La tomografía por emisión de positrones del cerebro es una forma de tomografía por emisión de positrones (PET) que se utiliza para medir el metabolismo cerebral y la distribución de agentes químicos exógenos radiomarcados por todo el cerebro. El PET mide las emisiones de sustancias químicas metabólicamente activas marcadas radiactivamente que se han inyectado en el torrente sanguíneo. Los datos de emisión de la PET cerebral se procesan por computadora para producir imágenes multidimensionales de la distribución de las sustancias químicas en todo el cerebro. [1] : 57
Tomografía por emisión de positrones cerebral | |
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ICD-10-PCS | C030 |
Proceso
Los radioisótopos emisores de positrones utilizados generalmente son producidos por un ciclotrón , y las sustancias químicas se marcan con estos átomos radiactivos. Los radioisótopos utilizados en las clínicas son normalmente 18F (fluoruro) , 11C (carbono) y 15O (oxígeno) . El compuesto marcado, llamado radiotrazador o radioligando , se inyecta en el torrente sanguíneo y finalmente llega al cerebro a través de la circulación sanguínea. Los detectores del escáner PET detectan la radiactividad a medida que el compuesto se carga en varias regiones del cerebro. Una computadora utiliza los datos recopilados por los detectores para crear imágenes multidimensionales (normalmente tridimensionales volumétricas o de 4 dimensiones variables en el tiempo) que muestran la distribución del radiotrazador en el cerebro siguiendo el tiempo. Son especialmente útiles una amplia gama de ligandos utilizados para mapear diferentes aspectos de la actividad de los neurotransmisores, siendo con mucho el trazador de PET más utilizado una forma marcada de glucosa, como la fluorodesoxiglucosa ( 18 F) . [2]
Ventajas y desventajas
El mayor beneficio de la exploración por PET es que diferentes compuestos pueden mostrar el flujo y el oxígeno , y el metabolismo de la glucosa en los tejidos del cerebro en funcionamiento. Estas medidas reflejan la cantidad de actividad cerebral en las diversas regiones del cerebro y permiten aprender más sobre cómo funciona el cerebro. Las tomografías por emisión de positrones fueron superiores a todos los demás métodos de imágenes metabólicas en términos de resolución y velocidad de finalización (tan solo 30 segundos), cuando estuvieron disponibles por primera vez. La resolución mejorada permitió realizar un mejor estudio del área del cerebro activada por una tarea en particular. El mayor inconveniente del escaneo PET es que debido a que la radiactividad decae rápidamente, se limita a monitorear tareas cortas. [1] : 60 >
Usos
Antes de que se generalizara el uso de la resonancia magnética funcional (fMRI), la exploración por PET era el método preferido de obtención de imágenes cerebrales funcionales (en oposición a las estructurales), y aún continúa haciendo grandes contribuciones a la neurociencia . La exploración por PET también es útil en cirugía estereotáctica guiada por PET y radiocirugía para el tratamiento de tumores intracraneales, malformaciones arteriovenosas y otras afecciones tratables quirúrgicamente. [4]
La exploración por PET también se utiliza para el diagnóstico de enfermedades cerebrales, sobre todo porque los tumores cerebrales, los accidentes cerebrovasculares y las enfermedades neurondegenerativas (como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson) provocan grandes cambios en el metabolismo cerebral, que a su vez provoca cambios detectables en las exploraciones por PET. PET es probablemente más útil en casos tempranos de ciertos tipos de demencia (con ejemplos clásicos siendo la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Pick ) donde el daño temprano es demasiado difusa y produce muy poca diferencia en el volumen del cerebro y la estructura bruta para cambiar la TC y las imágenes de resonancia magnética estándar suficiente como para ser capaz de diferenciarlo de manera confiable del rango "normal" de atrofia cortical que ocurre con el envejecimiento (en muchas personas, pero no en todas), y que no causa demencia clínica.
La PET también se utiliza activamente para la esclerosis múltiple y otros síndromes desmielinizantes adquiridos , pero principalmente para la investigación de la patogenia en lugar del diagnóstico. Utilizan radioligandos específicos para la actividad microglial . Actualmente se utiliza ampliamente la proteína translocadora de 18 kDa (TSPO). [5] También se realizan a veces una combinación de PET-CT . [6]
Tipos de trazadores
Las imágenes de PET con oxígeno -15 miden indirectamente el flujo sanguíneo al cerebro. En este método, el aumento de la señal de radiactividad indica un aumento del flujo sanguíneo que se supone que se correlaciona con un aumento de la actividad cerebral. Debido a su vida media de 2 minutos, el O-15 debe canalizarse directamente desde un ciclotrón médico para tales usos, lo cual es difícil.
Las imágenes de PET con 18F-FDG aprovechan el hecho de que el cerebro normalmente consume rápidamente glucosa. La PET con 18F-FDG estándar del cerebro mide el uso regional de glucosa y se puede utilizar en el diagnóstico neuropatológico.
- Ejemplo : patologías cerebrales como la enfermedad de Alzheimer disminuyen enormemente el metabolismo cerebral tanto de la glucosa como del oxígeno en conjunto. Por lo tanto, la PET con 18F-FDG del cerebro también se puede utilizar para diferenciar con éxito la enfermedad de Alzheimer de otros procesos demenciales, y también para hacer diagnósticos tempranos de la enfermedad de Alzheimer. La ventaja del PET 18F-FDG para estos usos es su disponibilidad mucho más amplia. Algunos marcadores radiactivos utilizados para el Alzheimer son florbetapir 18F , flutemetamol F18 , PiB y florbetaben 18F , que se utilizan para detectar placas de beta-amiloide (un biomarcador potencial para el Alzheimer) en el cerebro.
- Ejemplos : Las imágenes de PET con FDG también se pueden utilizar para la localización del foco de una convulsión: un foco de convulsión aparecerá como hipometabólico durante una exploración interictal. Se han desarrollado varios radiotrazadores (es decir, radioligandos ) para la PET que son ligandos para subtipos de neurorreceptores específicos como [ 11 C] racloprida , [ 18 F] fallyprida y [ 18 F] desmetoxifallyprida para los receptores de dopamina D2 / D3, [ 11 C] McN 5652 y [ 11 C] DASB para los transportadores de serotonina , [ 18 F] Mefway para los receptores de serotonina 5HT1A , [ 18 F] Nifeno para los receptores nicotínicos de acetilcolina o sustratos enzimáticos (por ejemplo, 6- FDOPA para la enzima AADC ). Estos agentes permiten la visualización de grupos de neurorreceptores en el contexto de una pluralidad de enfermedades neuropsiquiátricas y neurológicas.
El desarrollo de una serie de sondas novedosas para la obtención de imágenes PET in vivo no invasivas de neuroagregados en el cerebro humano ha llevado las imágenes de amiloide al umbral del uso clínico. Las primeras sondas de imágenes de amiloide incluyeron 2- (1- {6 - [(2- [ 18 F] fluoroetil) (metil) amino] -2-naftil} etiliden) malononitrilo ([ 18 F] FDDNP) [7] desarrollado en el Universidad de California, los Angeles y N-metil- [ 11 C] 2- (4'-metilaminofenil) -6-hidroxibenzotiazol [8] (denominado Pittsburgh compuesto B ) desarrollado en la Universidad de Pittsburgh. Estas sondas de imágenes de amiloide permiten la visualización de placas de amiloide en el cerebro de pacientes con Alzheimer y podrían ayudar a los médicos a realizar un diagnóstico clínico positivo de EA pre-mortem y ayudar en el desarrollo de nuevas terapias anti-amiloides. [ 11 C] PMP ( propionato de N- [ 11 C] metilpiperidin-4-ilo) es un nuevo radiofármaco utilizado en la obtención de imágenes por PET para determinar la actividad del sistema de neurotransmisores acetilcolinérgicos al actuar como sustrato de la acetilcolinesterasa. El examen post-mortem de pacientes con EA ha mostrado niveles reducidos de acetilcolinesterasa. [ 11 C] PMP se utiliza para mapear la actividad de la acetilcolinesterasa en el cerebro, lo que podría permitir diagnósticos pre-mortem de EA y ayudar a monitorear los tratamientos de EA. [9] Avid Radiopharmaceuticals ha desarrollado y comercializado un compuesto llamado florbetapir que utiliza el radionúclido flúor-18 de mayor duración para detectar placas de amiloide mediante tomografías por emisión de positrones. [10]
Desafíos
Un desafío principal para el desarrollo de nuevos trazadores PET para neuroimagen es que estos trazadores deben cruzar la barrera hematoencefálica. Comúnmente, se han utilizado moléculas pequeñas que son solubles en grasa, ya que pueden atravesar la barrera hematoencefálica a través de la difusión pasiva mediada por lípidos .
Sin embargo, a medida que la industria farmacéutica avanza hacia biomoléculas grandes para terapias, una nueva investigación también se ha centrado en el uso de biomoléculas, como anticuerpos , para trazadores de PET. Estos nuevos trazadores de PET más grandes tienen una mayor dificultad para pasar la BBB, ya que son demasiado grandes para difundirse pasivamente. Por lo tanto, una investigación reciente está investigando métodos para transportar biomoléculas a través de la BHE utilizando sistemas de transporte endógenos que incluyen transportadores mediados por portadores como portadores de glucosa y aminoácidos, transcitosis mediada por receptores para insulina o transferrina . [11]
Referencias
- ↑ a b Nilsson LG, Markowitsch HJ (1999). Neurociencia cognitiva de la memoria . Seattle: Editores Hogrefe & Huber. pag. 57.
- ^ Vallabhajosula, Shankar. (2009). Imagen molecular: radiofármacos para PET y SPECT . Berlín: Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-76735-0. OCLC 437345781 .
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