Tomografi emisi positron

Tomografi emisi positron (PET) adalah metode untuk mempelajari aktivitas metabolisme dan fungsi jaringan tubuh secara in vivo. Metode ini didasarkan pada fenomena emisi positron yang diamati dalam radiofarmasi yang dimasukkan ke dalam tubuh selama distribusi dan akumulasinya di berbagai organ. Dalam neurologi, titik aplikasi utama metode ini adalah studi metabolisme otak pada sejumlah penyakit. Perubahan akumulasi nuklida di area otak mana pun menunjukkan adanya pelanggaran aktivitas neuronal.

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

Indikasi untuk tomografi emisi positron

Indikasi untuk tomografi emisi positron meliputi pengujian hibernasi miokardium pada pasien yang menjalani pencangkokan bypass arteri koroner atau transplantasi jantung dan membedakan metastasis dari nekrosis dan fibrosis pada kelenjar getah bening yang membesar pada pasien kanker. PET juga digunakan untuk mengevaluasi nodul paru dan menentukan apakah nodul tersebut aktif secara metabolik, dan untuk mendiagnosis kanker paru, kanker leher, limfoma, dan melanoma. CT dapat dikombinasikan dengan tomografi emisi positron untuk mengkorelasikan data morfologi dan fungsional.

Persiapan untuk tomografi emisi positron

PET dilakukan saat perut kosong (makan terakhir 4-6 jam sebelum pemeriksaan). Durasi pemeriksaan berkisar antara 30 hingga 75 menit, tergantung pada cakupan prosedur. Selama 30-40 menit yang dibutuhkan untuk memasukkan obat yang diberikan ke dalam proses metabolisme tubuh, pasien harus berada dalam kondisi yang meminimalkan kemungkinan aktivitas motorik, bicara, dan emosional untuk mengurangi kemungkinan hasil positif palsu. Untuk ini, pasien ditempatkan di ruangan terpisah dengan dinding kedap suara; pasien berbaring dengan mata tertutup.

Metode alternatif

Metode neuroimaging fungsional lainnya seperti spektroskopi resonansi magnetik, CT emisi foton tunggal, perfusi dan MRI fungsional dapat berfungsi sampai batas tertentu sebagai alternatif PET.

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

Tomografi emisi foton tunggal

Pilihan yang lebih murah untuk pemeriksaan radioisotop terhadap struktur intravital otak adalah tomografi terkomputasi emisi foton tunggal.

Metode ini didasarkan pada registrasi radiasi kuantum yang dipancarkan oleh isotop radioaktif. Tidak seperti metode PET, tomografi terkomputasi emisi foton tunggal menggunakan unsur-unsur yang tidak berpartisipasi dalam metabolisme (Tc99, TI-01), dan dengan bantuan kamera y yang berputar di sekitar objek, kuanta tunggal (foton) yang diregistrasi, bukan yang berpasangan.

Salah satu modifikasi metode tomografi terkomputasi emisi foton tunggal adalah visualisasi aliran darah otak lokal. Pasien diberi campuran gas untuk dihirup, mengandung xenon-133, yang larut dalam darah, dan dengan bantuan analisis komputer, gambar tiga dimensi distribusi sumber emisi foton di otak dibangun dengan resolusi spasial sekitar 1,5 cm. Metode ini digunakan, khususnya, untuk mempelajari karakteristik aliran darah otak lokal pada penyakit serebrovaskular dan berbagai jenis demensia.

Evaluasi hasil

Evaluasi PET dilakukan dengan menggunakan metode visual dan semi-kuantitatif. Evaluasi visual data PET dilakukan dengan menggunakan skala hitam dan putih serta berbagai skala warna, yang memungkinkan seseorang untuk menentukan intensitas akumulasi radiofarmasi di berbagai bagian otak, mengidentifikasi fokus metabolisme patologis, dan mengevaluasi lokasi, kontur, dan ukurannya.

Dalam analisis semi-kuantitatif, rasio akumulasi radiofarmasi antara dua area dengan ukuran yang sama dihitung, salah satunya sesuai dengan bagian paling aktif dari proses patologis, dan lainnya dengan area kontralateral otak yang tidak berubah.

Penggunaan PET dalam neurologi memungkinkan kita untuk memecahkan masalah berikut:

• mempelajari aktivitas area otak tertentu ketika diberi berbagai rangsangan;
• melakukan diagnosis dini penyakit;
• melakukan diagnostik diferensial dari proses patologis dengan manifestasi klinis yang serupa;
• memprediksi perjalanan penyakit, mengevaluasi efektivitas terapi.

Indikasi utama penggunaan teknik ini dalam neurologi adalah:

• patologi serebrovaskular;
• epilepsi;
• Penyakit Alzheimer dan bentuk demensia lainnya;
• penyakit degeneratif otak (penyakit Parkinson, penyakit Huntington);
• penyakit demielinasi;
• tumor otak.

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

Epilepsi

PET dengan 18-fluorodeoxyglucose memungkinkan untuk mendeteksi fokus epileptogenik, terutama pada bentuk epilepsi fokal, dan untuk mengevaluasi gangguan metabolik pada fokus ini. Pada periode interiktal, zona fokus epileptogenik ditandai dengan hipometabolisme glukosa, dan area metabolisme yang berkurang dalam beberapa kasus secara signifikan melebihi ukuran fokus yang ditetapkan menggunakan metode neuroimaging struktural. Selain itu, PET memungkinkan untuk mendeteksi fokus epileptogenik bahkan tanpa adanya perubahan elektroensefalografi dan struktural, dapat digunakan dalam diagnosis banding kejang epilepsi dan non-epilepsi. Sensitivitas dan spesifisitas metode meningkat secara signifikan dengan penggunaan gabungan PET dengan elektroensefalografi (EEG).

Pada saat kejang epilepsi, peningkatan metabolisme glukosa regional diamati di area fokus epileptogenik, sering dikombinasikan dengan penekanan di area otak lainnya, dan setelah kejang, hipometabolisme dicatat lagi, yang tingkat keparahannya mulai menurun secara signifikan 24 jam setelah kejang.

PET juga dapat digunakan secara efektif untuk menentukan indikasi perawatan bedah berbagai bentuk epilepsi. Penilaian praoperasi terhadap lokasi fokus epilepsi memungkinkan pemilihan taktik perawatan yang optimal dan membuat prognosis yang lebih objektif terhadap hasil intervensi yang diusulkan.

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

Patologi serebrovaskular

Dalam diagnostik stroke iskemik, PET dianggap sebagai metode untuk menentukan jaringan otak yang masih hidup dan berpotensi pulih di zona penumbra iskemik, yang akan memungkinkan untuk menentukan indikasi terapi reperfusi (trombolisis). Penggunaan ligan reseptor benzodiazepin sentral, yang berfungsi sebagai penanda integritas neuronal, memungkinkan pembedaan yang cukup jelas antara jaringan otak yang rusak permanen dan yang masih hidup di zona penumbra iskemik pada tahap awal stroke. Dimungkinkan juga untuk melakukan diagnostik diferensial antara fokus iskemik baru dan lama pada pasien dengan episode iskemik berulang.

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

Penyakit Alzheimer dan jenis demensia lainnya

Dalam mendiagnosis penyakit Alzheimer, sensitivitas PET berkisar antara 76 hingga 93% (rata-rata 86%), yang dikonfirmasi oleh bahan studi otopsi.

PET pada penyakit Alzheimer ditandai dengan penurunan fokal yang nyata pada metabolisme serebral terutama di area asosiasi neokorteks korteks (korteks cingulate posterior, temporoparietal, dan frontal multimodal), dengan perubahan yang lebih nyata di hemisfer dominan. Pada saat yang sama, ganglia basal, talamus, serebelum, dan korteks yang bertanggung jawab atas fungsi sensorik dan motorik primer tetap relatif utuh. Yang paling khas untuk penyakit Alzheimer adalah hipometabolisme bilateral di area temporoparietal otak, yang pada tahap lanjut dapat dikombinasikan dengan penurunan metabolisme di korteks frontal.

Demensia akibat penyakit serebrovaskular ditandai dengan keterlibatan dominan lobus frontal, termasuk girus frontal cingulate dan superior. Pasien dengan demensia vaskular juga biasanya memiliki area bercak metabolisme yang menurun pada substansia alba dan korteks, yang sering kali melibatkan serebelum dan subkorteks. Demensia frontotemporal menunjukkan penurunan metabolisme pada korteks frontal, anterior, dan temporal medial. Pasien dengan demensia badan Lewy memiliki defisit metabolik temporoparietal bilateral yang mengingatkan pada penyakit Alzheimer, tetapi sering kali melibatkan korteks oksipital dan serebelum, yang biasanya utuh pada penyakit Alzheimer.

Pola perubahan metabolik dalam berbagai kondisi yang berhubungan dengan demensia

Etiologi Demensia	Zona gangguan metabolisme
Penyakit Alzheimer	Kerusakan pada korteks parietal, temporal, dan cingulate posterior terjadi lebih awal dengan relatif tidak adanya korteks sensorimotor primer dan korteks visual primer serta tidak adanya striatum, thalamus, dan serebelum. Pada tahap awal, defisit sering kali asimetris, tetapi proses degeneratif akhirnya bermanifestasi secara bilateral.
Demensia vaskular	Hipometabolisme dan hipoperfusi pada area kortikal, subkortikal dan serebelum yang terkena
Demensia tipe frontal	Korteks frontal, korteks temporal anterior, dan daerah mediotemporal terpengaruh terlebih dahulu, dengan tingkat keparahan kerusakan yang awalnya lebih tinggi daripada korteks parietal dan temporal lateral, dengan pelestarian relatif korteks sensorimotor dan visual primer.
Penyakit Huntington	Nukleus kaudatus dan lentikular terpengaruh lebih awal dengan keterlibatan korteks yang bertahap dan menyebar
Demensia pada penyakit Parkinson	Ciri-ciri penyakit Alzheimer namun dengan lebih banyak kesembuhan pada daerah mediotemporal dan lebih sedikit kesembuhan pada korteks visual
Demensia dengan badan Lewy	Gangguan yang khas pada penyakit Alzheimer, namun dengan pelestarian korteks visual dan mungkin otak kecil yang lebih sedikit

Penggunaan PET sebagai prediktor perkembangan demensia tipe Alzheimer, terutama pada pasien dengan gangguan kognitif ringan dan sedang, cukup menjanjikan.

Saat ini, berbagai upaya tengah dilakukan untuk mempelajari amiloidosis serebral secara in vivo menggunakan PET, menggunakan ligan amiloid khusus, untuk tujuan diagnosis praklinis demensia pada individu dengan faktor risiko. Mempelajari tingkat keparahan dan lokalisasi amiloidosis serebral juga memungkinkan peningkatan diagnostik yang andal pada berbagai tahap penyakit. Selain itu, penggunaan PET, terutama dalam dinamika, memungkinkan untuk memprediksi perjalanan penyakit secara lebih akurat dan mengevaluasi efektivitas terapi secara objektif.

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

Penyakit parkinson

PET dengan penggunaan ligan spesifik B18-fluorodopa memungkinkan penentuan kuantitatif defisiensi sintesis dan penyimpanan dopamin dalam terminal striatal presinaptik pada penyakit Parkinson. Adanya perubahan karakteristik memungkinkan penegakan diagnosis dan pengorganisasian tindakan pencegahan dan terapi bahkan pada tahap awal, terkadang tahap praklinis penyakit.

Penggunaan PET memungkinkan diagnosis diferensial penyakit Parkinson dengan penyakit lain yang gambaran klinisnya mencakup gejala ekstrapiramidal, seperti atrofi sistem multipel.

Keadaan reseptor dopamin sendiri dapat dinilai menggunakan PET dengan ligan reseptor H2 _raclopride. Pada penyakit Parkinson, jumlah terminal dopaminergik presinaptik dan jumlah transporter dopamin di celah sinaptik berkurang, sedangkan pada penyakit neurodegeneratif lainnya (misalnya, atrofi sistem multipel, kelumpuhan supranuklear progresif, dan degenerasi kortikobasal), jumlah reseptor dopamin di striatum berkurang.

Selain itu, penggunaan PET memungkinkan kita untuk memprediksi perjalanan dan laju perkembangan penyakit, mengevaluasi efektivitas terapi obat, dan membantu menentukan indikasi untuk perawatan bedah.

Korea Huntington dan hiperkinesia lainnya

Hasil PET pada korea Huntington ditandai dengan penurunan metabolisme glukosa pada nukleus kaudatus, yang memungkinkan diagnostik praklinis penyakit pada individu yang berisiko tinggi mengembangkan penyakit tersebut menurut hasil pengujian DNA.

Pada distonia torsi, PET dengan 18-fluorodeoksiglukosa menunjukkan penurunan tingkat regional metabolisme glukosa di nukleus kaudatus dan lentiform, serta bidang proyeksi frontal nukleus talamus mediodorsal, dengan tingkat metabolisme keseluruhan yang utuh.

Sklerosis ganda

PET dengan 18-fluorodeoxyglucose pada pasien dengan multiple sclerosis menunjukkan perubahan difus dalam metabolisme otak, termasuk dalam materi abu-abu. Gangguan metabolisme kuantitatif yang teridentifikasi dapat berfungsi sebagai penanda aktivitas penyakit, serta mencerminkan mekanisme patofisiologis perkembangan eksaserbasi, membantu dalam memprediksi perjalanan penyakit dan menilai efektivitas terapi.

Tumor otak

CT atau MRI memungkinkan diperolehnya informasi yang dapat diandalkan tentang lokasi dan volume kerusakan tumor pada jaringan otak, tetapi tidak sepenuhnya memberikan kemampuan untuk membedakan lesi jinak dari yang ganas dengan akurasi tinggi. Selain itu, metode neuroimaging struktural tidak memiliki spesifisitas yang cukup untuk membedakan kekambuhan tumor dari nekrosis radiasi. Dalam kasus ini, PET menjadi metode pilihan.

Selain 18-fluorodeoksiglukosa, radiofarmasi lain digunakan untuk mendiagnosis tumor otak, seperti ¹¹ C-metionina dan ¹¹ C-tirosin. Secara khusus, PET dengan ¹¹ C-metionina merupakan metode yang lebih sensitif untuk mendeteksi astrositoma daripada PET dengan 18-fluorodeoksiglukosa, dan juga dapat digunakan untuk mengevaluasi tumor tingkat rendah. PET dengan ¹¹ C-tirosin memungkinkan pembedaan tumor ganas dari lesi otak jinak. Selain itu, tumor otak yang berdiferensiasi tinggi dan buruk menunjukkan kinetika penyerapan radiofarmasi ini yang berbeda.

Saat ini, PET merupakan salah satu metode pemeriksaan yang paling akurat dan berteknologi tinggi untuk mendiagnosis berbagai penyakit pada sistem saraf. Selain itu, metode ini dapat digunakan untuk mempelajari fungsi otak pada orang sehat untuk keperluan penelitian ilmiah.

Penggunaan metode ini masih sangat terbatas karena keterbatasan peralatan dan biaya yang tinggi serta hanya tersedia di pusat-pusat penelitian besar, tetapi potensi PET cukup tinggi. Pengenalan teknik yang memungkinkan kinerja MRI dan PET secara bersamaan dengan kombinasi gambar yang diperoleh tampaknya sangat menjanjikan, yang akan memungkinkan perolehan informasi maksimum tentang perubahan struktural dan fungsional di berbagai bagian jaringan otak.

Apa itu Tomografi Emisi Positron?

Tidak seperti MRI atau CT standar, yang terutama memberikan gambaran anatomi suatu organ, PET mengevaluasi perubahan fungsional pada tingkat metabolisme seluler, yang dapat dikenali bahkan pada tahap awal praklinis penyakit, ketika metode neuroimaging struktural tidak mengungkapkan adanya perubahan patologis.

PET menggunakan berbagai radiofarmasi yang diberi label dengan oksigen, karbon, nitrogen, glukosa, yaitu metabolit alami tubuh, yang dimasukkan dalam metabolisme bersama dengan metabolit endogennya sendiri. Hasilnya, menjadi mungkin untuk mengevaluasi proses yang terjadi pada tingkat sel.

Radiofarmasi yang paling umum digunakan dalam PET adalah fluorodeoksiglukosa. Radiofarmasi lain yang umum digunakan dalam PET termasuk ^11C -metionina (MET) dan ^11C -tirosin.

Beban radiasi pada dosis maksimum obat yang diberikan sesuai dengan beban radiasi yang diterima pasien saat rontgen dada dalam dua proyeksi, sehingga pemeriksaan ini relatif aman. Pemeriksaan ini dikontraindikasikan bagi penderita diabetes melitus, dengan kadar gula darah lebih dari 6,5 mmol/l. Kontraindikasi juga meliputi kehamilan dan menyusui.