Pozytonowa tomografia emisyjna - podstawowe

lekarzonkolog.pl
Pozytonowa tomografia emisyjna podstawowe wiadomości
Podstawowe wiadomości na temat pozytonowej tomografii emisyjnej.
Diagnostyka za pomocą pozytonowej emisyjnej tomografii - PET, weszła na stałe do wachlarza
badań w wielu dziedzinach. Jednak najbujniejszy jej rozwój widoczny jest w onkologii, która w
warunkach normalnego funkcjonowania zakładu medycyny nuklearnej stanowi ok. 90% skierowań
na diagnostykę metodą PET.
Zacznijmy od wytłumaczenia nazwy
Wielu lekarzy i nie tylko, dziwi się specyficznemu użyciu słowa ,,pozytonowa". Przecież bliżej nam
brzmieniowo do użycia wyrazu ,,pozytronowa". Jednak słownik poprawnej polszczyzny, a
zwłaszcza polskojęzyczne opisy fizyki cząstek mówią o pozytonie jako o cząstce o masie
elektronu, lecz dodatnim ładunku. Tak więc początkowo trochę dziwacznie wyglądająca nazwa
,,pozytonowa" jawi się nam jako czysto polska i użycie takiej wydawało się nam logiczne i
prawidłowe przy tworzeniu pierwszej pracowni tego typu w Polsce. Jeszcze może krótkie
wytłumaczenie pozostałych członów tej nazwy. Tomografia jest obrazowaniem przestrzennym,
czyli badaniem dającym możliwość oglądu interesującego nas punktu w dowolnie wybranej
płaszczyźnie. Pod tym względem PET nie różni się od innych metod stosowanych w medycynie,
takich jak tomografia komputerowa (CT) czy rezonans magnetyczny (MRI). Jednak ostatni element
tej nazwy pokazuje zasadniczą różnicę. O ile w klasycznej tomografii komputerowej źródłem
promieniowania jest lampa emitująca promieniowanie jonizujące, przechodzące przez pacjenta i
trafiające do detektora umieszczonego po przeciwległej stronie, to w pozytonowej emisyjnej
tomografii źródłem informacji jest promieniowanie emitowane przez rozpadające się pierwiastki
promieniotwórcze i wychwytywane przez szeregi detektorów pierścieniami otaczające pacjenta.
Dodatkowo jedną cech charakterystycznych PET jest użycie wyłącznie pierwiastków, których
rozpad promieniotwórczy przebiega z emisją wspomnianego już wcześniej pozytonu. Wyrzucenie
w przestrzeń pozaatomową pozytonu powoduje niemal natychmiastowe zderzenie z elektronem
(tych jest zdecydowana większość) i wystąpienie zjawiska anihilacji. Użyteczność i zastosowanie
tego zjawiska będzie przedstawione w następnych artykułach.
Utworzona jako pierwsza i dotychczas jedyna Polsce, w Zakładzie Medycyny Nuklearnej Centrum
Onkologii w Bydgoszczy, w pełni wyposażona pracownia PET/CT od początku 2003 roku
przebadała ponad 8000 pacjentów. Należy zauważyć, że powstanie pracowni PET/CT w Zakładzie
Medycyny Nuklearnej Centrum Onkologii w Bydgoszczy nastąpiło zaledwie dwa lata po
wprowadzeniu aparatów PET/CT do wiodących ośrodków amerykańskich. Możemy więc z dumą
mówić o działaniach pionierskich w tej dziedzinie. Po początkowym, trudnym okresie związanym z
rozbudzonymi nadziejami, zarówno wśród pacjentów jak i lekarzy, oraz znacznym oporem w
gremiach decyzyjnych, technika powoli staje się klasycznym narzędziem w diagnostyce wielu
chorób rozrostowych. Doniesienia naukowe z jednej strony i działania informacyjne pracowników
naszego Zakładu z drugiej, prowadzą do właściwego ustawienia metody PET/CT w szeregu badań
diagnostycznych w zależności od jej zastosowania w poszczególnych typach nowotworów.
I znowu stanęliśmy przed nowymi terminami, które mogą wprowadzać pewien niepokój.
© 2000-2017 Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone.
str. 1/4
lekarzonkolog.pl
Jaka zatem jest różnica pomiędzy badaniami PET a PET/CT
Żeby to wytłumaczyć sięgnijmy do początków powstania diagnostyki izotopowej - czyli medycyny
nuklearnej. Jest to dziedzina diagnostyki, zajmująca się badaniami oraz terapią z użyciem izotopów
promieniotwórczych w postaci otwartych źródeł promieniowania. Przez długie lata medycyna
nuklearna wykorzystywała jedynie izotopy, które w wyniku swojego rozpadu emitowały jedynie
pojedynczy kwant promieniowania gamma o zróżnicowanych energiach - zależnych od rodzaju
izotopu. Stosowano i stosuje się do chwili obecnej różne zamienniki substancji występujących w
organizmie ludzkim po to, aby zobrazować przebieg interesujących nas procesów metabolicznych.
Celem medycyny nuklearnej było zawsze uzyskanie potrzebnych z punktu widzenie diagnostyki
informacji w sposób nieinwazyjny, zapewniający pełne bezpieczeństwo pacjentowi i stosując dawki
promieniowania bezpieczne, z reguły znacznie niższe niż w klasycznej radiologii.
Marzeniem, które ucieleśnia się w technice PET było i jest zastosowanie fizjologicznie
występujących w organizmie człowieka substancji do badań określonych procesów
metabolicznych i ich zaburzeń.
Takie możliwości otworzyła technika PET. Izotopy stosowane w tej metodzie dają się ,,z łatwością"
dołączyć lub wbudować do naturalnych metabolitów organizmu człowieka. Przykładem jest
powszechnie używane FDG - fluorodeoksyglukoza to cząstka glukozy wyznakowana fluorem 18. A
cholina, którą można wyznakować węglem C11, jest naturalnym prekursorem składników błon
komórkowych naszego organizmu. Postęp techniki umożliwił akwizycję wysokoenergetycznych
kwantów promieniowania gamma emitowanych przy zjawisku anihilacji i przetwarzanie ich w obraz.
Postęp biochemii, patofizjologii pozwolił na wyodrębnienie procesów, które są charakterystyczne
dla poszczególnych patologii. Zaś współczesne metody syntezy umożliwiły produkcję i znakowanie
cząstek, pozwalających na śledzenie i ilościową analizę tych procesów. Jednak pozostały problemy
z lokalizacją zmian patologicznych zwłaszcza w miejscach tzw. styku tkanek i narządów.
Wykonanie jednoczasowo badania tomografii komputerowej oraz pozytonowej tomografii emisyjnej
z późniejszym nałożeniem na siebie tych obrazów w dużej mierze (choć nie całkowicie) rozwiązało
ten problem.
W chwili obecnej ze względów formalnych nasz Zakład jest ograniczony do badań za pomocą
(18F) fluorodeoxyglukozy oraz (18F) fluorku sodu. Są to w chwili obecnej dwa znaczniki
produkowane w Pracowni Produkcji Radiofarmaceutyków naszego Zakładu, a jednocześnie
jedyne, których użycie dopuszcza kontrakt z Narodowym Funduszem Zdrowia.
Synteza FDG przebiega wieloetapowo.
Pierwszą jej częścią jest produkcja fluoru (18F), a następnie jego włączenie w pozycję 2 pierścienia
cukrowego.
© 2000-2017 Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone.
str. 2/4
lekarzonkolog.pl
Gromadzenie FDG w komórkach nowotworowych jest oparte o znany z początków XX wieku z prac
Warburga fakt podwyższonej aktywności glikolitycznej tych komórek. Fosforylacja tej cząsteczki
zachodzi, kiedy cukier zostanie absorbowany przez komórkę (rys. 2). Jedna cząsteczka fosforanu z
grupą alkoholową jest dodawana do 6-go atomu węgla FDG jak i glukozy. Proces ten zachodzi
dzięki heksokinazie - enzymowi, który jest składnikiem komórki. Glukoza i FDG konkurują o
związanie z enzymem. W dalszym cyklu glukozo-6-fosforan podlega metabolizmowi, lub opuszcza
komórkę przy udziale innego enzymu (fosfatazy), natomiast FDG jest poddawane tej przemianie
bardzo powoli ulegając zatrzymaniu w komórce (ang. traping).
Rys. 2. Mechanizm gromadzenia fluorodeoxyglukozy w komórce.
© 2000-2017 Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone.
str. 3/4
lekarzonkolog.pl
Jak wynika z krótkiego przedstawienia mechanizmu gromadzenia FDG w komórkach, zwiększony
metabolizm tego znacznika nie jest charakterystyczny wyłącznie dla nowotworów. Jednak
przeważająca większość zmian rozrostowych cechuje się znacznie nasilonym metabolizmem
glukozy, przewyższającym procesy zapalne, zwyrodnieniowe czy wreszcie fizjologiczne
gromadzenie w przewodzie pokarmowym i brunatnej tkance tłuszczowej. Jednak taki mechanizm
metabolizmu FDG może powodować (nieliczne) przypadki rozpoznań fałszywie dodatnich.
Fuzja (nakładanie) obrazów PET i CT, dokonywana w trakcie obróbki cyfrowej danych
akwizycyjnych, powoduje w znacznej części wykluczenie tych wątpliwości. Tym niemniej zawsze
pozostaje niewielki procent wyników wątpliwych lub wręcz fałszywie ujemnych lub dodatnich (np.
zaburzenia metabolizmu wewnątrz guza, martwica tkanek, nasilone procesy zapalne,
ziarninowanie mogą powodować niepowodzenia diagnostyczne).
W następnych artykułach przedstawię techniczne i organizacyjne uwarunkowania badań PET i
PET/CT, opiszę też poszczególne radiofarmaceutyki i ich zastosowanie kliniczne.
© 2000-2017 Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone.
str. 4/4