Tomografia por emissão de pósitrons do cérebro - Brain positron emission tomography
| Tomografia por emissão de pósitrons do cérebro | |
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 PET scan de um cérebro normal
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| ICD-10-PCS | C030 |
A tomografia por emissão de pósitrons do cérebro é uma forma de tomografia por emissão de pósitrons (PET) usada para medir o metabolismo cerebral e a distribuição de agentes químicos radiomarcados exógenos por todo o cérebro. PET mede as emissões de produtos químicos metabolicamente ativos rotulados radioativamente que foram injetados na corrente sanguínea. Os dados de emissão do PET cerebral são processados por computador para produzir imagens multidimensionais da distribuição dos produtos químicos por todo o cérebro.
Processo
Os radioisótopos emissores de pósitrons usados são geralmente produzidos por um ciclotron , e os produtos químicos são marcados com esses átomos radioativos. Os radioisótopos usados em clínicas são normalmente 18F (flúor) , 11C (carbono) e 15O (oxigênio) . O composto marcado, denominado radiotraçador ou radioligando , é injetado na corrente sanguínea e, eventualmente, chega ao cérebro através da circulação sanguínea. Os detectores do scanner PET detectam a radioatividade à medida que o composto carrega em várias regiões do cérebro. Um computador usa os dados coletados pelos detectores para criar imagens multidimensionais (normalmente volumétricas tridimensionais ou quadridimensionais variáveis no tempo) que mostram a distribuição do radiotraçador no cérebro após o tempo. Especialmente úteis são uma grande variedade de ligantes usados para mapear diferentes aspectos da atividade do neurotransmissor, com de longe o rastreador PET mais comumente usado sendo uma forma marcada de glicose, como fluorodeoxiglicose ( 18 F) .
Vantagens e desvantagens
O maior benefício da varredura PET é que diferentes compostos podem mostrar fluxo , oxigênio e metabolismo da glicose nos tecidos do cérebro em funcionamento. Essas medições refletem a quantidade de atividade cerebral nas várias regiões do cérebro e permitem aprender mais sobre como o cérebro funciona. Os exames de PET foram superiores a todos os outros métodos de imagem metabólica em termos de resolução e velocidade de conclusão (apenas 30 segundos), quando foram disponibilizados pela primeira vez. A resolução melhorada permitiu um melhor estudo a ser feito quanto à área do cérebro ativada por uma tarefa particular. A maior desvantagem da varredura PET é que, como a radioatividade decai rapidamente, ela se limita ao monitoramento de tarefas curtas.>
Usos
Antes que o uso da ressonância magnética funcional (fMRI) se generalizasse, o PET scan era o método preferido de imagiologia cerebral funcional (em oposição à estrutural) e ainda continua a dar grandes contribuições à neurociência . A varredura por PET também é útil em cirurgia estereotáxica guiada por PET e radiocirurgia para o tratamento de tumores intracranianos, malformações arteriovenosas e outras doenças tratáveis cirurgicamente.
A varredura PET também é usada para o diagnóstico de doenças cerebrais, principalmente porque tumores cerebrais, derrames e doenças neurondegenerativas (como doença de Alzheimer e doença de Parkinson) causam grandes mudanças no metabolismo cerebral, que por sua vez causa mudanças detectáveis nas varreduras PET. PET é provavelmente mais útil nos primeiros casos de certas demências (com exemplos clássicos sendo a doença de Alzheimer e a doença de Pick ), onde o dano inicial é muito difuso e faz muito pouca diferença no volume do cérebro e na estrutura bruta para alterar imagens de TC e ressonância magnética padrão o suficiente para ser capaz de diferenciá-lo com segurança da faixa "normal" de atrofia cortical que ocorre com o envelhecimento (em muitas, mas não em todas) as pessoas e que não causa demência clínica.
PET também é usado ativamente para esclerose múltipla e outras síndromes desmielinizantes adquiridas , mas principalmente para pesquisas sobre patogênese em vez de diagnóstico. Eles usam radioligantes específicos para a atividade microglial . Atualmente é amplamente utilizada a proteína translocadora de 18 kDa (TSPO). PET-CT combinada também é realizada algumas vezes.
Tipos de rastreadores
A imagem PET com oxigênio -15 mede indiretamente o fluxo sanguíneo para o cérebro. Neste método, o aumento do sinal de radioatividade indica aumento do fluxo sanguíneo, que se supõe correlacionado com o aumento da atividade cerebral. Por causa de sua meia-vida de 2 minutos, o O-15 deve ser canalizado diretamente de um ciclotron médico para tais usos, o que é difícil.
A imagem PET com 18F-FDG se beneficia do fato de que o cérebro normalmente é um usuário rápido de glicose. PET 18F-FDG padrão do cérebro mede o uso regional de glicose e pode ser usado no diagnóstico neuropatológico.
- Exemplo : patologias cerebrais, como a doença de Alzheimer , diminuem muito o metabolismo cerebral de glicose e oxigênio em conjunto. Portanto, 18F-FDG PET do cérebro também pode ser usado para diferenciar com sucesso a doença de Alzheimer de outros processos demenciais, e também para fazer o diagnóstico precoce da doença de Alzheimer. A vantagem do 18F-FDG PET para esses usos é sua disponibilidade muito mais ampla. Alguns traçadores radioativos usados para Alzheimer são florbetapir 18F , flutemetamol F18 , PiB e florbetaben 18F , que são usados para detectar placas beta-amilóide (um potencial biomarcador para Alzheimer) no cérebro.
- Exemplos : PET com FDG também pode ser usado para localizar o foco da convulsão : Um foco da convulsão aparecerá como hipometabólico durante uma varredura interictal. Vários radiotraçadores (ou seja, radioligantes ) foram desenvolvidos para PET que são ligantes para subtipos de neurorreceptores específicos , como [ 11 C] racloprida , [ 18 F] fallyprida e [ 18 F] desmetoxifalprida para receptores de dopamina D2 / D3, [ 11 C] McN 5652 e [ 11 C] DASB para transportadores de serotonina , [ 18 F] Mefway para receptores de serotonina 5HT1A , [ 18 F] Nifeno para receptores nicotínicos de acetilcolina ou substratos enzimáticos (por exemplo, 6- FDOPA para a enzima AADC ). Esses agentes permitem a visualização de pools de neurorreceptores no contexto de uma pluralidade de doenças neuropsiquiátricas e neurológicas.
O desenvolvimento de uma série de novas sondas para imagens PET não invasivas in vivo de neuroagregados no cérebro humano trouxe a imagem amilóide para o uso clínico. As primeiras sondas de imagem de amiloide incluíram 2- (1- {6 - [(2- [ 18 F] fluoroetil) (metil) amino] -2-naftil} etilideno) malononitrila ([ 18 F] FDDNP) desenvolvido na Universidade da Califórnia , Los Angeles e N-metil- [ 11 C] 2- (4'-metilaminofenil) -6-hidroxibenzotiazole (denominado Pittsburgh composto B ) desenvolvido na Universidade de Pittsburgh. Estas sondas de imagem amilóide permitem a visualização de placas amilóides nos cérebros de pacientes com Alzheimer e podem ajudar os médicos a fazer um diagnóstico clínico positivo de AD pre-mortem e auxiliar no desenvolvimento de novas terapias anti-amilóides. [ 11 C] PMP (N- [ 11 C] metilpiperidin-4-il propionato) é um novo radiofármaco usado em imagens PET para determinar a atividade do sistema neurotransmissor acetilcolinérgico agindo como substrato para a acetilcolinesterase. O exame post-mortem de pacientes com DA mostrou níveis diminuídos de acetilcolinesterase. [ 11 C] PMP é usado para mapear a atividade da acetilcolinesterase no cérebro, o que poderia permitir o diagnóstico pré-morte da DA e ajudar a monitorar os tratamentos da DA. A Avid Radiofármacos desenvolveu e comercializou um composto denominado florbetapir que usa o radionuclídeo flúor-18 de longa duração para detectar placas amilóides usando exames de PET.
Desafios
Um desafio principal para o desenvolvimento de novos rastreadores PET para neuroimagem é que esses rastreadores devem cruzar a barreira hematoencefálica. Comumente, pequenas moléculas que são solúveis em gordura têm sido usadas, pois podem passar a barreira hematoencefálica através da difusão passiva mediada por lipídios .
No entanto, à medida que a indústria farmacêutica avança em direção a grandes biomoléculas para terapias, novas pesquisas também se concentraram no uso de biomoléculas, como anticorpos , para traçadores de PET. Esses novos traçadores PET maiores têm maior dificuldade de passar pelo BBB, pois são muito grandes para se difundir passivamente. Portanto, pesquisas recentes estão investigando métodos para transportar biomoléculas através da BBB usando sistemas de transporte endógeno, incluindo transportadores mediados por transportadores, como transportadores de glicose e aminoácidos, transcitose mediada por receptor para insulina ou transferrina .