Rola badań radioizotopowych w diagnostyce

Janusz Dąbrowski, Jacek Kuśmierek
Zakład Medycyny Nuklearnej Akademii Medycznej w Łodzi
Rola badań radioizotopowych
w diagnostyce niedokrwienia
kończyn dolnych
Role of radionuclide studies in diagnostics of lower extremities’ ischaemia
The diagnostics of lower extremities ichaemia is based on clinical symptoms, ultrasound studies or arteriography (X-ray or NMR). Radionuclide studies
complement other diagnostic methods with functional data regarding regional perfusion of lower extremities’ muscles, that are often impossible to obtain
with other imaging modalities. They are characterized by high reproducibility, provide means for diagnosis of the disease in its early stage and for assessment of therapy results, thereby valuably complementing other, rutinely applied diagnostic methods.
Key words: peripheral arterial disease, radionuclide diagnostics, 99mTc-MIBI, muscle perfusion
scintigraphy
Przewlekłe niedokrwienie kończyn dolnych jest rozpowszechnioną chorobą, która dotyczy głównie ludzi starszych. Występuje u ponad 10% osób po 60 roku życia.
Mężczyźni chorują na nią częściej; objawy choroby są
u nich bardziej nasilone, a czynnikiem etiopatologicznym
w 98% przypadków jest miażdżyca. Wstępną diagnozę
stawia się na podstawie badania klinicznego uzupełnionego pomiarami ciśnienia krwi. Do lokalizacji zwężonych
lub niedrożnych odcinków tętnic służą badania obrazowe: radiologiczne (arteriografia klasyczna lub subtrakcyjna), ultrasonograficzne z wykorzystaniem technik dopplerowskich oraz angiografia rezononasu magnetycznego.
Arteriografia polega na podaniu środka cieniującego
bezpośrednio do światła tętnicy i rejestracji przepływu na
serii zdjęć rentgenowskich. Badanie umożliwia precyzyjne zlokalizowanie zwężonych i niedrożnych odcinków na-
czyń, ocenę krążenia obocznego, wykrycie przetok tętniczo-żylnych, rozpoznanie zespołów uciskowych. Metoda
jest jednak obarczona powikłaniami związanymi zarówno z mechanicznym uszkodzeniem ściany naczynia, jak
i z oddziaływaniem środka cieniującego. Odmianą klasycznego badania arteriograficznego jest subtrakcyjna angiografia cyfrowa (CAS). W wyniku odejmowania z obrazów zostają usunięte wszystkie elementy anatomiczne
z wyjątkiem naczyń. Badanie posiada pewne ograniczenia. Po dożylnym podaniu kontrastu, ze względu na jego
małe stężenie, nie zawsze można ocenić naczynia stóp
i goleni. Subtrakcyjna angiografia cyfrowa wykonana z nakłucia tętniczego jest obciążona tymi samymi powikłaniami co klasyczna arteriografia. Stosowanie cieńszych cewników i środka cieniującego w mniejszym stężeniu zwiększa jednak bezpieczeństwo zabiegu.
Angiografię rezonansu magnetycznego wykonuje się
specjalną techniką bez użycia kontrastu lub po dożylnym
podaniu środka paramagnetycznego (np. Magnevist).
Metoda pozwala na uzyskanie obrazu układu naczyniowego, a także stwarza możliwość pomiaru prędkości
przepływu krwi. W porównaniu z arteriografią kontrast
obrazu jest gorszy, co w niektórych sytuacjach utrudnia
ocenę naczyń stóp i podudzi oraz wykrywanie przetok
tętniczo-żylnych. Ponadto zaburzenia przepływu krwi
mogą być źródłem artefaktów. Wadą badania jest również jego wysoki koszt oraz mała dostępność.
Badanie ultrasonograficzne z wykorzystaniem techniki dopplerowskiej umożliwia ocenę morfologii naczyń
oraz charakteru przepływu krwi. U osób zdrowych w tętnicach kończyn dolnych spektrum przepływu charakte-
Adres do korespondencji: dr med. Janusz Dąbrowski
Zakład Medycyny Nuklearnej Akademii Medycznej w Łodzi
ul. Czechosłowacka 8/10, 92–216 Łódź
Copyright „ 2002 Via Medica, ISSN 1425–3674
[email protected]
73
Forum Kardiologów 2002, tom 7, nr 2
ryzuje się szybkim narastaniem prędkości w fazie skurczu, a następnie gwałtownym spadkiem do wartości
ujemnych — przepływ dwufazowy (ryc. 1). Zwężenie
światła naczynia powyżej 50% powoduje spadek prędkości przepływu krwi oraz zmianę jego charakteru na
jednofazowy (ryc. 2).
Zastosowanie koloru ułatwia wykrycie niedrożnych
odcinków tętnic, lokalizację krytycznych zwężeń, pozwala określić kierunek płynącej krwi oraz uwidocznić
naczynia krążenia obocznego (ryc. 3). Dzięki swym zaletom badanie to w wielu przypadkach całkowicie zastąpiło arteriografię. Jego przydatność ograniczają jednak trudności napotykane przy ocenie naczyń o wąskim
świetle (zwłaszcza położonych głęboko), brak dostatecznie czytelnej dokumentacji, stosunkowo długi czas
badania, duży udział elementów subiektywnych w stawianiu diagnozy.
Rycina 1. Dwufazowy przepływ w tętnicy piszczelowej przedniej.
Maksymalna prędkość przepływu krwi (Vmax) = 130 cm/s
Rycina 2. Jednofazowy przepływ w tętnicy piszczelowej
tylnej. Vmax = 40 cm/s
74
Rycina 3. Krytyczne zwężenie tętnicy udowej powierzchownej (strzałka) w dopplerowskim badaniu przepływu metodą
kodowania kolorem
Badania radioizotopowe od wielu lat stanowią wartościowe uzupełnienie obrazowej diagnostyki zaburzeń
perfuzji kończyn dolnych. Do technik tych należą:
— badanie ukrwienia mięśni radioaktywnym ksenonem,
— angiografia radioizotopowa (angioscyntygrafia),
— scyntygrafia perfuzyjna kończyn dolnych,
— scyntygrafia perfuzji tkankowej techniką pozytronowej tomografii emisyjnej (PET, posittron emission tomography).
Radiofarmaceutykiem (RF, radiopharmaceutical) stosowanym do badań mikrokrążenia jest radioaktywny gaz szlachetny ksenon-133 (133Xe) podawany w fizjologicznym
roztworze NaCl bezpośrednio do mięśni. Izotop ten, nie
wchodząc w żadne reakcje biochemiczne, swobodnie dyfunduje z przestrzeni pozakomorkowej do krwi, z której
zostaje usunięty w trakcie jej przepływu przez kapilary płucne. Wypłukiwanie 133Xe z miejsca podania jest proporcjonalne do regionalnego ukrwienia. Badanie można przeprowadzić u chorego znajdującego się w spoczynku i po próbie wysiłkowej. Maksymalny przepływ (w ml/min/100 g
tkanki) oblicza się z krzywych spadku aktywności RF. Metoda ma istotne ograniczenia związane z trudnością jednoznacznego określenia rozdziału RF między krew i tkankę
mięśniową, a także wysokim kosztem ksenonu-133.
Angiografia radioizotopowa umożliwia scyntygraficzną ocenę drożności dużych naczyń (ryc. 4). Badanie przeprowadza się po szybkim dożylnym podaniu
RF (np. znakowanej radioaktywnym technetem 99mTc
albuminy ludzkiej lub DTPA) do łożyska naczyniowego. Metoda pozwala porównać przepływ krwi w symetrycznych obszarach kończyn dolnych, uwidocznić
zwężone i niedrożne odcinki naczyń oraz rozpoznać
tętniaki. Można ją zastosować w diagnostyce pourazowego uszkodzenia tętnic. W porównaniu z innymi
[email protected]
Rola badań radioizotopowych w diagnostyce niedokrwienia kończyn dolnych
Rycina 4. Angiografia radioizotopowa aorty (a), tętnic
biodrowych (b), udowych (c)
Rycina 5. Prawidłowe scyntygramy perfuzyjne mięśni
kończyn dolnych (uzyskane przy użyciu 99mTc-MIBI)
w projekcji przedniej i tylnej. Pęcherz moczowy (a),
gromadzenie radiofarmaceutyków w mięśniach
pośladkowych (b), ud (c), podudzi (d)
technikami rozdzielczość obrazu jest gorsza, dlatego
aktualnie metoda może spełniać jedynie funkcję badania przesiewowego.
Obecnie podstawową radioizotopową metodą diagnostyki zaburzeń ukrwienia kończyn dolnych jest scyntygrafia perfuzyjna, którą można wykonać po dotętniczym podaniu znakowanych 99mTc mikrokulek albuminowych (mikrosfer) o średnicy 15–30 mm. Cząstki te gromadzą się w obrębie tkanek proporcjonalnie do liczby
czynnych kapilar. Rozkład RF w obrębie kończyn odwzorowuje perfuzję głównych grup mięśniowych na poziomie mikrokrążenia. W przypadku zwężenia lub niedrożności tętnic dochodzi do upośledzenia gromadzenia RF
w niedokrwionych obszarach.
Do grupy RF znacznie częściej stosowanych w diagnostyce przewlekłego niedokrwienia kończyn dolnych i podawanych drogą dożylną należą związki izonitrylowe znakowane 99mTc oraz chlorek radioaktywnego talu (201Tl).
Ich gromadzenie w szerokim zakresie wartości jest
proporcjonalne do przepływu krwi, ale zależy także od
aktywności metabolicznej komórek mięśniowych. Chlorek radioaktywnego talu (201Tl) jest analogiem potasu
wychwytywanym przez miocyty w wyniku aktywnego
transportu przez błony komórkowe z wykorzystaniem
systemu transportowego ATP-azy sodowo-potasowej.
Radiofarmaceutyki izonitrylowe, w tym powszechnie sto-
sowany w polskich pracowniach medycyny nuklearnej
kompleks 99mTc-MIBI (krajowej produkcji), przedostają się
do komórek mięśniowych w wyniku biernej dyfuzji, a ich
kumulacja w cytoplazmie i mitochondriach zależy od
wysokości potencjału błonowego. Rozkład obu RF jest
podobny do rozmieszczenia mikrosfer (ryc. 5). Podobnie
jak w przypadku diagnostyki perfuzji mięśnia sercowego badanie stwarza unikalne możliwości oceny ukrwienia mięśni kończyn na poziomie komórkowym zarówno
u chorego w spoczynku, jak i podczas wysiłku na ruchomej bieżni lub cykloergometrze.
U chorych z miażdżycą zarostową na scytygramach
obserwuje się uogólnione zmniejszenie gromadzenie RF w
stopniu proporcjonalnym do niedokrwienia mięśni w obrębie całej kończyny dolnej i/lub ogniskowe rozsiane ubytki perfuzji. Scyntygrafia perfuzyjna wnosi do diagnostyki
przewlekłego niedokrwienia kończyn dolnych istotne informacje dotyczące regionalnej perfuzji mięśni kończyn dolnych, często niedostępne przy korzystaniu z innych metod.
Umożliwia ona ujawnienie schorzenia już w jego wczesnym
stadium przed pojawieniem się zaburzeń przepływu krwi
wykrywalnych w badaniach ultrasonograficznych.
Badanie scyntygraficzne charakteryzuje dobra powtarzalność. Jest ono uznanym i obiektywnym sposobem oceny efektów terapii (leczenia farmakologicznego, operacji odtwórczych czy sympatektomii lędźwio-
[email protected]
75
Forum Kardiologów 2002, tom 7, nr 2
Rycina 6. Wysiłkowe scyntygramy perfuzyjne kończyn
dolnych (99mTc-MIBI) przed i po leczeniu operacyjnym
zespołu Leriche’a. Ubytki perfuzji widoczne przed zabiegiem
w obrębie prawego uda i obu podudzi zaznaczono
strzałkami. Po zabiegu normalizacja ukrwienia kończyn
Rycina 7. Wysiłkowe scyntygramy perfuzyjne kończyn
dolnych (99mTc-MIBI) przed i po zabiegu sympatektomii
lędźwiowej. Ubytki perfuzji w obrębie prawego uda i
podudzia widoczne przed operacją zaznaczono strzałkami.
Po leczeniu normalizacja obrazu scyntygraficznego
wej) (ryc. 6, 7). Odpowiednio przetworzone dane scyntygraficzne mogą dostarczyć informacji o półilościowym, a nawet ilościowym charakterze. Dlatego też scyntygrafia perfuzyjna kończyn dolnych stanowi cenne
uzupełnienie stosowanych rutynowo technik diagnostycznych i należy dążyć do częstszego wykorzystywania jej w praktyce klinicznej.
Nowe możliwości diagnostyki przewlekłego niedokrwienia kończyn dolnych stwarza pozytronowa tomografia emisyjna (PET). Metodą tą można przeprowadzić badanie perfuzji tkankowej z zastosowaniem wody z radioaktywnym atomem tlenu w cząsteczce (H215O). Ten radiofarmaceutyk swobodnie dyfunduje do komórek, a jego
wychwyt zależy tylko od regionalnego ukrwienia. Pozytronowa tomografia emisyjna pozwala na obliczenie przepływu krwi w jednostkach bezwzględnych. Innymi radiofarmaceutykami stosowanymi w technice PET do badań perfuzji są radioaktywny rubid (82Rb) i amoniak (13NH3).
76
Metabolizm mięśni ocenia się, wykorzystując 18F-fluorodeoksyglukozę. Ten radiofarmaceutyk przechodzi
przez pierwsze etapy beztlenowej przemiany, a następnie przez pewien czas jest magazynowany w komórkach. Badanie umożliwia wykrycie zaburzeń ukrwienia
mięśni kończyn dolnych poprzez wykazanie zwiększonej utylizacji glukozy (w procesie beztlenowej glikolizy)
w obszarach upośledzonej perfuzji tkankowej. Pozytronowa tomografia emisyjna jest jednak bardzo kosztowną techniką diagnostyczną. Wynika to głównie z konieczności posiadania na miejscu cyklotronu do produkcji krótkożyciowych radioizotopów oraz wysokiej ceny
tomografów typu PET. Jak dotąd metoda ta nie jest
w Polsce dostępna.
Przewlekłe niedokrwienie kończyn dolnych rozpoznaje się na podstawie objawów klinicznych, badania ultrasonograficznego albo arteriografii (rentgenowskiej lub rezonansu magnetycznego).
Metody radioizotopowe wnoszą do diagnostyki
istotne informacje o charakterze czynnościowym,
dotyczące regionalnej perfuzji mięśni kończyn dolnych, często niemożliwe do uzyskania za pomocą
innych technik obrazowych. Charakteryzuje je duża
powtarzalność, umożliwiają one wykrycie choroby
w jej początkowej fazie, są uznanym sposobem oceny wyników leczenia, stanowiąc cenne uzupełnienie
rutynowo stosowanych metod diagnostycznych.
Słowa kluczowe: niedokrwienie kończyn dolnych,
diagnostyka radioizotopowa, 99mTc-MIBI, scyntygrafia perfuzyjna mięśni
PIŚMIENNICTWO
1. Criqui M.H. Peripheral arterial disease epidemiological
aspects. Vasc. Med. 2001; 6: 3–7.
2. Pruszyński B., Graban W., Królicki L., Wesołowski J. Rozpoznawanie chorób naczyń. W: Rykowski H. red. Choroby
naczyń. PZWL Warszawa 1990; 79.
3. Reid S.K., Pagan H. J.O., Menzoian J. i wsp. Contrast-enhanced moving table M.R. angiography; prospective comparison to catheter arteriography for treatment planning in
arterial occlusive dissease. Journ. of Vasc. and Interven.
Radiol. 2001; 12: 45–53.
4. Visser K., Hunink M.G. Peripheral arterial disease: gadolinium enhanced MR angiography versus color guided duplex US-meta analysis. Radiology 2000; 6: 67–77.
5. Nowicki A. Sposoby obliczania indeksów krzywych przepływu krwi mierzonych metodą Dopplera. Ultrason. Pol. 1992;
2: 55–65.
6. Cossman D., Ellison J.E., Wagner W. i wsp. Comparison of
contrast arteriography to arterial mapping with color-flow
duplex imaging in the lower extremities. Jour. of Vasc. Surg.
1989; 10: 522–529.
7. Koelemay M.L., Legemate D.A., de Vos H. i wsp. Duplex scaning allows selective use of arteriography in the managment
of patients with severe leg arterial disease. J. Vasc. Surg.
2001; 34: 661–667.
[email protected]
Rola badań radioizotopowych w diagnostyce niedokrwienia kończyn dolnych
8. Lassen N.A., Lindbjerg J., Munck O. Measurement of blood
flow through skeletal muscle by intramuscular injection of
Xenon 133, Lancet 1964; 28: 686–691.
9. Moss Ch.M., Veith F.J., Jason R., Rudavsky A.Z. Screening isotope angiography in arterial trauma. Surg. 1979; 86: 881–
–887.
10. Moss Ch.M., Delany H.M., Rudavsky A.Z. Isotope angiography for detection of embolic arterial occlusion. S.G.O. 1976;
142: 57–62.
11. Siegal M.E., Gargiana F.A., Rhodes B.A. i wsp. Effect of reactive hyperemia on tne distribution of radioactive microspheres in patients with peripheral vascular disease. Am. J.
Radiol. 1973; 118: 814–819.
12. Strzyga W., Królicki L., Grabowski Z., Andziak P. Przydatność
scyntygrafii perfuzyjnej mięśni szkieletowych w wyborze
poziomu amputacji kończyny dolnej. Pol. Przeg. Chir. 1992;
64: 113–119.
13. Wagner H.N., Rhodes B.A., Sasaki Y. Studies of the circulation with radioactive microspheres. Invest. Radiol. 1969; 4:
374–386.
14. Segal G.M., Lennon S.E., Stevick C.D. Exercise whole body
Thalium scintigraphy in the diagnosis and evaluations of
occlusive arterial diseaase in the legs. J. Nucl. Med. 1990;
31: 1443–1449.
15. Piwnica-Worms D., Holman B.L. Editorial: Noncardiac applications of Hexakis-(alkyloisonitrile) Technetium — 99m
complexes. J. Nucl. Med. 1990; 31: 1166–1167.
16. Jones A.G., Abrams M.J., Davison A. i wsp. Biological studies of a new class of technetium complexes. The heksakis(alkylisonitryle) techetium cations. Int. J. Nucl. Med. Biol.
1984; 11, 225–229.
17. Wackers F.J.Th., Berman D.S., Maddahi J. i wsp. Technetium99mTc Hexakis 2 -methoksy-isobutylisonitrile: human biodistritribution, dosimetry, safety, for myocardial perfusin
imaging. J. Nucl. Med. 1989; 30: 301–311.
18. Set P.A., Miles K.A., Jenner J.,R. i wsp. Demonstration of
popliteal artery entrapment on leg muscle scintigraphy with
99mTc MIBI and single photon emission tomography. Clin.
Radiol. 1995; 50: 881–882.
19. Edwards P.D., Miles K.A., Owens S.J. A new non-invasive test
for the detection of compartment syndrom. Nuc. Med.
Commun. 1999; 20: 215–218.
20. Tellier P., Lecouffe S., Vassour C. Whole body exercise thallium imaging in smokers Vasc. Med. 1998; 3: 15–20.
[email protected]
21. Tellier P., Aquilanti S., Lecouffe P., Vasseur C. Comparison
between exercise whole body thalium imaging and ankle
brachial indeks in the detection of peripheral arterial disease. Inter. Angiol. 2000; 19: 212–219.
22. Duet M., Virally M., Baillairt O. Whole body 201Tl scintygraphy can detect lower limb perfusion abnormalities in asymptomatic patient with normal doppler preasure index. Nucl.
Med. Com. 2001; 22: 949–954.
23. Wolfram R.M., Budinsky A.C., Sinzinger H. Assessment of
peripheral arterial vascular disease with radionuclide techniques. Semin. Nucl. Med. 2001; 31: 129–142.
24. Cosson E., Paycha F., Tellier P. i wsp. Lower limb vascularization in diabetic patients assesment by thalium –201 scaning
coupled with exercise myocardial scintigraphy. Diabetes
Care. 2001; 24: 870–874.
25. Cittani C., Collamusi P., Giganti M. i wsp. Technetium 99mTc
sestamibi legs scintigraphy for noninvasive assesment of
propionyl-L carnitine induced changes in skeletal muscle
metabolism. J. Nucl. Med. 1997; 24: 762–766.
26. Siegel M.E., Stewart C.A., Yellin A.E. Utilization of sympathectomy: The peripheral perfusion scan as an objective
prognostic indicator. J. Nucl. Med. 1984; 25: 48–54.
27. Dąbrowski J., Górski A., Mikosiński J. i wsp. Zastosowanie
scyntygrafii perfuzyjnej do oceny wyników leczenia przewlekłego niedokrwienia tętniczego kończyn dolnych. Acta
Angiologica 1996; 2: 249–254.
28. Górski A., Dąbrowski J., Brykalski D. i wsp. Ultrasonograficzna
i izotopowa ocena wyników leczenia operacyjnego chorych z
zespołem Leriche’a. Probl. Med. Nukl.1996; 10: 139–146.
29. Miles K.A., Barber R.W., Wraight E.P. i wsp. Leg muscle scintigraphy with 99mTc MIBI in the assessment of peripheral vascular
arterial disease. Nucl. Med. Commun. 1992; 13: 593–599.
30. Schelong S.M., Burchert W., Boger R.M. i wsp. Prostaglandin PGE1 in peripheral arterial disease a PET study of blood
flow. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 1998; 58: 1009–1017.
31. Schelong S.M., Boger R.H., Burchert W. i wsp. Dose releted
effect intravenous L arginine on muscular blood flow of the
calf in patient with peripheral vascular disease: H215O positron
emission tomography study. Clin. Sci. 1997; 93: 159–165.
32. Teresińska A. Pozytronowa Emisyjna Tomografia PET w Kardiologii. W: Tomografia Emisyjna w Kardiologii. Wyd. Inst.
Kardiol. Warszawa 1994; 125.
33. Tashiro M., Fujimoto T., Itoh M. i wsp. 18-FDG PET imagin of
muscle activity in runners. J. Nucl. Med. 1999; 40: 70–76.
77