Positronemissioonitomograafia

Positronemissioontomograafia (PET) on meetod kehakudede metaboolse ja funktsionaalse aktiivsuse uurimiseks in vivo. Meetod põhineb positronemissiooni nähtusel, mida täheldatakse kehasse viidud radiofarmatseutikumi jaotumisel ja akumuleerumisel erinevates organites. Neuroloogias on meetodi peamiseks rakendusalaks aju metabolismi uurimine mitmete haiguste korral. Nukliidide akumuleerumise muutused mis tahes ajupiirkonnas viitavad neuronaalse aktiivsuse häirele.

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

Positronemissioontomograafia näidustused

Positronemissioontomograafia näidustuste hulka kuuluvad müokardi talveune testimine patsientidel, kellele tehakse koronaararteri šunteerimine või südamesiirdamine, ning metastaaside eristamine nekroosist ja fibroosist suurenenud lümfisõlmedes vähihaigetel. PET-uuringut kasutatakse ka kopsu sõlmede hindamiseks ja nende metaboolse aktiivsuse kindlakstegemiseks ning kopsuvähi, kaelavähi, lümfoomi ja melanoomi diagnoosimiseks. KT-d saab kombineerida positronemissioontomograafiaga, et korreleerida morfoloogilisi ja funktsionaalseid andmeid.

Positronemissioontomograafia ettevalmistus

PET-uuring tehakse tühja kõhuga (viimane söögikord on 4-6 tundi enne uuringut). Uuringu kestus on 30 kuni 75 minutit, olenevalt protseduuri ulatusest. 30-40 minuti jooksul, mis kulub manustatud ravimi viimiseks organismi ainevahetusprotsessidesse, peaksid patsiendid viibima tingimustes, mis minimeerivad motoorse, kõne- ja emotsionaalse aktiivsuse võimalust, et vähendada valepositiivsete tulemuste tõenäosust. Selleks paigutatakse patsient eraldi helikindlate seintega ruumi ; patsient lamab silmad kinni.

Alternatiivsed meetodid

Teised funktsionaalsed neurokuvamismeetodid, nagu magnetresonantsspektroskoopia, ühefootoni emissioon-KT, perfusioon ja funktsionaalne MRI, võivad teatud määral olla PET-i alternatiiviks.

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

Üksiku footoni emissioontomograafia

Aju intravitaalse struktuuri radioisotoop-uuringu odavam variant on ühefootoni emissioon-kompuutertomograafia.

See meetod põhineb radioaktiivsete isotoopide kiiratava kvantkiirguse registreerimisel. Erinevalt PET-meetodist kasutab üksikfootonemissioon-kompuutertomograafia elemente, mis ei osale ainevahetuses (Tc99, TI-01), ning objekti ümber pöörleva y-kaamera abil registreeritakse üksikkvante (footoneid), mitte paare.

Üks ühefootoni-emissioon-kompuutertomograafia meetodi modifikatsioone on lokaalse ajuverevoolu visualiseerimine. Patsiendile manustatakse sissehingamiseks gaasisegu, mis sisaldab ksenoon-133, mis lahustub veres, ja arvutianalüüsi abil konstrueeritakse umbes 1,5 cm ruumilise lahutusvõimega kolmemõõtmeline pilt footonemissiooniallikate jaotusest ajus. Seda meetodit kasutatakse eelkõige lokaalse ajuverevoolu omaduste uurimiseks tserebrovaskulaarsete haiguste ja erinevat tüüpi dementsuse korral.

Tulemuste hindamine

PET-uuringu hindamine toimub visuaalsete ja poolkvantitatiivsete meetodite abil. PET-andmete visuaalne hindamine toimub nii mustvalgete kui ka erinevate värviskaalade abil, mis võimaldab määrata radiofarmatseutiliste ainete akumuleerumise intensiivsust aju erinevates osades, tuvastada patoloogilise metabolismi koldeid ning hinnata nende lokaliseerimist, kontuure ja suurust.

Poolkvantitatiivses analüüsis arvutatakse radiofarmatseutikumide akumuleerumise suhe kahe võrdse suurusega piirkonna vahel, millest üks vastab patoloogilise protsessi kõige aktiivsemale osale ja teine aju muutumatule kontralateraalsele piirkonnale.

PET-i kasutamine neuroloogias võimaldab meil lahendada järgmisi probleeme:

• uurida teatud ajupiirkondade aktiivsust erinevate stiimulite mõjul;
• haiguste varajane diagnoosimine;
• teostada sarnaste kliiniliste ilmingutega patoloogiliste protsesside diferentsiaaldiagnostikat;
• ennustada haiguse kulgu, hinnata ravi efektiivsust.

Selle meetodi peamised näidustused neuroloogias on järgmised:

• tserebrovaskulaarne patoloogia;
• epilepsia;
• Alzheimeri tõbi ja muud dementsuse vormid;
• aju degeneratiivsed haigused (Parkinsoni tõbi, Huntingtoni tõbi);
• demüeliniseerivad haigused;
• ajukasvajad.

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

Epilepsia

PET 18-fluorodeoksüglükoosiga võimaldab tuvastada epileptogeenseid koldeid, eriti epilepsia fokaalsete vormide korral, ja hinnata nende koldete ainevahetushäireid. Epileptogeense kolde tsooni iseloomustab epileptogeense kolde tsooni glükoosi hüpometabolism ning vähenenud metabolismi pindala ületab mõnel juhul oluliselt struktuursete neurokuvamismeetodite abil loodud kolde suurust. Lisaks võimaldab PET tuvastada epileptogeenseid koldeid isegi elektroentsefalograafiliste ja struktuurimuutuste puudumisel, seda saab kasutada epileptiliste ja mitteepileptiliste krampide diferentsiaaldiagnostikas. Meetodi tundlikkus ja spetsiifilisus suurenevad oluliselt PET-i kombineeritud kasutamisel elektroentsefalograafiaga (EEG).

Epilepsiahoo ajal täheldatakse epileptogeense fookuse piirkonnas regionaalse glükoosimetabolismi suurenemist, sageli koos supressiooniga teises ajupiirkonnas, ja pärast hoogu registreeritakse taas hüpometabolism, mille raskusaste hakkab usaldusväärselt vähenema 24 tundi pärast hoogu.

PET-i saab edukalt kasutada ka epilepsia erinevate vormide kirurgilise ravi näidustuste otsustamisel. Epileptiliste fookuste lokaliseerimise preoperatiivne hindamine võimaldab valida optimaalse ravitaktika ja teha kavandatud sekkumise tulemuse objektiivsema prognoosi.

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

Tserebrovaskulaarne patoloogia

Isheemilise insuldi diagnostikas peetakse PET-i meetodiks elujõulise ja potentsiaalselt taastuva ajukoe määramiseks isheemilises penumbra tsoonis, mis võimaldab täpsustada reperfusioonravi (trombolüüs) näidustusi. Tsentraalsete bensodiasepiiniretseptori ligandide kasutamine, mis toimivad neuronaalse terviklikkuse markeritena, võimaldab insuldi varases staadiumis üsna selgelt eristada pöördumatult kahjustatud ja elujõulist ajukoe isheemilises penumbra tsoonis. Samuti on korduvate isheemiliste episoodidega patsientidel võimalik läbi viia diferentsiaaldiagnostikat värskete ja vanade isheemiliste fookuste vahel.

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

Alzheimeri tõbi ja muud tüüpi dementsus

Alzheimeri tõve diagnoosimisel jääb PET-uuringu tundlikkus vahemikku 76–93% (keskmiselt 86%), mida kinnitavad ka lahkamisuuringu materjalid.

Alzheimeri tõve PET-uuringut iseloomustab aju ainevahetuse väljendunud fokaalne langus peamiselt ajukoore neokortikaalsetes assotsiatsioonipiirkondades (tagumine tsingulaarne, temporoparietaalne ja frontaalne multimodaalne ajukoor), kusjuures muutused on enam väljendunud domineerivas poolkeras. Samal ajal jäävad primaarsete sensoorsete ja motoorsete funktsioonide eest vastutavad basaalganglionid, talamus, väikeaju ja ajukoor suhteliselt terveks. Alzheimeri tõve puhul on kõige tüüpilisem kahepoolne hüpometabolism aju temporoparietaalsetes piirkondades, mis edasijõudnud staadiumis võib kombineerida ainevahetuse vähenemisega frontaalses ajukoores.

Tserebrovaskulaarse haiguse põhjustatud dementsust iseloomustab eesmise otsaesise, sealhulgas tsingulaarse ja ülemise otsmikukeeruse domineeriv haaratus. Vaskulaarse dementsusega patsientidel on tavaliselt ka valgeaine ja ajukoore ainevahetuse vähenemisega laigulised piirkonnad, mis sageli hõlmavad väikeaju ja selle alamkortekse. Frontotemporaalse dementsuse korral on ainevahetus vähenenud frontaalses, anteriorises ja mediaalses oimuskoores. Lewy kehadega dementsusega patsientidel on kahepoolne temporoparietaalne ainevahetushäire, mis meenutab Alzheimeri tõbe, kuid sageli hõlmab see kuklakoore ja väikeaju, mis Alzheimeri tõve korral on tavaliselt terved.

Ainevahetuslike muutuste muster erinevates dementsusega seotud seisundites

Dementsuse etioloogia	Ainevahetushäirete tsoonid
Alzheimeri tõbi	Parietaalse, temporaalse ja tagumise tsingulaarse korteksi kahjustus tekib kõige varem, kui säilivad primaarne sensoorne motoorne ja primaarne nägemiskoor ning striatum, talamus ja väikeaju. Varases staadiumis on defitsiit sageli asümmeetriline, kuid degeneratiivne protsess avaldub lõpuks kahepoolselt.
Vaskulaarne dementsus	Hüpometabolism ja hüpoperfusioon kahjustatud kortikaalsetes, subkortikaalsetes piirkondades ja väikeajus
Frontaaltüüpi dementsus	Esmalt mõjutatakse frontaalkorteksit, eesmist oimuskorteksit ja mediotemporaalseid piirkondi, kusjuures esialgu on kahjustuse raskusaste suurem kui parietaalsel ja lateraalsel oimuskorteksil, kusjuures primaarne sensomotoorne ja visuaalne korteks on suhteliselt säilinud.
Huntingtoni korea	Saba- ja läätsekujulised tuumad on varem mõjutatud, ajukoore järkjärguline hajus haaratus
Parkinsoni tõve dementsus	Alzheimeri tõvele sarnased tunnused, kuid mediotemporaalse piirkonna suurem ja visuaalse korteksi väiksem säästmine
Lewy kehadega dementsus	Alzheimeri tõvele iseloomulikud häired, kuid nägemiskoore ja võimalik, et ka väikeaju vähem säilinud

PET-uuringu kasutamine Alzheimeri tüüpi dementsuse tekke ennustajana, eriti kerge ja mõõduka kognitiivse kahjustusega patsientidel, on paljulubav.

Praegu püütakse uurida aju amüloidoosi in vivo PET-i abil, kasutades spetsiaalseid amüloidligande, et diagnoosida dementsust prekliiniliselt riskiteguritega inimestel. Aju amüloidoosi raskusastme ja lokaliseerimise uurimine võimaldab usaldusväärselt parandada ka diagnostikat haiguse erinevates etappides. Lisaks võimaldab PET-i kasutamine, eriti dünaamikas, haiguse kulgu täpsemalt ennustada ja ravi efektiivsust objektiivselt hinnata.

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

Parkinsoni tõbi

Spetsiifilise ligandi B18-fluorodopa abil teostatud PET-uuring võimaldab kvantitatiivselt määrata Parkinsoni tõvega seotud dopamiini sünteesi ja säilitamise defitsiiti presünaptilistes striataalsetes terminalides. Iseloomulike muutuste olemasolu võimaldab diagnoosi panna ning ennetavaid ja ravimeetodeid rakendada juba haiguse varases, mõnikord ka prekliinilises staadiumis.

PET-uuringu kasutamine võimaldab Parkinsoni tõve diferentsiaaldiagnoosimist teiste haigustega, mille kliiniline pilt hõlmab ekstrapüramidaalseid sümptomeid, näiteks mitme süsteemse atroofia.

Dopamiiniretseptorite endi seisundit saab hinnata PET-uuringu abil, kasutades H2-retseptori ligandi _raklopriidi. Parkinsoni tõve korral on presünaptiliste dopamiinergiliste terminalide arv ja dopamiini transporteri hulk sünapsipilus vähenenud, samas kui teiste neurodegeneratiivsete haiguste (nt mitme süsteemi atroofia, progresseeruv supranukleaarne halvatus ja kortikobasaalne degeneratsioon) korral on dopamiiniretseptorite arv striatumis vähenenud.

Lisaks võimaldab PET-i kasutamine ennustada haiguse kulgu ja progresseerumise kiirust, hinnata ravimteraapia efektiivsust ning aidata määrata kirurgilise ravi näidustusi.

Huntingtoni korea ja muud hüperkineesiad

Huntingtoni korea PET-tulemusi iseloomustab glükoosi metabolismi vähenemine sabatuumades, mis võimaldab haiguse prekliinilist diagnoosimist inimestel, kellel on DNA-testi tulemuste kohaselt kõrge risk haigestuda.

Torsioondüstoonia korral näitab 18-fluorodeoksüglükoosiga PET-uuring glükoosi metabolismi regionaalse taseme langust sabatuumas ja läätsekujulises tuumas, samuti mediodorsaalse talamuse tuuma frontaalsetes projektsiooniväljades, kusjuures üldine ainevahetuse tase jääb samaks.

Hulgiskleroos

18-fluorodeoksüglükoosiga PET-uuring sclerosis multiplex'iga patsientidel näitab aju ainevahetuse, sealhulgas halli aine, difuusseid muutusi. Tuvastatud kvantitatiivsed ainevahetushäired võivad olla haiguse aktiivsuse markeriks, samuti peegeldada ägenemise arengu patofüsioloogilisi mehhanisme, aidata ennustada haiguse kulgu ja hinnata ravi efektiivsust.

Ajukasvajad

KT või MRI võimaldavad saada usaldusväärset teavet kasvaja kahjustuse lokaliseerimise ja ulatuse kohta ajukoes, kuid ei anna täielikku võimet eristada healoomulisi kahjustusi pahaloomulistest suure täpsusega. Lisaks ei ole struktuursetel neurokuvamismeetoditel piisavalt spetsiifilisust, et eristada kasvaja kordumist kiiritusnekroosist. Sellistel juhtudel on PET valitud meetod.

Lisaks 18-fluorodeoksüglükoosile kasutatakse ajukasvajate diagnoosimiseks ka teisi radiofarmatseutilisi aineid, näiteks ^11C -metioniini ja ^11C -türosiini. Eelkõige on 11C-metioniiniga PET ^{astrotsütoomide} tuvastamiseks tundlikum meetod kui 18-fluorodeoksüglükoosiga PET ja seda saab kasutada ka madala astme kasvajate hindamiseks. ^11C -türosiiniga PET võimaldab eristada pahaloomulisi kasvajaid healoomulistest ajukahjustustest. Lisaks näitavad kõrgelt ja madalalt diferentseerunud ajukasvajad selle radiofarmatseutikumi erinevat imendumiskineetikat.

Praegu on PET üks kõige täpsemaid ja kõrgtehnoloogilisemaid uuringuid närvisüsteemi erinevate haiguste diagnoosimiseks. Lisaks saab seda meetodit kasutada tervete inimeste aju talitluse uurimiseks teaduslikul eesmärgil.

Meetodi kasutamine ebapiisava varustuse ja kõrge hinna tõttu on endiselt äärmiselt piiratud ja saadaval ainult suurtes uurimiskeskustes, kuid PET-i potentsiaal on üsna suur. Tehnika kasutuselevõtt, mis võimaldab MRI ja PET-i samaaegset teostamist ning saadud piltide järgnevat kombineerimist, tundub äärmiselt paljutõotav, mis võimaldab saada maksimaalset teavet nii struktuuriliste kui ka funktsionaalsete muutuste kohta ajukoe erinevates osades.

Mis on positronemissioontomograafia?

Erinevalt tavalisest magnetresonantstomograafiast (MRI) või kompuutertomograafiast (KT), mis annavad peamiselt elundi anatoomilise pildi, hindab PET funktsionaalseid muutusi rakulise metabolismi tasandil, mida saab ära tunda juba haiguse varases, prekliinilises staadiumis, kui struktuurilised neurokuvamismeetodid ei näita mingeid patoloogilisi muutusi.

PET-uuringus kasutatakse mitmesuguseid hapniku, süsiniku, lämmastiku ja glükoosiga märgistatud radiofarmatseutilisi ühendeid ehk organismi looduslikke metaboliite, mis osalevad ainevahetuses koos organismi enda endogeensete metaboliitidega. Selle tulemusena on võimalik hinnata rakulisel tasandil toimuvaid protsesse.

PET-uuringus kasutatav kõige sagedamini radiofarmatseutikum on fluorodeoksüglükoos. Teiste PET-uuringus tavaliselt kasutatavate radiofarmatseutikumide hulka kuuluvad ^11C -metioniin (MET) ja ^11C -türosiin.

Manustatud ravimi maksimaalse annuse kiirguskoormus vastab patsiendi poolt rindkere röntgenülesvõtte ajal kahes projektsioonis saadud kiirguskoormusele, seega on uuring suhteliselt ohutu. See on vastunäidustatud suhkurtõvega inimestele, kelle veresuhkru tase on üle 6,5 mmol/l. Vastunäidustuste hulka kuuluvad ka rasedus ja imetamine.