Dostęp Otwarty

Diagnostyka

PET – najlepsze narzędzie w personalizacji terapii

Dr. hab. med. Jolanta Kunikowska, prof. dr. hab. med. Leszek Królicki

Zakład Medycyny Nuklearnej Warszawski Uniwersytet Medyczny

Adres do korespondencji: Dr hab n. med. Jolanta Kunikowska, Zakład Medycyny Nuklearnej, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. Banacha 1 a, 02-097 Warszawa, POLAND

Tel. +48 22 599 22 70, fax +48 22 599 11 70, e-mail:jolanta.kunikowska@wum.edu.pl

Współczesny onkolog nie wyobraża sobie przeprowadzenia właściwej diagnostyki bez badania z zastosowaniem pozytonowej tomografii emisyjnej (positron emission tomography, PET).

PET jest badaniem czynnościowym, umożliwia ocenę określonej funkcji komórki, dlatego od pytania postawionego przez onkologa zależy przebieg badania i wybór odpowiedniego radiofarmaceutyku.

Niniejszy artykuł przybliży współczesne możliwości techniki PET/CT.

Badanie PET jest obecnie jednym z ważniejszych narzędzi stosowanych w diagnostyce schorzeń onkologicznych. Badanie to jest symbolem nowoczesnej diagnostyki onkologicznej. Metoda polega na podaniu choremu odpowiedniej substancji chemicznej wyznakowanej emiterem promieniowania pozytonowego, biorącej udział w określonym procesie biologicznym. Pozyton, w bliskim sąsiedztwie miejsca emisji, ulega interakcji z elektronem (anihilacji). W wyniku tej reakcji powstaje promieniowanie gamma monitorowane przez aparat. Ponieważ w wyniku anihilacji powstają dwa promienie gamma biegnące w dwóch przeciwnych kierunkach, w rejestracji wykorzystuje się zjawisko koincydencji: dane zdarzenie jest rejestrowane, jeśli dwa przeciwlegle leżące detektory zostaną pobudzone w tym samym czasie. Dzięki temu uzyskiwane obrazy charakteryzują się znacznie lepszą rozdzielczością. Możliwe jest znaczne ograniczenie promieniowania rozproszonego w eń onkologicznych. Badanie to jest symbolem nowoczesnej diagnostyki onkologicznej. Metoda polega na podaniu choremu odpowiedniej substancji chemicznej wyznakowanej emiterem promieniowania pozytonowego, biorącej udział w określonym procesie biologicznym. Pozyton, w bliskim sąsiedztwie miejsca emisji, ulega interakcji z elektronem (anihilacji). W wyniku tej reakcji powstaje promieniowanie gamma monitorowane przez aparat. Ponieważ w wyniku anihilacji powstają dwa promienie gamma biegnące w dwóch przeciwnych kierunkach, w rejestracji wykorzystuje się zjawisko koincydencji: dane zdarzenie jest rejestrowane, jeśli dwa przeciwlegle leżące detektory zostaną pobudzone w tym samym czasie. Dzięki temu uzyskiwane obrazy charakteryzują się znacznie lepszą rozdzielczością. Możliwe jest znaczne ograniczenie promieniowania rozproszonego w tworzeniu ostatecznego obrazu scyntygraficznego.

Kamieniem milowym w rozwoju tej metody było wprowadzenie urządzeń hybrydowych. Obecnie praktycznie wszystkie dostępne skanery pozytonowej tomografii emisyjnej są urządzeniami hybrydowymi – PET/CT. Aparat składa się z wielorzędowego tomografu TK i gamma kamery PET. TK spełnia dwie podstawowe funkcje:

1. Pozwala na uzyskanie obrazu morfologicznego ciała badanego, na który nakładany jest obraz scyntygraficzny (fuzja obrazów). Dzięki temu możliwa jest dokładniejsza lokalizacja obszarów zwiększonego gromadzenia znacznika.

2. Badanie TK jest odzwierciedleniem gęstości tkanek, od której zależy pochłanianie promieniowania gamma. Dzięki danym uzyskanym na podstawie TK możliwe jest wprowadzenie korekcji pochłaniania promieniowania gamma powstającego w wyniku anihilacji. Bez zastosowania tego typu korekcji jakość badania byłaby niewystarczająca. Rozdzielczość aparatów PET wynosi około 3-4 mm.

W badaniach PET są stosowane różne radioizotopy. Charakteryzują się one z reguły krótkim czasem półtrwania.

Small 2614

Izotopy stosowane w badaniach PET

Small 4427

Badanie PET/CT po podaniu 18FDG – wychwyt fizjologiczny.

Radiofarmaceutyki stosowane w badaniach PET

Small 4428

Artefakty w badaniu PET/CT z 18FDG.

Podstawą medycyny nuklearnej jest podanie badanemu substancji podlegającej ściśle określonym przemianom metabolicznym. Obecnie stosuje się w badaniach klinicznych i naukowych kilkadziesiąt radiofarmaceutyków. Substancje te mają bardzo zróżnicowany charakter: należą do nich proste związki, takie jak NaF (wbudowywany do tkanki kostnej proporcjonalnie do nasilenia obrotu kostnego), RbCl (analog potasu), cholina, aminokwasy oraz złożone peptydy czy białka, pozwalające na badania ekspresji układów receptorowych błon komórkowych.

Najczęściej stosowanym znacznikiem (> 90 proc.) w badaniach onkologicznych jest znakowany fluorem analog glukozy – 18-fluorodeoksyglukoza (18FDG). Zastosowanie tego znacznika wynika ze zmian fenotypowych charakteryzujących komórkę nowotworową, czyli z tzw. zjawiska Warburga: w komórkach nowotworowych następuje przeprogramowanie procesów metabolicznych, w wyniku czego obserwuje się wzrost glikolizy beztlenowej i zahamowanie fosforylacji oksydacyjnej.

Niski zysk energetyczny glikolizy beztlenowej (dwie cząsteczki ATP) i ogromne zapotrzebowanie energetyczne proliferujących komórek nowotworowych prowadzi do znacznego nasilenia tempa glikolizy. Z tego względu zapotrzebowanie komórek nowotworowych na glukozę jest wielokrotnie większe niż komórek prawidłowych. Zwiększony wychwyt glukozy w komórkach nowotworowych możliwy jest dzięki nadekspresji białek transportujących glukozę, tzw. GLUT-1. Aktywność tego mechanizmu ułatwionego transportu glukozy w wielu nowotworach koreluje ze stopniem złośliwości biologicznej guza oraz z krótszym ogólnym czasem przeżycia chorych. Glikoliza beztlenowa jest ważnym mechanizmem adaptacyjnym, który umożliwia przeżycie oraz proliferację komórek nowotworowych w warunkach niedotlenienia. W praktyce klinicznej większość nowotworów o agresywnym przebiegu wykazuje wysoki metabolizm glukozy, stąd zastosowanie analogu glukozy 18FDG umożliwia obrazowanie stanu zaawansowania choroby.

Dokładność badania PET wynosi:

  • rak jajnika81 proc.
  • rak płuca91 proc.
  • nowotwory głowy i szyi92 proc.
  • rak sutka92 proc.
  • rak trzustki92 proc.
  • tkanki miękkie i kości93 proc.
  • cień okrągły w płucu94 proc.
  • rak jelita grubego94 proc.
  • chłoniaki 97 proc.
  • melanoma98 proc.
  • rak tarczycy (przerzutowy)100 proc.

Nie każdy nowotwór charakteryzuje się takim samym fenotypem metabolicznym. Z tego powodu, obok powszechnie stosowanej 18FDG, w praktyce klinicznej coraz częściej stosowane są radiofarmaceutyki umożliwiające ocenę metabolizmu aminokwasów, liponeogenezę czy badanie ekspresji układów receptorowych na powierzchni komórek nowotworowych.

Przykładami nowotworów o innym fenotypie niż zwiększony metabolizm glukozy są:

  • rak oskrzelikowo-pęcherzykowy
  • raki wywodzące się z komórek śluzowych
  • niejodochwytny rak tarczycy
  • rak jasnokomórkowy nerki
  • rak prostaty
  • rak wątrobowokomórkowy
  • mięsaki wysoko zróżnicowane
  • wysoko zróżnicowane guzy neuroendokrynne