La tomografia a emissione di positroni, nota con l’acronimo PET, dall’inglese “Positron Emission Tomography“, è uno degli strumenti di neuroimaging più innovativi, e può essere applicato in diversi ambiti diagnostici e di ricerca.
Realizzato in collaborazione con la Sigmund Freud University, Università di Psicologia a Milano
La PET e SPECT (tomografia computerizzata a emissione di fotoni singoli, single photon emission computed tomography), sono largamente impiegate nella pratica clinica specialmente in neurologia, poiché consentono una dettagliata analisi a livello dell’attività metabolica del sistema nervoso centrale, e di conseguenza una accurata diagnosi precoce di molte importanti patologie.
A differenza della radiografia, della TAC e della risonanza magnetica strutturale, strumenti che restituiscono immagini prettamente anatomiche di alterazioni morfologiche sul distretto cellulare analizzato, la PET fornisce informazioni di tipo funzionale, ovvero determina quali zone del corpo metabolizzano maggiormente un tracciante, sostanza che permette di rilevare con maggiore precisione un’area che funziona di più rispetto ad altre. Per alcuni aspetti la PET è simile alla Risonanza Magnetica funzionale, ma le informazioni fornite sono più dettagliate e accurate.
Le procedure della PET
La procedura inizia con l’iniezione di un radiofarmaco al paziente a cui è chiesto di attendere il verificarsi dell’effetto dello stesso. Durante l’attesa, si raccomanda al paziente di stare fermo e di non parlare, per evitare fattori confondenti dovuti alla intercettazione del tracciante da parte degli organi corporei. Al paziente è chiesto, successivamente, di bere molta acqua e di urinare, al fine di eliminare il tracciante iniettato.
Successivamente, si procede al posizionamento del paziente sul lettino all’interno dello scanner PET. Da questo momento in poi la procedura è simile a quella di un esame TAC o RM: il paziente è sdraiato supino, con le braccia sopra il capo, per permettere una migliore visualizzazione di fegato e polmoni.
Nella PET, solitamente, l’acquisizione avviene dalla testa ai piedi, ma nella pratica clinica tutte queste modalità possono essere modificate a seconda del tipo di indagine da realizzare.
Le immagini acquisite sono successivamente ricostruite tramite un software che consente l’ottenimento della tridimensionalità.
Il tempo necessario all’espletamento delle acquisizioni delle immagini varia dai 20 ai 40 minuti.
Il Meccanismo di funzionamento della Pet
Durante la PET al paziente è somministrato per via endovenosa un radio-isotopo emettente positroni (radiofarmaci e/o traccianti, ovvero sostanze radioattive) che rilasciano, dunque, particelle chiamate positroni.
Lo scopo è indagare le caratteristiche funzionali degli organi e degli apparati nei quali il radiofarmaco si localizza. Quindi, dopo essere stato somministrato, il radiofarmaco si distribuisce nel corpo del paziente permettendo di ottenere delle immagini dettagliate della regione di interesse.
I radiofarmaci sono molecole che contengono al loro interno un atomo radioattivo e possono essere utilizzati sia a scopo diagnostico sia terapeutico. Un radiofarmaco è formato da due componenti: il carrier, ossia una molecola con funzioni biologiche di trasporto, ed il nuclide radioattivo: il primo consente di condurre il radionuclide fino all’organo o all’apparato di interesse, mentre il secondo permette la distribuzione nell’organismo del radiofarmaco.
Il radiofarmaco ha un’emivita breve e si lega chimicamente a una molecola che si mostra più attiva a livello metabolico (vettore). Uno dei radiofarmaci più utilizzato è il fluorodesossiglucosio (glucosio radioattivo o marcato), che, dopo essere stato introdotto nell’organismo, ha la caratteristica di essere assunto dalle cellule allo stesso modo del glucosio. La maggior parte dei processi biologici che richiedono energia utilizzano il glucosio e per questo tale sostanza è considerata un ottimo marcatore di tutti i processi cellulari in attiva proliferazione, in particolar modo nel cervello.
Dopo un tempo di attesa, durante il quale la molecola del fluorodesossiglucosio raggiunge una determinata concentrazione all’interno dei tessuti organici da analizzare, il soggetto viene posizionato nello scanner. Di conseguenza, la sostanza iniettata dopo pochi secondi decade, emettendo un positrone. Dopo un percorso, che può raggiungere al massimo pochi millimetri, il positrone si annichila con un elettrone, producendo una coppia di fotoni gamma emessi in direzioni opposte tra loro (fotoni “back to back”).
Questi fotoni sono rilevati dalla macchina nel momento in cui raggiungono uno scintillatore, presente nel dispositivo di scansione della PET, dove creano un campo luminoso, rilevato attraverso dei tubi fotomoltiplicatori.
Il fulcro della PET è la rilevazione simultanea di fotoni in una determinata area ovvero quella più attiva a livello metabolico.
Lo scanner rileva attraverso delle immagini di sezioni, generalmente trasverse, separate fra loro e grandi 5 mm circa, l’area oggetto di studio. Si ottiene, in questo modo una mappa che rappresenta i tessuti in cui la molecola radioattiva si è maggiormente concentrata.
Limiti e rischi della PET
Il limite principale della PET è l’incapacità di intercettare aree in cui si ha una scarsa attività metabolica, quindi lesioni molto piccole non possono essere rilevate.
Un altro limite è la scarsa risoluzione spaziale, problema superato di recente con l’introduzione delle PET-CT, cioè l’associazione di alcune scansioni TAC all’esame PET, al fine di migliorare l’accuratezza delle immagini.
La PET, chiaramente, è un esame che espone a delle radiazioni ionizzanti, emesse dal tracciante e per questo, è un esame che dovrebbe essere eseguito solo in caso di un fondato sospetto clinico, visto l’elevato costo biologico, in termini di radiazioni ionizzanti. Inoltri, i costi del macchinario e dell’esame stesso sono molto elevati.
Applicazioni cliniche e di ricerca della PET
La PET consente di distinguere, in maniera estremamente precisa, la presenza di evidenti lesioni in tutto il corpo e in particolare nell’encefalo.
In ambito di patologia cerebrovascolare la PET consente di eseguire il monitoraggio in vivo dei fenomeni che dall’ischemia portano all’infarto cerebrale con necrosi tessutale, di individuare schemi dell’attività metabolica correlabili alla malattia di Alzheimer, alla depressione, alla malattia di Parkinson, e ai deficit cognitivi.
Inoltre, la PET è utilizzata anche nella ricerca poiché permette di ottenere misure fisiopatologiche in vivo. La possibilità di studiare aspetti funzionali quali il flusso ematico cerebrale, il consumo di ossigeno, ha consentito notevoli progressi nel campo delle neuroscienze.
Con l’impiego di traccianti a breve emivita è anche possibile studiare l’attivazione di specifiche aree cerebrali durante l’esecuzione di precisi compiti cognitivi. Si identifica, in questo modo, l’anatomia funzionale dei processi a carico di aree imputate al linguaggio, all’attenzione, alla visione, alla memoria e alla programmazione del movimento.
Tutto questo, consente di acquisire nuove conoscenze in termini operativi e funzionali rispetto alle modalità attuate dal cervello su come avviene il processamento e l’elaborazione dell’informazione in entrata e in uscita.
Realizzato in collaborazione con la Sigmund Freud University, Università di Psicologia a Milano
