Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) – активно развивающееся направление ядерной медицины. Технология ПЭТ позволяет визуализировать с высокой чувствительностью и специфичностью биохимические процессы в организме человека. В настоящее время ПЭТ исследования применяется в онкологии, неврологии и кардиологии, иммунологии. Однако наибольшую роль на сегодняшний день ПЭТ играет в диагностике онкологических заболеваний, позволяет выявлять раннее начало болезни на этапе, когда другие методы малоэффективны, а также осуществлять мониторинг, стадирование, прогнозирование ответа на терапию.
Принцип метода
В организм человека вводится радиофармпрепарат (РФП) – химическое вещество, соединенное с небольшим количеством радиоактивного изотопа излучающего позитроны (β+). В тканях организма РФП накапливаются в определенных клетках (например опухолевых) или связываются с определенными ферментами, белками, рецепторами. В процессе бета-распада радионуклида входящего в состав РФП образующиеся позитроны, проходят очень короткий путь в тканях (0,2-2мм), теряют свою кинетическую энергию и аннигилируют, взаимодействуя с электронами. В результате данного процесса образуются два гамма-кванта с одинаковой энергией (511кэВ), разлетающиеся по одной прямой в противоположном направлении.
Детекторы ПЭТ- сканера, расположенные на одной линии с противоположных сторон кольца гентри регистрируют гамма-кванты очень близкие по энергии и времени возникновения события. Именно это одномоментное противоположно направленное излучение гамма-пары обеспечивает особые томографические свойства позитронной визуализации и возможности количественной оценки накопления РФП (SUV).
После обработки сигналов с детекторов и программной реконструкции данных получают трёхмерную картину распределения РФП в организме.
Физическое отсутствие коллиматоров в аппаратах ПЭТ по сравнению с ОФЭКТ системами, позволяет получать изображения более высокого разрешения.
Схематичное изображение принципа ПЭТ. Источник: https://umanitoba.ca/faculties/health_sciences/medicine/units/imaging_transgenic/10683.html
Изотопы, радиофармпрепараты для ПЭТ
Таблица времени полураспада (Т1/2) основных изотопов использующихся в ПЭТ.
Учитывая, что многие изотопы для ПЭТ имеют короткий период полураспада, радиофармпрепараты необходимо синтезировать непосредственно перед исследованием. Обычно производство РФП организуется в тех же клиниках, где выполняются исследования или в непосредственной близости.
Для синтеза большинства изотопов для ПЭТ необходимы циклотроны. Для отдельных исследований возможно применение позитрон-эмиссионных изотопов генераторного происхождения (например 68Ga получают из 68Ge/68Ga генератора).
Радионуклиды излучающие позитроны могут быть связаны с разными трейсерами в зависимости от целей исследования (определение метаболизм определенных тканей, рецепторная активность и др.).
В настоящее время идут активные исследования по разработке новых РФП для ПЭТ специфичных для отдельных органов и тканей для изучения физиологических процессов в нормальной и патологической ткани.
Общий алгоритм производства и применения радиофармпрепаратов для ПЭТ в клинической практике
Наиболее распространенным в клинической практике радиофармпрепаратом является фтордезоксиглюкоза F-18 (не подвергающийся метаболизму аналог глюкозы). Клетки организма человека захватывают 18F- ФДГ используя те же транспортные механизмы, что и при поглощении глюкозы. При этом, действует принцип: клетки, потребляющие больше энергии, потребляют и больше глюкозы. 18F-ФДГ, позволяет определить области с повышенной метаболической активностью, связанные с пролиферирующими опухолями или воспалительными реакциями.
На ПЭТ-изображениях эти зоны аномальной активности отображаются в виде участков яркого «свечения».
В зависимости от цели исследования – изучение метаболизма, транспортных механизмов клетки, перфузии тканей, определение рецепторной активности и других биохимических процессов при ПЭТ-сканировании используется множество других РФП и их список постоянно пополняется (см. таблицу ниже).
ПЭТ-трейсеры для визуализации различных биологических процессов
Современные достижения технологии ПЭТ для целей тераностики имеют большие перспективы развития. Применение тераностических диагностических РФП помогает улучшить отбор пациентов для проведение таргетной терапии, прогнозировать реакции и токсичность, а также избежать бесполезных и дорогостоящих диагностических обследований и лечения многих заболеваний.Тераностический подход в ядерной медицине сочетает диагностическую визуализацию и терапию с использованием одной и той же молекулы или, по крайней мере, очень похожих молекул, которые либо по-разному помечены радиоактивным изотопом, либо вводятся в разных дозах.
Например, при диагностике нейроэндокринных опухолей с помощью ПЭТ используются аналоги соматостатина, меченные 68Ga: DOTA-TATE, DOTA-TOC и DOTA-NOC. Для терапевтических целей эти же пептиды могут быть соединены с изотопами 177Lu или 90Y. Хороший захват РФП на диагностических сканах позволяет спрогнозировать положительный отклик на планируемую радионуклидную пептид-рецепторную терапию.
Тераностические пары применяемымые в ядерной медицине
Интерпретация функциональных изображений полученных методами ядерной медицины более результативна, когда они объединяются с анатомическими изображениям – ПЭТ/КТ, ПЭТ/МРТ.
В настоящее время большинство выпускаемых ПЭТ сканеров объединены с аппаратами рентгеновской компьютерной томографией – ПЭТ/КТ. При этом, данные компьютерной томографии используются для коррекции ослабления при регистрации гамма-излучения, а также значительно облегчают локализацию опухоли. Также дополнительную анатомическую визуализацию обеспечивает применение в ходе исследования рентген-контрастных препаратов.
