PET (tomografia a emissione di positroni)

La tomografia ad emissione di positroni, più conosciuta con l'acronimo PET (dall'inglese "Positron Emission Tomography") è una tecnica radio-diagnostica tomografica di medicina nucleare, in cui viene utilizzata una sostanza radioattiva (detta "tracciante") che si accumula selettivamente in determinati distretti anatomo-funzionali.

A differenza di radiografia, TAC e risonanza magnetica, i quali danno delle informazioni prettamente morfologiche sul distretto analizzato, la PET dà delle informazioni di tipo funzionale, ovvero determina quali zone del corpo metabolizzano maggiormente il tracciante utilizzato.

Inoltre, mentre nella radiologia tradizionale le radiazioni provengono dall'esterno e attraversano il corpo del paziente, nella scintigrafia le radiazioni originano da una sostanza iniettata all'interno del corpo del paziente.

Meccanismo di funzionamento della PET

Per chiarire il funzionamento della PET, prenderemo in considerazione il caso del tracciante utilizzato nella stragrande maggioranza dei casi, il fluorodesossiglucosio (abbreviato "FDG") marcato con fluoro radioattivo.

L'FDG non è altro che una molecola di glucosio con una piccola modifica chimica e a cui è stato legato un isotopo radioattivo del fluoro, il 18F.

L'FDG si comporta in maniera molto simile al glucosio e viene captato dalle cellule nella stessa maniera. Tuttavia, una volta penetrato in esse, a differenza del glucosio semplice, non viene metabolizzato, ma si accumula nella cellula stessa.

 

Dato che alcuni tipi di cellule, tra cui quelle tumorali e quelle coinvolte in alcuni processi infiammatori, hanno un metabolismo più accelerato rispetto alle cellule normali, esse captano una maggiore quantità di glucosio. Se somministriamo al paziente l'FDG, anch'esso verrà captato in maniera superiore da queste cellule e vi si accumulerà, rendendole discernibili dal resto dei tessuti.

Il principio chimico-fisico per cui l'FDG può essere visualizzato è il seguente: il fluoro radioattivo dell'FDG emette delle particelle subatomiche cariche, dette positroni, i quali si annichilano quando incontrano un elettrone, emettendo due fotoni contrapposti con energia di 511 kiloelettronvolt ciascuno. Questi fotoni vengono quindi "letti" da dei cristalli di una gamma-camera (cioè un macchinario atto a registrare raggi γ), posizionati su un macchinario circolare, simile a quello della TAC.

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Essendo una tecnica tomografica, i dati acquisiti possono essere converititi in immagini bidimensionali su tutti i vari piani dello spazio (assiale, sagittale, coronale o anche obliquo); oppure, tramite software appositi, possono essere effettutate anche delle ricostruzioni tridimensionali.

Preparazione, posizionamento del paziente e protocollo d'acquisizione

Dato che l'FDG è un analogo del glucosio, bisogna evitare di assumere glucosio a ridosso dell'esame, poiché ciò potrebbe comportare dei risultati inattendibili. In particolare, si fa divieto di mangiare o bere qualsiasi alimento nelle 6 ore precedenti l'esame. È consentito solo bere dell'acqua.

Inoltre, la buona riuscita dell'esame è influenzata dal livello ematico di glucosio e quindi nei pazienti con diabete mellito sarà necessario adottare delle precauzioni.

  • Se la glicemia è < 200 mg/dl, si può procedere all'esecuzione della PET.
  • Se la glicemia è > 200 mg/dl, bisogna aspettare che essa si abbassi.

L'eventuale assunzione di farmaci ipoglicemizzanti orali e soprattutto di insulina deve essere sospesa almeno 2-3 ore prima dell'esame, poiché tali farmaci possono provocare un aumento indiscriminato della captazione di glucosio (e quindi anche di FDG) e ciò potrebbe mascherare la captazione anomala da parte dei tessuti patologici.

Dopo aver verificato le condizioni precedenti, si procede con l'iniezione endovenosa di una soluzione contenente il tracciante.

Il paziente viene quindi fatto accomodare in una saletta apposita dove deve attendere per un periodo di tempo variabile, a seconda del tracciante (per l'FDG, bisogna attendere 60 minuti), al fine di permettere al tracciante di diffondersi nell'organismo ed essere captato dagli eventuali tessuti patologici.

 

Durante l'attesa, si raccomanda al paziente di stare fermo e non parlare, per evitare fattori confondenti dovuti alla captazione di tracciante da parte di muscoli e corde vocali, rispettivamente. Se il paziente è agitato, si possono somministrare dei tranquillanti, come le benzodiazepine.

Inoltre, il paziente è invitato a bere 500 ml di acqua e a urinare, al fine di eliminare il tracciante che si è accumulato nell'apparato urinario.

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Terminato il protocollo di preparazione, si procede al posizionamento del paziente sul lettino. Di qui in avanti la procedura è simile a quella di un'esame TAC o RM.

Solitamente, il paziente è sdraiato supino, con le braccia sopra il capo, per permettere una migliore visualizzazione di fegato e polmoni. 

Nella PET standard, l'acquisizione parte dalla testa va verso i piedi o, più precisamente, va dalla base cranica ai femori prossimali. Nella pratica clinica, tutte queste modalità possono essere modificate a seconda del tipo di indagine che vogliamo realizzare.

Le immagini vengono ricostruite tramite un'integrazione digitale di tutti i fotoni che colpiscono i cristalli contenuti all'interno dell'anello. Quest'ultimo ha un'estensione limitata e quindi per coprire tutta la superficie corporea deve spostarsi e effettuare diverse acquisizioni.

Il tempo necessario all'espletamento delle acquisizioni delle immagini va dai 20 ai 40 minuti.

Biodistribuzione del tracciante nell'uomo

Sebbene sia vero quanto detto in precedenza, cioè che alcuni tessuti patologici captano l'FDG in maniera particolarmente elevata, alcuni distretti corporei del nostro organismo dimostrano "fisiologicamente" una captazione piuttosto elevata di tracciante.

In particolare, l'encefalo è molto avido di glucosio e quindi capta molto FDG in qualsiasi situazione, mentre i muscoli scheletrici captano molto tracciante solo in seguito a esercizio o a causa di un'inappropriata somministrazione di insulina.

Altre aree che tendono fisiologicamente a captare l'FDG sono l'apparato urinario (reni, ureteri e vescica, soprattutto), la regione anteriore del collo, lo stomaco e l'intestino, il timo e il grasso bruno (gli ultimi due sono dei tessuti presenti tipicamente solo nell'infanzia e che regrediscono, fino a scomparire, negli adulti).

Utilizzi della PET

La stragrande maggioranza degli esami PET viene eseguita in ambito oncologico.

Tuttavia, sia a scopo di ricerca che, ultimamente, anche nella pratica clinica, la PET può essere utilizzata in:

  • cardiologia, al fine di studiare la vitalità miocardica;
  • neurologia, soprattutto nello studio delle demenze o per effettuare delle valutazioni funzionali.

In campo oncologico, le principali applicazioni sono:

  • tumore polmonare, nei seguenti ambiti:
    • valutazione dei noduli polmonari;
    • stadiazione di malattia;
    • valutazione della risposta alla terapia e follow-up.
  • tumore alla mammella;
  • linfomi, sia Hodgkin che non Hodgkin;
  • tumori del colon-retto, soprattutto per la stadiazione di malattia;
  • tumore alla prostata, ma il tracciante utilizzato NON è il FDG, bensì la colina marcata con carbonio radioattivo (11C colina);
  • tumori ginecologici (ovaio e utero);
  • tumori del distretto testa-collo;
  • altri tumori, in cui il ruolo della PET è meno significativo: tumori cerebrali, melanoma, pancreas, GIST e sarcomi, vescica, tiroide, esofago e stomaco, mieloma.

Limiti della PET

Il limite principale della PET è l'incapacità di intercettare alcuni tipi di tumori, in particolare quelli caratterizzati da una scarsa attività metabolica.

Inoltre, lesioni molto piccole, con diametro < 5 mm, sfuggono al potere risolutivo della metodica.

Un ulteriore limite della PET è la scarsa risoluzione spaziale, ma tale problema è stato superato con l'introduzione delle PET-CT, cioè l'associazione di alcune scansioni TAC all'esame PET, al fine di migliorare l'accuratezza delle immagini.

Dal punto di vista logistico, dato che i traccianti hanno emivita di pochi minuti o ore, è necessario che le strutture dove si esegue la PET dispongano in loco di macchinari particolari (e costosi!) preposti alla loro produzione, come i ciclotroni.

Rischi connessi all'esecuzione della PET

La PET è un esame che espone a delle radiazioni ionizzanti, emesse dal tracciante.

Il tracciante più utilizzato, l'FDG, espone ad una dose di radiazioni pari a 14 milliSievert.

Peraltro, nella maggior parte dei casi, per migliorare la risoluzione spaziale, si esegue una PET-CT, per cui il totale delle radiazioni ammonta a circa 25 milliSievert.

Per avere un riferimento, si stima che la radiazione di fondo annuale (cioè l'insieme delle radiazioni ionizzanti alle quali noi tutti siamo esposti per il semplice fatto di trovarci sulla Terra), alle nostre latitudini, si aggiri intorno a 1-2 milliSievert; una radiografia del torace standard, invece, ha un costo biologico di circa 0,02 milliSievert.

Da ciò si deduce che, a fronte degli indubbi benefici diagnostici, la PET è un esame che dovrebbe essere eseguito solo in caso di un fondato sospetto, a causa dell'elevato costo biologico, in termini di radiazioni ionizzanti.

 

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