Pozitronová emisní tomografie

Přístroj PET

Pozitronová emisní tomografie (PET) je lékařská zobrazovací metoda, která spadá do oboru nukleární medicína. Principem metody je lokalizace místa vzniku fotonů γ, které v těle vznikají při anihilaci pozitronů uvolněných podanou radioaktivní látkou (radiofarmakem) a elektronů. Detekce uvolněných fotonů je uspořádána tak, že je možná trojrozměrná rekonstrukce aktivity radiofarmaka v těle. PET tedy nezobrazuje ani tak anatomickou strukturu, jako spíše ochotu konkrétní tkáně vychytávat příslušné radiofarmakum. V dnešní době je metoda kombinována s výpočetní tomografií (PET/CT) nebo magnetickou rezonancí (PET/MRI) pro přesnější anatomickou lokalizaci metabolických změn. V preklinickém výzkumu existují obdobné přístroje pro zobrazování na myších a potkanech označované jako microPET/CT.

Historie

S myšlenkou pozitronové emisní tomografie přišli David Kuhl a Roy Edwards na konci 50. let 20. století. První experimentální PET přístroje byly vyrobeny v University of Pennsylvania. Další rozvoj tomografických metod ovlivnili Michel Ter-Pogossian, Michael E. Phelps a další pracovníci Washington University School of Medicine^[1][2]

V 70. letech 20. století Tatsuo Ido v Brookhaven National Laboratory popsal syntézu ¹⁸F-FDG (18-fluordeoxyglukóza), která je dodnes nejčastěji používaným radioizotopem v PET. Tato sloučenina byla v srpnu 1976 podána dvěma dobrovolníkům. Obraz mozku pořízený klasickou metodikou (nikoliv PET scanner) ukázal kumulaci FDG v mozku.

K zavedení PET do praxe došlo v devadesátých letech po zdokonalení výpočetní techniky.

Česká republika

Dne 25. 8. 1999 bylo v pražské nemocnici Na Homolce provedeno první PET vyšetření v Česku. 3. 6. 2003 bylo provedeno v téže nemocnici první hybridní (kombinované) vyšetření PET a CT současně.^[3]

Princip vyšetření

Pacientovi je před vyšetřením podáno radiofarmakum s velmi krátkým poločasem rozpadu. U PET se využívá radiofarmak, jejichž součástí jsou radionuklidy, které při beta+ rozpadu produkují pozitrony.

Pozitron po svém vzniku záhy anihiluje s elektronem, kterých se v těle z pochopitelných důvodů nachází dostatek. K anihilaci dochází řádově v nanosekundách, během kterých stihne od místa vzniku urazit nejvýše několik málo milimetrů. Pozitron i elektron zaniká a z místa anihilace odlétají v přímém úhlu dva fotony záření γ, každý s energií 511 keV. Detektory jsou umístěny na prstenci kolem pacienta a detekují takto vzniklé fotony. Detektory jsou v tzv. koincidenčním zapojení. To znamená, že jako detekce je zaznamenán pouze současný záchyt dvou fotonů vylétajících z těla pacienta. Toto opatření na jedné straně snižuje šum a na straně druhé umožňuje vést rovinou detekčního prstence přímku, na které došlo k rozpadu radiofarmaka. Z velkého množství takto detekovaných přímek lze zrekonstruovat aktivitu v jednotlivých bodech roviny procházející detekčním prstencem, tedy získat tomografický řez tělem pacienta.

Radiofarmaka

Radionuklidy užívané při PET vyšetření jsou uhlík-11 (poločas rozpadu ~20 min), dusík-13 (poločas rozpadu ~10 min), kyslík-15 (poločas rozpadu ~2 min), a fluor-18 (poločas rozpadu ~110 min). Z těchto radionuklidů se syntetizují látky tělu vlastní, např. glukóza nebo voda, a podávají se pacientovi. V principu lze syntetizovat i molekuly složitější, například molekuly léků, a po jejich podání sledovat jejich osud v těle (tzv. drug tracking), ovšem tato metoda má význam spíše ve výzkumu.

Nejčastěji používaným radiofarmakem je 18-fluordeoxyglukóza (¹⁸F-FDG), tedy molekula, která se od normální glukózy liší tím, že je kyslík na pozici 2' nahrazen izotopem 18 fluoru. Molekula se chová téměř stejně jako molekula glukózy, takže je z velké části vychytávána buňkami tím více, čím vyšší je jejich metabolismus. V těchto buňkách se akumuluje a radioizotop fluoru se rozpadá podle rovnice:

 18
9 F →  18
8 O + e⁺ + ν_e

Rozpadem tedy vzniká glukóza, kterou tělo zpracuje obvyklým způsobem, byť obsahuje těžší izotop kyslíku.

Využití

Vyšetření PET se používají hlavně v neurologii, onkologii a kardiologii.

Odkazy

Reference

1. TER-POGOSSIAN, M.M., M.E. Phelps, E.J. Hoffman. A positron-emission transaxial tomograph for nuclear imaging (PETT). Radiology, v. 114, no. 1, pp. 89–98. 1975. Dostupné online. 
2. PHELPS, M.E., E.J. Hoffman, N.A. Mullani, M.M. Ter-Pogossian. Application of annihilation coincidence detection to transaxial reconstruction tomography. Journal of Nuclear Medicine 16(3):210-24. 1975. Dostupné online. PMID 1113170. 
3. Historické milníky - Nemocnice Na Homolce. www.homolka.cz [online]. [cit. 2022-05-08]. Dostupné online. 

Literatura

• Bustamante E. and Pedersen P.L. High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase.. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 1977, roč. 74, čís. 9, s. 3735–3739. Dostupné online. DOI 10.1073/pnas.74.9.3735. (anglicky) 
• Klunk WE, Engler H, Nordberg A, Wang Y, Blomqvist G, Holt DP, Bergstrom M, Savitcheva I, Huang GF, Estrada S, Ausen B, Debnath ML, Barletta J, Price JC, Sandell J, Lopresti BJ, Wall A, Koivisto P, Antoni G, Mathis CA, and Langstrom B. Imaging brain amyloid in Alzheimer's disease with Pittsburgh Compound-B.. Annals of Neurology. 2004, roč. 55, čís. 3, s. 306–319. Dostupné online. DOI 10.1002/ana.20009. (anglicky) 

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Pozitronová emisní tomografie na Wikimedia Commons
• Informace o PET vyšetření na webu Kliniky zobrazovacích metod Fakultní nemocnice Plzeň