Scopri Come Funziona la Tomografia PET e le Sorprendenti Applicazioni in Medicina!

La Tomografia ad Emissione di Positroni (PET) è una tecnica di imaging medico avanzata che utilizza una piccola quantità di una sostanza radioattiva, un radiotracciante, per visualizzare e misurare l'attività metabolica nel corpo umano. Chiamata anche PET imaging o PET scan, si tratta di una modalità di IMAGING FUNZIONALE che permette di misurare la concentrazione locale di isotopi che, nel loro decadimento, emettono POSITRONI (cioè particelle corpuscolate β+ emettenti).

Principio di Funzionamento della PET

La PET si basa sul rilevamento di emissioni di positroni. Il principio base della PET (tomografia a emissione di positroni) si basa sulla somministrazione al paziente d'isotopi radioattivi, capaci di emettere positroni (cioè particelle corpuscolate). Quest'ultimi, dopo aver percorso un brevissimo tratto nella materia, si annichilano (cioè si annullano), per effetto del decadimento β+ del radioisotopo, reagendo con un elettrone, con emissione di due fotoni di energia pari a 511 keV, fra loro in coincidenza.

Se sostituiti ad un atomo stabile di una molecola biologica o di un composto organico (es. glucosio), i radioisotopi non ne cambiano il comportamento o le proprietà permettendo, con un esame di tipo PET, di seguire la distribuzione in-vivo di farmaci e agenti fisiologici radiomarcati all'interno di un organo o di un determinato tessuto biologico. Per effettuare studi Pet è necessario avere un tomografo, mentre per ľapprovvigionamento dei radioisotopi positrone emittenti (tutti a brevissima emivita che va da 1,3 fino a 110 minuti) occorre utilizzare un ciclotrone e un acceleratore di particelle cariche negativamente.

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. Successivamente, si procede al posizionamento del paziente sul lettino all’interno dello scanner PET.

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. Lo scanner rileva attraverso delle immagini di sezioni, generalmente trasverse, separate fra loro e grandi 5 mm circa, l’area oggetto di studio.

Una volta in circolo, il tracciante radioattivo emette particolari particelle, chiamate positroni, che vengono captate da uno scanner (tomografo). Il tomografo rileva le radiazioni d'annichilazione derivate dall'interazione dei positroni con la materia immediatamente circostante ed effettuando misurazioni da differenti angoli. L'immagine restituita dal tomografo consente di valutare in che modo si distribuiscono questi traccianti all'interno di un organo o di un determinato tessuto biologico.

Preparazione e Procedura dell'Esame PET

La PET prevede la somministrazione del radiofarmaco per via endovenosa. 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.

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.

Per l'esecuzione delle PET, si fa sdraiare il soggetto su un lettino, che scorre all'interno di un macchinario costituito da un grosso anello profondo circa mezzo metro (per intenderci, lo stesso della TC): la macchina registra le radiazioni emesse dal radiofarmaco. 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.

Per quando è programmato l'esame, conviene non presentarsi con bracciali, collane o anelli. Quasi sempre si chiede alla persona di presentarsi a digiuno da almeno otto ore, astenendosi soprattutto da cibi zuccherati (dolci, biscotti, brioches e frutta). 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.

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. La PET rileva la distribuzione del tracciante nelle diverse aree del corpo. Le zone nelle quali si accumula di più sono quelle nelle quali l’attività metabolica delle cellule è accelerata. Se la PET è negativa, significa che l’esame non ha rilevato la presenza di cellule con attività metabolica intensa.

Applicazioni della PET

La PET è estremamente versatile e trova applicazione in diverse aree della medicina. Le applicazioni della PET sono molteplici e comprendono lo studio di malattie reumatologiche, infettive, neurologiche ecc. Inoltre, serve anche per comprendere se il protocollo terapeutico attuato contro la patologia è stata efficace. La PET (Positron Emission Tomography) è una metodica di diagnostica per immagini che consente di individuare precocemente i tumori e di valutarne la dimensione e la localizzazione.

La PET è una tecnica di imaging funzionale, cioè permette di studiare i processi fisiologici (o fisiopatologici) dei vari organi del nostro corpo. La PET è uno degli strumenti di neuroimaging più innovativi e può essere applicato in diversi ambiti sia diagnostici che di ricerca. Inoltre, la PET è utilizzata anche nella ricerca poiché permette di ottenere misure fisiopatologiche in vivo. 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.

PET Cerebrale con FDG

Quando si parla di PET cerebrale con FDG, ci si riferisce all'impiego di fluoro-deossi-glucosio (FDG) marcato con il radioisotopo fluoruro-18. La PET cerebrale con FDG è una tecnica di imaging che permette di rilevare l'attività metabolica del glucosio nel cervello. Il FDG è una molecola di glucosio modificata a cui è stato aggiunto l'isotopo radioattivo Fluoro-18.

Una delle principali applicazioni della PET cerebrale con FDG è la diagnosi delle malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, e la demenza frontotemporale. Queste condizioni sono caratterizzate da una riduzione dell'attività metabolica in specifiche regioni cerebrali. La PET cerebrale con FDG può essere utile anche nella valutazione pre-chirurgica dei pazienti con epilessia resistente ai farmaci. Alcuni studi hanno indagato l'uso della PET con FDG per comprendere meglio i disturbi psichiatrici come la schizofrenia e il disturbo bipolare.

PET in Oncologia

In oncologia, la PET con FDG è utilizzata per identificare il coinvolgimento cerebrale da parte di tumori maligni. In considerazione del fatto che le cellule tumorali sono spesso più avide di glucosio rispetto a quelle normali, le immagini restituite dalla tomografia a emissione di positroni possono aiutare a localizzare la presenza di processi neoplastici nel corpo, evidenziando l'accumulo di questo zucchero radiomarcato.

Tutte le cellule che hanno una attività intensa consumano glucosio e, di conseguenza, in queste aree del corpo il glucosio si accumulerà maggiormente. Ad esempio, in ambito oncologico, le cellule tumorali sono molto attive e hanno bisogno di maggiore energia rispetto a quelle sane. Le applicazioni della PET in oncologia riguardano quasi tutti i tipi di tumori poiché è possibile utilizzare i radiofarmaci più̀ idonei per ogni tipo: tumori cerebrali, del distretto testa-collo, del polmone, della mammella, del tratto gastroenterico, del sistema genito-urinario, di ossa, muscoli e tessuti molli, linfomi e mielomi, melanoma, neoplasie endocrine e neuroendocrine.

Per sfruttare ancor meglio le caratteristiche dell'esame PET sono state sviluppate delle apparecchiature dette PET-TAC che possono registrare immagini legate al funzionamento di un organo o di un tessuto (immagine PET) in contemporanea alle informazioni sulla loro forma e composizione (immagini morfologiche) normalmente date dalla TAC. 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.

Radiofarmaci Utilizzati nella PET

Per fare ciò, vengono utilizzati radiotraccianti specifici che si concentrano in particolari tessuti o organi target. I radiofarmaci sono molecole che contengono al loro interno un atomo radioattivo e possono essere utilizzati sia a scopo diagnostico sia terapeutico. Il radiofarmaco ha un’emivita breve e si lega chimicamente a una molecola che si mostra più attiva a livello metabolico (vettore).

Il radiotracciante più comunemente utilizzato è il fluoro-18, legato al glucosio (FDG). Il più comune radiotracciante utilizzato nella PET è il Fluoro-18-FDG, una molecola di glucosio marcata con fluoro-18. Il Gallio-68 è utilizzato in vari radiotraccianti per imaging dei recettori della somatostatina nei tumori neuroendocrini.

Considerazioni sulla Sicurezza

La PET 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. Il primo, e più importante, è l’esposizione, anche se limitata, a radiazioni ionizzanti. Esiste, poi, un fattore legato al tempo di decadimento del tracciante usato, studiato per essere breve in maniera da minimizzare l’esposizione.

Il radiofarmaco viene preparato al momento perché la sua radioattività decade piuttosto rapidamente. Il radiofarmaco dimezza la sua radioattività in circa 110 minuti.

Tabella riassuntiva dei radiofarmaci più utilizzati nella PET:

Radiofarmaco	Applicazioni Principali
Fluoro-18-FDG	Oncologia (diagnosi e monitoraggio tumori), Neurologia (malattie neurodegenerative)
Gallio-68	Imaging dei recettori della somatostatina nei tumori neuroendocrini