Positron emission tomography

Ang Positron emission tomography (PET) ay isang paraan para sa pag-aaral ng metabolic at functional na aktibidad ng mga tissue ng katawan sa vivo. Ang pamamaraan ay batay sa kababalaghan ng paglabas ng positron na sinusunod sa isang radiopharmaceutical na ipinakilala sa katawan sa panahon ng pamamahagi at akumulasyon nito sa iba't ibang mga organo. Sa neurolohiya, ang pangunahing punto ng aplikasyon ng pamamaraan ay ang pag-aaral ng metabolismo ng utak sa isang bilang ng mga sakit. Ang mga pagbabago sa akumulasyon ng mga nuclides sa anumang bahagi ng utak ay nagmumungkahi ng isang paglabag sa aktibidad ng neuronal.

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

Mga indikasyon para sa positron emission tomography

Ang mga indikasyon para sa positron emission tomography ay kinabibilangan ng pagsusuri para sa myocardial hibernation sa mga pasyenteng sumasailalim sa coronary artery bypass grafting o cardiac transplantation at pagkilala sa metastasis mula sa nekrosis at fibrosis sa pinalaki na mga lymph node sa mga pasyenteng may kanser. Ginagamit din ang PET upang suriin ang mga pulmonary nodules at matukoy kung ang mga ito ay metabolically active, at upang masuri ang kanser sa baga, kanser sa leeg, lymphoma, at melanoma. Maaaring isama ang CT sa positron emission tomography upang maiugnay ang morphologic at functional na data.

Paghahanda para sa positron emission tomography

Ang PET ay ginagawa sa walang laman na tiyan (ang huling pagkain ay 4-6 na oras bago ang pagsusuri). Ang tagal ng pagsusuri ay mula 30 hanggang 75 minuto, depende sa saklaw ng pamamaraan. Sa loob ng 30-40 minuto na kinakailangan para sa pagpapakilala ng pinangangasiwaang gamot sa mga metabolic na proseso ng katawan, ang mga pasyente ay dapat nasa mga kondisyon na nagpapaliit sa posibilidad ng motor, pagsasalita at emosyonal na aktibidad upang mabawasan ang posibilidad ng mga maling positibong resulta. Para dito, ang pasyente ay inilalagay sa isang hiwalay na silid na may mga dingding na hindi tinatablan ng tunog; ang pasyente ay nakahiga na nakapikit.

Mga alternatibong pamamaraan

Ang iba pang mga functional na pamamaraan ng neuroimaging tulad ng magnetic resonance spectroscopy, single-photon emission CT, perfusion at functional MRI ay maaaring magsilbi sa ilang lawak bilang alternatibo sa PET.

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

Single photon emission tomography

Ang isang mas murang opsyon para sa pagsusuri ng radioisotope ng intravital na istraktura ng utak ay single-photon emission computed tomography.

Ang pamamaraang ito ay batay sa pagpaparehistro ng quantum radiation na ibinubuga ng radioactive isotopes. Hindi tulad ng PET method, ang single-photon emission computed tomography ay gumagamit ng mga elemento na hindi nakikilahok sa metabolismo (Tc99, TI-01), at sa tulong ng isang y-camera na umiikot sa paligid ng bagay, ang solong quanta (photon) ay nakarehistro sa halip na mga ipinares.

Ang isa sa mga pagbabago ng single-photon emission computed tomography method ay visualization ng local cerebral blood flow. Ang pasyente ay binibigyan ng isang halo ng gas upang lumanghap, na naglalaman ng xenon-133, na natutunaw sa dugo, at sa tulong ng pagsusuri sa computer, ang isang three-dimensional na larawan ng pamamahagi ng mga pinagmumulan ng paglabas ng photon sa utak ay itinayo na may spatial na resolusyon na halos 1.5 cm. Ang pamamaraang ito ay ginagamit, sa partikular, upang pag-aralan ang mga katangian ng lokal na daloy ng dugo ng tserebral sa mga sakit sa cerebrovascular at sa iba't ibang uri ng demensya.

Pagsusuri ng mga resulta

Ang pagsusuri sa PET ay isinasagawa gamit ang visual at semi-quantitative na pamamaraan. Ang visual na pagsusuri ng data ng PET ay isinasagawa gamit ang parehong itim at puti at iba't ibang mga kaliskis ng kulay, na nagpapahintulot sa isa na matukoy ang intensity ng radiopharmaceutical accumulation sa iba't ibang bahagi ng utak, kilalanin ang foci ng pathological metabolism, at suriin ang kanilang lokalisasyon, contour, at laki.

Sa isang semi-quantitative analysis, ang ratio ng radiopharmaceutical accumulation sa pagitan ng dalawang lugar na may pantay na laki ay kinakalkula, ang isa ay tumutugma sa pinaka-aktibong bahagi ng proseso ng pathological, at ang isa pa sa hindi nagbabagong contralateral area ng utak.

Ang paggamit ng PET sa neurolohiya ay nagbibigay-daan sa amin upang malutas ang mga sumusunod na problema:

• pag-aralan ang aktibidad ng ilang mga lugar ng utak kapag ipinakita sa iba't ibang mga stimuli;
• magsagawa ng maagang pagsusuri ng mga sakit;
• magsagawa ng mga kaugalian na diagnostic ng mga proseso ng pathological na may katulad na mga klinikal na pagpapakita;
• hulaan ang kurso ng sakit, suriin ang pagiging epektibo ng therapy.

Ang mga pangunahing indikasyon para sa paggamit ng pamamaraan sa neurolohiya ay:

• patolohiya ng cerebrovascular;
• epilepsy;
• Alzheimer's disease at iba pang anyo ng demensya;
• mga degenerative na sakit ng utak (Parkinson's disease, Huntington's disease);
• mga sakit sa demielinating;
• mga tumor sa utak.

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

Epilepsy

Ang PET na may 18-fluorodeoxyglucose ay nagbibigay-daan upang makita ang epileptogenic foci, lalo na sa mga focal form ng epilepsy, at upang suriin ang mga metabolic disorder sa foci na ito. Sa interictal na panahon, ang epileptogenic focus zone ay nailalarawan sa pamamagitan ng glucose hypometabolism, at ang lugar ng pinababang metabolismo sa ilang mga kaso ay makabuluhang lumampas sa laki ng focus na itinatag gamit ang mga structural neuroimaging na pamamaraan. Bilang karagdagan, pinapayagan ng PET na makita ang epileptogenic foci kahit na sa kawalan ng electroencephalographic at structural na mga pagbabago, maaari itong magamit sa differential diagnosis ng epileptic at non-epileptic seizure. Ang sensitivity at specificity ng pamamaraan ay tumaas nang malaki sa pinagsamang paggamit ng PET na may electroencephalography (EEG).

Sa oras ng isang epileptic seizure, ang isang pagtaas sa rehiyonal na metabolismo ng glucose ay sinusunod sa lugar ng epileptogenic focus, madalas na kasama ng pagsugpo sa ibang lugar ng utak, at pagkatapos ng pag-agaw, ang hypometabolism ay muling naitala, ang kalubhaan ng kung saan ay nagsisimulang bumaba nang maaasahan 24 na oras pagkatapos ng pag-agaw.

Ang PET ay maaari ding matagumpay na magamit sa pagpapasya sa mga indikasyon para sa surgical treatment ng iba't ibang anyo ng epilepsy. Ang preoperative na pagtatasa ng lokalisasyon ng epileptic foci ay ginagawang posible na piliin ang pinakamainam na mga taktika sa paggamot at gumawa ng isang mas layunin na pagbabala ng kinalabasan ng iminungkahing interbensyon.

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

Patolohiya ng cerebrovascular

Sa mga diagnostic ng ischemic stroke, ang PET ay itinuturing bilang isang paraan para sa pagtukoy ng mabubuhay, potensyal na mababawi na tisyu ng utak sa ischemic penumbra zone, na magbibigay-daan para sa pagtukoy ng mga indikasyon para sa reperfusion therapy (thrombolysis). Ang paggamit ng mga central benzodiazepine receptor ligands, na nagsisilbing mga marker ng neuronal integrity, ay nagbibigay-daan para sa isang medyo malinaw na pagkakaiba sa pagitan ng hindi maibabalik na pinsala at mabubuhay na tisyu ng utak sa ischemic penumbra zone sa isang maagang yugto ng stroke. Posible ring magsagawa ng differential diagnostics sa pagitan ng bago at lumang ischemic foci sa mga pasyente na may paulit-ulit na ischemic episodes.

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

Alzheimer's disease at iba pang uri ng demensya

Sa pag-diagnose ng Alzheimer's disease, ang sensitivity ng PET ay mula 76 hanggang 93% (average 86%), na kinumpirma ng mga materyales sa pag-aaral ng autopsy.

Ang PET sa Alzheimer's disease ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang binibigkas na focal na pagbaba sa cerebral metabolism pangunahin sa mga neocortical association areas ng cortex (posterior cingulate, temporoparietal at frontal multimodal cortex), na may mga pagbabago na mas malinaw sa nangingibabaw na hemisphere. Kasabay nito, ang basal ganglia, thalamus, cerebellum at cortex na responsable para sa pangunahing sensory at motor function ay nananatiling medyo buo. Ang pinaka-karaniwang para sa Alzheimer's disease ay bilateral hypometabolism sa mga temporoparietal na lugar ng utak, na sa mga advanced na yugto ay maaaring isama sa pagbaba ng metabolismo sa frontal cortex.

Dementia dahil sa cerebrovascular disease ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang nangingibabaw na paglahok ng frontal lobes, kabilang ang cingulate at superior frontal gyrus. Ang mga pasyente na may vascular dementia ay kadalasang may mga tagpi-tagpi na bahagi ng pagbaba ng metabolismo sa white matter at cortex, kadalasang kinasasangkutan ng cerebellum at subcortices. Ang frontotemporal dementia ay nagpapakita ng pagbaba ng metabolismo sa frontal, anterior, at medial temporal cortex. Ang mga pasyente na may Lewy body dementia ay may bilateral temporoparietal metabolic deficits na nakapagpapaalaala sa Alzheimer's disease, ngunit kadalasang kinasasangkutan ng occipital cortex at cerebellum, na kadalasang buo sa Alzheimer's disease.

Pattern ng metabolic pagbabago sa iba't ibang mga kondisyon na nauugnay sa demensya

Etiology ng demensya	Mga zone ng metabolic disturbance
Alzheimer's disease	Ang pinsala sa parietal, temporal, at posterior cingulate cortex ay nangyayari nang maaga na may kamag-anak na pagtitipid ng pangunahing sensorimotor at pangunahing visual cortex at sa pagtitipid ng striatum, thalamus, at cerebellum. Sa mga unang yugto, ang depisit ay madalas na walang simetriko, ngunit ang degenerative na proseso sa kalaunan ay nagpapakita ng bilaterally.
Vascular dementia	Hypometabolism at hypoperfusion sa mga apektadong cortical, subcortical area at cerebellum
Pangharap na uri ng demensya	Ang frontal cortex, anterior temporal cortex, at mediotemporal na mga rehiyon ay unang apektado, na may mas mataas na antas ng kalubhaan ng pinsala kaysa sa parietal at lateral temporal cortex, na may relatibong preserbasyon ng pangunahing sensorimotor at visual cortex.
Ang chorea ni Huntington	Ang caudate at lenticular nuclei ay mas maagang apektado na may unti-unting nagkakalat na pagkakasangkot ng cortex
Dementia sa Parkinson's disease	Ang mga katangiang tulad ng Alzheimer's disease ngunit may higit na pagtitipid sa mediotemporal na rehiyon at hindi gaanong pagtitipid ng visual cortex
Dementia sa mga katawan ni Lewy	Mga kaguluhang tipikal ng Alzheimer's disease, ngunit hindi gaanong napreserba ang visual cortex at posibleng ang cerebellum

Ang paggamit ng PET bilang isang predictor ng pag-unlad ng Alzheimer's type dementia, lalo na sa mga pasyente na may banayad at katamtamang kapansanan sa pag-iisip, ay maaasahan.

Sa kasalukuyan, ang mga pagtatangka ay ginagawa upang pag-aralan ang cerebral amyloidosis sa vivo gamit ang PET, gamit ang mga espesyal na amyloid ligand, para sa layunin ng preclinical diagnosis ng demensya sa mga indibidwal na may mga kadahilanan ng panganib. Ang pag-aaral sa kalubhaan at lokalisasyon ng cerebral amyloidosis ay nagbibigay-daan din para sa maaasahang pagpapabuti ng mga diagnostic sa iba't ibang yugto ng sakit. Bilang karagdagan, ang paggamit ng PET, lalo na sa dinamika, ay ginagawang posible na mas tumpak na mahulaan ang kurso ng sakit at layunin na suriin ang pagiging epektibo ng therapy.

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

Sakit na Parkinson

Ang PET sa paggamit ng partikular na ligand na B18-fluorodopa ay nagbibigay-daan sa dami ng pagpapasiya ng kakulangan ng dopamine synthesis at imbakan sa loob ng presynaptic striatal terminals sa Parkinson's disease. Ang pagkakaroon ng mga pagbabago sa katangian ay nagbibigay-daan sa pagtatatag ng diagnosis at pag-aayos ng mga hakbang sa pag-iwas at therapeutic na nasa maaga, kung minsan ay preclinical na mga yugto ng sakit.

Ang paggamit ng PET ay nagbibigay-daan para sa differential diagnosis ng Parkinson's disease kasama ng iba pang mga sakit na ang klinikal na larawan ay may kasamang mga extrapyramidal na sintomas, tulad ng multiple system atrophy.

Ang estado ng mga dopamine receptor mismo ay maaaring masuri gamit ang PET na may H2-receptor ligand _raclopride. Sa Parkinson's disease, ang bilang ng mga presynaptic dopaminergic terminal at ang dami ng dopamine transporter sa synaptic cleft ay nababawasan, habang sa iba pang neurodegenerative disease (hal., multiple system atrophy, progressive supranuclear palsy, at corticobasal degeneration), ang bilang ng dopamine receptors sa striatum ay nababawasan.

Bilang karagdagan, ang paggamit ng PET ay nagpapahintulot sa amin na mahulaan ang kurso at rate ng pag-unlad ng sakit, suriin ang pagiging epektibo ng therapy sa gamot, at tumulong na matukoy ang mga indikasyon para sa surgical na paggamot.

Huntington's chorea at iba pang hyperkinesias

Ang mga resulta ng PET sa Huntington's chorea ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbaba ng glucose metabolism sa caudate nuclei, na ginagawang posibleng preclinical diagnostics ng sakit sa mga indibidwal na may mataas na panganib na magkaroon ng sakit ayon sa mga resulta ng pagsusuri sa DNA.

Sa torsion dystonia, ang PET na may 18-fluorodeoxyglucose ay nagpapakita ng pagbaba sa regional level ng glucose metabolism sa caudate at lentiform nuclei, pati na rin ang frontal projection field ng mediodorsal thalamic nucleus, na may buo na kabuuang metabolic level.

Multiple sclerosis

Ang PET na may 18-fluorodeoxyglucose sa mga pasyente na may multiple sclerosis ay nagpapakita ng mga nagkakalat na pagbabago sa metabolismo ng utak, kabilang ang sa gray matter. Ang natukoy na dami ng metabolic disorder ay maaaring magsilbi bilang isang marker ng aktibidad ng sakit, pati na rin sumasalamin sa mga pathophysiological na mekanismo ng pag-unlad ng exacerbation, makakatulong sa paghula sa kurso ng sakit at pagtatasa ng pagiging epektibo ng therapy.

Mga tumor sa utak

Ang CT o MRI ay nagbibigay-daan sa pagkuha ng maaasahang impormasyon tungkol sa lokalisasyon at dami ng pinsala sa tumor sa tisyu ng utak, ngunit hindi ganap na nagbibigay ng kakayahang makilala ang mga benign lesyon mula sa mga malignant na may mataas na katumpakan. Bilang karagdagan, ang mga pamamaraan ng structural neuroimaging ay walang sapat na pagtutukoy upang maiba ang pag-ulit ng tumor mula sa radiation necrosis. Sa mga kasong ito, ang PET ang nagiging paraan ng pagpili.

Bilang karagdagan sa 18-fluorodeoxyglucose, ang iba pang radiopharmaceutical ay ginagamit upang masuri ang mga tumor sa utak, tulad ng ¹¹ C-methionine at ¹¹ C-tyrosine. Sa partikular, ang PET na may ¹¹ C-methionine ay isang mas sensitibong paraan para sa pag-detect ng mga astrocytoma kaysa sa PET na may 18-fluorodeoxyglucose, at maaari rin itong gamitin upang suriin ang mga low-grade na tumor. Ang PET na may ¹¹ C-tyrosine ay nagbibigay-daan sa pag-iiba ng mga malignant na tumor mula sa mga benign na sugat sa utak. Bilang karagdagan, ang mataas at mahinang pagkakaiba-iba ng mga tumor sa utak ay nagpapakita ng iba't ibang kinetics ng pagsipsip ng radiopharmaceutical na ito.

Sa kasalukuyan, ang PET ay isa sa pinakatumpak at high-tech na pag-aaral para sa pag-diagnose ng iba't ibang sakit ng nervous system. Bilang karagdagan, ang pamamaraang ito ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang paggana ng utak sa mga malulusog na tao para sa mga layunin ng siyentipikong pananaliksik.

Ang paggamit ng pamamaraan dahil sa hindi sapat na kagamitan at mataas na gastos ay nananatiling lubhang limitado at magagamit lamang sa malalaking sentro ng pananaliksik, ngunit ang potensyal ng PET ay medyo mataas. Ang pagpapakilala ng isang pamamaraan na nagbibigay para sa sabay-sabay na pagganap ng MRI at PET na may kasunod na kumbinasyon ng mga nakuha na mga imahe ay tila napaka-promising, na magpapahintulot sa pagkuha ng maximum na impormasyon tungkol sa parehong mga pagbabago sa istruktura at functional sa iba't ibang bahagi ng tisyu ng utak.

Ano ang Positron Emission Tomography?

Hindi tulad ng karaniwang MRI o CT, na pangunahing nagbibigay ng anatomical na imahe ng isang organ, sinusuri ng PET ang mga functional na pagbabago sa antas ng cellular metabolism, na maaaring makilala na sa maagang, preclinical na yugto ng sakit, kapag ang mga structural neuroimaging na pamamaraan ay hindi nagpapakita ng anumang mga pathological na pagbabago.

Gumagamit ang PET ng iba't ibang radiopharmaceutical na may label na oxygen, carbon, nitrogen, glucose, ibig sabihin, mga natural na metabolite ng katawan, na kasama sa metabolismo kasama ng sarili nitong mga endogenous metabolites. Bilang resulta, nagiging posible na suriin ang mga prosesong nagaganap sa antas ng cellular.

Ang pinakakaraniwang radiopharmaceutical na ginagamit sa PET ay fluorodeoxyglucose. Ang iba pang radiopharmaceutical na karaniwang ginagamit sa PET ay kinabibilangan ng ^11C -methionine (MET) at ^11C -tyrosine.

Ang radiation load sa maximum na dosis ng ibinibigay na gamot ay tumutugma sa radiation load na natanggap ng pasyente sa chest X-ray sa dalawang projection, kaya medyo ligtas ang pagsusuri. Ito ay kontraindikado para sa mga taong nagdurusa sa diabetes mellitus, na may antas ng asukal sa dugo na higit sa 6.5 mmol/l. Kasama rin sa mga kontraindikasyon ang pagbubuntis at paggagatas.