La diagnostica per immagini nella medicina moderna rappresenta uno degli strumenti più importanti per percorsi di cura attenti e mirati. In questo contesto, la tomografia computerizzata per emissione comprende due metodiche principali: la tomografia a emissione di positroni (PET) e la tomografia a emissione di fotone singolo (SPECT).
Cos'è la PET?
La PET (Tomografia a Emissione di Positroni) è una tecnica di imaging avanzata. La PET è usata molto sia in oncologia clinica per avere rappresentazioni dei tumori e per la ricerca di loro diffusioni (metastasi) sia nelle ricerche cardiologiche e neurologiche.
Con una scansione PET è possibile visualizzare e quantificare con discreta precisione il cambio di afflusso sanguigno nelle varie strutture anatomiche (attraverso la misurazione della concentrazione dell’emettitore di positroni iniettato). Le scansioni PET sono in grado di rilevare alterazioni a livello biologico molecolare che spesso addirittura precedono l’alterazione visibile di un certo tessuto o di un certo organo.
Spesso, e sempre più frequentemente, le scansioni della tomografia a emissione di positroni sono raffrontate con le TAC, in modo da ottenere informazioni sia sulla struttura sia sul livello di funzionalità di un determinato organo: questo tipo di esame viene detto PET-TC. La PET gioca un ruolo sempre maggiore nella verifica della risposta alla terapia, specialmente in particolari terapie anti-cancro.
Durante il decadimento, alcuni elementi radioattivi perdono massa emettendo positroni, che sono particelle presenti nell’atomo. Questo processo comporta l’emissione di una particella luminosa, il fotone.
Nella PET vengono iniettate sostanze radioattive, che vengono tracciate dall’apparecchiatura lungo il loro percorso per studiare le aree in cui si distribuiscono, proprio grazie al fatto che emettono positroni e particelle luminose. Le immagini registrate dall’apparecchiatura vengono ricostruite da un software che fornisce una ricostruzione tridimensionale colorata. Tipicamente si tratta di cellule tumorali, che assorbono molto glucosio perché, essendo in fase di attiva replicazione, sono nel pieno della loro attività metabolica.
La TC evidenzia le alterazioni anatomiche dei tessuti esaminati, mentre la PET consente di studiare la funzionalità degli organi. La TC fornisce la descrizione morfologica delle lesioni, ma non la diagnosi, a meno di eccezioni. Le immagini registrate dall’apparecchiatura evidenziano le aree dove il tracciante si è distribuito e accumulato. Queste vengono ricostruite da un software che fornisce una ricostruzione tridimensionale colorata.
Le zone nelle quali si accumula di più sono quelle nelle quali l’attività metabolica delle cellule è accelerata. Le cellule tumorali ne assorbono una grande quantità per fare fronte alle loro esigenze metaboliche: lo studio della distribuzione del tracciante può quindi risultare utile per la diagnosi e il monitoraggio dei tumori.
Quando si fa la PET?
La PET viene utilizzata per la diagnosi, la caratterizzazione, la valutazione della risposta alla terapia ed il monitoraggio dei tumori nell’80% dei casi. Il fatto che la Tomografia ad Emissione di Positroni sia largamente usata per lo studio delle neoplasie non significa che la sua prescrizione sottintenda necessariamente un sospetto o una diagnosi di tumore.
Si tratta di un esame in cui le informazioni funzionali fornite dalla PET vengono sovrapposte alle informazioni anatomiche che emergono dalla TC. La PET con 18F-FDG è molto efficace nella stadiazione dei tumori, ma la captazione di questo tracciante è limitata in alcune neoplasie, fra cui il carcinoma prostatico.
Poiché lo scopo della PET è lo studio della distribuzione del radiofarmaco nell’organismo, è necessario dopo la sua somministrazione, attendere circa 40-45 minuti fra l’iniezione e l’esame vero e proprio. Dopo avere svuotato la vescica il paziente può sottoporsi all’esame vero e proprio, per il quale viene fatto accomodare su un lettino a scorrimento fluido che si inserisce nell’apparecchiatura. Lo studio della distribuzione di tracciante radioattivo dura dai 20 ai 60 minuti (a seconda del sito che si deve esaminare) e richiede che il paziente stia fermo.
Cos'è la SPECT?
La SPECT (Tomografia Computerizzata a Emissione di Singolo Fotone) è una tecnica diagnostica per immagini che permette di osservare la funzionalità degli organi interni. In inglese è chiamata Single Photon Emission Computed Tomography, o più semplicemente SPECT. In Italia viene definita “tomoscintigrafia“.
La SPECT ne è uno degli esempi più rappresentativi. In sostanza la SPECT è simile all’imaging planare (scintigrafia), in quanto utilizza una gammacamera e prevede l’utilizzo di radiofarmaci.
Le apparecchiature SPECT generano immagini tridimensionali (3D) della distribuzione del tracciante radioattivo somministrato al paziente. Gli apparecchi SPECT usano gamma-camere per rilevare emissioni gamma dai traccianti iniettati al paziente. I raggi gamma sono un tipo di luce che viaggia con lunghezze d’onda diverse dallo spettro visibile.
A cosa serve la SPECT?
La SPECT viene utilizzata per studiare il funzionamento di organi e tessuti. È utile in ambito:
- Cardiologico: per valutare la perfusione del muscolo cardiaco (ad es. angina o infarto)
- Neurologico: per studiare malattie come epilessia, demenza, Parkinson
- Oncologico: per localizzare lesioni e metastasi ossee
- Endocrinologico: ad esempio, per la valutazione della tiroide
Per esempio, nei casi in cui sia necessario stabilire la fonte esatta di un sanguinamento intestinale, si possono marcare con atomi radioattivi campioni di globuli rossi prelevati dal paziente. I globuli rossi così marcati vengono quindi re-iniettati nel paziente; la SPECT permetterà di seguire il percorso del sangue nel paziente.
Un paziente che si sottopone a SPECT riceve una iniezione endovena di un radiofarmaco, pochi minuti prima dell’inizio dell’esame - circa 15 minuti. Ci sono però due casi in cui i tempi si allungano notevolmente. Il primo è il caso della SPECT miocardica, che prevede una prima somministrazione di radiofarmaco e una prima scansione diagnostica con il paziente a digiuno da almeno 6 ore. Il secondo caso riguarda la SPECT ossea, che prevede la consueta iniezione del radiofarmaco e la successiva scansione dopo 4 ore, per permettere ai radionuclidi di fissarsi alle porzioni ossee in proporzione all’attività metabolica.
La SPECT è usata principalmente nella diagnosi e monitoraggio delle cardiopatie, per esempio delle ostruzioni coronariche. Ci sono traccianti radioattivi per rilevare disturbi delle ossa, della colecisti e dell’intestino (sanguinamenti).
Qual è la differenza tra SPECT e PET?
Tali metodiche differiscono tra loro per il sistema di rivelazione e per il tipo di radiazioni utilizzate (rispettivamente positroni e fotoni gamma); queste ultime sono comunque raccolte da uno scanner rotante attorno al paziente, elaborate e trasformate in immagini con un processo di ricostruzione computerizzata analogo a quello della TAC.
Entrambe usano radiofarmaci per ottenere immagini funzionali, ma:
- La SPECT rileva l’emissione di fotoni singoli
- La PET rileva l’emissione di positroni e offre immagini più dettagliate, ma è meno diffusa
La differenza principale tra SPECT e PET è il tipo di tracciante radioattivo impiegato, mentre la SPECT si basa su raggi gamma, il decadimento dei traccianti usati nella PET genera particelle infinitesimali note come positroni. I positroni reagiscono con gli elettroni del corpo; quando queste due particelle si combinano, si annullano a vicenda. Questo processo produce una piccola quantità di energia sotto forma di due fotoni che vengono emessi in direzioni opposte.
La SPECT è spesso più accessibile e sufficiente per molte indagini cliniche. Lo scopo principale della PET è il rilevamento del cancro e il monitoraggio della sua progressione, la risposta al trattamento e l’identificazione di metastasi.
Radiofarmaci: Cosa Sono e Come Funzionano
In medicina nucleare si utilizzano, a scopo diagnostico oppure terapeutico, composti chiamati radiofarmaci: sono costituiti da una sostanza dotata di funzioni biologiche e da un particolare tipo di atomo radioattivo, detto radionuclide. La parte biologicamente attiva ha la proprietà di localizzarsi a livello dei tessuti veicolando in essi il radionuclide al quale è abbinata. Quando un radiofarmaco viene somministrato per l’esecuzione della PET, il radionuclide annesso ha la funzione di rendere visibili le caratteristiche e lo stato di attività dei tessuti nei quali il radiofarmaco va a localizzarsi.
La medicina nucleare utilizza molecole simili a quelle elaborate dal nostro corpo, diverse a seconda dell’organo che si vuole studiare; tali molecole vengono legate a un elemento radioattivo (radioisotopo): il composto ottenuto prende il nome di radiofarmaco. Il radiofarmaco viene introdotto nell’organismo del paziente (per via endovenosa, per bocca o per aerosol) ed emette radiazioni; le radiazioni vengono rilevate e registrate da apposite apparecchiature, le gammacamere, che consentono di visualizzare le zone dell’organismo in cui si è accumulato il radiofarmaco.
I traccianti approvati vengono detti radiofarmaci, perché devono ottemperare a specifici standard di sicurezza ed efficacia per una determinata indicazione clinica. I radiofarmaci sono composti chimici che contengono radionuclidi. Un radionuclide è un nucleo atomico instabile che si disintegra, trasformandosi in nuclei più leggeri a seguito di radiazioni particolarmente intense. Esistono radionuclidi naturali e artificiali. Quelli naturali sono ad esempio l’uranio o il radio.
I radionuclidi contenuti nei radiofarmaci hanno la funzione di emettere una particolare radiazione in base allo scopo per il quale vengono utilizzati. Un fotone gamma è una radiazione. In fisica si parla di radiazione quando si è in presenza di energia che viene trasportata attraverso lo spazio.
Anche la PET prevede l’iniezione per via endovenosa di una piccola quantità di radiofarmaco, che nella maggior parte dei casi è il glucosio legato a una molecola radioattiva, il Fluoro-18. Una volta entrato in circolo, il radiofarmaco viene captato dai vari organi e si può visualizzare perché emette particolari particelle, chiamate positroni. Di solito le cellule tumorali sono molto attive, consumano molta energia e quindi captano il glucosio molto di più delle cellule sane. Ecco perché i tumori si presentano come siti “caldi”, di concentrazione anomala del radiofarmaco.
I radiofarmaci vengono utilizzati in quantità minime, dettate da linee guida europee e/o internazionali.
La persona che si sottopone alla PET viene ricevuta dal medico nucleare, che la informa sulle modalità della procedura. Viene registrato il suo peso, utile al calcolo della dose corretta di radiofarmaco da iniettare. Successivamente viene inserito un catetere venoso attraverso il quale verrà iniettato il radiofarmaco ed una soluzione fisiologica che idrata in maniera ottimale i tessuti. Il radiofarmaco viene preparato al momento perché la sua radioattività decade piuttosto rapidamente.
Come si svolge l’esame SPECT?
Il paziente riceve una iniezione del radiofarmaco per via endovenosa. Dopo un’attesa variabile (da 15 minuti a 2 ore, a seconda dell’organo studiato), il paziente viene posizionato sul lettino. Una gamma camera ruota intorno al corpo per acquisire le immagini. L’acquisizione immagini dura tra i 10 e i 30 minuti ed è indolore.
Nonostante appartenga alla famiglia dei dispositivi di diagnostica per immagine, la SPECT non emette radiazioni, a differenza delle apparecchiature radiologiche.
La SPECT è pericolosa?
No. Inoltre, è importante sottolineare che la medicina nucleare è una tecnologia molto sicura, che comporta un rischio molto basso di effetti collaterali o reazioni avverse. In questo tipo di esame, il radiofarmaco viene iniettato nel corpo del paziente e si accumula nelle cellule che hanno un metabolismo più elevato, come ad esempio le cellule tumorali.
Sebbene i rischi derivanti dall’esposizione del corpo umano a radiazioni a basso livello non siano ancora pienamente compresi, l’approccio universalmente adottato prevede la massima cautela possibile, attraverso l’utilizzo della dose ragionevolmente più bassa possibile (in inglese ALARP, As Low As Reasonably Practicable).
Preparazione all'esame PET
La persona che si sottopone alla PET deve osservare digiuno assoluto nelle 6 ore precedenti l’esame. Il giorno precedente l’alimentazione deve escludere i carboidrati, che possono interferire con il glucosio che viene somministrato durante l’esame. Non occorre un abbigliamento particolare.
Domande Frequenti
L’esame è doloroso? No, gli esami di medicina nucleare non sono dolorosi. Il tracciante radioattivo viene generalmente somministrato per via endovenosa, e successivamente si dovrà rimanere immobili per alcuni minuti durante la scansione.
La medicina nucleare è pericolosa? La medicina nucleare è una tecnologia molto sicura e non comporta rischi significativi per la salute. Dopo l’esame, si può riprendere immediatamente le normali attività quotidiane. Tuttavia, potrebbe essere necessario seguire alcune precauzioni per evitare l’esposizione di altre persone alla radiazione.
Per quanto tempo si è radioattivi? Il radiofarmaco dimezza la sua radioattività in circa 110 minuti.
Ho fatto la PET: posso stare vicino ad una donna in gravidanza? Se la PET è negativa, significa che l’esame non ha rilevato la presenza di cellule con attività metabolica intensa.
Tabella Comparativa: PET vs SPECT
| Caratteristica | PET (Tomografia a Emissione di Positroni) | SPECT (Tomografia Computerizzata a Emissione di Singolo Fotone) |
|---|---|---|
| Tipo di Radiazione Rilevata | Positroni | Fotoni Singoli |
| Dettaglio Immagine | Maggiore | Minore |
| Disponibilità | Meno Diffusa | Più Accessibile |
| Applicazioni Principali | Oncologia, Cardiologia, Neurologia | Cardiopatie, Neurologia, Oncologia (metastasi ossee), Endocrinologia |
| Costo | Generalmente più alto | Generalmente più basso |
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