PET

 Tomografia per emissione di positroni (PET)

Nella PET vengono utilizzati radionuclidi emittenti di positroni, cioè di particelle corpuscolate (b +), che dopo aver percorso un brevissimo tratto nella materia si annichilano, reagendo con un elettrone orbitale, con emissione di due fotoni gamma di 511 KeV fra loro in coincidenza.
I radionuclidi più comunemente impiegati (C-11; O-15; N-13) hanno un'emivita fisica molto breve nell'ordine di pochi minuti e pertanto devono essere prodotti nella sede stessa della loro utilizzazione mediante ciclotroni.
Si tratta di radioisotopi di elementi particolarmente abbondanti in natura che possono marcare pertanto composti organici, i quali non subiscono variazioni per quanto concerne sia le proprietà biologiche, sia il comportamento metabolico. Le molecole marcate con isotopi emittenti di positroni consentono pertanto di valutare quantitativamente il flusso distrettuale ed anche diverse funzioni metaboliche tessutali ed in particolare il consumo di ossigeno ed il tasso di utilizzazione di substrati come il glucosio e gli acidi aminoacidi.
I sistemi di rivelazione sono tomografi PET dedicati con più anelli di detettori contrapposti e disposti circolarmente, costituiti più frequentemente da germanato di bismuto (BGO).
Ogni coppia di detettori contrapposti rileva, mediante un circuito elettronico di coincidenza, le coppie di eventi prodotte dalla reazione di annichilazione della particella b +. e definisce un volume dove localizza spazialmente il grassi e gli aminoacidi.
Poichè la collimazione dei fotoni avviene elettronicamente e quindi non è necessario punto impiegare collimatori, come avviene nella SPET, i tomografi PET sono caratterizzati da un'elevata efficienza di conteggio e risoluzione spaziale, che nei sistemi più moderni raggiunge i 4-5 mm.
La ricostruzione delle sezioni tomografiche della PET viene ottenuta con algoritmi analoghi a quelli utilizzati nella SPET, anche se va osservato che nella PET è possibile eseguire una correzione per l'attenuazione molto precisa, facendo riferimento ad un'immagine di trasmissione, e quindi di ottenere dati di tipo quantitativo.
La produzione di radionuclidi emittenti di positroni viene ottenuta con ciclotroni per uso biomedico, dove le molecole bersaglio o "target" vengono bombardate da fasci di particelle accelerate. La radiazione corpuscolare incidente colpisce il nucleo dell'atomo depositandovi tutta la sua energia, che viene assorbita dal nucleo bersaglio. I differenti radionuclidi sono prodotti con diversi target e con diverse reazioni nucleari.
In base alla specifica applicazione, i radiocomposti impiegati nella PET posso essere distinti in perfusionali, metabolici e recettoriali.

I radiocomposti perfusionali comprendono in particolare l'ammonia marcata con N-13, radionuclide con emivita di 10 minuti. L'ammonia N-13, dopo iniezione endovenosa, circola sotto forma di ione ammonia nel sangue, da dove viene rapidamente estratto per localizzarsi soprattutto a livello del tessuto cerebrale e miocardico in proporzione al flusso ematico regionale. Un altro tracciante utilizzato per studi di perfusione miocardica è il Rb-82, prodotto da generatore, che ha un'emivita di 75 secondi. Essendo un catione monovalente analogo del potassio, penetra nei miociti attraverso la pompa sodio-potassio e la sua fissazione in corrispondenza del tessuto miocardico è proporzionale al flusso coronarico distrettuale. L'acqua marcata con O-15, radionuclide con emivita di due minuti, è utilizzata come indicatore di flusso nello studio della perfusione cerebrale.
Fra i radiocomposti metabolici quello maggiormente impiegato è il fluoro-desossi-glucosio marcato con F-18 (F-18 FDG), che dopo iniezione endovenosa viene fosforilato a FDG-6-fosfato, il quale non va incontro a glicolisi e rimane quindi intrappolato a livello cellulare per diverse ore.
Poichè il glucosio rappresenta la principale sorgente di energia per il tessuto miocardico in condizioni di ischemia severa, il F-18 FDG è divenuto il tracciante di elezione per lo studio del metabolismo miocardico con PET, allo scopo di valutare la presenza di tessuto vitale in territori miocardici da sottoporre a procedure di rivascolarizzazione coronarica.
Il F-18 FDG è stato utilizzato anche nello studio del metabolismo cerebrale ed in particolare per individuare aree focali di ridotto metabolismo nell'epilessia parziale complessa e zone di ridotto metabolismo corticale nelle demenze di Alzheimer.
E’ tuttavia nel settore oncologico che gli studi PET con F-18 FDG presentano particolare interesse, poichè la valutazione del metabolismo tessutale è in grado di individuare il grado di malignità di una neoplasia e di distinguere, soprattutto dopo chemioterapia e radioterapia, se una massa residua è costituita da tessuto fibroso-necrotico o da tessuto neoplastico vitale.

Nonostante le sue grandi potenzialità, l'impiego clinico della PET è stato sino ad ora fortemente limitato dai costi elevati di impianto e di gestione del ciclotrone. Questi costi si vanno tuttavia riducendo in rapporto soprattutto all'evoluzione tecnologica dei ciclotroni per uso biomedico, la cui gestione è risultata progressivamente sempre più semplificata ed automatizzata. Ciò fa ritenere possibile in un prossimo futuro una maggior diffusione di questa tecnica.