Pozitronová emisní tomografie

Obrázek typického zařízení pozitronové emisní tomografie (PET)

Pozitronová emisní tomografie (PET) je zobrazovací technika nukleární medicíny, která vytváří trojrozměrný obraz nebo mapu funkčních procesů v těle.

Obrázek typického pořízení PET mozku

Schéma procesu akvizice PET

Schematický pohled na detektorový blok a prstenec PET skeneru (zde: Siemens ECAT Exact HR+)

Do živého subjektu (obvykle do krevního oběhu) je vstříknut radioaktivní stopovací izotop s krátkým poločasem rozpadu, který se rozpadá vyzařováním pozitronu chemicky začleněného do metabolicky aktivní molekuly. Nastává čekací doba, kdy se metabolicky aktivní molekula (obvykle cukr) koncentruje do sledovaných tkání, poté je subjekt umístěn do zobrazovacího skeneru. Krátkodobý izotop se rozpadá a vyzařuje pozitron. Po ujetí až několika milimetrů pozitron anihiluje elektronem, čímž vznikne dvojice anihilačních fotonů (podobných gama paprskům), které se pohybují opačným směrem. Ty jsou detekovány, když dosáhnou scintilátorového materiálu ve snímacím zařízení, čímž vznikne světelný výboj, který je detekován fotomultiplikátorovými trubicemi. Technika závisí na souběžné nebo souběžné detekci dvojice fotonů: fotony, které nedorazí v párech (tj. během několika nanosekund), jsou ignorovány.

Vzhledem k tomu, že PET zobrazování je nejužitečnější v kombinaci s anatomickým zobrazováním, jako je CT, jsou dnes moderní PET skenery dostupné s integrovanými špičkovými CT skenery s řádkovým detektorem. Vzhledem k tomu, že oba skeny lze provádět současně, je nejen ušetřen čas, ale obě sady snímků jsou přesně registrovány tak, aby oblasti abnormality na PET zobrazování mohly být korelovány s anatomií na CT snímcích.

Mezi alternativní metody skenování patří rentgenová výpočetní tomografie (CT), magnetická rezonance (MRI) a funkční magnetická rezonance (fMRI), ultrazvuk a jednofotonová emisní výpočetní tomografie (SPECT).

Zatímco však jiné zobrazovací skeny, jako je CT a MRI, izolují organické anatomické změny v těle, PET skenery jsou schopny detekovat oblasti detailu molekulární biologie (i před anatomickou změnou) pomocí radioaktivně značených molekulárních sond, které mají různou rychlost vychytávání v závislosti na typu dotčené tkáně. Změnu regionálního krevního toku v různých anatomických strukturách (jako měřítko injekčního pozitronového zářiče) lze vizualizovat a relativně kvantifikovat pomocí PET skenu.

Doporučujeme:  Karotický kanál

PET snímkování se nejlépe provádí pomocí speciálního PET skeneru. Je však možné pořizovat PET snímky pomocí konvenční dvouhlavé gama kamery vybavené detektorem náhod. Kvalita PET gama kamery je podstatně nižší a pořizování je pomalejší. U institucí s nízkou poptávkou po PET to však může umožnit snímkování na místě, namísto odkazování pacientů do jiného centra nebo spoléhání se na návštěvu mobilního skeneru.

Radionuklidy používané při PET skenování jsou typicky izotopy s krátkým poločasem rozpadu, jako je 11C (~20 min), 13N (~10 min), 15O (~2 min) a 18F (~110 min). Vzhledem ke svému krátkému poločasu rozpadu musí radionuklidy vznikat v cyklotronu v místě PET skeneru nebo v jeho blízkosti. Tyto radionuklidy jsou zabudovány do sloučenin běžně používaných tělem, jako je glukóza, voda nebo amoniak, a poté injekčně vpraveny do těla, aby bylo možné vysledovat, kde se distribuují. Takto označené sloučeniny jsou známé jako radiostopovací látky.

PET jako technika vědeckého zkoumání u lidí je omezena potřebou povolení etickými komisemi k injekci radioaktivního materiálu účastníkům a také tím, že není vhodné podrobit jednoho účastníka příliš mnoha vyšetřením. V neurologickém výzkumu lze toto omezení částečně překonat použitím radionuklidů s krátkou životností, které vedou k nižší dávce záření. PET má také rozšiřující se roli v hodnocení odpovědi na terapii, a zejména na protinádorovou terapii (např. Young a kol. 1999).

PET se také používá v předklinických studiích na zvířatech, kde umožňuje opakované zkoumání stejných subjektů. To je zvláště cenné ve výzkumu rakoviny, protože to vede ke zvýšení statistické kvality údajů (subjekty mohou působit jako jejich vlastní kontrola) a velmi podstatně snižuje počty zvířat požadovaných pro danou studii.
Další omezení vyplývá z vysokých nákladů na cyklotrony potřebné k výrobě radionuklidů s krátkou životností pro PET skenování (například 18F). Jen málo nemocnic a univerzit je schopno takové systémy udržovat a většina klinických PET je podporována dodavateli radiostopovacích látek třetích stran, kteří mohou zásobovat mnoho míst současně. Toto omezení omezuje klinické PET především na použití stopovacích látek označených 18F, které mají poločas rozpadu 110 minut a mohou být před použitím transportovány na rozumnou vzdálenost, nebo na 82Rubidium, které může být vytvořeno v přenosném generátoru a používá se pro studie perfuze myokardu.

Doporučujeme:  Sulcus spiralis externus

PET je cennou technikou pro některé nemoci a poruchy, protože je možné se zaměřit na radiochemikálie používané pro určité tělesné funkce.

PET skenování je neinvazivní, zahrnuje však vystavení ionizujícímu záření. Celková dávka záření je malá, obvykle se však pohybuje kolem 7 mSv. To lze srovnat s průměrným ročním pozaďovým zářením 2,2 mSv ve Spojeném království, 0,02 mSv u rentgenu hrudníku, až 8 mSv u CT vyšetření hrudníku, 2-6 mSv ročně u posádek letadel a 7,8 mSv ročně u pozaďového záření v Cornwallu (Data od UK National Radiological Protection Board).

Vzhledem k tomu, že poločas 18F je přibližně dvě hodiny, připravené dávky se během pracovního dne výrazně rozpadají. Pokud je Fluorodeoxyglukóza dodána do skenovací místnosti ráno, specifická aktivita během dne klesá a u pozdějších pacientů musí být podán relativně větší objem radiofarmaka, aby byla podána stejná radioaktivní dávka.