Pozitronemissziós tomográfia

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Egy tipikus PET gép
Egy tipikus PET/CT gép

A pozitronemissziós tomográfia (PET) az egyik legmodernebb funkcionális képalkotó eljárás. Non-invazív eljárás, melynek segítségével háromdimenziós képet nyerhetünk a test egy adott területéről. A CT-vel kombinált PET- berendezés jelenti ma a képalkotó diagnosztika egyik legfejlettebb technikáját. A PET és más hagyományos képalkotó eljárások (pl. fMRI, SPECT) sajátossága, hogy nem az anatómiai viszonyokat, hanem a szervek, szövetek különböző funkcionális jellemzőjét (pl. véráramlás, anyagcsere) jelenítik meg egy adott pillanatban. Mivel a betegség kialakulása először a szervek, szövetek funkcionális jellemzőiben okoz elváltozást, és ezt általában másodlagosan kíséri az anatómiai megváltozás, így érthető, hogy a funkcionális képalkotó eljárások jóval hamarabb, még az anatómiai elváltozások kialakulása előtt képesek jelezni a betegséget.

A pozitronemissziós tomográfia működése azon alapul, hogy pozitront sugárzó izotópokkal jelölt molekulák segítésével képes a szervezet biokémiai folyamatait ábrázolni. Ma már a PET-kamerát CT-készülékkel egybe is tudják építeni, így teremtve meg a lehetőségét annak, hogy a PET-tel nyert funkcionális képek és a CT morfológiai információkat azonos anatómiai „szeletekben”, egymásra tudják vetíteni. A PET/CT kombinációs technológia forradalmi változásokat hozott az onkológiai, kardiológiai és neurológiai diagnosztikában.

A PET működési elve[szerkesztés]

A PET detektor és a PET-scanner gyűrű
A PET működési elve

Az eljárás lényege, hogy a vizsgált szervbe pozitron kibocsátással bomló radioaktív izotópot tartalmazó molekulát juttatnak (a leggyakrabban használt anyagok az 18F, az 15O, az 13N és a 11C). Az egyik eljárás során a páciens radioaktív markert tartalmazó levegőkeveréket lélegez be, míg a másik eljárás során az izotópot injekcióval juttatják a véráramba. A különböző radiofarmakonokkal különböző funkciók működése mérhető fel, attól függően, hogy az illető molekula a szervezeten belül milyen folyamatokban vesz részt. Elméletileg az élő szervezet anyagcseréjében részt vevő bármilyen szerves molekula jelölhető PET-izotóppal, és a módszer segítségével szinte mindegyik biokémiai, élettani folyamat leképezhető, illetve aktivitása mérhető. A leggyakrabban használt radiofarmakon a 18F-fluor-dezoxi-glükóz (röviden FDG) a fokozott glükóz-metabolizmusú sejtekben (agy, szívizomzat, rosszindulatú tumorok, aktivált granulociták és limfociták) halmozódik fel, a sejtekbe a glükózhoz hasonlóan jut be, de a lebontási ciklus megkezdve, de azt nem folytatva felhalmozódik a sejtekben. A felhalmozódás mértéke arányos a szövetek metabolikus aktivitásukkal.

A szervezetbe juttatott marker anyag szöveti eloszlását a PET kamera (egy gyűrű alakú detektor) segítségével lehet detektálni a pozitron-kibocsátást kísérő gamma-sugárzás észlelésén keresztül. A vizsgálat során nyert adatokból számítógép segítségével történik a képek rekonstruálása. A vizsgálattal elsődlegesen a test hossztengelyére merőleges szeletek nyerhetők (a CT-hez hasonlóan), akár az egész testről. Később a szeletekből tetszőleges irányú, akár háromdimenziós képek állíthatók elő. A bejuttatott radiofarmakon szöveti eloszlása a különböző (fiziológiás, illetve kóros) funkcionális állapotokban egymástól jelentős mértékben eltér, így ennek alapján a kóros folyamatok felismerhetők és lokalizálhatók.

A PET-izotópok jellemzője, hogy fizikai felezési idejük nagyon rövid (2–110 perc), 90 perccel a beadást követően az injektált aktivitás 40%-a már távozott a vizelettel, így alkalmazásuk a beteg számára kisebb sugárterheléssel jár. Emellett nagy hátránya az eljárásnak, hogy a használt radioaktív izotópok olyan gyorsan elbomlanak, hogy közvetlenül a vizsgálat előtt, a helyszínen kell őket előállítani, ami jelentősen növeli a berendezés árát.

A PET/CT és PET/MRI[szerkesztés]

A pozitronemissziós tomográfiás képek anatómiai információja csekély, emiatt számítógépes tomográfiával (CT) egészítik ki. Magyarországon 2007 óta PET kép nem készült humán diagnosztikában, csak kizárólag PET/CT. A PET/CT készülékben egy PET és egy CT berendezés egymás mögött helyezkedik el, a beteget pedig egy speciális ágy mozgatja a két modalitás között. A vizsgálat ilyenkor először egy CT felvétellel kezdődik a megfelelő régió(k)ról, majd az ágy átmozgatja a beteget a PET gyűrűdetektora közé és kezdődhet a PET felvétel. A vizsgálat végén a CT és PET képek rekonstrukciója, valamint több korrekciós is készül, melyek főként a PET képek esetén akár néhány perctől akár több 10 percig is tarthat.

A mágneses rezonancia vizsgálattal (MRI) való kiegészítése egyre elterjedtebb, mivel a szervezet funkcionális működésének, biokémiai folyamatainak (pl. véráramlás, oxigén felhasználás, glükóz anyagcsere) feltárásával együtt az anatómiai, szerkezeti információk is láthatóvá válnak. Egyes berendezéseken a kétfajta képalkotás egy időben történik, a páciens nem vált pozíciót a két vizsgálat között, ezáltal a kétfajta információt precízebben lehet rögzíteni, így a PET által kimutatott abnormalitások jobban megfeleltethetők az MRI által rögzített anatómiai területeknek. Mindezek hatására precízebb tudásra lehet szert tenni, valamint pontosabb diagnózist lehet megállapítani.

A Jülich Institute of Neurosciences and Biophysics-ben alkották meg a világ legnagyobb PET-MRI készülékét, mely 2009 óta működik. Jelenleg Magyarországon Kaposváron működik humán PET/MRI berendezés. Ezekben a kamerákban 1-3 Tesla erősségű MRI található.

Teljes test képe PET/CT

A PET vizsgálatot járóbeteg ellátás keretében végzik, kórházba befeküdni nem szükséges. Minden intézménynek saját protokollja van, de általánosságban a vizsgálat az alábbi menet szerint történik. A vizsgálat előtt 6 óra éhezés szükséges, csak tisztavizet fogyaszthat a beteg. Nem végezhető megterhelő fizikai munka, nem fázhat a beteg.

  1. A beteg kap egy tájékoztatót, amiben részletesen ismertetik az eljárást, kockázati tényezőit. Ennek elolvasása után alá kell írnia egy beleegyező nyilatkozatot, amellyel hozzájárul a vizsgálathoz.
  2. A páciens intravénásan kapja meg a radiofarmakont, melynek aktivitása testtömegkilogrammra van kiszámolva, ennek a mennyisége kb. 180-450 megabecquerel.
  3. Az izotóp beadását követően 50-60 perc várakozási idő következik, ekkor a vizsgálati személynek ingerszegény helyiségben kell pihennie, bőven kell innia folyadékot ( víz), vagy hígított orális kontrasztanyagot (Gastrografin).
  4. A pácienst megkérik, hogy vegyen le minden ruhát, ékszert vagy egyéb tárgyat, melyek zavarhatják a vizsgálatot. (Ruhái helyett kap egy köpenyt, amit viselhet a vizsgálat alatt.)
  5. A beteget megkérik, hogy a vizsgálat megkezdése előtt menjen mosdóba, ürítse ki a húgyhólyagját, mert a magas hólyagaktivitás rontja a medence megítélhetőségét.
  6. Bizonyos típusú has vagy medencei vizsgálatok esetén vizelethajtót kap a beteg.
  7. A 60. percben megkezdődik a vizsgálat. Először a CT berendezéssel egy topogram, vagy lokalizációs CT felvétel készült a teljes testről. Ezen a felvételen a vizsgálatot végző képalkotó diagnoszta bejelöli a vizsgáladó régiót, mely lehet csak koponya, teljes test (nyak-mellkas-has-medence-femurok proximális harmada) vagy egésztest vizsgálat ( koponyatetőtől a lábujjakig). Ezután elkészül az alacsony dózisú CT felvétel a kijelölt régióról, majd az ágy a PET detektorai közzé mozog és elkezdődik a gyűjtés. A leggyakoribb, azaz teljestest vizsgálatkor a PET begyűjtés a medence irányából a koponya irányába történik, csökkentve a telődő hólyag miatti diagnosztikai nehézséget. Mind a CT, mind a PET vizsgálat közben mozogni tilos, mert rontja, vagy ellehetetleníti a vizsgálat kiértékelését. Klausztrofóbiások számára kellemetlen lehet a vizsgálat, ezért a bezártságtól való félelmet előre jelezni kell a vizsgáló személyzetnek.
  8. Az eredményeket nukleáris medicina szakorvos elemzi ki és továbbítja a betegnek.
  9. A vizsgálat után a páciens kisgyermekek és terhes anyák közelében nem tartózkodhat 24 óra elteltéig. A szervezetben visszamaradt minimális radioaktív izotóp idővel elveszti radioaktivitását, s egy-két órával vagy nappal később a vizelettel együtt kiürül a szervezetből, vagy lebomlik. A folyamat felgyorsítása érdekében a vizsgálatot követően érdemes sok folyadékot fogyasztani.

A vizsgálatnak ellenjavallata a terhesség és a szoptatás. A 18F-FDG kiválasztódik az anyatejbe, emiatt feleslegesen terheli a vizsgált személy gyermekét, ha megitatja vele. A 18F-FDG átjut a placentán, valamint a húgyhólyagbe kiválasztódó aktivitás miatt a magzat sugárterhelése jelentős.

A magas szérum glükóz szint (pl. diabetes mellitus) megemeli az inzulin szintet is, emiatt nemcsak a glükózt juttatja be a vázizomzatba és a szívbe, hanem az FDG-t is, és a tumoros lézió extrém esetben nem is detektálható. Törekedni kell arra, hogy a vércukor a vizsgálat előtt is, akár órákkal a normális tartományban legyen, hogy az inzulin szint (melynek mérése laboratóriumban történhet --> vérvétel) is normális maradhasson.

A PET vizsgálat indikációi[szerkesztés]

A PET/CT diagnosztikai alkalmazása FDG radiofarmakonnal elsősorban az onkológiai vizsgálatok (kb. 85–90%), kisebb részben a neuropszichiátriai (kb. 5–10%) és a kardiológiai (kb. 5%) betegellátásban játszik szerepet.

Magyarországon napjainkban kizárólag onkológiai indikáció és a 18 év alatti páciensek epilepsziás gócának kutatása OEP támogatott, míg a kardiológiai alkalmazása nem.

PET felvétel az emberi agyról
18F-cal jelölt fluor-dezoxi-glükóz PET képe, ami az egyes szövetek cukorfelvételének intenzitását mutatja

Neuropszichiátriai alkalmazás[szerkesztés]

Az epilepszia a népesség 0,5–1%-t érinti. Többnyire jól kezelhető modern antiepileptikumokkal, de esetenként csak az epileptogen area műtéti eltávolításával érhető el rohammentesség. A PET/CT alkalmazásával lehetővé válik a műthető, gyógyszeres kezelésre nem reagáló, fiatal epilepsziás betegekben az epilepsziás fókusz kimutatása és lokalizálása. Az FDG PET/CT segítségével lehetővé válik a demenciák egy részének elkülönítése az egyéb kórokú elbutulásoktól, mert a PET-tel látható eltérések Alzheimer-kórra és frontotemporális demenciára specifikusak. Ennek az adja a jelentőségét, hogy korai felismerés esetén az Alzheimer-kór előrehaladása számottevően lassítható gyógyszeres kezeléssel. Az agytumorok diagnosztikájában elsősorban a sikeres elsődleges kezelést követő kiújulás igazolásában, vagy az első kezelés sikertelenségének objektív alátámasztásában van szerepe a PET/CT-vizsgálatoknak. Ilyen indikációk főleg nem konklúzív MR-vizsgálatok követnek. A neuro-onkológiaban felhasználható még a PET/CT a tumorok grádusának nem-invazív becslésére, illetve a biopszia optimális helyének kijelölésére is.

Onkológia alkalmazás[szerkesztés]

Az utóbbi évek vizsgálatai alapján egyre több bizonyíték szól amellett, hogy az FDG PET/CT vizsgálatok nagy segítséget nyújtanak a tumoros folyamatok diagnosztikájában is. Az FDG-vel végzett PET/CT-vizsgálatok legnagyobb része onkológiai indikációval történik. Ez elsősorban azért van így, mert az egész test PET-vizsgálata az életképes, aktívan metabolizáló tumorszövet megjelenésével olyan átfogó és összetett funkcionális, biológiai információt szolgáltat, amelyre a többi nem-invazív módszer (laboratóriumi paraméterek, röntgenvizsgálat, endoszkópia, CT, MRI, SPECT, színkódoló ultrahang stb.) egyike sem képes.

A tumordiagnosztika során a PET/CT vizsgálat lehetővé teszi nemcsak a nagy, hanem a kis kiterjedésű, de fokozott anyagcseréjű tumorszövetek helyének pontos meghatározását is. Jobbára a emlő, tűdő, vastagbél, kismedencei, fejnyak, agy, bőr és nyirokrendszer daganatainak kiterjedésének megítélésében, terápiára adott válasz azonosításában nagy szerepe van.

A szövettani vizsgálatokhoz szükséges mintavételhez a PET/CT vizsgálat segítségével pontosan behatárolható a legalkalmasabb régió. A sugárkezelést, műtétet követően esetlegesen kialakuló hegszövet PET/CT vizsgálat segítségével jól elkülöníthetőek a kiújuló daganattól.

Kardiológiai alkalmazás[szerkesztés]

Kardiológiában a szívizomszövet életképességének kimutatására a gold standard módszer a 18F-FDG-vel végzett PET/CT vizsgálat. Segítségével eldönthető, hogy egy koszorúér helyreállító műtéttől várható-e a szívizom működésének javulása vagy a szívizom állományában már maradandó, műtéttel sem javítható károsodás keletkezett. Amennyiben terheléses-nyugalmi szívizom perfúziós SPECT(/CT) vizsgálaton fix, vagy stabil (szinonimák) perfúziós defektus találunk, akkor kell elvégezni a 18F-FDG PET/CT vizsgálatot, a SPECT-en kiesésként ábrázolódó terület FDG-t felvesz-e, vagy nem. Amennyiben felvesz, a koszorúsér rekonstrukció a hibernált szívizom területet vérrel és oxigénnel ellátva, annak funkcionalitását visszaállíthatja.

Kutatásban betöltött szerep[szerkesztés]

Tudományos vizsgálatok esetében szintén hasznosnak bizonyul a pozitronemissziós tomográfia. Farmakológusok számára költséghatékonyabb és gyorsabb tesztelési technikát biztosít a PET vizsgálat azáltal, hogy a radioaktív markerrel megjelölt kísérleti gyógyszer hatását állatoknak történő beadást követően annak útját, daganatos szövetben való felhalmozódását az állat leölése nélkül is vizsgálni tudják.

Történet[szerkesztés]

Az emissziós és transzmissziós tomográfia koncepciója David E. Kuhl és Roy Edwards nevéhez kötődik, az 1950-es években végzett munkájuk vezetett el ahhoz, hogy a pennsylvaniai egyetem munkatársai több tomografikus eszközt is megterveztek és létrehoztak. A washingtoni egyetem orvostudományi karán Michel Ter-Pogossian, Michael E. Phelps és kollégáik is fejlesztettek képalkotó technikákat. A két egyetemen kívül Gordon Brownell, Charles Burnham és társaik a massachusettsi kórházban szintén jelentősen hozzájárultak a PET technológia fejlődéséhez, az ő újításuk volt többek között a fénycsövek és a térforgatásos elemzés alkalmazása.

Az 1970-es években Tatsuo Ido a Brookhaven National Laboratory-ban volt az első, aki leírta a 18F-FDG szintézisét, mely a leggyakrabban használt PET radioaktív nyomjelző molekula. Az anyagot először Abass Alavi vezetésével alkalmazták két önkéntesen a Pennsylvania Egyetemen 1976 augusztusában. Ekkor még közönséges (nem-PET) nukleáris szkenner segítségével mutatták ki a vegyület magas agyi koncentrációját, de a későbbiek folyamán a fluordezoxiglükózt alkalmazták a modern eljárásban is.

A PET technika azóta is fejlődik, a Dr. Townsend és Dr. Nutt által megalkotott PET/CT szkennert a Time Magazin a 2000. év orvosi találmányának nevezte.

Biztonság[szerkesztés]

A PET non-invazív eljárás, de ionizáló sugárzással jár együtt. A teljes sugárdózis nem jelentős, általában közel 11 mSv. A diagnosztikai eljárás több, mint 50 éve használatos, és még nem ismert hosszú távú káros hatása. Allergiás reakciók ugyan előfordulhatnak, de ez meglehetősen ritka és enyhe lefolyású. Ennek a kockázata is lecsökkenthető, ha a páciens a vizsgálat előtt jelzi minden allergiás problémáját.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]

Források[szerkesztés]

  1. Pozitron-Diagnosztika Központ honlapja
  2. "A Close Look Into the Brain". Jülich Research Centre. 29 April 2009. http://www.fz-juelich.de/portal/index.php?index=1172. Hozzáférés ideje: 2009-04-29.
  3. Ter-Pogossian, M.M.; M.E. Phelps, E.J. Hoffman, N.A. Mullani (1975). "A positron-emission transaxial tomograph for nuclear imaging (PET)". Radiology 114 (1): 89–98. http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=4251398.
  4. Phelps, M.E.; E.J. Hoffman, N.A. Mullani, M.M. Ter-Pogossian (March 1, 1975). "Application of annihilation coincidence detection to transaxial reconstruction tomography". Journal of Nuclear Medicine 16 (3): 210–224. PMID 1113170. http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/abstract/16/3/210.
  5. Positron Emission Tomography – Computed Tomography (PET/CT). A Radiology Info http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=PET
  6. Positron Emission Tomography (PET). http://www.healthsystem.virginia.edu/UVaHealth/adult_radiology/pet.cfm
  7. Ez a szócikk részben vagy egészben a Positron emission tomography című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.
  8. Trón, L. (1995). Pozitron emissziós Tomográfia (PET) - nagy érzékenységű képalkotó eljárás élő rendszerek funkcionális vizsgálatára. Fizikai Szemle, (5), 160.
  9. Az angol nyelvű Wikipedia szócikke

Külső hivatkozások[szerkesztés]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Pozitronemissziós tomográfia témájú médiaállományokat.