La tomografia ad emissione di positroni (PET, Positron Emission Tomography) è una tecnica di medicina nucleare e diagnostica medica che produce immagini tridimensionali o mappe dei processi funzionali all'interno del corpo.

Descrizione

Consiste nell'iniezione (generalmente per via endovenosa) nel soggetto da esaminare, di un isotopo tracciante di breve vita media, legato chimicamente in una molecola attiva a livello metabolico. Dopo un tempo di attesa durante il quale la molecola metabolcamente attiva (spesso uno zucchero), raggiunge una determinata concentrazione all'interno dei tessuti organici da analizzare, il soggetto viene posizionano nello scanner. L'isotopo di breve vita media 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 (di energia paragonabile a quella dei raggi gamma) emessi in direzioni opposte fra loro. Questi fotoni sono rilevati quando raggiungono un materiale scintillante, nel dispositivo di scansione, dove creano un lampo luminoso, rilevato attraverso dei tubi fotomoltiplicatori. Punto cruciale della tecnica è la rilevazione simultanea di coppie di fotoni: i fotoni che non raggiungono il rilevatore in coppia, cioè entro un intervallo di tempo di pochi nanosecondi, non sono presi in considerazione. Dalla misurazione della posizione in cui il fotone colpisce il rilevatore, si può ricostruire la posizione del corpo da cui sono stati emessi, permettendo la determinazione dell'attività o dell'utilizzo chimico all'interno delle parti del corpo investigate. Lo scanner utilizza la rilevazione delle coppie di fotoni per mappare la densità dell'isotopo nel corpo, sottoforma di immagini di sezioni (generalmente trasverse) separate fra loro di 5 mm circa. La mappa risultante rappresenta i tessuti in cui la molecola campione si è maggiormente concentrata e viene letta e interpretata da uno specialista in medicina nucleare o in radiologia al fine di determinare una diagnosi ed il conseguente trattamento. Spesso, e sempre più frequentemente, le scansioni della Tomografia a Emissione di Positroni sono raffrontate con le scansioni a Risonanza Magnetica Nucleare, fornendo informazioni sia anatomiche e morfologiche, sia metaboliche (in sostanza, su come il tessuto o l'organo siamo conformati e su cosa stiano facendo). La TEP è usata estensivamente in oncologia clinica (per avere rappresentazioni dei tumori e per la ricerca di metastasi) e nelle ricerche cardiologiche e neurologiche. Metodi di indagine alternativi sono la tomografia assiale computerizzata a raggi X (TAC), la risonanza magnetica nucleare (RMN), la Risonanza Magnetica Funzionale (RMF) e la Tomografia Computerizzata a Ultrasuoni e a emissione di singolo fotone.

Ad ogni modo, mentre gli altri metodi di scansione, come la TAC e la RMN permettono di identificare alterazioni organiche e anatomiche nel corpo umano, le scansioni PET sono in grado di rilevare alterazioni a livello biologico molecolare che spesso precedono l'alterazione anatomica, attraverso l'uso di marcatori molecolari che presentano un diverso ritmo di assorbimento a seconda del tessuto interessato. 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).

I radionuclidi utilizzati nella scansione PET sono generalmente isotopi con breve tempo di dimezzamento, come ¹¹C (~20 min), ¹³N (~10 min), ¹⁵O (~2 min) e ¹⁸F (~110 min). Per via del loro basso tempo di dimezzamento, i radioisotopi devono essere prodotti da un ciclotrone posizionato in prossimità dello scasionatore TEP. Questi radionuclidi sono incorporati in composti normalmente assimilati dal corpo umano, come il glucosio, l'acqua o l'ammoniaca, e quindi iniettati nel corpo da analizzare per tracciare i luoghi in qui vengono a distribuirsi. I composti così contrassegnati vengono chiamati radiotraccianti.

La TEP come tecnica di indagine scientifica sugli esseri umani è limitata dalla necessità di ciharezza richiesta dai comitati etici sull'iniezione di materiale radioattivo sui pazienti e anche dal fatto che non è consigliabile sottoporre il medesimo soggetto a troppe scansioni. Nella ricerca neurologica questa limitazione può essere aggirata tramite l'utilizzo di radionuclidi a vita breve, che comportano una minor quantità di radiazioni. La TEP gioca un ruolo sempre maggione nella verifica della risposta alla terapia, specialmente in particolari terapie anti-cancro (e.g. Young et al. 1999).

La TEP è usata anche in studi pre-clinici sugli animali, dove invece le indagini ripetute sulle stesso soggetto sono consentite. Queste ricerche si sono dimostrate particolamente valide nella ricerca sul cancro, dove si registra un aumento della qualità statistica dei dati e una sostanziale riduzione del numero di animali richiesti per ogni singolo studio. Una ulteriore limitazione alla diffusione della TEP è il costo dei ciclotroni per la produzione dei radionuclidi di breve tempo di dimezzamento. Pochi ospedali e Università possono permettersi l'acquisto e il mantenimento di apparati costosi e la maggior parte dei TEP clinici è supportata da fornitori esterni di radiotraccianti, che riforniscono più strutture contemporaneamente. Questo vincolo limita l'uso della TEP clinica principalmente all'uso di traccianti contrassegnati con il ¹⁸F, che avendo un tempo di dimezzamento di 110 minuti può essere trasportato ad una distanza ragionevole prima di essere utilizzato, oopure al ⁸²Rb, che può essere creato anche in acceleratori portatili. Quest'ultimo è usato per lo studio dell'irrorazione del miocardio.

Vedi Anche

• radioattività
• antimateria
• neuroscienze

Link esterni

• Let's Play PET - Very good illustrated introduction to PET
• Imaging Atlas of PET-CT
• Nuclear Medicine Information
• Introduction to PET Physics
• GE HealthCare, Philips, Siemens - Major manufacturers of PET scanners
• Thompson Cancer Survival Research Center info on PET
• What is PET?

Diagnostica medica | neuroscienze

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