Walidacja PET-MRI w kierunku chorób sercowo-naczyniowych

Pozytronowa tomografia emisyjna (PET) jest metodą nieinwazyjnego obrazowania procesu metabolicznego. Jest stosowany w medycynie klinicznej od wielu lat, a jego głównym zastosowaniem jest identyfikacja obszarów o zwiększonej aktywności metabolicznej jako możliwych nowotworów. Polega na użyciu radionuklidu (lub radioznacznika) znakowanego substancją chemiczną zaangażowaną w określony proces metaboliczny. Aby sygnał PET ze znacznika promieniotwórczego został wykryty przez skaner, radionuklid emituje niewielką dawkę promieniowania jonizującego. Przykłady powszechnie stosowanych radionuklidów obejmują 18FDG i 18Fluorek sodu (18NaF). Aby zlokalizować dokładnie te obszary nieprawidłowej lub zwiększonej aktywności metabolicznej, do korelacji anatomicznej tradycyjnie stosowano tomografię komputerową (CT).

Do niedawna PET-CT był w dużej mierze ograniczony do użytku w onkologii. Niedawno jednak PET-CT został wykorzystany do wykrywania wrażliwych płytek u osób z chorobą wieńcową. W chorobie niedokrwiennej serca 18F-fluorek działa jako marker nowej aktywności zwapnień w obrębie blaszki miażdżycowej. Podobnie jak w innych stanach, zwapnienie w miażdżycy tętnic wieńcowych występuje jako odpowiedź gojenia na intensywne martwicze zapalenie, co sprawia, że ​​fluorek 18F jest użytecznym markerem blaszki miażdżycowej wysokiego ryzyka. Zostało to wykazane u osób ze stabilną dławicą piersiową, a także zlokalizowanie blaszki miażdżycowej u osób z zawałem mięśnia sercowego w 90% przypadków.

Rezonans magnetyczny jest coraz częściej stosowany w obrazowaniu układu sercowo-naczyniowego i jest szczególnie atrakcyjny ze względu na jego zdolność do dostarczania informacji o strukturach tkanek miękkich zarówno z użyciem środków kontrastowych, jak i bez nich, a także bezpieczeństwo ze względu na brak narażenia na promieniowanie jonizujące i dużą szybkość obrazowania, co jest przydatne w poruszającym się narządzie, takim jak serce.

PET-MR działa inaczej niż PET-CT. PET polega na anihilacji protonów za pomocą elektronów, generując fotony o energii 511 keV, które są absorbowane w tkankach ciała w różny sposób w zależności od ich gęstości elektronowej (np. serce gęstsze niż płuca). Z tego powodu obrazy PET mogą być jaśniejsze lub ciemniejsze w różnych tkankach. Aby to uwzględnić, stosuje się technikę korekcji tłumienia. Zwykle ma to formę tak zwanego skanu transmisyjnego (tomografia komputerowa o niskiej intensywności), który ocenia gęstość tkanki i odpowiednio koryguje sygnał PET. Biorąc pod uwagę, że MRI mierzy gęstość protonów, a nie gęstość elektronów, potrzebne są różne techniki korekcji tłumienia. Nie ustalono jeszcze, jak najlepiej to zrobić, pomimo wielu wysiłków przy użyciu różnych technik.

Wcześniejsze badania przeprowadzone w jednym ośrodku wykazały wykonalność MRI-PET. Przełożenie tej techniki na praktykę kliniczną było ograniczone ze względu na globalny brak niezawodnych metod korekcji atenuacji. Podczas niedawnego stypendium Clinical Research Imaging Fellowship w Nowym Jorku współbadacz (dr Dweck) opracował nowatorską metodę korekcji tłumienia swobodnego oddychania w połączonym skanerze PET-MR, która skróciła czas skanowania i poprawiła wydajność oraz okazała się niezwykle obiecująca. W Edynburgu zainstalowano podobny połączony skaner PET-MR (mMR, Siemens, Erlangen, Niemcy), ale jeszcze nie powtórzono ani nie zweryfikowano tej techniki. Jeśli badacze mogą zademonstrować i zastosować metodę korekcji atenuacji, która jest akceptowalna i wykazuje dobrą porównywalność obrazów MRI-PET z obrazami PET-CT, mogą być w stanie zastosować tę metodę obrazowania jako alternatywę dla PET-CT.

Korzyści, które mogą przekładać się klinicznie, obejmują lepszą charakterystykę tkanek miękkich i znacznie zmniejszone dawki promieniowania. Technika ta może być stosowana w szeregu schorzeń, oprócz chorób układu krążenia i onkologii.

Badacze mają nadzieję na opracowanie odpowiedniej metody korekcji atenuacji, tak aby PET-MR mógł dorównać lub nawet zastąpić PET-CT jako technika obrazowania dostarczająca dokładnych informacji biologicznych, anatomicznych i funkcjonalnych u osób z chorobami układu krążenia przy niskich dawkach promieniowania.