Η ΧΡΗΣΗ ΡΑΔΙΟΪΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ

Transcript

1 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ 7 η Ενότητα: Η ΧΡΗΣΗ ΡΑΔΙΟΪΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΜΕΡΟΣ: Χαρακτηριστικά in vivo παραδείγματα χρήσης ραδιοϊσοτόπων για την μελέτη της Φυσιολογίας του ανθρώπου και ζώων Κατερίνα Κωνσταντίνου, PhD Τμήμα Βιολογίας Πανεπιστήμιο Πατρών Εαρινό Εξάμηνο Ακαδ. Έτος

2 1. In vivo τεχνικές μελέτης της εγκεφαλικής λειτουργίας με την χρήση ραδιοϊσοτόπων Α) ποσοτική αυτοραδιογραφία [ 14 C]-δεοξυγλυκόζης (Local cerebral glucose utilization LCGU) Β) τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (positron emission tomography PET) 2. Σπινθηρογράφημα οστών ως χαρακτηριστική in vivo τεχνική παρακολούθησης του μεταβολισμού των οστών

3 Ποσοτική αυτοραδιογραφία [ 14 C]-δεοξυγλυκόζης (Local cerebral glucose utilization LCGU)

4 Μέθοδος ταυτόχρονης μέτρησης των ποσοστών κατανάλωσης γλυκόζης στα διάφορα δομικά και λειτουργικά στοιχεία του εγκεφάλου in vivo. Η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί στα περισσότερα πειραματόζωα στην συνειδητή κατάσταση. Αρχή της μεθόδου: Βασίζεται στη χρήση της 2-δεοξυ- D-[ 14 C] γλυκόζης ([ 14 C] DG) ως ιχνηθέτη για την ανταλλαγή γλυκόζης μεταξύ του πλάσματος και του εγκεφάλου και της φωσφορυλίωσης αυτής από την εξωκινάση. Η [ 14 C] DG χρησιμοποιείται επειδή η επακόλουθη ραδιοσήμανση του προϊόντος της, της [ 14 C] 6-φωσφορικής δεοξυγλυκόζης, ουσιαστικά παγιδεύεται στον ιστό κατά τη διάρκεια της χρονικής πορείας της μέτρησης.

5 Η 2-δεοξυ-D-γλυκόζη διαφέρει από τη γλυκόζη μόνο στην αντικατάσταση της υδροξυλομάδας στο δεύτερο άτομο άνθρακα από ένα άτομο υδρογόνου. Ομοιότητες: 1. Η 2-δεοξυ-D-γλυκόζη μεταφέρεται μεταξύ του αίματος και του εγκεφάλου από τον ίδιο κορεσμένο φορέα που μεταφέρει τη γλυκόζη 2. Στους ιστούς συναγωνίζεται με τη γλυκόζη για την εξωκινάση η οποία φωσφορυλιώνει και τα δύο αυτά υποστρώματα Διαφορές: Σε αυτό το σημείο του βιοχημικού μονοπατιού ο περαιτέρω μεταβολισμός των δύο ενώσεων αποκλίνει: Η 6-φωσφορική γλυκόζη μετατρέπεται σε 6-φωσφορική φρουκτόζη από την φωσφοροεξοζοϊσομεράση και μεταβολίζεται περαιτέρω μέσω των πορειών της γλυκόλυσης και του κύκλου των τρικαρβοξυλικών οξέων. Η 6-φωσφορική 2-D-δεοξυγλυκόζη δεν μπορεί να ισομερισθεί σε 6- φωσφορικήφρουκτόζη λόγω της έλλειψης τηςυδροξυλομάδας στο δεύτερο άτομο άνθρακα και συνεπώς ο μεταβολισμός της παύει σε αυτό το σημείο του μονοπατιού

6 1. Αναισθησία με αλοθάνη 2. Τοποθέτηση καθετήρα στην μηριαία φλέβα και στη μηριαία αρτηρία για την χορήγηση 2-δεοξυ- D-[ 14 C] γλυκόζης 3. Η διαδικασία για τον προσδιορισμό της συγκεντρωτικής σταθεράς απαιτεί επίσης τη δειγματοληψία αντιπροσωπευτικού εγκεφαλικού φλεβικού αίματος. Για το σκοπό αυτό ένας μεταλλικός σωληνίσκος εισάγεται μέσω μιας τρύπας στο κρανίο μέσα στη συμβολή των κοιλιών του εγκεφάλου και συγκρατείται στη θέση του με ένα κοχλιωτό μεταλλικό στήριγμα βιδωμένο στο κρανίο. 4. Μετά τη χειρουργική επέμβαση, τα ζώα αφήνονται να αναρρώσουν από την αναισθησία για τουλάχιστον 2 ώρες πριν από την έναρξη της πειραματικής διαδικασίας. 5. Για μελέτες στη συνειδητή κατάσταση τα ζώα κρατούνται σε εγρήγορση με απτική διέγερση. 6. Χορήγηση διαλύματος 2-δεοξυ- D-[ 14 C] γλυκόζης 7. Αυτοραδιογραφία (Βλέπε προηγούμενο e-class)

7

8

9 Tομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (positron emission tomography PET) H ΡΕΤ είναι μια μη επεμβατική τεχνική διαγνωστικής απεικόνισης για τη μέτρηση της μεταβολικής δραστηριότητας όλων των κυττάρων στο σώμα (άνθρωπο και πειραματόζωο). Αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1970 και ήταν η πρώτη μέθοδος σάρωσης για την παροχή λειτουργικών πληροφοριών για τον εγκέφαλο.

10 Η ιστορία του ποσιτρόνιου... Την ύπαρξή του, αρχικά, υποψιάστηκε ο Paul Dirac το Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1932 από τον Carl D. Anderson, ο οποίος και έδωσε στο ποζιτρόνιο το όνομά του. Επίσης, ο Anderson πρότεινε να μετονομαστεί το ηλεκτρόνιο σε «negatron» (αρνητρόνιο), αλλά η πρότασή του αυτή ήταν ανεπιτυχής.

11 Τι είναι το ποσιτρόνιο; Το ποσιτρόνιο είναι η αντιΰλη του ηλεκτρονίου. Δηλ. έχει ακριβώς την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο (+1) από αυτό. Ποζιτρόνιο μπορούν να προέλθουν από διάφορους τρόπους, αλλά για την ΡΕΤ παράγονται από πυρηνική σχάση Πυρηνική σχάση επιτυγχάνεται από ασταθείς πυρήνες σε ένα κυκλοτρόνιο με βομβαρδισμό του ασταθούς πυρήνα με πρωτόνια, και ως αποτέλεσμα απελευθερώνεται ένα νετρόνιο. 18 Ο + πρωτόνιο => 18 F + νετρόνιο [1] Στη ΡΕΤ, το υλικό-στόχος επιλέγεται έτσι ώστε το προϊόν του βομβαρδισμού πρωτονίων να διασπάται, στην συνέχεια, σε ένα ισότοπο στεθερότερης κατάστασης εκπέμποντας ένα ποζιτρόνιο. Για παράδειγμα, το 18 F έχει πάρα πολλά πρωτόνια, έτσι ένα από αυτά τα πρωτόνια σχάται σε ένα νετρόνιο που εκπέμπει στη διαδικασία ένα ποζιτρόνιο και ένα νετρίνιο. Πρωτόνιο (+1) => νετρόνιο (0) + ποζιτρόνιο (+1) + νετρίνο (0) [2]

12 Τι συμβαίνει μετά την λήψη του ποζιτρονίου; Η εναπομείνουσα ενέργεια από τη διαδικασία της πυρηνικής σχάσης μοιράζεται μεταξύ του ποζιτρονίου και του αναχωρούντος νετρίνιου με την μορφή κινητικής ενέργειας. Λόγω της αρχής διατήρησης της ενέργειας και της ορμής, το ποζιτρόνιο αναγκάζεται να παραμείνει και έτσι να γίνει χρήσιμο. Το ποζιτρόνιο αρχίζει τη δραστηριότητά του με συγκρούσεις με άλλα σωματίδια και βαθμιαία χάνει την κινητική του ενέργεια και έτσι επιβραδύνει.

13 Εξουδετέρωση ηλεκτρονίου - ποσιτρονίου Όταν ένα ποζιτρόνιο συναντήσει ένα ηλεκτρόνιο θα εξουδετερώσει πλήρως το ένα το άλλο με αποτέλεσμα τη μετατροπή όλων των μαζών σε ενέργεια. Το αποτέλεσμα είναι η παραγωγή δύο φωτονίων ή ακτίνων γ. Λόγω της αρχής συντήρησης της ενέργειας και της ορμής, κάθε φωτόνιο έχει ενέργεια 511keV και τα δύο φωτόνια που παράγονται από την εξουδετέρωση ενός ηλεκτρονίου και ενός ποσιτρονίου τοποθετούνται σε γωνία 180 μοιρών το ένα από το άλλο.

14 Πως ανιχννεύονται τα φωτόνια (ακτίνες γ); Στη ΡΕΤ τα φωτόνια ανιχνεύονται με ειδική κάμερα που επιτρέπει να προσδιορίζεται από πού προέρχονται, που πραγματοιήθηκε η σχάση του πυρήνα και επίσης που κατανέμεται στο σώμα ο πυρήνας μετά τη σχάση.

15 Χρήσεις της ΡΕΤ Ασθενείς με παθοφυσιολογικές καταστάσεις που επηρεάζουν τον μεταβολισμό του εγκεφάλου Καρδιά Ορισμένοι τύποι καρκίνου Η νόσος Alzheimer Μερικές νευρολογικές διαταραχές

16 Ασθενείς με εγκεφαλικές διαταραχές Οι PET σαρώσεις του εγκεφάλου χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση ασθενών που έχουν: διαταραχές μνήμης αδιευκρίνιστης αιτίας, ύποπτων ή αποδεδειγμένων εγκεφαλικών όγκων ή επιληπτικές διαταραχές που δεν ανταποκρίνονται στην ιατρική θεραπεία και ως εκ τούτου είναι υποψήφιοι για χειρουργική επέμβαση

17 Φυσιολογικός εγκέφαλος Εικόνα του εγκεφάλου ενός κοριτσιού ηλικίας 9 ετών με ιστορικό επιληπτικών κρίσεων που δεν ελέγχονται επαρκώς από φάρμακα. Η απεικόνιση PET αναγνωρίζει την περιοχή (που υποδεικνύεται από το βέλος) του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τις επιληπτικές κρίσεις. Μέσω της χειρουργικής αφαίρεσης αυτής της περιοχής του εγκεφάλου, ο ασθενής καθίσταται "απαλλαγμένος από κρίσεις".

18 Παθοφυσιολογικές καταστάσεις της καρδιάς PET σαρώσεις της καρδιάς χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της ροής του αίματος προς τον καρδιακό μυ και βοηθούν στην αξιολόγηση των σημείων της στεφανιαίας νόσου. Οι εξετάσεις PET της καρδιάς μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να προσδιορίσουν εάν περιοχές της καρδιάς που παρουσιάζουν μειωμένη λειτουργία είναι ζωντανές και όχι νεκρές ως αποτέλεσμα προηγούμενης καρδιακής προσβολής, που ονομάζεται έμφραγμα του μυοκαρδίου. Οι σαρώσεις PET, σε συνδιασμό και με άλλες εξετάσεις, επιτρέπουν τη διαφοροποίηση του μη λειτουργικού καρδιακού μυός από τον καρδιακό μυ, ο οποίος θα επωφελείτο από μια διαδικασία, όπως για παράδειγμα η στεφανιαία παράκαμψη.

19 Εικόνα της καρδιάς που έπασχε από έμφραγμα μυοκαρδίου. Το βέλος δείχνει σε περιοχές που έχουν υποστεί βλάβη, υποδεικνύοντας "νεκρό" μυοκαρδιακό ιστό. Επομένως, ο ασθενής δεν θα επωφεληθεί από τη χειρουργική επέμβαση στην καρδιά, αλλά μπορεί να έχει και άλλες μορφές θεραπείας. Φυσιολογική καρδιά

20 Ασθενείς με καρκίνο Χρησιμοποιείται για να διαπιστωθεί εάν υπάρχουν νέοι ή προχωρημένοι καρκίνοι με ανάλυση βιοχημικών αλλαγών στους ιστούς. Χρησιμοποιείται για να εξετάσει τα αποτελέσματα της αντικαρκινικής θεραπείας, χαρακτηρίζοντας τις βιοχημικές αλλαγές στον πάσχοντα ιστό. Οι σαρώσεις PET μπορούν να εκτελεστούν σε ολόκληρο το σώμα.

21 Εικόνα που δείχνει κακοήθη μαστική μάζα που δεν αποκαλύφθηκε με συμβατικές τεχνικές απεικόνισης, όπως CT, MRI και μαστογραφία. Εικόνα του ίδιου ασθενούς με διευρυμένους αριστερούς μασχαλιαίους λεμφαδένες (που υποδεικνύονται με βέλη), οι οποίοι με βιοψία βρέθηκαν μεταστατικοί (εξαπλωμένοι από άλλη θέση).

22 Νόσος Alzheimer Στη νόσο του Alzheimer δεν παρατηρείται τεράστια δομική ανωμαλία, αλλά η ΡΕΤ είναι σε θέση να ανιχνέυσει μια ύποπτη βιοχημική αλλαγή.

23 Νευρολογικές διαταραχές Η PET έχει πρόσφατα αποδειχθεί ότι βοηθά στη διάγνωση συγκεκριμένων νευρολογικών συνδρόμων που σχετίζονται με τον καρκίνο. Πριν από τη διάγνωση του καρκίνου, οι ασθενείς μπορούν να αναπτύξουν προβλήματα στον εγκέφαλο, το νωτιαίο μυελό ή τα νεύρα, αν και ο καρκίνος δεν έχει εξαπλωθεί στο νευρικό σύστημα. Ονομάζονται «παρανεοπλασματικές νευρολογικές διαταραχές». Οι παρανεοπλασματικές νευρολογικές διαταραχές εμφανίζονται καθώς το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού αρχίζει να καταπολεμά τα καρκινικά κύτταρα, αλλά προσβάλλει τυχαία και τον εγκέφαλο ή τα νεύρα. Αυτά τα προβλήματα είναι ασυνήθιστα, είναι δύσκολο να διαγνωσθούν και συνήθως εμφανίζονται σε ασθενείς των οποίων ο πρωτογενής καρκίνος είναι εξαιρετικά δύσκολο να βρεθεί. Μη φυσιολογικά αντισώματα στο αίμα ή στο νωτιαίο υγρό συχνά συνδέονται με αυτές τις διαταραχές, αν και δεν μπορούν να βοηθήσουν στην αναγνώριση του πρωτεύοντος όγκου.

24 Πως δουλέυει η ΡΕΤ Ο ασταθής πυρήνας φθορίου ( 18 F) ενσωματώνεται σε μόρια γλυκόζης ( 18 F- δεοξυ-d-γλυκόζη) αντικαθιστώντας ένα μόριο οξυγόνου και στην συνέχεια χορηγείται στο πειραματόζωο ή στον ασθενή. Ακολούθως, το πειραματόζωο ή ο ασθενής σαρώνονται από την ΡΕΤ κάμερα Διαφορετικά χρώματα ή βαθμοί φωτεινότητας σε μια εικόνα ΡΕΤ αντιπροσωπεύουν διαφορετικά επίπεδα λειτουργίας ιστού ή οργάνων. Για παράδειγμα, επειδή ο υγιής ιστός χρησιμοποιεί τη γλυκόζη για ενέργεια, συσσωρεύει μερικά από τα επισημασμένα μόρια γλυκόζης, τα οποία θα εμφανιστούν στις εικόνες ΡΕΤ. Ωστόσο, ο καρκινικός ιστός, ο οποίος χρησιμοποιεί περισσότερη γλυκόζη από τον υγιή ιστό, θα συσσωρεύσει περισσότερη από την ουσία και η εικόνα θα εμφανιστεί πιο φωτεινή από τον κανονικό ιστό στις ΡΕΤ απεικονίσεις.

25 Επισήμανση Οι χημικές ενώσεις που θα θέλαμε να ακολουθήσουμε μέσω του σώματος επισημαίνονται με ραδιενεργά άτομα που αποσυντίθενται με την εκπομπή ποζιτρονίων. Η επισήμανση είναι μια διαδικασία επισύναψης κάποιου είδους αναγνωριστικής ετικέτας στην ένωση που θέλετε να ακολουθήσετε, η οποία αργότερα θα σας επιτρέψει να προσδιορίσετε πού πήγε η ένωση. Στη ΡΕΤ οι ενώσεις που μπορούν να επισημανθούν περιορίζονται μόνο από τη φαντασία των ερευνητών και τη φυσική ημιζωή της σήμανσης που εκπέμπει ποζιτρόνια. Ένα από τα μεγάλα πλεονεκτήματα της ΡΕΤ είναι ότι τα άτομα που μπορούν να επισημανθούν (μετατρέπονται σε πομπούς ποζιτρονίων) είναι τα ίδια άτομα που φυσικά περιλαμβάνουν τα οργανικά μόρια που χρησιμοποιούνται στο σώμα. Αυτά τα άτομα περιλαμβάνουν οξυγόνο, άνθρακα και άζωτο για να αναφέρουμε μερικά. Δεδομένου ότι αυτά τα άτομα απαντώνται φυσικά σε οργανικές ενώσεις, αντικαθιστώντας τα φυσικώς απαντώμενα άτομα σε μια ένωση με ένα επισημασμένο άτομο σας δίνει μια ένωση που είναι χημικώς και βιολογικώς πανομοιότυπη με τη πρωτότυπη (έτσι θα συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο με τον μη επισημασμένη «αδελφή» της) και επιπλέον είναι ανιχνεύσιμη. Εκτός από τις φυσικά απαντώμενες ενώσεις όπως οι νευροδιαβιβαστές, τα σάκχαρα κ.λπ., είναι επίσης δυνατό να επισημανθούν συνθετικές ενώσεις (όπως φάρμακα) και να ακολουθηθούν και αυτές.

26 Ιχνηθέτες Ένα δεύτερο σημαντικό χαρακτηριστικό της ΡΕΤ είναι ότι μπορεί να παρακολουθήσει τις επισημασμένες ενώσεις σε πολύ μικρές ποσότητες (ίχνη). Αυτό σημαίνει ότι οι επισημασμένες ενώσεις μπορούν να εισαχθούν στο σώμα χωρίς να επηρεαστούν οι κανονικές διαδικασίες του σώματος. Για παράδειγμα, η επισήμανση 1 Kg ζάχαρης και η κατάποση αυτής της ζάχαρης δεν θα ήταν καλό παράδειγμα ιχνοθετημένης ένωσης. Σε αυτές τις ποσότητες, θα μεταβληθεί η χημεία του αίματος (π.χ., η ινσουλίνη που παράγεται ως απάντηση στα αυξανόμενα επίπεδα σακχάρου στο αίμα). Συχνά θέλετε να ακολουθήσετε στην πορεία χρόνου μια ένωση στο σώμα εισάγοντας ίχνη ποσότητας μιας ένωσης που θα συμπεριφέρεται όπως η μη επισημανθείσα ένωση χωρίς να μεταβάλλεται η συνεχιζόμενη φυσιολογική κατάσταση των χημικών διεργασιών του σώματος. Η ΡΕΤ είναι αρκετά ευαίσθητη τεχνική για να ανιχνεύει ίχνη ποσότητας επισημασμένης ένωσης και έτσι είναι πολύ κατάλληλο εργαλείο για αυτού του είδους έρευνα.

27 Πως γίνεται; Μια νοσοκόμα θα σας μεταφέρει σε μια ειδική αίθουσα έγχυσης, όπου η ραδιενεργός ουσία χορηγείται ως ενδοφλέβια ένεση (αν και σε ορισμένες περιπτώσεις θα χορηγηθεί μέσω μιας υπάρχουσας ενδοφλέβιας γραμμής ή θα εισπνευστεί ως αέριο). Στη συνέχεια, θα διαρκέσει περίπου 30 έως 90 λεπτά για να κυκλοφορήσει η ουσία από το σώμα σας και να συσσωρευτεί στον υπό μελέτη ιστό. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, θα σας ζητηθεί να ξεκουραστείτε ήσυχα και να αποφύγετε σημαντική κίνηση ή ομιλία, γεγονός που μπορεί να μεταβάλει τον εντοπισμό της χορηγούμενης ουσίας. Μετά από αυτό το διάστημα, η σάρωση αρχίζει. Αυτό μπορεί να διαρκέσει 30 έως 45 λεπτά. Μερικοί ασθενείς, συγκεκριμένα αυτοί που πάσχουν από καρδιακή νόσο, μπορούν να υποβληθούν σε δοκιμασία καταπόνησης, κατά την οποία λαμβάνονται PET σαρώσεις ενώ βρίσκονται σε ηρεμία και πάλι αφού υποβάλλονται σε χορήγηση φαρμακευτικής ουσίας για να μεταβάλλουν τη ροή αίματος στην καρδιά. Συνήθως, δεν υπάρχουν περιορισμοί στην καθημερινή ρουτίνα μετά τη δοκιμασία, αν και θα πρέπει να πίνετε πολλά υγρά για να ξεπλύνετε τη ραδιενεργή ουσία από το σώμα σας.

28 Ποια είναι τα οφέλη έναντι των κινδύνων Επειδή η ΡΕΤ επιτρέπει τη μελέτη της λειτουργίας του σώματος, μπορεί να βοηθήσει τους γιατρούς να ανιχνεύσουν μεταβολές στις βιοχημικές διεργασίες που υποδηλώνουν ασθένεια πριν εμφανιστούν αλλαγές στην ανατομία με άλλες εξετάσεις απεικόνισης, όπως CT ή MRI. (πολύ έγκαιρη διάγνωση) Επειδή η ραδιενέργεια είναι πολύ βραχύβια, η έκθεση στην ακτινοβολία είναι χαμηλή. Η ποσότητα της ουσίας είναι τόσο μικρή που δεν επηρεάζει τις κανονικές διαδικασίες του σώματος. Η απεικόνιση με ΡΕΤ έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει την ανίχνευση μιας ποικιλίας καρκίνων και προηγούμενες δοκιμές έχουν υποδείξει ότι αυτή η τεχνική μπορεί να είναι χρήσιμη στην ταυτοποίηση μικρών όγκων σε ασθενείς με παρανεοπλασματικές νευρολογικές διαταραχές. Η ραδιενεργή ουσία μπορεί να εκθέσει σε ακτινοβολία το έμβρυο σε ασθενείς που είναι έγκυες ή σε βρέφη μητέρων που θηλάζουν. Ο κίνδυνος για το έμβρυο ή το νεογνό που θηλάζει πρέπει να ληφθεί υπόψη σε σχέση με το ενδεχόμενο κέρδος πληροφοριών από το αποτέλεσμα της εξέτασης PET. Εάν είστε έγκυος, πρέπει να ενημερώσετε το προσωπικό απεικόνισης PET πριν εκτελεστεί η εξέταση.

29 Περιορισμοί Η ΡΕΤ μπορεί να δώσει ψευδή αποτελέσματα αν οι χημικές ισορροπίες ενός ασθενούς δεν είναι φυσιολογικές. Συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα των δοκιμών των διαβητικών ασθενών ή των ασθενών που έτρωγαν λίγες ώρες πριν από την εξέταση μπορεί να επηρεαστούν δυσμενώς λόγω των επιπέδων σακχάρου στο αίμα ή της ινσουλίνης αίματος. Επίσης, επειδή η ραδιενεργή ουσία αποσυντίθεται γρήγορα και είναι αποτελεσματική για σύντομο χρονικό διάστημα, πρέπει να παραχθεί σε εργαστήριο κοντά στον σαρωτή PET. Η PET πρέπει να γίνει από ακτινολόγο που ειδικεύεται στην πυρηνική ιατρική και έχει σημαντική εμπειρία με το ΡΕΤ. Τα περισσότερα μεγάλα ιατρικά κέντρα διαθέτουν τώρα υπηρεσίες PET για τους ασθενείς τους. Τέλος, η αξία μιας σάρωσης ΡΕΤ αυξάνεται όταν αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης διαγνωστικής εργασίας. Αυτό συχνά συνεπάγεται τη σύγκριση της σάρωσης PET με άλλες μελέτες απεικόνισης, όπως CT ή MRI.

30 Συνοπτικά... Τα αποτελέσματα αξιολογούνται από εκπαιδευμένο ειδικό. Η ΡΕΤ παράγει εικόνες του μεταβολισμού του σώματος ανιχνεύοντας την ακτινοβολία που εκπέμπεται από ραδιενεργές ουσίες. Αυτές οι ουσίες εγχύονται στο σώμα και συνήθως είναι επισημασμένες με ένα ραδιενεργό άτομο ( 11 C, 18 Fl, 15 O ή 13 N) που έχει βραχύ χρόνο αποσύνθεσης. Αυτά τα ραδιενεργά άτομα σχηματίζονται με βομβαρδισμό κανονικών χημικών ουσιών με νετρόνια για να δημιουργήσουν βραχύβια ραδιενεργά ισότοπα. Η ΡΕΤ ανιχνεύει τις ακτίνες γ που εκπέμπονται στην περιοχή όπου ένα ποζιτρόνιο που εκπέμπεται από τη ραδιενεργή ουσία συγκρούεται με ένα ηλεκτρόνιο στον ιστό.

31 Σπινθηρογράφημα Οστών Το σπινθηρογράφημα οστών είναι τεχνική πυρηνικής ιατρικής απεικόνισης του οστού. Ο όρος προέρχεται από την διάσπαση ενός ραδιενεργού ισοτόπου και την προκύπτουσα ακτινοβολία γ ή σπινθηρισμό. Ο αριθμός των σπινθηρισμών αντιστοιχεί στη συγκέντρωση του ισότοπου. Μπορεί να βοηθήσει στη διάγνωση ορισμένων συνθηκών οστού, όπως ο καρκίνος του οστού ή η μεταστατική νόσος στα οστά, η θέση της φλεγμονής των οστών και τα κατάγματα (που μπορεί να μην είναι ορατά στις παραδοσιακές εικόνες ακτίνων Χ) και η μόλυνση των οστών. όπισθεν πρόσθια

32 Η ιστορία της τεχνικής... Μερικές από τις πρώτες έρευνες για τον μεταβολισμό του σκελετού πραγματοποιήθηκαν από τον George de Hevesy στη δεκαετία του 1930, χρησιμοποιώντας τον 32 Ρ. Στη δεκαετία του 1950 και στη δεκαετία του 1960 ερευνήθηκε γη χρήση του 45 Ca, αλλά ως β-εκπομπός αποδείχθηκε δύσκολο να απεικονιστεί. Η απεικόνιση των ποζιτρονίων και των εκπομπών γ από το 18 F και τα ισότοπα του στροντίου ήταν πιο εύχρηστη. Το 1971, προτάθηκε για πρώτη φορά η χρήση ραδιοσημασμένων φωσφορικών, διφωσφονικών ή παρόμοιων παραγόντων, όπως χρησιμοποιούνται και στην σύγχρονη τεχνική.

33 Ιχνηθέτες Bone scan Tc99m-MDP Το πιο κοινό ραδιοφαρμακευτικό προϊόν για τη σπινθηρογραφία οστών είναι το 99mTc με διφωσφονικό μεθυλένιο (MDP, χρόνος ημιζωής: 6 h) Το MDP απορροφάται από τον κρυσταλλικό υδροξυαπατίτη του οστού. Η μεταλλοποίηση εμφανίζεται σε οστεοβλάστες, που αντιπροσωπεύουν θέσεις ανάπτυξης οστού, όπου το MDP (και άλλα διφωσφορικά) δεσμεύεται στους κρυστάλλους του υδροξυαπατίτη ανάλογα με την τοπική ροή του αίματος και την οστεοβλαστική δράση και είναι επομένως δείκτης της οστικής μεταβολής και της αιμάτωσης των οστών». Όσο πιο ενεργός είναι ο κύκλος των οστών, τόσο πιο ραδιενεργό υλικό θα παρατηρηθεί. Μερικοί όγκοι, κατάγματα και λοιμώξεις εμφανίζονται ως περιοχές αυξημένης πρόσληψης Tc99m-MDP

34 Tc99m-MDP σπινθηρογράφημα οστών για ανίχνευση μεταστάσεων από καρκίνο του προστάτη Για μια λυτική βλάβη που πρέπει να γίνει ορατή με ακτινογραφία, πρέπει να εμφανιστεί τοπική απομετάλλωση 30-50%. Το σπινθηρογράφημα οστών συνήθως επιδεικνύει μεταστατικές αλλοιώσεις πολύ νωρίτερα από την ακτινογραφία Το 80% των ασθενών με γνωστά νεοπλάσματα και οστικούς πόνους έχουν μετάσταση στα οστά που τεκμηριώνεται από το σπινθηρογράφημα των οστών

35 Πως γίνεται; Σε ένα τυπικό σπινθηρογράφημα οστών, στον ασθενή εγχύονται (συνήθως σε φλέβα στο χέρι ή περιστασιακά στο πόδι) με έως 740 MBq technetium-99m-mdp (ή 6,3 millisieverts (msv)). Ακολούθως, ο ασθενής σαρώνεται με κάμερα γ, σε τρεις φάσεις, οι οποίες που αντιπροσωπεύουν την κατανομή του ιχνηθέτη με την πάροδο του χρόνου. Φάση 1 - ή φάση ροής ή αγγειογραφία του ραδιοιχνηθέτη: ο ιχνηθέτης είναι ενδοαγγειακός - οι εικόνες αποκτώνται κάθε 2-3 δευτερόλεπτα για 30 δευτερόλεπτα Φάση 2 ή φάση συγκέντρωσης στο αίμα: ο ιχνηθέτης βρίσκεται στον εξωαγγειακό χώρο - το σώμα απεικονίζεται 5 λεπτά μετά την χορήγηση του ιχνηθέτη Φάση 3 ή φάση σάρωσης των οστών: πραγματοποιείται 2-4 ώρες μετά την ένεση και αντιπροσωπεύει την κάθαρση του ιχνηθέτη από τα αγγεία και τους μαλακούς ιστούς και τη συγκέντρωση στον σκελετό

36

37 Φάση 1 - ή φάση ροής Ο χνηθέτης εμφανίζεται στις αρτηρίες, τις φλέβες και τα τριχοειδή αγγεία Παραλλαγές μπορεί να εμφανιστούν στη ροή του αίματος στα άκρα ανάλογα με την αγγειακή κατάσταση και τη δραστηριότητα. Φάση 2 ή φάση συγκέντρωσης στο αίμα Ο ιχνηθέτης εντοπίζεται στον εξωαγγειακό χώρο Οι πλούσιες σε αγγεία δομές όπως τα νεφρά, το ήπαρ, η σπλήνα και η μήτρα φαίνονται και δεν πρέπει να συγχέονται με τις θέσεις της ανωμαλίας

38 Φάση 3 ή φάση σάρωσης των οστών Χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση του ιχνηθέτη στον σκελετό και σε μαλακούς ιστούς. Φυσιολογικές εικόνες Οι μεταφυσιακές περιοχές των μακριών οστών εμφανίζουν υψηλότερη πρόσληψη από τις διαφυσιακές - λόγω του υψηλότερου ρυθμού οστικής μετατόπισης στις μεταφυσιακές δομές Περιοχές με υψηλότερη πρόσληψη είναι οι αρθρώσεις του στέρνου και των ιερολαγώνιων αρθρώσεων Τα πρόσθια πτερύγια των λαγόνων οστών και το κορακοειδές οστό εμφανίζουν συνήθως σημαντική απορρόφηση του ιχνηθέτη Σκωλίωση - η κοίλη πλευρά της σπονδυλικής στήλης φαίνεται πιο έντονη από την κυρτή

39 Τα παιδιά έχουν υψηλή διάχυτη πρόσληψη οστού και εμφανή πρόσληψη γύρω από τις πλάκες ανάπτυξης Οι ηλικιωμένοι ασθενείς τείνουν να έχουν οστικές σαρώσεις χαμηλής ποιότητας Οι βαρειά ασθενείς έχουν κακή ποιότητα οστικής ανίχνευσης λόγω της μεγαλύτερης ποσότητας μαλακού ιστού, γεγονός που προκαλεί μεγαλύτερη διασπορά και μεγαλύτερη εξασθένηση των φωτονίων στους μαλακούς ιστούς λόγω της μεγαλύτερης απόστασης των ανιχνευτών από τον σκελετό Η κακή ενυδάτωση παρεμποδίζει τη βέλτιστη κάθαρση του ιχνηθέτη από τους μαλακούς ιστούς Η νεφρική ανεπάρκεια εμποδίζει την καλή κάθαρση των μαλακών μορίων Η λήψη κορτικοστεροειδών μπορεί να προκαλέσει γενικευμένη μειωμένη σκελετική πρόσληψη του ιχνηθέτη

40 Η φαρμακοκινητική του ιχνηθέτη Περίπου το 50% της εγχυόμενης δόσης προσλαμβάνεται από τον σκελετό εντός 2-6 ωρών Η φυσιολογική νεφρική απέκκριση έχει ως αποτέλεσμα το 50-60% του ιχνηθέτη να αποβάλλεται εντός 24 ωρών από την ένεση Η κύστη λαμβάνει την υψηλότερη δόση Μπορεί να μειωθεί με ενυδάτωση προ της εξέτασης και συχνή αποβολή ούρων μετά από εξέταση.

41 Αντενδείξεις Εγκυμοσύνη Θηλασμός

42 Πως δημιουργείται η απεικόνιση Ο ιχνηθέτης εκπέμπει ακτίνες γ που ανιχνεύονται από ένα όργανο και μετασχηματίζονται σε ηλεκτρικά σήματα που τελικά δημιουργούν μια ψηφιακή απεικόνιση της δραστηριότητας και της συγκέντρωσης του ιχνηθέτη Στην ουσία πραγματοποιείται απεικόνιση ψηφιακής τομογραφίας εκπομπής μονοφωτονίων (Single-photon emission computed tomography - SPECT).

43 Συγκρίσεις... Το σπινθηρογράφημα οστών αν και μοιάζει με την ΡΕΤ ωστόσο διαφέρει από αυτό διότι στο σπινθηρογράφημα (είτε επιπέδου είτε 3 διαστάσεων) προσδιορίζεται απευθείας η γ ακτινοβολία που εκπέμπει ο ιχνηθέτης και όχι τα ποζιτρόνια που εκπέμπονται από αυτόν και εξεδετερώνονται με ηλεκτρόνια του ιστού. Η διαφορά αυτή προσδίδει στην ΡΕΤ πολύ μεγαλύτερη ανάλυση συγκριτικά με την SPECT, είναι ωστόσο πολύ πιο ακριβή τεχνική. Η σπινθηρογραφία των οστών έχει υψηλότερη ευαισθησία αλλά χαμηλότερη ειδικότητα από την CT και το MRI για διάγνωση καταγμάτων μετά από αρνητική απλή ακτινογραφία.

44 Χρήσεις σπινθηρογραφήματος οστών: Κατάγματα στη μεταβολική νόσο Τραύμα Μεταστατική ασθένεια Οστεοπόρωση Οστεομαλακία Οστεονέκρωση Οστεομυελίτιδα

45 Σας ευχαριστώ