Pozitron emisyon tomografisi

Pozitron emisyon tomografisi (İngilizce: positron emission tomography, kısaca PET) adı verilen ve damar yolu ile enjekte edilen metabolik radyoaktif ajanların biriktiği normal veya patolojik dokuları görüntüleyen bir sintigrafi ve tomografi tekniği. Genel anlamda metabolik veya fonksiyonel görüntüleme için kullanılır.^[1]

İmha

Antiparçacıklar Pozitron Antiproton Antinötron

Kurumlar ALPHA Collaboration ATHENA ATRAP CERN RHIC

Pet organ ve dokularda ortaya çıkan fonksiyonel değişikleri gösteren etkinliği kanıtlanmış bir nükleer tıp görüntüleme tekniğidir. Bir şeker türevi olan ve pozitron ışıması yapan flor-18 ile işaretlenmiş fdg molekülü damar yoluyla enjekte edilerek hastaya uygulanır.^[2]

Yöntem, pozitronların elektronlarla yok edilmesiyle üretilen bir çift gama ışınının kaydedilmesine dayanmaktadır. Pozitronlar, çalışmadan önce vücuda giren bir radyofarmasötiğin parçası olan bir radyonüklidin pozitron beta bozunması ile üretilir.^[3]

Bir maddedeki (özellikle bir organizmanın dokusundaki) sabit bir pozitronun ortamın elektronlarından biri tarafından yok edilmesi, düz bir çizgi boyunca zıt yönlerde yayılan, aynı enerjiye sahip iki gama kuantumu yaratır.^[4] İncelenen nesnenin etrafına yerleştirilmiş geniş bir dedektör seti ve bunlardan gelen sinyallerin bilgisayar tarafından işlenmesi, taranan nesnedeki radyonüklid dağılımının üç boyutlu yeniden yapılandırılmasını sağlar. PET tomografisi neredeyse her zaman bilgisayarlı tomografi veya manyetik rezonans görüntüleme tarayıcısıyla birleştirilir.

Alternatif tıbbi görüntüleme yöntemleri arasında tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi (SPECT), Bilgisayarlı Tomografi (BT), manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve ultrason yer alır. SPECT, PET'e benzer bir görüntüleme tekniğidir. vücuttaki molekülleri tespit etmek için radyoligandları kullanır. SPECT daha ucuzdur ve PET'ten daha düşük görüntü kalitesi sağlar.^[5]

Kullanımlar

PET, hem tıbbi hem de araştırma aracı olarak klinik ortamlarda kullanılır. Klinik onkoloji alanında tümörlerin görüntülenmesi ve metastazların araştırılmasında yaygın olarak kullanılır. Ayrıca çeşitli demans türlerine neden olan beyin hastalıklarının klinik teşhisinde de önemlidir.

PET, hayvanlar üzerinde yapılan özel klinik çalışmalarda da kullanılır. Aynı denekler üzerinde zamanla tekrarlanan araştırmalar yapılmasına olanak tanıyarak, deneklerin kendi kontrol grupları gibi hareket etmelerini sağlar ve bir çalışmada gereken hayvan sayısını önemli ölçüde azaltır. Bu yaklaşım, daha az örneklem büyüklüğü ile çalışmayı mümkün kılar ve sonuçların istatistiksel kalitesini artırır.

PET, biyokimyasal süreçleri ve bazı proteinlerin ifadesini tespit edebildiği için, herhangi bir anatomik değişiklik görünmeden önce moleküler düzeyde bilgi sağlayabilir. PET taramaları, ilgili doku türüne ve fonksiyonuna bağlı olarak farklı alma oranlarına sahip radyoaktif işaretli moleküler problar kullanarak bu işlemi gerçekleştirir. PET taramaları sırasında pozitif yüklü radyoaktif maddeler enjekte edilir ve vücuttaki farklı anatomik yapılar tarafından izlenen bu maddelerin alım oranları görüntülenebilir ve nispeten ölçülebilir.

Alternatif tıbbi görüntüleme yöntemleri arasında tek foton emisyon bilgisayarlı tomografi (SPECT), bilgisayarlı tomografi (CT), manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve ultrason yer alır. SPECT, PET'e benzer bir görüntüleme tekniği ve vücutta molekülleri tespit etmek için radyoligandlar kullanır. SPECT, daha ucuzdur ve PET'e göre daha düşük görüntü kalitesi sunar.

Onkoloji

18-FDG (florodeoksiglukoz) kullanılarak tüm vücut PET taraması. Normal beyin ve böbrekler etiketlenir ve FDG'nin parçalanmasından kaynaklanan radyoaktif idrar mesanede görülür. Ek olarak, karaciğerde kolon kanserinden kaynaklanan büyük bir metastatik tümör kütlesi görülür.

PET taramaları, florodeoksiglukoz (FDG) radyoizotopu kullanılarak klinik onkolojide yaygın bir şekilde uygulanır. FDG, glukoz analoğu olup, glukoz kullanan hücreler tarafından alınır ve hekzokinaz enzimi tarafından fosforile edilir.^[6] Radyoaktif glukoz molekülünün metabolik olarak hapsedilmesi, PET taramasının kullanılmasını sağlar. Görüntülenen FDG işaretleyicisinin konsantrasyonları, doku metabolik aktivitesini, bölgesel glukoz alımına karşılık gelecek şekilde gösterir.

FDG, kanserin diğer vücut bölgelerine yayılma olasılığını (kanser metastazı) araştırmak için kullanılır. Kanser metastazını tespit etmek için yapılan FDG PET taramaları, standart tıbbi bakımda en yaygın olanıdır.

Onkolojik bir taramada kullanılan tipik bir FDG dozu, 7.6 mSv'lik bir etkili radyasyon dozu sağlar.^[7] FDG'nin üretiminde flor-18 ile değiştirilen hidroksi grubu, tüm hücrelerde glukoz metabolizmasının bir sonraki adımı için gereklidir. Bu nedenle, FDG'de daha fazla reaksiyon gerçekleşmez. Ayrıca, çoğu doku (karaciğer ve böbrekler dışında) hekzokinaz tarafından eklenen fosfatı çıkaramaz. Bu da FDG'nin, alındığı hücrelerde çözülene kadar hapsolmasına neden olur, çünkü fosforile şekerler iyonik yükleri nedeniyle hücreden dışarı çıkamaz.

Bu durum, yüksek glukoz alımı olan dokuların (normal beyin, karaciğer, böbrekler ve çoğu kanser) yoğun şekilde radyoaktif işaretlenmesine yol açar. Çünkü Warburg etkisi nedeniyle bu dokuların glukoz alımı, normal dokulara kıyasla daha yüksektir.

Sonuç olarak, FDG-PET, özellikle Hodgkin lenfoma,^[8] non-Hodgkin lenfoma,^[9] ve akciğer kanseri^[10][11][12] gibi kanserlerin teşhisi, evrelemesi ve tedavi izlenmesinde kullanılabilir.

2020 yılında Hodgkin lenfoma için PET kullanımına yönelik yapılan bir inceleme, ara dönem PET taramalarında elde edilen negatif bulguların, genel sağkalım ve progresyonsuz sağkalım ile bağlantılı olduğunu göstermiştir. Ancak mevcut kanıtların kesinliği, sağkalım için orta düzeyde, progresyonsuz sağkalım için ise çok düşük seviyede bulunmuştur.^[13]

Nöroloji

İnsan beyninin PET taraması

Oksijen-15 ile yapılan PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) görüntüleme, beyne olan kan akışını dolaylı olarak ölçebilir. Bu yöntem, artan radyoaktivite sinyalini daha yüksek beyin aktivitesi ile ilişkilendirir. Oksijen-15'in yarı ömrü sadece iki dakikadır, bu yüzden tıbbi bir siklotrondan doğrudan gönderilmesi gerekir.

FDG-PET, beynin doğal olarak hızlı bir şekilde glikoz kullanma eğiliminden faydalanır. Bu yöntem, bölgesel glikoz metabolizmasını ölçer ve beyin hastalıklarının teşhisinde yararlı olabilir. Örneğin, Alzheimer hastalığı (AD), beyindeki glikoz ve oksijen metabolizmasını büyük ölçüde azaltır. Bu nedenle FDG-PET, Alzheimer'ı diğer demans türlerinden ayırt etmek ve erken teşhis koymak için değerli bir araçtır.

Demans teşhislerine ek olarak, FDG-PET, epilepside "nöbet odağını" lokalize etmek için de kullanılır. Etkilenen bölgeler, nöbetler arasındaki dönemde hipometabolik olarak görünür. Diğer radyonüklidli ilaçlar, örneğin dopamin reseptörleri için raclopride ve fallypride, serotonin taşıyıcıları için DASB, nöroreseptör aktivitesini görselleştirir ve bu da geniş bir yelpazedeki nöropsikiyatrik ve nörolojik bozuklukların incelenmesine olanak tanır.

PET aynı zamanda epilepsiye neden olan hipokampal sklerozu teşhis etmek için de kullanılır. FDG ile birlikte flumazenil ve MPPF gibi izleyiciler bu amaçla incelenmiştir.^[14][15] Hipokampal skleroz tek taraflı olduğunda, FDG alımı sağlıklı taraf ile karşılaştırıldığında bir tanıya ulaşılabilir.^[16][17]

Ayrıca, PMP gibi yeni bir radyofarmasötik, Alzheimer hastalarında asetilkolinesteraz aktivitesinin azaldığını göstermek için PET görüntülemesinde kullanılmakta ve Alzheimer'ın premortem (ölüm öncesi) teşhisine olanak tanımaktadır.^[18]

Psikiyatri

Biyolojik psikiyatride ilgi çekici olan nöroreseptörlere seçici olarak bağlanan birçok bileşik, C-11 veya F-18 ile radyoaktif olarak işaretlenmiştir. Dopamin reseptörlerine (D1^[19], D2^[20][21], geri alım taşıyıcısı), serotonin reseptörlerine (5HT1A, 5HT2A, geri alım taşıyıcısı), opioid reseptörlerine (mu ve kappa), kolinerjik reseptörlere (nikotinik ve muskarinik) ve diğer bölgelere bağlanan radyoligandlar, insan deneklerde başarıyla kullanılmıştır. Şizofreni, madde bağımlılığı, duygu durum bozuklukları ve diğer psikiyatrik durumlarda bu reseptörlerin durumunu hastalarla sağlıklı kontrol grupları arasında karşılaştıran çalışmalar yapılmıştır.

Kardiyoloji

Kardiyoloji, ateroskleroz ve damar hastalıkları çalışmaları: FDG PET, hibernating miyokardiyumu tanımlamada yardımcı olabilir. Felç riski taşıyan hastaları tespit etmek için aterosklerozun FDG PET görüntülemesi de mümkündür. Ayrıca, yeni anti-ateroskleroz tedavilerinin etkinliğini test etmede yardımcı olabilir.^[22]

Pozitron emisyon tomografisi terimleri

• Karbon-11-kolin
• Arteriyel giriş fonksiyonu
• PET radyoizleme
• Radyofarmasötik
• Tek taramalı dinamik moleküler görüntüleme tekniği
• Zaman-aktivite eğrisi

Kaynakça

1. "Positron emission tomography scan - Mayo Clinic". www.mayoclinic.org. 8 Mart 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mart 2024.
2. "PET Scan: What It Is, Types, Purpose, Procedure & Results". Cleveland Clinic. 8 Mart 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mart 2024.
3. Contributors, WebMD Editorial. "What Is a PET Scan?". WebMD. 8 Mart 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mart 2024.
4. Shukla, A. K.; Kumar, Utham (15 Mart 2006). "Positron emission tomography: An overview". Journal of Medical Physics / Association of Medical Physicists of India. 31 (1): 13-21. doi:10.4103/0971-6203.25665. PMC 3003889 $2. PMID 21206635. 24 Mart 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mart 2024 – PubMed Central vasıtasıyla.
5. "PET Scan: Definition, Purpose, Procedure, and Results". Healthline. 23 Nis 2018. 8 Mart 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mart 2024.
6. Bustamante E, Pedersen P (1977). "High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase". Proc Natl Acad Sci USA. 74 (9). ss. 3735-9. Bibcode:1977PNAS...74.3735B. doi:10.1073/pnas.74.9.3735 . PMC 431708 $2. PMID 198801.
7. ARSAC – Notes for Guidance on the Clinical Administration of Radiopharmaceuticals and use of Sealed Sources (March 2018 p.35)
8. Zaucha JM, Chauvie S, Zaucha R, Biggii A, Gallamini A (July 2019). "The role of PET/CT in the modern treatment of Hodgkin lymphoma". Cancer Treatment Reviews. Cilt 77. ss. 44-56. doi:10.1016/j.ctrv.2019.06.002. PMID 31260900.
9. McCarten KM, Nadel HR, Shulkin BL, Cho SY (October 2019). "Imaging for diagnosis, staging and response assessment of Hodgkin lymphoma and non-Hodgkin lymphoma". Pediatric Radiology. 49 (11). ss. 1545-1564. doi:10.1007/s00247-019-04529-8. PMID 31620854.
10. Pauls S, Buck AK, Hohl K, Halter G, Hetzel M, Blumstein NM, ve diğerleri. (2007). "Improved non-invasive T-Staging in non-small cell lung cancer by integrated ¹⁸F-FDG PET/CT". Nuklearmedizin. 46 (1). ss. 09-14. doi:10.1055/s-0037-1616618. ISSN 0029-5566.
11. Steinert HC (2011). "PET and PET-CT of Lung Cancer". Positron Emission Tomography. Methods in Molecular Biology. 727. Humana Press. ss. 33-51. doi:10.1007/978-1-61779-062-1_3. ISBN 978-1-61779-061-4. PMID 21331927.
12. Chao F, Zhang H (2012). "PET/CT in the staging of the non-small-cell lung cancer". Journal of Biomedicine & Biotechnology. Cilt 2012. s. 783739. doi:10.1155/2012/783739 . PMC 3346692 $2. PMID 22577296.
13. Aldin A, Umlauff L, Estcourt LJ, Collins G, Moons KG, Engert A, ve diğerleri. (Cochrane Haematology Group) (January 2020). "Interim PET-results for prognosis in adults with Hodgkin lymphoma: a systematic review and meta-analysis of prognostic factor studies". The Cochrane Database of Systematic Reviews. 1 (1). ss. CD012643. doi:10.1002/14651858.CD012643.pub3 . PMC 6984446 $2. PMID 31930780.
14. la Fougère, C.; Rominger, A.; Förster, S.; Geisler, J.; Bartenstein, P. (May 2009). "PET and SPECT in epilepsy: A critical review". Epilepsy & Behavior. 15 (1). ss. 50-55. doi:10.1016/j.yebeh.2009.02.025 . PMID 19236949.
15. Hodolic, Marina; Topakian, Raffi; Pichler, Robert (1 Eylül 2016). "18 F-fluorodeoxyglucose and 18 F-flumazenil positron emission tomography in patients with refractory epilepsy". Radiology and Oncology. 50 (3). ss. 247-253. doi:10.1515/raon-2016-0032. PMC 5024661 $2. PMID 27679539.
16. Malmgren, K; Thom, M (September 2012). "Hippocampal sclerosis – origins and imaging". Epilepsia. 53 (Suppl 4). ss. 19-33. doi:10.1111/j.1528-1167.2012.03610.x . PMID 22946718.
17. Cendes, Fernando (June 2013). "Neuroimaging in Investigation of Patients With Epilepsy". Continuum. 19 (3 Epilepsy). ss. 623-642. doi:10.1212/01.CON.0000431379.29065.d3. PMC 10564042 $2. PMID 23739101.
18. Kuhl DE, Koeppe RA, Minoshima S, Snyder SE, Ficaro EP, Foster NL, ve diğerleri. (March 1999). "In vivo mapping of cerebral acetylcholinesterase activity in aging and Alzheimer's disease". Neurology. 52 (4). ss. 691-9. doi:10.1212/wnl.52.4.691. PMID 10078712.
19. Catafau AM, Searle GE, Bullich S, Gunn RN, Rabiner EA, Herance R, ve diğerleri. (May 2010). "Imaging cortical dopamine D1 receptors using [11C]NNC112 and ketanserin blockade of the 5-HT 2A receptors". Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 30 (5). ss. 985-93. doi:10.1038/jcbfm.2009.269. PMC 2949183 $2. PMID 20029452.
20. Mukherjee J, Christian BT, Dunigan KA, Shi B, Narayanan TK, Satter M, Mantil J (December 2002). "Brain imaging of ¹⁸F-fallypride in normal volunteers: blood analysis, distribution, test-retest studies, and preliminary assessment of sensitivity to aging effects on dopamine D-2/D-3 receptors". Synapse. 46 (3). ss. 170-88. doi:10.1002/syn.10128. PMID 12325044.
21. Buchsbaum MS, Christian BT, Lehrer DS, Narayanan TK, Shi B, Mantil J, ve diğerleri. (July 2006). "D2/D3 dopamine receptor binding with [F-18]fallypride in thalamus and cortex of patients with schizophrenia". Schizophrenia Research. 85 (1–3). ss. 232-44. doi:10.1016/j.schres.2006.03.042. PMID 16713185.
22. Rudd JH, Warburton EA, Fryer TD, Jones HA, Clark JC, Antoun N, ve diğerleri. (June 2002). "Imaging atherosclerotic plaque inflammation with [¹⁸F]-fluorodeoxyglucose positron emission tomography". Circulation. 105 (23). ss. 2708-11. doi:10.1161/01.CIR.0000020548.60110.76 . PMID 12057982.