Позитронна емісійна томографія

Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) – це метод вивчення метаболічної та функціональної активності тканин організму in vivo. Метод базується на явищі позитронного випромінювання, що спостерігається в радіофармацевтичному препараті, введеному в організм, під час його розподілу та накопичення в різних органах. У неврології основною точкою застосування методу є вивчення метаболізму мозку при ряді захворювань. Зміни накопичення нуклідів у будь-якій ділянці мозку свідчать про порушення нейрональної активності.

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

Показання до позитронно-емісійної томографії

Показаннями до позитронно-емісійної томографії є тестування на міокардіальну гібернацію у пацієнтів, які перенесли аортокоронарне шунтування або трансплантацію серця, та диференціація метастазів від некрозу та фіброзу у збільшених лімфатичних вузлах у пацієнтів з раком. ПЕТ також використовується для оцінки легеневих вузликів та визначення їх метаболічної активності, а також для діагностики раку легень, раку шиї, лімфоми та меланоми. КТ можна поєднувати з позитронно-емісійною томографією для кореляції морфологічних та функціональних даних.

Підготовка до позитронно-емісійної томографії

ПЕТ проводиться натщесерце (останній прийом їжі – за 4-6 годин до обстеження). Тривалість обстеження становить від 30 до 75 хвилин, залежно від обсягу процедури. Протягом 30-40 хвилин, необхідних для введення введеного препарату в метаболічні процеси організму, пацієнти повинні перебувати в умовах, що мінімізують можливість рухової, мовленнєвої та емоційної активності, щоб зменшити ймовірність хибнопозитивних результатів. Для цього пацієнта розміщують в окремій кімнаті зі звуконепроникними стінами; пацієнт лежить із закритими очима.

Альтернативні методи

Інші методи функціональної нейровізуалізації, такі як магнітно-резонансна спектроскопія, однофотонна емісійна КТ, перфузійна та функціональна МРТ, можуть певною мірою служити альтернативою ПЕТ.

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

Однофотонна емісійна томографія

Менш дорогим варіантом радіоізотопного дослідження прижиттєвих структур мозку є однофотонна емісійна комп'ютерна томографія.

Цей метод базується на реєстрації квантового випромінювання, що випускається радіоактивними ізотопами. На відміну від методу ПЕТ, однофотонна емісійна комп'ютерна томографія використовує елементи, які не беруть участі в метаболізмі (Tc99, TI-01), і за допомогою y-камери, що обертається навколо об'єкта, реєструються поодинокі кванти (фотони), а не парні.

Однією з модифікацій методу однофотонної емісійної комп'ютерної томографії є візуалізація локального мозкового кровотоку. Пацієнту дають вдихати газову суміш, що містить ксенон-133, який розчиняється в крові, і за допомогою комп'ютерного аналізу будується тривимірна картина розподілу джерел фотонного випромінювання в мозку з просторовою роздільною здатністю близько 1,5 см. Цей метод використовується, зокрема, для вивчення особливостей локального мозкового кровотоку при цереброваскулярних захворюваннях та при різних видах деменції.

Оцінювання результатів

ПЕТ-оцінка проводиться за допомогою візуальних та напівкількісних методів. Візуальна оцінка ПЕТ-даних проводиться з використанням як чорно-білих, так і різних кольорових шкал, що дозволяє визначити інтенсивність накопичення радіофармацевтиків у різних частинах мозку, виявити вогнища патологічного метаболізму, оцінити їх локалізацію, контури та розміри.

При напівкількісному аналізі розраховується співвідношення накопичення радіофармацевтику між двома ділянками однакового розміру, одна з яких відповідає найактивнішій частині патологічного процесу, а інша – незміненій контралатеральній ділянці мозку.

Використання ПЕТ у неврології дозволяє вирішити такі проблеми:

• вивчати активність певних ділянок мозку при пред'явленні різних подразників;
• проводити ранню діагностику захворювань;
• проводити диференціальну діагностику патологічних процесів зі схожими клінічними проявами;
• прогнозувати перебіг захворювання, оцінювати ефективність терапії.

Основними показаннями до застосування методики в неврології є:

• цереброваскулярна патологія;
• епілепсія;
• Хвороба Альцгеймера та інші форми деменції;
• дегенеративні захворювання головного мозку (хвороба Паркінсона, хвороба Хантінгтона);
• демієлінізуючі захворювання;
• пухлини головного мозку.

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

Епілепсія

ПЕТ з 18-фтордезоксиглюкозою дозволяє виявляти епілептогенні вогнища, особливо при фокальних формах епілепсії, та оцінювати метаболічні порушення в цих вогнищах. У міжнападному періоді зона епілептогенного вогнища характеризується гіпометаболізмом глюкози, а площа зниженого метаболізму в деяких випадках значно перевищує розміри вогнища, встановленого за допомогою методів структурної нейровізуалізації. Крім того, ПЕТ дозволяє виявляти епілептогенні вогнища навіть за відсутності електроенцефалографічних та структурних змін, може бути використана в диференціальній діагностиці епілептичних та неепілептичних нападів. Чутливість та специфічність методу значно зростають при комбінованому використанні ПЕТ з електроенцефалографією (ЕЕГ).

У момент епілептичного нападу спостерігається підвищення регіонального метаболізму глюкози в області епілептогенного вогнища, часто в поєднанні з пригніченням в іншій ділянці мозку, а після нападу знову реєструється гіпометаболізм, тяжкість якого починає достовірно зменшуватися через 24 години після нападу.

ПЕТ також може бути успішно використана при визначенні показань до хірургічного лікування різних форм епілепсії. Передопераційна оцінка локалізації епілептичних вогнищ дає змогу обрати оптимальну тактику лікування та зробити більш об'єктивний прогноз результату запропонованого втручання.

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

Цереброваскулярна патологія

У діагностиці ішемічного інсульту ПЕТ розглядається як метод визначення життєздатної, потенційно відновлюваної тканини мозку в зоні ішемічної півтіні, що дозволить уточнити показання до реперфузійної терапії (тромболізису). Використання лігандів центральних бензодіазепінових рецепторів, які служать маркерами цілісності нейронів, дозволяє досить чітко розрізняти незворотно пошкоджену та життєздатну тканину мозку в зоні ішемічної півтіні на ранній стадії інсульту. Також можливо проводити диференціальну діагностику між свіжими та старими ішемічними вогнищами у пацієнтів з повторними ішемічними епізодами.

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

Хвороба Альцгеймера та інші види деменції

У діагностиці хвороби Альцгеймера чутливість ПЕТ коливається від 76 до 93% (в середньому 86%), що підтверджується матеріалами дослідження аутопсії.

ПЕТ при хворобі Альцгеймера характеризується вираженим вогнищевим зниженням церебрального метаболізму переважно в неокортикальних асоціативних ділянках кори (задній поясній, скронево-тім'яній та лобовій мультимодальній корі), причому зміни більш виражені в домінантній півкулі. Водночас базальні ганглії, таламус, мозочок і кора, що відповідають за первинні сенсорні та рухові функції, залишаються відносно неушкодженими. Найбільш типовим для хвороби Альцгеймера є двосторонній гіпометаболізм у скронево-тім'яних ділянках мозку, який на запущених стадіях може поєднуватися зі зниженням метаболізму у лобовій корі.

Деменція, спричинена цереброваскулярним захворюванням, характеризується переважним ураженням лобових часток, включаючи потиличну ділянку та верхню лобову звивину. У пацієнтів із судинною деменцією також зазвичай спостерігаються плямисті ділянки зниженого метаболізму в білій речовині та корі, часто з участю мозочка та підкірки. Фронтотемпоральна деменція демонструє знижений метаболізм у лобовій, передній та медіальній скроневій корі. У пацієнтів із деменцією з тільцями Леві спостерігаються двосторонні скронево-тім'яні метаболічні дефіцити, що нагадують хворобу Альцгеймера, але часто уражаються потилична кора та мозочок, які зазвичай залишаються неушкодженими при хворобі Альцгеймера.

Характер метаболічних змін при різних станах, пов'язаних з деменцією

Етіологія деменції	Зони метаболічних порушень
Хвороба Альцгеймера	Пошкодження тім'яної, скроневої та задньої поясної кори виникає найраніше з відносним збереженням первинної сенсомоторної та первинної зорової кори, а також зі збереженням стріатуму, таламуса та мозочка. На ранніх стадіях дефіцит часто асиметричний, але дегенеративний процес зрештою проявляється двосторонньо.
Судинна деменція	Гіпометаболізм та гіпоперфузія в уражених кіркових, підкіркових ділянках та мозочку
Деменція лобового типу	Першими уражаються лобова кора, передня скронева кора та медіотемпоральні області, причому спочатку ступінь тяжкості пошкодження вищий, ніж тім'яна та латеральна скронева кора, з відносним збереженням первинної сенсомоторної та зорової кори.
Хорея Хантінгтона	Хвостате та чечевицеподібне ядра уражаються раніше з поступовим дифузним залученням кори.
Деменція при хворобі Паркінсона	Ознаки, подібні до хвороби Альцгеймера, але з більшим ураженням медіотемпоральної області та меншим ураженням зорової кори.
Деменція з тільцями Леві	Порушення, типові для хвороби Альцгеймера, але з меншою збереженістю зорової кори та, можливо, мозочка.

Використання ПЕТ як предиктора розвитку деменції альцгеймерівського типу, особливо у пацієнтів з легкими та помірними когнітивними порушеннями, є перспективним.

Наразі здійснюються спроби вивчення церебрального амілоїдозу in vivo за допомогою ПЕТ, використовуючи спеціальні амілоїдні ліганди, з метою доклінічної діагностики деменції у осіб з факторами ризику. Вивчення тяжкості та локалізації церебрального амілоїдозу також дозволяє надійно покращити діагностику на різних стадіях захворювання. Крім того, використання ПЕТ, особливо в динаміці, дає змогу точніше прогнозувати перебіг захворювання та об'єктивно оцінювати ефективність терапії.

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

Хвороба Паркінсона

ПЕТ з використанням специфічного ліганду B18-фтордопи дозволяє кількісно визначити дефіцит синтезу та зберігання дофаміну в пресинаптичних стріарних закінченнях при хворобі Паркінсона. Наявність характерних змін дозволяє встановити діагноз та організувати профілактичні та терапевтичні заходи вже на ранніх, іноді доклінічних стадіях захворювання.

Використання ПЕТ дозволяє проводити диференціальну діагностику хвороби Паркінсона з іншими захворюваннями, клінічна картина яких включає екстрапірамідні симптоми, такі як множинна системна атрофія.

Стан самих дофамінових рецепторів можна оцінити за допомогою ПЕТ з лігандом H2-рецепторів _{раклопридом}. При хворобі Паркінсона кількість пресинаптичних дофамінергічних терміналів та кількість транспортера дофаміну в синаптичній щілині знижені, тоді як при інших нейродегенеративних захворюваннях (наприклад, множинній системній атрофії, прогресуючому над'ядерному паралічі та кортикобазальній дегенерації) кількість дофамінових рецепторів у стріатумі знижена.

Крім того, використання ПЕТ дозволяє прогнозувати перебіг та швидкість прогресування захворювання, оцінювати ефективність медикаментозної терапії та допомагає визначити показання до хірургічного лікування.

Хорея Хантінгтона та інші гіперкінезії

Результати ПЕТ при хореї Хантінгтона характеризуються зниженням метаболізму глюкози в хвостатих ядрах, що робить можливою доклінічну діагностику захворювання у осіб з високим ризиком розвитку захворювання за результатами ДНК-тестування.

При торсійній дистонії ПЕТ з 18-фтордезоксиглюкозою виявляє зниження регіонального рівня метаболізму глюкози в хвостатому та чечевицеподібному ядрах, а також у фронтальних проекційних полях медіодорсального ядра таламуса при збереженому загальному рівні метаболізму.

Розсіяний склероз

ПЕТ з 18-фтордезоксиглюкозою у пацієнтів з розсіяним склерозом демонструє дифузні зміни метаболізму мозку, в тому числі в сірій речовині. Виявлені кількісні метаболічні порушення можуть служити маркером активності захворювання, а також відображати патофізіологічні механізми розвитку загострення, допомагати у прогнозуванні перебігу захворювання та оцінці ефективності терапії.

Пухлини головного мозку

КТ або МРТ дозволяють отримати достовірну інформацію про локалізацію та об'єм пухлинного ураження тканини мозку, але не повністю забезпечують можливість диференціювати доброякісні ураження від злоякісних з високою точністю. Крім того, методи структурної нейровізуалізації не мають достатньої специфічності для диференціації рецидиву пухлини від променевого некрозу. У цих випадках ПЕТ стає методом вибору.

Окрім 18-фтордезоксиглюкози, для діагностики пухлин головного мозку використовуються інші радіофармацевтичні препарати, такі як ^11C -метіонін та ^11C -тирозин. Зокрема, ПЕТ з ^11C -метіоніном є більш чутливим методом виявлення астроцитом, ніж ПЕТ з 18-фтордезоксиглюкозою, і його також можна використовувати для оцінки низькодиференційованих пухлин. ПЕТ з ^11C -тирозином дозволяє диференціювати злоякісні пухлини від доброякісних уражень головного мозку. Крім того, високо- та низькодиференційовані пухлини головного мозку демонструють різну кінетику поглинання цього радіофармацевтичного препарату.

Наразі ПЕТ є одним із найточніших та найтехнологічніших досліджень для діагностики різних захворювань нервової системи. Крім того, цей метод може бути використаний для вивчення функціонування мозку у здорових людей з науковою метою.

Використання методу через недостатнє обладнання та високу вартість залишається вкрай обмеженим і доступним лише у великих дослідницьких центрах, проте потенціал ПЕТ досить високий. Впровадження методики, яка передбачає одночасне виконання МРТ та ПЕТ з подальшим поєднанням отриманих зображень, видається надзвичайно перспективним, що дозволить отримати максимальну інформацію як про структурні, так і про функціональні зміни в різних частинах тканини мозку.

Що таке позитронно-емісійна томографія?

На відміну від стандартних МРТ або КТ, які переважно забезпечують анатомічне зображення органу, ПЕТ оцінює функціональні зміни на рівні клітинного метаболізму, які можна розпізнати вже на ранніх, доклінічних стадіях захворювання, коли методи структурної нейровізуалізації не виявляють жодних патологічних змін.

ПЕТ використовує різні радіофармацевтичні препарати, мічені киснем, вуглецем, азотом, глюкозою, тобто природними метаболітами організму, які включаються в метаболізм разом із власними ендогенними метаболітами. В результаті стає можливим оцінити процеси, що відбуваються на клітинному рівні.

Найпоширенішим радіофармацевтичним препаратом, що використовується в ПЕТ, є фтордезоксиглюкоза. Інші радіофармацевтичні препарати, що зазвичай використовуються в ПЕТ, включають ^11C- метіонін (MET) та ^11C- тирозин.

Променеве навантаження при максимальній дозі введеного препарату відповідає променевому навантаженню, яке отримує пацієнт під час рентгенографії грудної клітки у двох проекціях, тому обстеження є відносно безпечним. Воно протипоказано людям, які страждають на цукровий діабет, з рівнем цукру в крові понад 6,5 ммоль/л. До протипоказань також належать вагітність та період лактації.