Ocena żywotności mięśnia sercowego w PET

Unikalną właściwością techniki PET jest możliwość dokładnej ilościowej oceny zarówno procesów metabolicznych, np. zużycia glukozy na gram tkanki, jak i przepływu krwi w badanymnarządzie. Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) jest obecnie rutynowo łączona z tomografią komputerową transmisyjną (TK), co pozwala na jednoczesną i nieinwazyjną ocenę struktury anatomicznej i ukrwienia oraz metabolizmu badanych narządów. W ostatnich latach w Polsce znacząco wzrosła liczba urządzeń PET, których głównym zastosowaniem jest diagnostyka pacjentów z chorobami nowotworowymi. Należy pamiętać, że poza diagnostyką nowotworów badania PET znajdują coraz szersze zastosowanie w diagnostyce kardiologicznej. PET pozwala na nieinwazyjną ocenę zarówno ukrwienia, jak i metabolizmu mięśnia sercowego. Wykonanie badania u osób z chorobą niedokrwienną serca pozwala na identyfikację chorych zagrożonych incydentami wieńcowymi oraz na wyodrębnienie grupy, w której przeprowadzenie zabiegów rewaskularyzacyjnych jest uzasadnione ze względu na obecność żywotnego mięśnia. Rutynowo do diagnostyki zwężenia tętnicy wieńcowej o znaczeniu hemodynamicznym stwierdzonego na podstawnie badania angiograficznego wykorzystywana jest scyntygrafia perfuzyjna SPECT. Badanie perfuzyjne SPECT służy do oceny rezerwy wieńcowej. Uwidocznienie odwracalnego ubytku perfuzji, czyli obecnego w badaniu wysiłkowym i ulegającego reperfuzji w spoczynku, jest równoznaczne z obecnością niedokrwionego mięśnia w zakresie unaczynienia zwężonego naczynia. Ubytek trwały w badaniu perfuzyjnym SPECT oznacza obecność blizny. Uważa się jednak, że u ok. 50% osób z przewlekłą chorobą wieńcową w strefie zawału można stwierdzić obecność mięśnia żywotnego w stanie hibernacji. Technika PET daje unikalną możliwość identyfikacji takiegomięśnia dzięki zastosowaniu znaczników biorących bezpośrednio udział w procesach metabolicznych. Podstawowym zastosowaniem klinicznym PET w kardiologii jest więc ocena żywotności mięśnia sercowego poprzez pomiarmetabolizmu komórkowego in vivo. Mięsień sercowy używa różnych substratów do produkcji energii, przede wszystkim wolnych kwasów tłuszczowych, glukozy i mleczanów, co wykorzystywane jest w badaniach PET. Fizjologicznie w warunkach prawidłowego tlenowego metabolizmu preferencyjnym substratem do produkcji energii przez miokardium są wolne kwasy tłuszczowe, których zużycie na czczo stanowić może nawet do 60-70%, podczas gdy zużycie węglowodanów (glukozy) i mleczanów ogranicza się do pozostałych 30%. Proporcje zużycia zależą od podaży substratów, stężenia hormonów (głównie insuliny), obciążenia oraz perfuzji mięśnia sercowego. Na czczo głównym źródłem energii są wolne kwasy tłuszczowe, ponieważ małe stężenie insuliny w osoczu poprzez zwiększoną lipolizę w obwodowej tkance tłuszczowej zwiększa ich stężenie. Zwiększenie metabolizmu wolnych kwasów tłuszczowych powoduje zahamowanie zarówno dokomórkowego transportu glukozy, jak i jej przemian wewnątrzkomórkowych. Stopień zużycia glukozy zwiększa się znacząco po posiłku, gdy rośnie stężenie glukozy i insuliny we krwi. Następuje zahamowanie lipolizy w tkance tłuszczowej, a glukoza staje się głównym substratem przemian tlenowych [1]. Profil metaboliczny miokardium zmienia się jednak nie tylko w związku z podażą substratów, lecz również zależy od stopnia ukrwienia, a więc dostawy tlenu. Nawet niewielkie niedokrwienie powoduje czasowe przejście metabolizmu mięśnia na beztlenowe spalanie glukozy. Powrót prawidłowego ukrwienia po rewaskularyzacji powoduje ponowne przełączenie się miocytów na metabolizm wolnych kwasów tłuszczowych. Preferencyjne zużycie glukozy stwierdza się również w przeroście mięśnia sercowego. Preferencyjne zużycie wolnych kwasów tłuszczowych jest natomiast typowe dla metabolicznej adaptacji mięśni w cukrzycy, w kardiomiopatii rozstrzeniowej oraz w otyłości, a ponadto fizjologicznie wzrasta z wiekiem [1]. Wychwyt substratów w różnych obszarachmięśnia sercowegomoże być zróżnicowany, będąc w rezultacie przyczyną heterogenicznego rozkładu radiofarmaceutyku w mięśniu (ryc. 1). Do oceny metabolizmu mięśnia sercowego stosowanych jest wiele znakowanych radioizotopami pozytonowymi substancji, wchodzących najczęściej bezpośrednio w proces fizjologicznych przemian metabolicznych mięśnia. Tlen (15O) i znakowane węglem 11C octany, stosowane są w celu ilościowej oceny zużycia tlenu. Tlenowy metabolizm kwasów tłuszczowych oceniany jest poprzez zastosowanie kwasu palmitynowego znakowanego 11C oraz innych rzadziej wykorzystywanych analogów, np. 11C-FTHA. Dla oceny hipoksji prowadzone są próby zastosowania fluoromizonidazolu i nitroimidazolu, które ulegają akumulacji jedynie w obszarze niedokrwienia, natomiast wymywane są z obszarów martwicy i prawidłowo utlenowanego mięśnia. Do oceny zarówno tlenowych, jak i beztlenowych przemian węglowodanów służy fluorodeoksyglukoza (18F-FDG) lub 11C-glukoza.