Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Позитронно-эмиссионная томография мозга
ПЭТ Нормальный мозг.jpg
ПЭТ-сканирование нормального мозга
МКБ-10-ПКC030

Мозг позитронно - эмиссионной томографии является одной из форм позитронно - эмиссионной томографии (ПЭТ) , который используется для измерения метаболизма мозга , а также распределение по экзогенных радиоактивно меченных химических агентов по всему мозгу. ПЭТ измеряет выбросы радиоактивно меченных метаболически активных химических веществ, которые были введены в кровоток. Данные о выбросах из ПЭТ мозга обрабатываются компьютером для создания многомерных изображений распределения химических веществ по всему мозгу. [1] : 57

Процесс [ править ]

Используемые радиоизотопы, излучающие позитроны , обычно производятся на циклотроне , и химические вещества маркируются этими радиоактивными атомами. Радиоизотопы, используемые в клиниках, обычно 18F (фторид) , 11C (углерод) и 15O (кислород) . Меченое соединение, называемое радиоактивным индикатором или радиолигандом., попадает в кровоток и в конечном итоге попадает в мозг через кровообращение. Детекторы в сканере ПЭТ обнаруживают радиоактивность в виде заряда соединения в различных областях мозга. Компьютер использует данные, собранные детекторами, для создания многомерных (обычно 3-мерных объемных или 4-мерных изменяющихся во времени) изображений, которые показывают распределение радиоактивного индикатора в мозге во времени. Особенно полезен широкий спектр лигандов, используемых для картирования различных аспектов активности нейротрансмиттеров, причем наиболее часто используемым индикатором ПЭТ является меченая форма глюкозы, такая как фтордезоксиглюкоза ( 18 F) . [2]

Преимущества и недостатки [ править ]

Наибольшее преимущество ПЭТ-сканирования заключается в том, что различные соединения могут отображать поток, кислород и метаболизм глюкозы в тканях работающего мозга. Эти измерения отражают активность мозга в различных областях мозга и позволяют узнать больше о том, как работает мозг. ПЭТ-сканирование превосходило все другие методы метаболической визуализации с точки зрения разрешения и скорости завершения (всего 30 секунд), когда они впервые стали доступны. Улучшенное разрешение позволило лучше изучить область мозга, активируемую конкретной задачей. Самый большой недостаток ПЭТ-сканирования заключается в том, что из-за быстрого спада радиоактивности оно ограничивается мониторингом коротких задач. [1] : 60 >

Использует [ редактировать ]

Изображения, полученные с помощью ПЭТ (аксиальные срезы), которые показывают влияние хронического воздействия лекарств на различные белки, участвующие в нейротрансмиссии дофамина (DA), и на функцию мозга (по оценке метаболизма глюкозы в мозге). Хотя некоторые эффекты являются общими для многих наркотиков, ... другие более специфичны. К ним относятся снижение ... в мозге моноаминоксидазы B (... фермента, участвующего в метаболизме DA) у курильщиков сигарет. Шкала радуги использовалась для кодирования изображений ПЭТ; Концентрация радиоактивного индикатора отображается в порядке убывания: красный> желтый> зеленый> синий. [3]

До того, как использование функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) стало широко распространенным, ПЭТ-сканирование было предпочтительным методом функциональной (в отличие от структурной) визуализации мозга, и оно по-прежнему вносит большой вклад в нейробиологию . ПЭТ также полезна при PET- управляемой стереотаксической хирургии и радиохирургии для лечения внутричерепных опухолей, артериовенозных мальформаций и других состояний , поддающихся лечению хирургическим путем. [4]

ПЭТ-сканирование также используется для диагностики заболеваний головного мозга, в первую очередь потому, что опухоли головного мозга, инсульты и нейродегенеративные заболевания (такие как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона) вызывают большие изменения в метаболизме мозга, что, в свою очередь, вызывает заметные изменения при сканировании ПЭТ. ПЭТ, вероятно , наиболее полезным в ранних случаях некоторых деменций (с классическими примерами являются болезнь Альцгеймера и болезнь Пика ) , где раннее повреждение слишком размыты и делает слишком мало разницы в объеме мозга и грубой структурой , чтобы изменить КТ и стандартные изображения МРТ достаточно , чтобы быть в состоянии надежно дифференцировать его от «нормального» диапазона атрофии коры головного мозга, которая возникает при старении (у многих, но не у всех) людей и не вызывает клинической деменции.

ПЭТ также активно используется при рассеянном склерозе и других приобретенных демиелинизирующих синдромах , но в основном для изучения патогенеза, а не диагностики. Они используют специфические радиолиганды для активности микроглии . В настоящее время широко используется белок- транслокатор 18 кДа (TSPO). [5] Также иногда выполняется комбинированная ПЭТ-КТ . [6]

Типы трассировщиков [ править ]

ПЭТ с кислородом -15 косвенно измеряет приток крови к мозгу. В этом методе повышенный сигнал радиоактивности указывает на усиление кровотока, которое, как предполагается, коррелирует с повышенной активностью мозга. Из-за 2-минутного периода полураспада O-15 для таких целей должен подаваться по трубопроводу непосредственно от медицинского циклотрона , что затруднительно.

Для получения изображений ПЭТ с 18F-FDG используется тот факт, что мозг обычно быстро потребляет глюкозу. Стандартный 18F-FDG ПЭТ головного мозга измеряет региональное использование глюкозы и может использоваться в нейропатологической диагностике.

  • Пример : патологии головного мозга, такие как болезнь Альцгеймера, значительно снижают метаболизм глюкозы и кислорода в головном мозге в тандеме. Следовательно, ПЭТ головного мозга с 18F-ФДГ также может использоваться для успешного дифференцирования болезни Альцгеймера от других процессов дементирования, а также для ранней диагностики болезни Альцгеймера. Преимуществом 18F-FDG PET для этих целей является его гораздо более широкая доступность. Некоторые радиоактивные индикаторы, используемые для лечения болезни Альцгеймера, - это фторбетапир 18F , флутеметамол F18 , PiB и фторбетабен 18F , которые используются для обнаружения бета-амилоидных бляшек (потенциального биомаркера болезни Альцгеймера) в мозге.
  • Примеры : ПЭТ-визуализация с ФДГ также может использоваться для локализации очага припадка : очаг припадка будет отображаться как гипометаболический во время межприступного сканирования. Несколько радиоактивных индикаторов (т.е. радиолигандов ) были разработаны для ПЭТ, которые являются лигандами для определенных подтипов нейрорецепторов, таких как [ 11 C] раклоприд , [ 18 F] фаллиприд и [ 18 F] десметоксифаллиприд для дофаминовых рецепторов D2 / D3, [ 11 C] McN 5652 и [ 11 C] DASB дляпереносчики серотонина , [ 18 F] Mefway для рецепторов серотонина 5HT1A , [ 18 F] Нифен для никотиновых ацетилхолиновых рецепторов или субстратов ферментов (например, 6- FDOPA для фермента AADC ). Эти агенты позволяют визуализировать пулы нейрорецепторов в контексте множества психоневрологических и неврологических заболеваний.

Разработка ряда новых зондов для неинвазивной ПЭТ-визуализации in vivo нейроагрегатов в головном мозге человека позволила визуализировать амилоид на пороге клинического использования. Самые ранние амилоидные зонды для визуализации включали 2- (1- {6 - [(2- [ 18 F] фторэтил) (метил) амино] -2-нафтил} этилиден) малононитрил ([ 18 F] FDDNP) [7], разработанный в Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, и N-метил- [ 11 C] 2- (4'-метиламинофенил) -6-гидроксибензотиазол [8] (называемое питтсбургским соединением B ), разработанный в Питтсбургском университете. Эти зонды для визуализации амилоида позволяют визуализировать амилоидбляшек в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера и может помочь клиницистам поставить положительный клинический диагноз предмертной болезни Альцгеймера и помочь в разработке новых антиамилоидных методов лечения. [ 11 C] PMP (N- [ 11 C] метилпиперидин-4-илпропионат) представляет собой новый радиофармацевтический препарат, используемый в ПЭТ-визуализации для определения активности системы ацетилхолинергических нейротрансмиттеров, действуя как субстрат для ацетилхолинэстеразы. Патологоанатомическое исследование пациентов с БА показало снижение уровня ацетилхолинэстеразы. [ 11 C] PMP используется для картирования активности ацетилхолинэстеразы в головном мозге, что позволяет проводить предварительную диагностику БА и помогает контролировать лечение БА. [9] Avid Radiopharmaceuticalsразработала и выпустила на рынок соединение под названием флорбетапир, в котором используется радионуклид фтор-18 с более длительным действием для обнаружения амилоидных бляшек с помощью ПЭТ-сканирования. [10]

Проблемы [ править ]

Основная статья: Гематоэнцефалический барьер § Клиническое значение

Одна из основных проблем при разработке новых ПЭТ-индикаторов для нейровизуализации заключается в том, что эти индикаторы должны преодолевать гематоэнцефалический барьер. Обычно используются небольшие жирорастворимые молекулы, поскольку они могут проходить через гематоэнцефалический барьер посредством пассивной диффузии, опосредованной липидами .

Однако по мере того, как фармацевтика движется к большим биомолекулам для лечения, новые исследования также сосредоточены на использовании биомолекул, таких как антитела , для индикаторов ПЭТ. Эти новые ПЭТ-индикаторы большего размера имеют повышенную сложность прохождения ГЭБ, поскольку они слишком велики для пассивной диффузии. Таким образом, в недавних исследованиях изучаются методы переноса биомолекул через ГЭБ с использованием эндогенных транспортных систем, включая опосредованные переносчиками переносчики, такие как переносчики глюкозы и аминокислот, опосредованный рецепторами трансцитоз для инсулина или трансферрина . [11]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Nilsson LG, Markowitsch HJ (1999). Когнитивная неврология памяти . Сиэтл: Hogrefe & Huber Publishers. п. 57.
  2. ↑ Валлабхаджосула, Шанкар. (2009). Молекулярная визуализация: радиофармпрепараты для ПЭТ и ОФЭКТ . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-76735-0. OCLC  437345781 .
  3. ^ Volkow ND, Fowler JS, Ван GJ (май 2003). «Зависимый человеческий мозг: выводы из исследований с использованием изображений» . Журнал клинических исследований . 111 (10): 1444–51. DOI : 10,1172 / jci18533 . PMC 155054 . PMID 12750391 .  
  4. ^ Левивье М., Массажер Н., Виклер Д., Лоренцони Дж., Руис С., Девриндт Д. и др. (Июль 2004 г.). «Использование стереотаксических изображений ПЭТ в дозиметрическом планировании радиохирургии опухолей головного мозга: клинический опыт и предлагаемая классификация» . Журнал ядерной медицины . 45 (7): 1146–54. PMID 15235060 . 
  5. ^ Airas L, M Nylund, Риссанен E (март 2018). «Оценка активации микроглии у пациентов с рассеянным склерозом с помощью позитронно-эмиссионной томографии» . Границы неврологии . 9 : 181. DOI : 10,3389 / fneur.2018.00181 . PMC 5879102 . PMID 29632509 .  
  6. ^ Мало-пион С, Р Ламберта, Decarie JC, Турпин S (февраль 2018). «Визуализация приобретенного демиелинизирующего синдрома с помощью ПЭТ / КТ 18F-FDG». Клиническая ядерная медицина . 43 (2): 103–105. DOI : 10,1097 / RLU.0000000000001916 . PMID 29215409 . 
  7. ^ Agdeppa ЭД, Кепе В, Лю Дж, Flores-Торрес S, Satyamurthy N, Петрич А, и др. (Декабрь 2001 г.). «Характеристики связывания радиоактивных фторированных производных 6-диалкиламино-2-нафтилэтилидена в качестве зондов для визуализации позитронно-эмиссионной томографии для бета-амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера» . Журнал неврологии . 21 (24): RC189. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.21-24-j0004.2001 . PMC 6763047 . PMID 11734604 .  
  8. ^ Матис CA, Bacskai BJ, Kajdasz ST, McLellan ME, Frosch MP, Hyman BT и др. (Февраль 2002 г.). «Липофильное производное тиофлавина-T для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) амилоида в головном мозге». Письма по биоорганической и медицинской химии . 12 (3): 295–8. DOI : 10.1016 / S0960-894X (01) 00734-X . PMID 11814781 . 
  9. ^ Kuhl DE, Koeppe RA, Minoshima S, Snyder SE, Ficaro EP, Foster NL, et al. (Март 1999 г.). «Картирование in vivo церебральной активности ацетилхолинэстеразы при старении и болезни Альцгеймера» . Неврология . 52 (4): 691–9. DOI : 10,1212 / WNL.52.4.691 . PMID 10078712 . 
  10. ^ Котала G (2010-06-23). «Обещание для обнаружения болезни Альцгеймера» . Нью-Йорк Таймс .
  11. ^ Sehlin D, Syvänen S (декабрь 2019). "Конструированные антитела: новые возможности ПЭТ мозга?" . Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 46 (13): 2848–2858. DOI : 10.1007 / s00259-019-04426-0 . PMC 6879437 . PMID 31342134 .