пациентите с деменция с телца на Леви имат двустранни темпоропариетални метаболитни дефицити, напомнящи за болестта на Алцхаймер, но често засягат тилната кора и малкия мозък, които обикновено са непокътнати при болестта на Алцхаймер.

Модел на метаболитни промени при различни състояния, свързани с деменция

Етиология на деменцията	Зони на метаболитни нарушения
Болест на Алцхаймер	Увреждането на париеталната, темпоралната и задната цингуларна кора настъпва най-рано с относително запазване на първичната сензомоторна и първичната зрителна кора и със запазване на стриатума, таламуса и малкия мозък. В ранните стадии дефицитът често е асиметричен, но дегенеративният процес в крайна сметка се проявява двустранно.
Съдова деменция	Хипометаболизъм и хипоперфузия в засегнатите кортикални, субкортикални области и малкия мозък
Фронтален тип деменция	Първо се засягат фронталната кора, предната темпорална кора и медиотемпоралните области, като първоначално степента на увреждане е по-висока от париеталната и латералната темпорална кора, с относително запазване на първичната сензомоторна и зрителна кора.
Хорея на Хънтингтън	Каудалните и лентикуларните ядра се засягат по-рано с постепенно дифузно засягане на кората
Деменция при болестта на Паркинсон	Характеристики, подобни на тези при болестта на Алцхаймер, но с по-голямо засягане на медиотемпоралната област и по-малко засягане на зрителната кора
Деменция с телца на Леви	Нарушения, типични за болестта на Алцхаймер, но с по-слабо запазена зрителна кора и евентуално малък мозък

Използването на ПЕТ като предиктор за развитието на деменция от типа на Алцхаймер, особено при пациенти с леки и умерени когнитивни нарушения, е обещаващо.

В момента се правят опити за изследване на церебралната амилоидоза in vivo с помощта на PET, използвайки специални амилоидни лиганди, с цел предклинична диагностика на деменция при лица с рискови фактори. Изучаването на тежестта и локализацията на церебралната амилоидоза също позволява надеждно подобряване на диагностиката в различните стадии на заболяването. Освен това, използването на PET, особено в динамика, дава възможност за по-точно прогнозиране на хода на заболяването и обективна оценка на ефективността на терапията.

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

Болест на Паркинсон

ПЕТ с използването на специфичния лиганд B18-флуородопа позволява количествено определяне на дефицита на синтез и съхранение на допамин в пресинаптичните стриатални терминали при болестта на Паркинсон. Наличието на характерни промени позволява поставянето на диагноза и организирането на превантивни и терапевтични мерки още в ранните, понякога предклинични стадии на заболяването.

Използването на ПЕТ позволява диференциална диагноза на болестта на Паркинсон с други заболявания, чиято клинична картина включва екстрапирамидни симптоми, като например множествена системна атрофия.

Състоянието на самите допаминови рецептори може да се оцени с помощта на PET с H2-рецепторния лиганд _{раклоприд}. При болестта на Паркинсон броят на пресинаптичните допаминергични терминали и количеството на допаминовия транспортер в синаптичната цепнатина са намалени, докато при други невродегенеративни заболявания (напр. множествена системна атрофия, прогресивна супрануклеарна парализа и кортикобазална дегенерация) броят на допаминовите рецептори в стриатума е намален.

Освен това, използването на PET ни позволява да предвидим хода и скоростта на прогресия на заболяването, да оценим ефективността на лекарствената терапия и да помогнем за определяне на индикации за хирургично лечение.

Хорея на Хънтингтън и други хиперкинезии

Резултатите от ПЕТ при хорея на Хънтингтън се характеризират с намаляване на глюкозния метаболизъм в опашните ядра, което прави възможна предклиничната диагностика на заболяването при лица с висок риск от развитие на заболяването според резултатите от ДНК тестове.

При торзионна дистония, PET с 18-флуородезоксиглюкоза разкрива намаление на регионалното ниво на глюкозен метаболизъм в каудалните и лентовидните ядра, както и във фронталните проекционни полета на медиодорзалното таламично ядро, при непроменено общо метаболитно ниво.

Множествена склероза

ПЕТ с 18-флуородезоксиглюкоза при пациенти с множествена склероза показва дифузни промени в мозъчния метаболизъм, включително в сивото вещество. Идентифицираните количествени метаболитни нарушения могат да служат като маркер за активност на заболяването, както и да отразяват патофизиологичните механизми на развитие на обостряне, да помогнат за прогнозиране на хода на заболяването и оценка на ефективността на терапията.

Мозъчни тумори

Компютърната томография (КТ) или магнитно-резонансната томография (ЯМР) позволяват получаване на надеждна информация за локализацията и обема на туморното увреждане на мозъчната тъкан, но не предоставят напълно възможност за диференциране на доброкачествени от злокачествени лезии с висока точност. Освен това, методите за структурно невроизобразяване нямат достатъчна специфичност, за да разграничат туморния рецидив от радиационната некроза. В тези случаи ПЕТ се превръща в метод на избор.

В допълнение към 18-флуородезоксиглюкозата, други радиофармацевтици се използват за диагностициране на мозъчни тумори, като ¹¹ C-метионин и ¹¹ C-тирозин. По-специално, PET с ¹¹ C-метионин е по-чувствителен метод за откриване на астроцитоми, отколкото PET с 18-флуородезоксиглюкоза, и може да се използва и за оценка на нискостепенни тумори. PET с ¹¹ C-тирозин позволява диференциране на злокачествени тумори от доброкачествени мозъчни лезии. Освен това, силно и слабо диференцираните мозъчни тумори показват различна кинетика на абсорбция на този радиофармацевтик.

В момента ПЕТ е едно от най-точните и високотехнологични изследвания за диагностициране на различни заболявания на нервната система. Освен това, този метод може да се използва за изследване на функционирането на мозъка при здрави хора за научноизследователски цели.

Използването на метода, поради недостатъчно оборудване и висока цена, остава изключително ограничено и е достъпно само в големи изследователски центрове, но потенциалът на PET е доста висок. Въвеждането на техника, която осигурява едновременно извършване на ЯМР и PET с последващо комбиниране на получените изображения, изглежда изключително обещаващо, което ще позволи получаването на максимална информация както за структурните, така и за функционалните промени в различни части на мозъчната тъкан.

Какво е позитронно-емисионна томография?

За разлика от стандартните ЯМР или КТ, които предоставят предимно анатомично изображение на орган, ПЕТ оценява функционалните промени на ниво клетъчен метаболизъм, които могат да бъдат разпознати още в ранните, предклинични стадии на заболяването, когато структурните невроизобразяващи методи не разкриват никакви патологични промени.

ПЕТ използва различни радиофармацевтици, маркирани с кислород, въглерод, азот, глюкоза, т.е. естествени метаболити на организма, които се включват в метаболизма заедно със собствените ендогенни метаболити. В резултат на това става възможно да се оценят процесите, протичащи на клетъчно ниво.

Най-често използваният радиофармацевтик в PET е флуородезоксиглюкозата. Други радиофармацевтици, често използвани в PET, включват ^11C- метионин (MET) и ^11C -тирозин.

Радиационното натоварване при максималната доза от приложеното лекарство съответства на радиационното натоварване, получено от пациента по време на рентгенография на гръдния кош в две проекции, така че изследването е относително безопасно. Противопоказано е за хора, страдащи от захарен диабет, с ниво на кръвна захар над 6,5 mmol/l. Противопоказанията включват също бременност и кърмене.