Tomografia cu emisie de fotoni individuali (SPECT)

Tomografia prin emisie este o metodă imagistică care are ca reprezentante două tehnici principale utilizate în practica clinică și în cercetare: positron emission tomography (PET) și single-photon emission computed tomography (SPECT).

Aceste tehnici folosesc substanțe radioactive cu ajutorul cărora se obțin informații despre cum funcționează unele organe sau unele tumori. PET și SPECT sunt tehnici imagistice funcționale, spre deosebire de tehnicile radiologice (radiografia, computer tomografia) care sunt tehnici anatomice.

Tehnica SPECT folosește radiofarmaceutice legate de o substanță radioactivă (radioizotop) care emite un foton individual de tip gamma la fiecare dezintegrare atomică. Radiofarmaceuticul se distribuie la nivelul organismului sau la nivelul organelor de interes (os, inimă, creier). Trebuie menționat că în medicina nucleară radioizotopii utilizați emit miliarde de fotoni în fiecare secundă, fotoni care vor fi folosiți pentru obținerea unor imagini.

Dezintegrarea radioactivă

Pentru că în tehnica SPECT se folosesc substanțe radioactive și radiații gamma este important să cunoaștem elemente de bază despre aceste noțiuni.

Unele elemente chimice au nuclei care se află într-o stare instabilă. Acești nuclei își modifică starea până când ajung la stabilitate. Există două procese prin care un nucleu poate deveni stabil: fie prin eliberarea de energie sub formă de radiație gamma, fie prin expulzarea unor particule din nucleu. Aceste procese poartă numele de dezintegrare radioactivă.

Nucleii mari, instabili, pot elimina particule pentru a deveni stabili, iar cea mai mică particulă stabilă care este eliminată este formată din 2 neutroni și 2 protoni. Această emisie de particule poartă numele de radiație alfa, deoarece a fost printre primele tipuri de radiație descoperite.

O rază gamma este un foton produs de către un nucleu aflat în stare de excitație. Această radiație are o putere mare de pătrundere prin materie și nu este deviată de câmpuri electrice sau magnetice, de aceea prezintă un interes major în medicină.

Trebuie menționat că aceste tipuri de radiații sunt radiații ionizante - adică particulele sau radiațiile sunt susceptibile să transmită materiei iradiate energia lor. Acest proces se numește ionizare – poate conferi o încărcătură pozitivă sau negativă moleculelor din materia traversată de radiație. Acest lucru poate duce la recombinări sau reacții chimice.

Din cauza ionizării pot exista o serie de efecte secundare după expunerea la radiații (dar de obicei la dozele folosite în medicina nucleară nu apar simptome): greață și vărsături, leziuni cutanate, cataractă, leziuni ale măduvei osoase, leziuni ale tubului digestiv cu diaree și la doze foarte mari apariția unor cancere.

Un aparat SPECT este format din mai multe componente dintre care cele mai importante sunt:

• Colimatorul - Trebuie menționat că fotonii gamma se împrăștie în toate direcțiile, la 360 de grade. Pentru a putea forma o imagine a distribuției radiofarmaceuticului este necesar să fie detectate doar radiațiile gamma care provin dintr-o anumită direcție. Pentru acest lucru se folosește colimatorul, o componentă formată dintru-un strat de plumb (sau alte elemente grele, dense), strat perforat ca un fagure de miere de niște canale lungi. Astfel, doar radiațiile care provin dintr-un anumit unghi trec prin perforații, restul fiind oprite de pereții canalelor sau trec pe lângă colimator. Există mai multe tipuri de colimatoare, la care diferă lungimea canalelor sau grosimea pereților. Fiecare dintre aceste colimatoare se foloșeste în funcție de organul investigat.
• Detectorul gamma - Simplistic vorbind, acesta este format dintr-un cristal de scintilație care transformă radiațiile gamma în fotoni cu diverse lungimi de undă, care mai apoi sunt prelucrați și trasfomați de către un calculator în imagini.
• Unitatea de procesare a imaginilor

Radiofarmaceutice utilizate de rutină în examinarea SPECT

• Technetium 99m-HMPAO – utilizat pentru evaluarea perfuziei sangvine cerebrale și fluxului sangvin cerebral;
• Technetium 99m-HexaMIBI- utilizat în evaluarea perfuziei miocardice;
• Technetium 99m-Tetrophosmin - utilizat în evaluarea perfuziei miocardice;
• Talium 201 - utilizat în evaluarea perfuziei miocardice;
• Technetium 99m-pertechnetat - evaluarea funcției tiroidiene;
• Technetium 99m-DTPA - evaluarea funcțională a rinichiului (filtrarea glomerulară);
• Technetium 99m-MAG3 - evaluarea funcțională a rinichiului (secreția tubulară);
• Technetium 99m-MDP sau HDP - evalauarea sistemului osos;
• Technetium 99m-MAA - evaluarea perfuziei pulmonare;
• Technetium-99m microalbumina - detectarea ganglionului santinelă.

Există două tipuri de imagini care se pot obține prin tehnică SPECT:

• imagini planare: o proiecție bidimensională a distribuiției radiotrasorului într-un organ;
• imagini tomografice: imagine volumetrică, tridimensională a organului de interes, obținută prin captarea de radiații gamma din mai multe unghiuri. Detectorul se poate roti la 360 de grade în jurul pacientului. (1, 2, 3)

Indicațiile tehnicii SPECT

SPECT de sistem osos

După efectuarea unei scintigrafii osoase de corp întreg (imagine planară 2D) există posibilitatea ca medicul de medicină nucleară să nu poată preciza dacă o leziune focală hipercaptantă este de natură benignă sau malignă.

Un exemplu clasic în acest sens este prezența unei leziuni mici, hipercaptante, unice la nivelul unei vertebre la un pacient oncologic. Se pune problema dacă leziunea se află la nivelul corpului vertebral (fiind vorba despre o metastază) sau la nivelul arcurilor sau procesului spinos al vertebrei (osteofit, leziune degenerativ-inflamatorie). În acest caz este nevoie de o imagine tridimensională a vertebrei pentru a putea preciza cu o mai mare exactitate sediul leziunii. Astfel că se efectuează tehnica SPECT.

Există și alte cazuri când scintigrafia osoasă de corp întreg nu este edificatoare și se poate efectua SPECT: proteze de șold, contaminări, erori de injectare.

Principalele indicații:

• tumori osoase primare - osteosarcom, sarcom Ewing.
• tumori secundare – metastaze ale cancerelor de sân, de prostată și altele;
  
• osteomielită;
  
• necroză avasculară;
  
• artropatii;
  
• displazie fibroasă;
  
• fracturi de stres;
  
• evaluarea protezelor articulare;
  
• sacroileită;
  
• alte leziuni osoase.

Durata achiziției de imagini folosind tehnica SPECT este de aprozimativ 15-20 de minute, timp în care pacientul trebuie să stea nemișcat, de obicei în decubit dorsal.

Nu este necesară o pregătire specială a pentru a folosi tehnica SPECT, însă pacientul trebuie să se hidrateze cu 1,5 - 2 litri de lichid după injectare și să își golească vezica urinară înainte de efectuarea examinării.

Pregătirea pacientului, efectele adverse, contraindicațiile sunt aceleași ca și cele de la scintigrafia osoasă de corp întreg.

Trebuie reținut că tehnica SPECT de sistem osos nu se efectuează la toți pacienții care sunt examinați prin scintigrafie osoasă de corp întreg, ci doar în anumite cazuri sau circumstanțe speciale. (4)

SPECT de perfuzie pulmonară

Principalele aplicații clinice ale SPECT de perfuzie pulmonară:

• embolia pulmonară, monitorizarea și verificarea eficacității tratamentului;
• cancer bronho-pulmonar;
• bronhopneumopatia cronică obstructivă.

Rolul SPECT de perfuzie pulmonară este de a determina distribuția fluxului sangvin la nivelul plămânului. Este o examinare complementară tehnicilor radiologice ca angiografia pulmonară sau computer tomografia (CT). De asemnenea, SPECT poate aprecia tulburările de perfuzie ale plămânului apărute din cauza cancerului bronho-pulmonar. Pacientul nu necesită o pregătire anume, examinarea are o durată de 15-20 de minute cu pacientul în decubit dorsal. (5)

SPECT cerebral de perfuzie

În această investigație radiofarmaceuticul penetrează bariera hemato-encefalică și ajunge la nivelul structurilor cerebrale unde este fixat în raport cu fluxul sangvin. Astfel se pot evidenția zone hipoperfuzate, hiperperfuzate sau zone cu procese dislocuitoare de spațiu (tumori, abcese).

Principalele indicații clinice:

• determinarea cantitativă a fluxului sangvin cerebral;
• accident vascular cerebral (AVC);
• boala Alzheimer în care se observă hipoperfuzie parieto-temporală bilaterală;
• demențe post-infact cerebral;
• hidrocefalie;
• sindrom depresiv major în care apare hipoperfuzie bilaterală în lobii frontali;
• epilepsie;
• boala Parkinson;
• boala Huntington;
• traumatisme cerebrale;
• hemoragii subarahnoidiene;
• tumori craniene;
• evaluarea perfuziei cerebrale după tratamente sau intervenții neurochirurgicale.

Pacientul trebuie să fie într-un repaus fizic și psihic înainte și după injectare, până la efectuarea examinării. Pacientul va sta într-o cameră liniștită, slab luminată, iar în timpul examinării va sta în decubit dorsal cu capul fixat cu niște benzi. Este foarte important ca mișcările să fie cât mai mult limitate în timpul examinării pentru a nu apărea artefacte care pot compromite examinarea. (6)

SPECT cardiac de perfuzie

Examinarea explorează perfuzia miocardică, deoarece radiofarmaceuticul se fizează la nivelul miocitelor proporțional cu fluxul sangvin coronarian, dar și cu viabilitatea miocardului.

Principalele indicații clinice:

• diagnosticul și evaluarea necrozei miocardice;
• diagnosticul și evaluarea ischemiei miocardice;
• evaluarea viabilității miocardice, evaluarea miocardului hibernant;
• examinare complementară în diagnosticul sarcoidozei, cardiomiopatiei hipertrofice;
• diagnosticul diskineziilor ventriculare atunci când se folosește modul ekg-gated.

SPECT cardiac se poate efectua atât cu pacientul în repaus, cât și în timpul testului de efort.

Pacientul trebuie să oprească medicația în ziua efectuării investigației, să se hidrateze, iar după injectare să mănânce un prânz care stimulează colecistul cu scopul de a elimina radiofarmaceuticul de la nivelul sistemului digestiv pentru a nu crea artefacte asupra cordului.

Dacă se efectuează SPECT cardiac la efort este necesară pregătirea obișnuită a pacientului pentru testul de efort.

Durată examinării este de aproximativ 20 de minute cu pacientul așezat în decubit dorsal și uneori în decubit ventral (pe burtă). (7)

SPECT pentru detectarea ganglionului santinelă

Radiofarmaceuticul este injectat peritumoral și este apoi preluat de circulația limfatică. Astfel radiofarmaceuticul este drenat către ganglionii santinelă, care reprezintă prima stație în care pot ajunge celulele tumorale.

Aplicații clinice:

• melanomul malign;
• cancere ale tegumentului;
• cancerul de sân;
• cancer de col uterin;
  
• cancere din sferă ORL. (8)

Nu este necesară o pregătire specială a pacientului. Poziția acestuia în timpul examinării depinde de localizarea leziunii, pentru că aceasta trebuie să fie îndreptată spe detectorul gamma. Durată examinării este de aproximativ 20-30 de minute.

Ganglionii santinelă vor fi marcați pe suprafața tegumentului pentru a putea fi reperați cu ușurință de chirurg și excizați.

Trebuie menționat că tehnica SPECT este folosită la ora actuală împreună cu un sistem CT, astfel că majoritatea aparatelor existente pe piață sunt aparate hibride SPECT/CT.

Sumarizând, la o investigație SPECT/CT se efectuează două tipuri de imagini, care mai apoi sunt fuzionate într-o singură imagine. Acest lucru este util deoarece se obțin informații precise despre cum funcționează unele organe. Imaginile SPECT sunt obținute după administrarea intravenoasă a unui radiofarmaceutic cu afinitate pentru organul de interes. Radiația gamma provenită de la acest radiofarmaceutic este detectată mai apoi de un detector care se rotește în jurul pacientului la 360 de grade. În acest mod se obțin imagini care permit reconstrucția tridimensională a zonei de interes.

Imaginile CT sunt obținute în mod similar. Aparatul se învârte în jurul pacientului la 360 de grade obținându-se din nou imagini tridimensionale, cu mențiunea că la examinarea CT se folosesc radiații X.

De menționat că aparatele CT folosite în sistemele hibride SPECT/CT sunt „low dose”, iradiază foarte puțin și nu sunt potrivite pentru diagnostic exact, ci doar pentru a preciza cu o mai mare acuratețe poziția anatomică a leziunii de interes.

Similaritățile dintre SPECT și CT în achiziția și procesarea de imagini permit ca imaginile să poate fi fuzionate. (3)