טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים

טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) היא שיטה לחקר הפעילות המטבולית והתפקודית של רקמות הגוף in vivo. השיטה מבוססת על תופעת פליטת הפוזיטרונים הנצפית בחומר רדיואקטיבי המוחדר לגוף במהלך פיזור והצטברות שלו באיברים שונים. בנוירולוגיה, נקודת היישום העיקרית של השיטה היא חקר חילוף החומרים במוח במספר מחלות. שינויים בהצטברות נוקלידים בכל אזור במוח מצביעים על הפרעה של פעילות עצבית.

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

אינדיקציות לטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים

האינדיקציות לטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים כוללות בדיקה של תרדמת שריר הלב בחולים שעוברים השתלת עורקים כליליים או השתלת לב, והבחנה בין גרורות לנמק ופיברוזיס בבלוטות לימפה מוגדלות בחולים עם סרטן. PET משמש גם להערכת גושים ריאתיים ולקביעת האם הם פעילים מטבולית, ולאבחון סרטן ריאות, סרטן צוואר, לימפומה ומלנומה. ניתן לשלב CT עם טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים כדי לקשר נתונים מורפולוגיים ותפקודיים.

הכנה לטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים

בדיקת PET מתבצעת על קיבה ריקה (הארוחה האחרונה היא 4-6 שעות לפני הבדיקה). משך הבדיקה הוא בין 30 ל-75 דקות, בהתאם להיקף ההליך. במהלך 30-40 הדקות הנדרשות להחדרת התרופה הניתנת לתהליכים המטבוליים של הגוף, על המטופלים להיות בתנאים הממזערים את האפשרות לפעילות מוטורית, דיבורית ורגשית על מנת להפחית את הסבירות לתוצאות חיוביות שגויות. לשם כך, המטופל ממוקם בחדר נפרד עם קירות אטומים לרעש; המטופל שוכב בעיניים עצומות.

שיטות חלופיות

שיטות נוירו-דימות פונקציונליות אחרות כגון ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית, CT פליטת פוטון יחיד, פרפוזיה ו-MRI תפקודי עשויות לשמש במידה מסוימת כחלופה ל-PET.

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

טומוגרפיה של פליטת פוטון יחיד

אפשרות פחות יקרה לבדיקה רדיואיזוטופית של המבנה התוך-חיתי של המוח היא טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון יחיד.

שיטה זו מבוססת על רישום קרינה קוונטית הנפלטת מאיזוטופים רדיואקטיביים. בניגוד לשיטת PET, טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון יחיד משתמשת באלמנטים שאינם משתתפים בחילוף החומרים (Tc99, TI-01), ובעזרת מצלמת y המסתובבת סביב האובייקט, נרשמות קוונטות בודדות (פוטונים) ולא פוטונים מזווגים.

אחת השינויים בשיטת טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון יחיד היא הדמיה של זרימת הדם המקומית במוח. המטופל מקבל תערובת גז לשאיפה, המכילה קסנון-133, המתמוססת בדם, ובעזרת ניתוח ממוחשב, נבנית תמונה תלת-ממדית של פיזור מקורות פליטת הפוטונים במוח ברזולוציה מרחבית של כ-1.5 ס"מ. שיטה זו משמשת, בפרט, לחקר מאפייני זרימת הדם המקומית במוח במחלות כלי דם במוח ובסוגים שונים של דמנציה.

הערכת התוצאות

הערכת PET מתבצעת באמצעות שיטות חזותיות וכמותיות למחצה. הערכה ויזואלית של נתוני PET מתבצעת הן בשחור לבן והן בסולמות צבע שונים, המאפשרים לקבוע את עוצמת הצטברות הרדיואקטיביות בחלקים שונים של המוח, לזהות מוקדי מטבוליזם פתולוגי ולהעריך את מיקומם, קווי המתאר והגודל שלהם.

בניתוח חצי-כמותי, מחושב היחס בין הצטברות תרופות רדיואקטיות בין שני אזורים בגודל שווה, שאחד מהם מתאים לחלק הפעיל ביותר של התהליך הפתולוגי, והשני לאזור הנגדי-צדדי שלא השתנה במוח.

השימוש ב-PET בנוירולוגיה מאפשר לנו לפתור את הבעיות הבאות:

• לחקור את הפעילות של אזורים מסוימים במוח כאשר מוצגים להם גירויים שונים;
• לבצע אבחון מוקדם של מחלות;
• לבצע אבחון דיפרנציאלי של תהליכים פתולוגיים בעלי ביטויים קליניים דומים;
• לחזות את מהלך המחלה, להעריך את יעילות הטיפול.

האינדיקציות העיקריות לשימוש בטכניקה בנוירולוגיה הן:

• פתולוגיה של כלי הדם המוחיים;
• אֶפִּילֶפּסִיָה;
• מחלת אלצהיימר וצורות אחרות של דמנציה;
• מחלות ניווניות של המוח (מחלת פרקינסון, מחלת הנטינגטון);
• מחלות דה-מיאלינציה;
• גידולי מוח.

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

אֶפִּילֶפּסִיָה

PET עם 18-פלואורודאוקסיגלוקוז מאפשר לזהות מוקדים אפילפטוגניים, במיוחד בצורות מוקדיות של אפילפסיה, ולהעריך הפרעות מטבוליות במוקדים אלה. בתקופה הבין-ריקטלית, אזור המוקד האפילפטוגני מאופיין בהיפומטבוליזם של גלוקוז, ואזור המטבוליזם המופחת במקרים מסוימים עולה באופן משמעותי על גודל המוקד שנקבע באמצעות שיטות הדמיה נוירולוגית מבנית. בנוסף, PET מאפשר לזהות מוקדים אפילפטוגניים גם בהיעדר שינויים אלקטרואנצפלוגרפיים ומבניים, וניתן להשתמש בו באבחנה מבדלת של התקפים אפילפטיים ולא אפילפטיים. הרגישות והספציפיות של השיטה עולות משמעותית עם השימוש המשולב ב-PET עם אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG).

בזמן התקף אפילפטי, נצפית עלייה בחילוף החומרים האזורי של גלוקוז באזור המוקד האפילפטוגני, לעיתים קרובות בשילוב עם דיכוי באזור אחר במוח, ולאחר ההתקף נרשם שוב היפומטבוליזם, שחומרתו מתחילה לרדת באופן אמין 24 שעות לאחר ההתקף.

ניתן להשתמש בהצלחה ב-PET גם בקביעת אינדיקציות לטיפול כירורגי בצורות שונות של אפילפסיה. הערכה טרום ניתוחית של מיקום מוקדי אפילפטיה מאפשרת לבחור את טקטיקות הטיפול האופטימליות ולקבוע פרוגנוזה אובייקטיבית יותר של תוצאות ההתערבות המוצעת.

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

פתולוגיה של כלי הדם המוחיים

באבחון שבץ איסכמי, PET נחשבת כשיטה לקביעת רקמת מוח בת קיימא, הניתנת להחלמה פוטנציאלית באזור החצי האיסכמי, מה שיאפשר לקבוע אינדיקציות לטיפול רפרפוזיה (תרומבוליזה). השימוש בליגנדים מרכזיים של קולטני בנזודיאזפינים, המשמשים כסמנים לשלמות נוירונים, מאפשר הבחנה ברורה למדי בין רקמת מוח שניזוקה באופן בלתי הפיך לבין רקמת מוח בת קיימא באזור החצי האיסכמי בשלב מוקדם של שבץ. ניתן גם לבצע אבחנה מבדלת בין מוקדים איסכמיים טריים וישנים בחולים עם אירועים איסכמיים חוזרים.

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

מחלת אלצהיימר וסוגים אחרים של דמנציה

באבחון מחלת אלצהיימר, רגישות ה-PET נעה בין 76% ל-93% (ממוצע 86%), דבר שאושר על ידי חומרי מחקר שלאחר המוות.

סריקת PET במחלת אלצהיימר מאופיינת בירידה מוקדית בולטת בחילוף החומרים המוחי בעיקר באזורי האסוציאציה הניאוקורטיקליים של קליפת המוח (הסינגולציה האחורית, הקליפת המוח הטמפורפריאטלית והקליפת המוח המרובת-מודאלית הקדמית), כאשר השינויים בולטים יותר בהמיספרה הדומיננטית. במקביל, הגרעינים הבסיסיים, התלמוס, המוח הקטן והקליפת המוח האחראים על תפקודים חושיים ומוטוריים ראשוניים נותרים יחסית שלמים. האופייני ביותר למחלת אלצהיימר הוא היפומטבוליזם דו-צדדי באזורים הטמפורפריאטליים של המוח, אשר בשלבים מתקדמים יכול להיות משולב עם ירידה בחילוף החומרים בקליפת המוח המצחית.

דמנציה כתוצאה ממחלת כלי דם מוחיים מאופיינת במעורבות עיקרית של האונות המצחיות, כולל הסינגולציה והגירוס המצחי העליון. לחולים עם דמנציה וסקולרית יש בדרך כלל גם אזורים כתומים של חילוף חומרים מופחת בחומר הלבן ובקליפת המוח, שלעתים קרובות כוללת את המוח הקטן ואת תת-קליפת המוח. דמנציה פרונטוטמפורלית מראה חילוף חומרים מופחת בקליפת המוח הטמפורלית המצחית, הקדמית והמדיאלית. לחולים עם דמנציה של גוף לוי יש ליקויים מטבוליים דו-צדדיים רקמו-פריאטליים המזכירים את מחלת אלצהיימר, אך לעיתים קרובות כוללים את קליפת המוח העורפית והמוח הקטן, שבדרך כלל שלמים במחלת אלצהיימר.

דפוס של שינויים מטבוליים במצבים שונים הקשורים לדמנציה

אטיולוגיה של דמנציה	אזורי הפרעה מטבולית
מחלת אלצהיימר	נזק לקליפת המוח הקודקודית, הטמפורלית והסינגולרית האחורית מתרחש מוקדם ביותר עם חיסכון יחסי של קליפת המוח הסנסומוטורית והראייתית הראשונית ועם חיסכון של הסטריאטום, התלמוס והמוח הקטן. בשלבים המוקדמים, הגירעון לרוב אסימטרי, אך התהליך הניוון מתבטא בסופו של דבר דו-צדדי.
דמנציה וסקולרית	היפומטבוליזם והיפופרפוזיה באזורים קורטיקליים, תת-קורטיקליים ובמוח הקטן המושפעים
דמנציה מסוג חזיתי	קליפת המוח הקדמית, קליפת המוח הטמפורלית הקדמית והאזורים המדיוטמפורליים מושפעים תחילה, עם דרגת חומרה גבוהה יותר של הנזק בהשוואה לקליפת המוח הטמפורלית הקודקודית והצדדית, עם שימור יחסי של קליפת המוח הסנסו-מוטורית והוויזואלית הראשונית.
כוריאה של הנטינגטון	הגרעינים הזנביים והעדשיים מושפעים מוקדם יותר עם מעורבות מפושטת הדרגתית של קליפת המוח.
דמנציה במחלת פרקינסון	מאפיינים דמויי מחלת אלצהיימר אך עם חיסכון גדול יותר באזור המדיוטמפורלי ופחות חיסכון בקליפת המוח הראייתית
דמנציה עם גופי לוי	הפרעות אופייניות למחלת אלצהיימר, אך עם פחות שימור של קליפת המוח הראייתית ואולי גם של המוח הקטן.

השימוש ב-PET כמדד לחיזוי התפתחות דמנציה מסוג אלצהיימר, במיוחד בחולים עם פגיעה קוגניטיבית קלה עד בינונית, הוא מבטיח.

כיום, נעשים ניסיונות לחקור עמילואידוזיס מוחי in vivo באמצעות PET, תוך שימוש בליגנדים מיוחדים של עמילואיד, לצורך אבחון פרה-קליני של דמנציה אצל אנשים עם גורמי סיכון. לימוד חומרת ומיקומה של עמילואידוזיס מוחי מאפשר גם שיפור אמין של האבחון בשלבים שונים של המחלה. בנוסף, השימוש ב-PET, במיוחד בדינמיקה, מאפשר לחזות בצורה מדויקת יותר את מהלך המחלה ולהעריך באופן אובייקטיבי את יעילות הטיפול.

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

מחלת פרקינסון

סריקת PET באמצעות הליגנד הספציפי B18-פלואורודופה מאפשרת קביעה כמותית של חוסר בסינתזה ואחסון דופמין בתוך הטרמינלים הסטריאטליים הפרה-סינפטיים במחלת פרקינסון. נוכחותם של שינויים אופייניים מאפשרת אבחון וארגון אמצעים מונעים וטיפוליים כבר בשלבים המוקדמים, לעיתים פרה-קליניים, של המחלה.

השימוש ב-PET מאפשר אבחנה מבדלת של מחלת פרקינסון עם מחלות אחרות שתמונתן הקלינית כוללת תסמינים אקסטראפירמידליים, כגון ניוון מערכתי מרובה.

ניתן להעריך את מצב קולטני הדופמין עצמם באמצעות PET עם ליגנד הרצפטור H2, _{רקלופריד}. במחלת פרקינסון, מספר הטרמינלים הדופמינרגיים הפרה-סינפטיים וכמות נשא הדופמין בסדק הסינפטי מופחתים, בעוד שבמחלות ניווניות אחרות (למשל, ניוון מערכתי מרובה, שיתוק סופרנוקלארי מתקדם וניוון קורטיקובאזלי), מספר קולטני הדופמין בסטריאטום מופחת.

בנוסף, השימוש ב-PET מאפשר לנו לחזות את מהלך וקצב התקדמות המחלה, להעריך את יעילות הטיפול התרופתי ולסייע בקביעת אינדיקציות לטיפול כירורגי.

כוריאה של הנטינגטון והיפרקינזיות אחרות

תוצאות PET בכוריאה של הנטינגטון מאופיינות בירידה במטבוליזם הגלוקוז בגרעיני הזנב, מה שמאפשר אבחון פרה-קליני של המחלה אצל אנשים בסיכון גבוה לפתח את המחלה על פי תוצאות בדיקות DNA.

בדיסטוניה פיתולית, PET עם 18-פלואורודאוקסיגלוקוז מגלה ירידה ברמה האזורית של מטבוליזם הגלוקוז בגרעינים הזנביים והלנטיפורמיים, כמו גם בשדות ההקרנה הקדמית של גרעין התלמוס המדיודורסלי, עם רמה מטבולית כללית שלמה.

טרשת נפוצה

PET עם 18-פלואורודאוקסיגלוקוז בחולי טרשת נפוצה מדגים שינויים מפושטים בחילוף החומרים של המוח, כולל בחומר האפור. ההפרעות המטבוליות הכמותיות שזוהו יכולות לשמש כסמן לפעילות המחלה, כמו גם לשקף את המנגנונים הפתופיזיולוגיים של התפתחות החמרה, לסייע בחיזוי מהלך המחלה ובהערכת יעילות הטיפול.

גידולי מוח

CT או MRI מאפשרים קבלת מידע אמין על מיקום ונפח הנזק הגידולי לרקמת המוח, אך אינם מספקים באופן מלא את היכולת להבחין בין נגעים שפירים לבין נגעים ממאירים בדיוק גבוה. בנוסף, לשיטות הדמיה עצבית מבנית אין ספציפיות מספקת כדי להבדיל בין הישנות גידול לנמק קרינתי. במקרים אלה, PET הופך לשיטה המועדפת.

בנוסף ל-18-פלואורודאוקסיגלוקוז, תרופות רדיואקטיביות אחרות משמשות לאבחון גידולי מוח, כגון ^11C- מתיונין ו ^-11 C-טירוזין. בפרט, PET עם ^11C- מתיונין היא שיטה רגישה יותר לגילוי אסטרוציטומות מאשר PET עם 18-פלואורודאוקסיגלוקוז, וניתן להשתמש בה גם להערכת גידולים בדרגה נמוכה. PET עם ^11C- טירוזין מאפשר הבחנה בין גידולים ממאירים לפגיעות מוחיות שפירות. בנוסף, גידולי מוח בעלי התמיינות גבוהה וגרועה מראים קינטיקה שונה של תרופה רדיואקטיבית זו.

כיום, PET הוא אחד המחקרים המדויקים והמתקדמים ביותר לאבחון מחלות שונות של מערכת העצבים. בנוסף, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי לחקור את תפקוד המוח אצל אנשים בריאים למטרות מחקר מדעי.

השימוש בשיטה עקב ציוד לא מספק ועלות גבוהה נותר מוגבל ביותר וזמין רק במרכזי מחקר גדולים, אך הפוטנציאל של PET גבוה למדי. הכנסת טכניקה המאפשרת ביצוע בו זמנית של MRI ו-PET עם שילוב שלאחר מכן של התמונות המתקבלות נראית מבטיחה ביותר, שתאפשר קבלת מידע מקסימלי על שינויים מבניים ותפקודיים בחלקים שונים של רקמת המוח.

מהי טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים?

בניגוד ל-MRI או CT סטנדרטיים, המספקים בעיקר תמונה אנטומית של איבר, PET מעריכה שינויים תפקודיים ברמת חילוף החומרים התאי, אותם ניתן לזהות כבר בשלבים המוקדמים והפרה-קליניים של המחלה, כאשר שיטות הדמיה נוירולוגית מבנית אינן חושפות שינויים פתולוגיים.

ב-PET נעשה שימוש במגוון תרופות רדיואקטיביות המסומנות בחמצן, פחמן, חנקן וגלוקוז, כלומר מטבוליטים טבעיים של הגוף, הנכללים בחילוף החומרים יחד עם מטבוליטים אנדוגניים משלו. כתוצאה מכך, ניתן להעריך תהליכים המתרחשים ברמה התאית.

הרדיו-פרמצבטיקה הנפוצה ביותר המשמשת ב-PET היא פלואורודאוקסיגלוקוז. רדיו-פרמצבטיקה נוספת הנפוצה ב-PET כוללת ^11C- מתיונין (MET) ו ^-11C- טירוזין.

עומס הקרינה במינון המקסימלי של התרופה הניתנת תואם לעומס הקרינה שקיבל המטופל במהלך צילום רנטגן של בית החזה בשתי הקרנות, כך שהבדיקה בטוחה יחסית. היא התווית נגד לאנשים הסובלים מסוכרת, עם רמת סוכר בדם של יותר מ-6.5 מילימול/ליטר. התוויות נגד כוללות גם הריון והנקה.