3 Medicina Nucleare

Medicina Nucleare
Introduzione: La medicina nucleare è una branca della medicina, che
mediante l’iniezione di un radio farmaco e la sua l’assunzione, il trasporto, la
distribuzione, l’accumulo e l’eliminazione, ci consente di valutare i processi
biologici a carico dei diversi organi e tessuti, si tratta quindi di un imaging
funzionale. Il radiofarmaco, diverso a seconda dell’organo da studiare, una
volta iniettato, fa si che vengano prodotti dei fotoni o raggi gamma, che
vengono rilevati dalle apparecchiature utilizzate in medicina nucleare e
tramite un complesso sistema di acquisizione dei dati ed elaborazione
otterremo un’immagine dell’organo, in particolare una mappa di distribuzione
del radio farmaco nell’organo in modo da valutarne la funzionalità.
La
medicina
nucleare,
differentemente dalla radiologia
tradizionale che utilizza i raggi X
(TC), gli ultrasuoni (ecografia) e le
radiofrequenze (RM), utilizza i
raggi gamma. Inoltre mentre con
la radiologia tradizionale sono le
apparecchiature ad emettere
radiazioni (qualsiasi esse siano),
nella medicina nucleare è il
paziente ad emettere radiazioni
dopo
somministrazioni
di
tracciante radioattivo e la macchina non fa altro che ricevere queste radiazioni ed elaborare immagini per la
diagnosi e la terapia di patologie umane al livello di organi e tessuti.
Per far sì che ciò accada c’è bisogno di:
 Una sorgente radioattiva a scopo terapeutico (per eliminare il bersaglio) o a scopo diagnostico (per
trasmettere energia all’esterno del corpo umano). La medicina nucleare, contrariamente alla
radiologia e alle sue metodiche tomografiche, come detto, ha una sorgente di radiazioni interna
all’organismo umano. Quindi il principio di funzionamento delle due metodiche è completamente
differente e affinché il soggetto diventi fonte di radiazioni è necessario che al paziente venga
somministrato un tracciante ad emissione di raggi gamma.
 Un vettore per veicolare la radioattività nel punto in cui serve tale vettore può essere
rappresentato da qualunque molecola bioattiva che entra nei processi biochimici della cellula o che
fa un percorso nel corpo umano e indica la funzione di un organo (studio funzionale). I composti
utilizzati sono formati da un vettore (proteine già presenti all’interno del corpo oppure proteine di
sintesi) che ha il compito di veicolare il radionuclide nell'organo bersaglio, da un radionuclide
emettitore di radioattività e infine da un legame tra vettore e radionuclide abbastanza stabile da
non rompersi. Il composto è somministrato generalmente per via endovenosa.
 Infine serve un sistema di rilevazione della radioattività, come il tomografo o la Y camera, che non
emette radiazioni ma rileva un segnale che proviene dal corpo umano.
Indicazioni: Le metodiche di medicina nucleare possono essere:
-
Diagnostiche-prognostiche: Rappresentano le principali applicazioni, il segnale
somministrato in genere per via endovenosa viene rilevato dall’esterno attraverso
apparecchiature specialistiche. Le metodiche diagnostiche rendono evidente la
radioattività trasmessa sottoforma di fotoni γ, cioè onde elettromagnetiche altamente
penetranti. Con queste metodiche è possibile rendere evidente la biodistribuzione,
l’accumulo e l’escrezione di traccianti radioattivi, nonché di estrarre dati quantitativi e
porli in curve attività-tempo, quindi seguire dinamicamente un processo.
• Esplorare e misurare funzioni organiche per verificare se siano normali o
alterate e stabilire l’entità dell’alterazione
• Evidenziare lesioni localizzate in organi o apparati attraverso l'alterazione di
funzioni biologiche che la lesione determina
-
Terapeutiche: il radionuclide e il veicolo sono somministrati a dosi più alte allo scopo di
irradiare un processo patologico. Per poter irradiare e uccidere le cellule del tumore vanno
usati radionuclidi che emettono particelle α o β (radiazione corpuscolata), perché danno
un alto trasferimento di energia e riescono più facilmente ad uccidere il bersaglio. In
questo caso sono utilizzabili solo a scopo terapeutico perché percorrono una brevissima
distanza nella materia, la ionizzano e provocano danni al DNA, non sono utilizzabili su
materia sana, ad esempio il tumore della tiroide si cura con lo iodio radioattivo, in quanto
lo iodio è capace di concentrarsi al livello delle cellule tumorali in modo tale da ottenere
un effetto mirato sulle cellule tumorali.
• Utilizzare meccanismi biologici elettivi per caratterizzare la natura di una
lesione o realizzare un effetto radiobiologico locale, utile ai fini terapeutici
Sostanze radioattivi e decadimento: Una sostanza
radioattiva usata in medicina nucleare è anche
detta radionuclide cioè un atomo con nucleo
instabile per che tende spontaneamente alla
stabilità. In natura non esistono elementi instabili e
il processo attraverso il quale un atomo instabile si
trasforma in uno stabile è detto decadimento radioattivo, quando parliamo di decadimento
radioattivo possiamo anche parlare di trasformazione di un atomo padre (instabile) in uni figlio
(stabile). Normalmente i radionuclidi si indicano con una simbologia precisa: simbolo dell’elemento
secondo la tavola di Mendeleev + numero di massa in alto a sx (A) che indica in numero dei neutroni
più i protoni, numero atomico in basso a sinistra (Z) che indica il numero dei soli protoni e di lato a
destra c’è il numero di neutroni (N). In genere il numero di massa si trova in alto a sx del simbolo e,
una volta saputo, è possibile sapere anche il numero di neutroni (numero di massa – numero
atomico).
Quindi il radionuclide è un atomo di un elemento il cui nucleo è instabile, si trasforma in un nucleo
stabile attraverso un processo di trasformazione che richiede emissione di energia (decadimento
radioattivo), in quanto l’instabilità deriva da un sovraccarico di energia all’interno del nucleo.
L’energia è persa sotto forma di fotoni γ o di radiazione corpuscolata e il nuclide figlio, rispetto al
padre, può avere numero atomico ridotto, aumentato o invariato (transizione isomerica). Il
decadimento radioattivo non è influenzato né dalla temperatura, né dalla pressione e né dalle
combinazioni chimiche, quindi è qualcosa di imperturbabile; ciò significa che quando i radionuclidi
vengono combinati al vettore, non si va ad alterare il loro tempo di decadimento.
Esistono diversi tipo di decadimento radioattivo:

Decadimento α = Parte da un atomo padre per trasformarsi in uno figlio. Avviene per
nuclei molto pesanti ed instabili che, per raggiungere la stabilità, emettono particelle α di
massa 4 e carica +2 (praticamente un nucleo di elio quindi una particella composta da 2
neutroni e 2 protoni), sono molto pesanti e molto cariche: viaggiano per brevi distanze
nella materia, ma ionizzano molto la materia che attraversano, in genere usate a scopo
terapeutico.

Decadimento β - = Parte da un atomo padre per trasformarsi in uno figlio. Il nucleo è
instabile per un eccesso di neutroni; il neutrone nel processo di decadimento si trasforma
in protone e rimane una particella a carica negativa -1 nel nucleo, che viene emessa sotto
forma di particella β- ed ha la massa dell’elettrone. Anche tali particelle viaggiano nella
materia ionizzando ma per una distanza leggermente maggiore rispetto alle α. A
differenza dell’elettrone che origina dagli orbitali esterni la particella β- origina dal nucleo
Decadimento β + = Parte da un atomo padre per trasformarsi in uno figlio. In questo caso è
un protone a trasformarsi in neutrone, per cui rimane una carica positiva +1 nel nucleo, la
quale viene espulsa sotto forma di positrone, cioè una particella che ha la massa
dell’elettrone ma carica opposta: viaggia poco nella materia ma, scontrandosi con un
elettrone, le masse delle due particelle scompaiono e compare energia. Si usa nella PET.
Decadimento γ o Transizione isomerica: Il nucleo si trasforma emettendo energia ma
non cambia né il numero atomico né il numero di massa; l’energia è rilasciata sotto


forma di fotoni γ, spesso il nuclide figlio è in uno stato di stabilità non del tutto definita,
per questo è detto Metastabile (un esempio di nuclide figlio metastabile è il 𝑇𝑐 99𝑚 ).
Caratteristiche Le particelle α non viaggiano molto nella materia e
per schermarle è perfino sufficiente un foglio di carta, in quanto
percorrono distanze davvero infinitesimali e non lo supererebbero.
Le particelle β possono viaggiare un po’ in più e vengono schermate
con la plastica. I fotoni γ che vengono dal nucleo sono altamente
penetranti e vengono schermati dal piombo. I raggi γ e i raggi X
hanno le stesse proprietà fisiche (sono entrambi schermati dal
piombo) ma la differenza è che i raggi γ vengono dal nucleo mentre i
raggi X vengono dal riarrangiamento dell’elettrone
degli orbitali nell’atomo.
Impiego: Ogni diverso tipo di decadimento ha un diverso impiego nella medicina nucleare:
 Il decadimento α è usato con scopo terapeutico
 Il decadimento β + viene usate come radiofarmaco nella PET
 I raggi γ vengono impiegati nella SPECT.
Leggi fisiche: Avendo una sostanza radioattiva, non si può dire quale atomo precisamente decadrà in
quel preciso istante ma si può definire la frazione di atomi che decade nell’unità di tempo. Il
decadimento è un processo casuale ma è regolato da una legge fisica di tipo esponenziale (𝑁(𝑡) =
𝑁0 𝑒 −𝜆𝑡 ). Questa legge ci dice che per un qualunque elemento il numero di atomi decaduti è
direttamente proporzionale al numero iniziale di atomi (N0) moltiplicato per e (numero di Nepero)
elevato al prodotto di t (tempo trascorso cioè variabile indipendente) e 𝜆 (costante di decadimento
propria di ogni elemento, cioè la frazione di atomi che decade nell’unità di tempo ed è tipica di ogni
singolo radionuclide).
Se poniamo su un grafico questa legge si ottiene un’esponenziale negativa in cui per ogni unità di
tempo decade una frazione costante di atomi (sull’asse Y c’è la radioattività, sull’asse X il tempo). La
particolarità di questa curva e che tende asintoticamente all’asse delle ascisse cioè non la tocca mai e
questo in termini pratici significa che ogni atomo presente non smette mai di rilasciare radiazioni,
sono infinitesimali e innocue ma ci sono. Se poniamo quest’equazione su una scala semilogaritmica si
ottiene una retta, la cui inclinazione è λ: più è inclinata la retta, più è rapido il decadimento, ci sono
radionuclidi che decadono rapidamente e radionuclidi che decadono lentamente e viceversa.
Radioattività al tempo T= Radioattività al 𝑇0 𝑒 −𝜆𝑡
Una misura della velocità di decadimento è L’EMIVITA FISICA, cioè il tempo necessario affinché la
dose di radioattività si dimezzi. Quindi se consideriamo una dose di Tecnezio(Tc) di 10 dopo sei ore
sarà 5, dopo altre sei ore sarà 2.5 e così via, dunque più breve è l’emivita più rapidamente questo
nuclide decadrà e questo vuol dire che la dose di radiazione al paziente sarà minore.
Il radionuclide unito ad una molecola biologica, organica o sintetica, non presenta più la sola emivita
fisica ma presenta anche L’EMIVITA BIOLOGICA del vettore, che ha un suo percorso biochimico
(catabolismo, escrezione etc.). L’emivita biologica è il tempo necessario affinché la concentrazione di
tale sostanza si riduca del 50%, il tempo che il corpo impiega ad eliminare una determinata sostanza
radioattiva. Se si utilizza un tracciante eliminato per via renale dovrò far bere il paziente per
accelerare l’emivita biologica.
Se introduciamo una sostanza radioattiva nell’organismo
scomparirà sia per effetto del decadimento radioattivo
(emivita fisica), sia per effetto dell’eliminazione biologica della
sostanza (emivita biologica) la somma di queste due emivita è
detta emivita effettiva, quindi l’emivita effettiva è sempre
molto più bassa dell’emivita fisica.
Emivita effettiva
eff = biol + 
T1/2eff = (T1/2biol x T1/2biol +
T )
L’altro parametro importante è L’ENERGIA DI EMISSIONE, che può essere più o meno favorevole in
relazione all’apparecchiatura che utilizzo. Per la medicina nucleare tradizionale per la scintigrafia
ossea e la scintigrafia miocardica oggi si utilizzano y camere tomografiche la cui rilevazione ottimale è
proprio intorno ai 150 KeV, per cui il Tc oltre ad essere più favorevole per l’emivita è più favorevole
anche per l’energia di emissione quindi posso iniettare anche una dose relativamente bassa per
ottenere delle immagini sufficienti ad ottenere delle informazioni diagnostiche. Questo è il motivo
per cui laddove possibile si utilizza sempre il Tc a meno che non è necessario utilizzare altri composti
con un tropismo per le cellule di interesse.
Radionuclidi: I radionuclidi in medicina sono prodotti
artificialmente. La maggior parte dei radionuclidi sono fatti
al ciclotrone o mini ciclotrone (entrambi troppo
dispendiosi dal punto di vista economico) altri ancora sono
fatti in reattori nucleari o in generatori. Il generatore (Il
sistema più economico che permette di avere tecnezio 99
sempre disponibile in loco) è un sistema organizzato in
modo che il Molibdeno sia legato in modo stabile ad una
colonna di silica gel e si trasformi in Tecnezio99m; infatti è
necessario far passare una soluzione salina sotto vuoto
nella colonna (più volte al giorno, processo chiamato
eluizione), cosicché nel sito di fuoriuscita della soluzione
raccoglierò non solo la soluzione stessa ma anche il
Tecnezio pertecnetato che si troverà al suo interno.
Radionuclidi per applicazioni terapeutiche: Sono quelli poco penetranti ma molto efficaci
(decadimento α e β), cioè hanno un elevato LET (Linear Energy Transfer). Il LET è l’unità di misura che
quantifica il trasferimento di energia alla materia con successivo danno al DNA. Il più usato tra questi
è lo 131𝐼 che oltre ad emettere particelle β- sfruttate in terapia (distruggono l’organo) emette anche
fotoni γ sfruttati nella diagnostica (oltre all’effetto terapeutico tiroideo, posso seguirne anche il
percorso nel corpo umano). Lo 131𝐼 è uno dei più usati con scopo terapeutico per i carcinomi
differenziati dalla tiroide poiché esso viene captato selettivamente dalla tiroide ed è organificato nei
precursori degli ormoni tiroidei quindi consente un accumulo selettivo nell’organo bersaglio.
Radionuclidi per applicazioni diagnostiche: I radionuclidi si possono dividere in tre categorie: gamma
emittente puro, beta emittente e infine un misto dei primi due.
 Il radionuclide γ-emittente puro più usato nelle metodiche diagnostiche è il Tecnezio99m,
tanto che si marca più dell’80% delle sostanze utilizzate a scopo diagnostico in medicina
nucleare. La sua emivita è 6 ore e l’energia che emette è rappresentata da fotoni γ di 140
KeV (Avere un’emivita fisica di 6ore significa che quello che io somministro al paziente da
un punto di vista fisico, cioè di radiazioni che emette, è la metà ogni sei ore per questo
è il tracciante più utilizzato in quanto se lo somministro la mattina, la sera o la mattina
seguente esso sarà indosabile per la velocità di eliminazione molto rapida). Il Tecnezio
viene prodotto da un generatore a partire dal Molibdeno99, per decadimento β -, si
trasforma in Tecnezio99m dove m sta per Metastabile, perché pur essendo un nucleo figlio
rimane comunque parzialmente instabile e continua ad emettere fotoni γ per raggiungere

la stabilità. Altri esempi di gamma emittente sono lo 123𝐼 con emivita di 13 ore e picco di
emissione di 159 KeV e lo 131𝐼 con un’emivita di 8 giorni e picco di emissione a 364 KeV
(questo però è sia un gamma che beta emittente quindi può essere scusato sia a scopo
diagnostico (y) che terapeutico(beta).
I radionuclidi positrone-emittenti hanno emivita molto breve, nell’ordine del minuto, e
il più usato tra questi è il Fluoro18, usato per generare il Fluoro-Desossi-Glucosio(FDG),
un tracciante usato in diagnostica oncologica. L FDG è usato come radiofarmaco nella
PET e ha un’emivita di 110 minuti. Il fatto che l’emivita di queste sostanze sia così breve,
eccetto il fluoro, costringe a produrli in loco e usarli immediatamente, altrimenti i
radionuclidi decadono troppo presto. Ciò ha comportato l’installazione nelle divisioni di
medicina nucleare di mini-ciclotroni, piccoli acceleratori di particelle che producono
positroni in loco, usati per bombardare dei nuclei stabili, così da farli diventare instabili.
I radionuclidi semplici sono utilizzati in quanto tali come lo iodio, per la scintigrafia tiroidea o la terapia
metabolica della tiroide. In questo caso utilizzo un radionuclide che è omologo alla sostanza naturale,
infatti il sale viene concentrato al livello della tiroide, la cinetica biologica è uguale a quella del
composto naturale e l’unica la differenza è che, essendo radioattivo, lo posso rilevare dall’esterno.
Il radioisotopo è un isotopo radiattivo (come il tallio) che può essere somministrato direttamente.
Invece in molte altre lesioni noi dobbiamo marcare specifiche molecole o specifici farmaci che vanno
nella lesione o nell’organo che dobbiamo analizzare e che quindi chiameremo radiofarmaci o
radiocomposti. I radiocomposti o radiofarmaci sono sostanze fredde marcate con un radionuclide che
consente di seguirne la cinetica nell’organismo, uso traccianti freddi dotati di un tropismo cellulare
d’organo molto simile alle sostanze naturali. Con i radionuclidi possiamo marcare vari vettori
(proteine organiche o di sintesi che ci consentono di veicolare la radioattività nell’organo bersaglio).
Ogni organo ha il suo radiofarmaco a volte anche più di uno. I radiofarmaci possono essere usati sia a
scopo diagnostico che terapeutico. Quelli usati a scopo diagnostico sono anche detti traccianti
(tracciano un processo fisiologico o patologico). Importante è non confondere i traccianti con il mdc.
Il tracciante è un composto iniettato in quantità infinitesimale tali da non essere farmacologicamente
attivi mentre il mdc è iniettato in quantità maggiori tali da essere farmacologicamente attivo, inoltre il
tracciante emette una radioattività che è detectata da strumenti all’esterno del corpo mentre il mdc
altera la densità del tessuto dov'è presente affinché possa assorbire più radiazioni del normale.
I traccianti utilizzati in linea generale si suddividono in quattro categorie:



Omogenei: composti uguali a quelli naturali ma differiscono da essi per il semplice fatto
di essere radioattivi, come lo iodio131 lo iodio è normalmente presente nel nostro
organismo (tiroide) e può essere usato come radiofarmaco sfruttando la radioattività
del centro del nucleo
Eterogenei: sono composti che pur non essendo uguali a quelli presenti in natura hanno
una cinetica biologica eguale, ad esempio il fluodesossiglucosio che è simile ma non
identico al glucosio o il tallio2012, un analogo del K che si comporta esattamente come
il K dal sangue entra nella cellula attraverso una pompa Na/K il tallio è un tacciante
utilizzato nello studio del cuore molto affine al tallio essendo il cuore un muscolo ricco
di pompe na/k. Un altro esempio è l’octeotride marcato con Indio 111 che è un
radiocomposto perché l’octeotride è un analogo della somatostatina normalmente
presente in tumori e in vari organi, ha la capacità di marcare quei tumori che esprimono
i recettori per la somatostatina.
Indicatori: sono sostanze naturali normalmente assenti all’interno del corpo ma che se
iniettate hanno la capacità di tracciare una specifica funzione come l’escrezione renale o
la perfusione miocardico.
Inoltre sono:

Positivi: si concentrano a livello della lesione, che viene evidenziata come calda, il
tracciante si è localizzato nel tessuto patologico ad esempio i difosfonati hanno elevato
tropismo per il metabolismo osseo e
tutte le zone ipercaptanti sono zone
ad elevata attività osteoblastica, in
questo caso il tracciante si comporta
come positivo; lo stesso sarebbe
con una scintigrafia tiroidea in un
paziente dove ci sono aree
iperfunzionante che captano più
iodio; se somministro il tallio a un
paziente con tumore cerebrale,
questo si lega alla lesione ma non al
cervello.

Negativi: E’ un tracciante che si lega all’organo anatomicamente ma non alla lesione nella
quale avremo assenza di segnale (il tracciante positivo invece si lega direttamente alla
lesione e non all’organo in cui la lesione è presente) per cui identifica la lesione come
zona priva di captazione. Il tracciante si concentra nel tessuto sano e la lesione rimane
fredda, ad esempio nell’infarto del miocardio se somministro il tallio penetra nella cellula
miocardica sana poiché è l’analogo del K di cui la fibrocellula miocardica è avida. Se però
la cellula è morta non c’è l’integrità della membrana cellulare la pompa Na/K non
funziona, le cellule non saranno in grado di captare il tallio che quindi si comporta da
tracciante negativo. I
composti
tecneziati
penetrano nelle cellule
coronariche
in
dipendenza del flusso
coronarico e in virtù di
un’integrità
delle
membrane cellulari. Se
ho un infarto di una parte
del
miocardio
il
tracciante si comporta in
modo negativo ovvero la
assenza di captazione in
quella zona è indice di patologia miocardica.

Esistono anche dei traccianti misti (sia negativi che positivi) a seconda dell’organo che
studiamo e uno di questi è il tallio 201 che è un tracciante analogo del potassio quindi
risulterà positivo se noi lo utilizziamo nelle lesioni neoplastiche dove c’è un ipercellularità
e un aumento di attività delle pompe sodio potassio, se invece lo utilizzo nel cuore per
vedere un infarto esso risulterà negativo perchè andrà sul cuore sano ma non nell’area
infartuata.
I traccianti che utilizziamo hanno un’emissione elettromagnetica ad elevata frequenza; la radiazione
X proviene dal nucleo, mentre quella gamma proviene dal suo interno.
Quali sono i traccianti più utilizzati in medicina nucleare?
1. Tecnezio -99m ( emette a energia 140 keV e ha un’emivita di 6h)
2. Iodio-123 (emette a energia 159keV e ha un’emivita di 13.2h)
3. Iodio-131 (emette a energia di 364 keV e ha un’emivita di 8gg)
4. Tallio-201 ( emette a energia di 69-81 keV e ha un’emivita di 73h)
Radiofarmaci non convenzionali: Esempi di radiofarmaci non convenzionali sono l’ammoniaca per la
perfusione cardiaca, la fluorocolina per le membrane cellulari, la bromocriptina per lo studio della
proliferazione cellullare e la fluorocolina per lo studio del carcinoma prostatico.
Quello che distingue il radiofarmaco dal mezzo di contrasto di radiologia è la quantità somministrata:
il radiofarmaco è dato a scopo diagnostico in quantità infinitesimali della sostanza veicolo, quindi si
parla di nanomoli che trasportano la quantità desiderata di radiazioni γ, che non hanno azione
farmacologica e non perturbano il sistema. Con il mezzo di contrasto invece si esalta il segnale da
rilevare in radiologia: se il MdC ha alto numero atomico, aumenta l’attenuazione in un tessuto e quindi
ne somministro quantità farmacologiche (addirittura grammi, così da perturbare il segnale.
NB. Un tracciante può essere caldo per alcune patologie e freddo per altre: per esempio il Tallio è
positivo per le neoplasie ma è negativo per la perfusione miocardica
NB. Gli indicatori sono delle sostanze che normalmente non sono presenti all’interno dell’organismo
ma possono entrare in particolari processi fisiologici e patologici, dando informazioni sulle funzioni
d’organo (perfusione miocardica, escrezione biliare)
Metodica di Studio: A seconda del composto che utilizzo posso studiare funzioni diverse al livello dello
stesso organo. Ad esempio al livello del cuore se uso l’acqua va nelle coronarie e permette di fare
studi di flusso, se somministro zucchero marcato con fluoro18 al livello del cuore le cellule captano lo
zucchero. Le informazioni che otteniamo attraverso questo processo emissivo (assunzione, trasporto,
distribuzione e eliminazione) sono tradotte in immagini funzionali che non sono altro che una
distribuzione spaziale e temporale acquisendo degli studi dinamici con immagini seriate nel tempo di
una specifica funzione biologica dell’organo in studio. Sostanzialmente quando utilizziamo queste
metodiche vogliamo da un lato esplorare una specifica funzione e dall’altro posso fare delle misure
quantitative rispetto a quelle di normale funzionalità talvolta sufficienti ai fini diagnostici come nel
caso di una scintigrafia ossea.
Come otteniamo questo? Attraverso tre fasi fondamentali:
1. Somministrazione del tracciante al paziente. Vie di somministrazione: Le vie di
somministrazioni del tracciante al paziente possono essere:
 Endovenosa
 Orale se voglio studiare il transito esofageo o il tempo di svuotamento gastrico
 Sottocutanea rara ad esempio ricerca del linfonodo sentinella eseguita in molti
pazienti in preparazione dell’intervento chirurgico per poi ricercare con una sonda il
linfonodo sentinella
 Sottomucosa
 Intra-rachidea
 Intra-arteriosa
Quasi tutti i traccianti che noi utilizziamo li somministriamo per via endovenosa ma lo
Iodio 131 si da anche in capsule. La via sottocutanea è utilizzata esclusivamente per la
metodica del linfonodo sentinella per la diagnostica del cancro della mammella.
2. Acquisizione delle immagini
3. Elaborazione dei dati da parte del computer tramite una diversa scala dei colori a seconda
dei raggi gamma ricevuti.
Uno degli obiettivi a scopo diagnostico è quello di evidenziare le alterazioni funzionali in una fase
molto precoce poiché le alterazioni funzionali precedono sempre le alterazioni strutturali (ad
esempio in caso di un infarto del miocardio se faccio una PET prima dello sviluppo dell’infarto del
miocardio sarò in grado di determinare una riduzione del flusso coronarico, un’alterazione funzionale
prima ancor che si manifesti un’alterazione morfologica) o addirittura l’obiettivo più importante è di
individuare i pazienti che poi nel corso degli anni sviluppano il rischio di avere quella patologia
consentendo di mettere in campo delle strategie di tipo preventivo.
STRUMENTI UTILIZZATI
Nello svolgimento di procedure diagnostiche medico-nucleari si somministra il radiofarmaco selezionato a
seconda della funzione che voglio studiare, si acquisiscono le immagini e si elaborano i dati. Le
apparecchiature utilizzate per la produzione di immagini (gamma camera e tomografo PET) utilizzano
dei cristalli a scintillazione che consentono la visualizzazione della zone di fissazione del radionuclide
all'interno dell'organismo. Tali cristalli emettono luce quando vengono colpiti dalla radiazione gamma,
emessa direttamente dal radiofarmaco che viene iniettato al paziente o generata
per annichilazione dei positroni emessi dai radiofarmaci
per la PET (in quest'ultimo caso vengono ricercati
gli eventi di coincidenza, per maggiori dettagli consultare
la relativa voce) . La luce così rilevata è poi convertita in
un segnale elettrico-digitale per l'analisi computerizzata.
 Calibratore di dose
 Gamma camera stazionaria
 Tomografia computerizzata ad emissione di
fotone singolo (SPECT)
 Tomografia emissione di positroni (PET)
Y CAMERA
Se si usano radionuclidi y-emittenti le
immagini si acquisiscono con la y-camera,
un sistema che si basa sulla proprietà di
alcuni rilevatori di convertire l’energia dei
fotoni y che fuoriescono dal paziente in
fotoni luminosi, che a loro volta vengono
trasformati in impulsi elettronici. La
trasformazione di fotoni γ in impulsi
elettrici avviene grazie a cristalli sensibili ai
raggi γ che una volta colpiti si illuminano
emettendo un fotone luminoso che a sua
volta viene amplificato e trasformato in
impulso elettrico prima analogico e poi
digitale. La cosa importante in queste
trasformazioni è che il segnale elettrico in
uscita sarà proporzionale all’energia dei
fotoni rilevati.
Esistono varie tipologie di γ-camera a seconda del numero di teste detettrici (testate da una a tre) e in
base alla loro mobilità, quelle mobili a più di una testa possono eseguire oltre che scintigrafia anche
esami tomografici.
L’aspetto dell’apparecchiatura è simile alla TC, la differenza è che l’oggetto emette la radiazione e
l’apparecchio che rileva le radiazioni. Le stesse differenze che si avevano tra la radiologia tradizionale e la
TC si hanno tra un’immagine planare e un’immagine tomografica in medicina nucleare
La testata avrà all’interno delle componenti che sono poi unite ad un circuito elettrico che manda i dati
acquisiti al calcolatore del dato che converte il dato da dato numerico ad un dato digitale generando
un’immagine. All’interno della y camera troviamo:

Il collimatore: Questa è la prima interfaccia col paziente, quindi il collimatore è quello che è a
contatto con il pazienteè la prima parte della gamma-camera, rileva le radiazioni e generalmente
ha un elevato numero atomico, quindi ha un alto potere schermante le radiazioni. Esso è una piastra
costituita da fori e da setti, cioè da setti e da colonne di piombo, quindi in sostanza è come se fosse
una colonna di piombo forata. Il suo scopo è andare a definire il campo di vista del cristallo e definire
l’esatta direzione dei raggi gamma, che ovviamente non vanno tutti nella stessa direzione, quindi il
collimatore serve a direzionarli, a scegliere quelli che arrivano SOLO perpendicolarmente a esso ed
escludendo tutti gli altri. Quindi il collimatore è una lastra di piombo forato che serve a far passare
solo i fotoni γ che viaggiano in una certa direzione però Non distingue tra i raggi “buoni” e quelli
“cattivi” a differenti energie.
Lo spessore dei setti, che costruiscono il collimatore varia in base all’energia dei fotoni i radio
farmaci utilizzati vengono coniugati con nuclidi emittenti, uno dei quali è il Tecnezio 99; per ottenere
altri tipi di immagini sono utilizzati dei nuclidi più potenti (Iodio 131) e in questo caso, poiché il
potere assorbente si riduce all’aumentare dell’energia, per ottenere immagini di qualità migliore,i
collimatori devo essere più pesanti.
In base alla geometria distinguiamo diversi tipi di collimatori:
- Parallel – hole  Il parallel – hole è quello più utilizzato, focalizzato all’infinito. Presenta dei fori
paralleli tra loro e perpendicolari alla superficie del cristallo e,come detto prima,ci da’
un’immagine delle stesse dimensioni e senza distorsione spaziale, cioè ci da’ l’immagine così
com’è l’organo.
- Converging  Oggi è poco utilizzato, ma in passato lo era per ottenere un’immagine ingrandita
-
-
di organi piccoli o per studi pediatrici. Si riduce il campo di vista, ma è maggiore la risoluzione
Diverging  Oggi è poco utilizzato e presenta dei fori divergenti,che hanno la funzione di
aumentare il campo di vista del cristallo per visualizzare organi grandi su cristalli più piccoli.
Aumenta il campo di vista, ma si riduce la risoluzione
Pin – hole  fornisce una forma conica, è il più focalizzante e consente di ingrandire
l’immagine,quindi è utilizzato per organi piccoli, come la tiroide;ha una forma conica con un
unico foro all’apice del cono. Ovviamente l’ingrandimento e le dimensioni dell’immagine,che
andremo a produrre,dipendono dalla distanza tra il pin-hole e il pazient

I cristalli Queste radiazioni che passano attraverso i setti raggiungono la seconda componente
della testata che è il cristallo scintillatore che converte queste radiazioni in scintillazioni. Il cristallo
quindi riceve il fotone y, lo assorbe ed emette luce la cui intensità è proporzionale all’energia
rilasciata dal fotone stesso. Dato che ogni fotone, incontrando il cristallo, darà luogo al fenomeno
della scintillazione, all’interno del cristallo avremo la distribuzione di tutti questi punti luminosi, che
non è altro che la “copia” della distribuzione dell’attività nel paziente. Generalmente per le bassemedie energie è utilizzato un cristallo trasparente. Quando il fotone entra in contatto con il cristallo,
l’energia del gamma è in parte o totalmente trasmessa a un elettrone, che raggiunge un centro di
luminescenza, dove vengono prodotti i lampi di luce.

I fotocollimatori Dopodiché questo segnale passa all’interno dei fotomoltiplicatori e quindi il
fotomoltiplicatore converte la luminosità in un impulso elettrico: gli elettroni vanno all’interno dei
fotomoltiplicatori che amplificano al massimo il segnale. I fotomotiplicatori forniscono un impulso,
per ogni interazione che avviene nel cristallo, proporzionale all’energia rilasciata nel cristallo. Gli
impulsi sono amplificati linearmente, selezionati in base alla loro ampiezza e memorizzati.
Poiché l’ampiezza del segnale in uscita dal FM è inversamente proporzionale alla distanza tra il
centro del fotocatodo ed il punto del cristallo dove è stata prodotta la scintillazione, la distribuzione
dell’ampiezza dei segnali in uscita dai vari FM permette al circuito di localizzazione di fornire le
coordinate X e Y dell’impulso. I segnali in uscita da tutti i FM contigui vengono sommati per produrre
un impulso chiamato Z che ha un’ampiezza che è direttamente proporzionale all’intensità della luce
prodotta nel cristallo e quindi all’energia del raggio gamma incidente. NB: Il numero di
fotomoltiplicatori in una gamma camera varia da 37 a 91.

Il segnale esce dal fotomoltiplicatore e arriva tramite la componente elettronica al calcolatore che
non solo converte questi dati digitali ad immagine in quanto fornisce una serie di coordinate (x,y e
z),che corrispondono al punto esatto in cui è avvenuto il fenomeno all’interno del paziente (quindi
avremo l’immagine finale, che è la distribuzione di tutti questi fenomeni,che si sono verificati
all’interno dell’organo,oggetto di studio), ma converte questi dati anche in dati quantitativi perché
abbiamo anche informazioni sul pixel della quantità di radiazioni emesse dal tracciante che andiamo
a somministrare. Il processo di conversione in matrici fa sì che l’immagine non solo possa essere
conservata al pc, ma soprattutto che successivamente possa essere sottoposta a lavorazioni.
I tempi sono diversi e variano da tracciante a tracciante, da organo ad organo, quindi in relazione alla cellula
in studio cambiano anche i tempi. Il paziente è posto sul lettino con la y camera che può essere fissa per
eseguire studi statici, per cui acquisisco l’immagine in un tempo determinato (ad esempio ogni 5 min), in
questo caso la distribuzione spaziale di un radiofarmaco all’interno di un organo; si possono eseguire degli
studi dinamici (la maggior parte dei casi) in cui acquisisco una serie di immagini in un tempo comunque
predefinito, ad esempio la scintigrafia renale darà una serie di informazioni sulla distribuzione spaziale
all’interno del rene del radiocomposto e di come varia nel tempo.
Nell’acquisizione statica bisogna semplicemente dimostrare l’acquisizione della tiroide ad un tempo definito,
ogni 5 minuti, e quanto tracciante si distribuisce all’interno dell’organo che state studiando, in questo caso la
tiroide. Se invece si fa uno studio dinamico si possono avere curve di attività nel tempo e quindi bisogna
allestire lo studio del calcolatore dinamico, cioè dal tempo 0 di somministrazione del tracciante vedete
quando si accumula come si accumula e come viene eliminato, quindi andate a studiare quella che è la
distribuzione spaziale e quindi come si distribuisce spazialmente a livello dell’organo e quindi della lesione
che andiamo a studiare.
Si possono eseguire degli studi tomografici, cioè una SPECT per cui viene rilevato un fotone γ alla volta e la y
camera ruota intorno al paziente e serve soprattutto per aumentare la risoluzione spaziale della metodica e
per studiare un organo in sezioni e non come immagini sovrapposte dell’intero volume: se ho un tessuto
malato sotto un tessuto sano con l’immagine planare posso non vedere la zona malata e andare a vedere
fettina per fettina. Se il lettino scorre sotto la y camera si possono eseguire degli studi total body (es.
scintigrafia ossea, esame full body con traccianti recettoriali).
Tecniche di acquisizione:
1. Planare (statica e dinamica)
2. Tomografica ad emissione di fotone singolo (SPECT)
3. Tomografica ad emissione di positroni (PET)
La tecnica di acquisizione più semplice è quella PLANARE  attraverso la gamma-camera facciamo una
fotografia dell’organo, che vogliamo studiare, su di un unico piano (anteriore,posteriore,laterale); una
tecnica diversa è la SPECT, che fornisce un’immagine 3D dell’organo secondo i 3 assi.
La tecnica di acquisizione PLANARE può essere sia statica che dinamica:
-
Statica  consente di acquisire un’immagine per un tempo determinato per valutare la
distribuzione spaziale del radiocomposto somministrato al paziente
-
Dinamica  l’acquisizione dell’immagine è fatta in sequenza (questo è importante per esempio
nello studio del rene per valutare la distribuzione del radio composto a livello renale e seguirlo
fino all’escrezione) per valutare nel tempo la distribuzione spaziale del radiocomposto
somministrato al paziente
Studio statico: nella procedura statica si stabilisce un tempo di acquisizione che varia in base all’esame e al
tracciante che utilizza. Per esempio la scintigrafia tiroidea è un esame statico, somministro il
tracciante(Tecnezio 99 con collimatore pin-hole) al paziente, aspetto il tempo necessario perché il tracciante
si distribuisca all’organo della tiroide (10 min.) in
modo tale da avere un rapporto ottimale detto
target background (bersaglio-fondo) poiché il
tracciante va in circolo, si distribuisce a tutto
l’organismo e in relazione al suo tropismo va
preferenzialmente ad una cellula, in questo caso lo
iodio e il Tc vanno preferenzialmente alla tiroide.
Questo si può usare per valutare la funzionalità
tiroidea: ad esempio per verificare se i noduli
tiroidei sono caldi (iperfunzionanti  capterà
molto il radio farmaco) o freddi (non-captante
probabilmente è maligno).
Se faccio una scintigrafia ossea statica aspetto un
tempo maggiore per avere quest’immagine (2 ore).
Nelle scintigrafie ossee si utilizza l’mdc che è un
bifosfonato con tecnezio 99m (ricordate bene che è
99m). Il bifosfato si accumula ovviamente nelle
lesioni di origine osteoblastica, e quindi il tracciante
viene
avidamente
captato
dalle
lesioni
osteoblastiche.
Questo è un altro tipo di acquisizione planare,però è
whole-body: la gamma-camera con paziente supino
scorre,fornendo un’immagine di questo tipo; è
sempre utilizzato il Tecnezio 99,che in questo caso è
legato ai bifosfonati,che si legano alla matrice ossea,valutando tutti i processi osteoblastici in corso.
A questo si può affiancare sempre un’acquisizione
statica,però in proiezione laterale,per studiare
meglio le coste:
Studio dinamico: Diverso è il discorso per l’acquisizione dinamica, che viene fatta acquisendo
immagine in diversi tempi, per cui alla fine otterremo immagini di questo tipo: diverse immagini
dello stesso distretto,ma ovviamente in tempi diversi. Nello studio dinamico del rene non c’è niente
nella prima immagine perché inizio l’acquisizione contemporaneamente alla somministrazione del
tracciante, dopo comincia l’attività vascolare (si visualizza l’aorta) e solo dopo attraverso le arterie
renali vengono perfusi anche i reni. Mano a mano che passa il tempo si comincia a vedere la pelvi
renale e vedere la vescica che si riempie.
Mostra l’esempio di una scintigrafia renale:
vedete che i due reni, nel momento in cui
somministriamo il tracciante non c’è
visualizzazione di nulla, poi si comincia a
vedere l’aorta addominale, e poi compaiono i
reni. Vedete che questa è una sequenza
dinamica impostata dal calcolatore.
Da qui in poi (immagini successive) si
comincia a vedere la vescica perché
chiaramente
il
tracciante
somministrato è poi eliminato per via
urinaria e qui abbiamo le nostre
curve attività tempo.
Quindi studiamo dinamicamente un processo, dopo aver acquisito l’immagine,andando a
posizionare i ROI sui reni dx e sx, possiamo anche studiare dei parametri quantitativi di
funzionamento otterremo le cosiddette curve attività-tempo, ovvero delle curve di funzione che
indicano la perfusione, la funzione glomerulare e la fase escretiva e per lo studio delle tre funzioni,
inoltre possiamo avere la funzionalità separata dei due reni con ogni curva che rappresenta un rene
e quindi mettere a paragone i due reni. In questo caso è usato il DTPA come tracciante,sempre
legato al Tc 99,perché ha una buona escrezione renale.
Studio total body: si fa dalla testa ai piedi quando
si vuole studiare interamente l’organismo. Un
esempio è la scintigrafia ossea in cui si
somministra un tracciante che si va a localizzare
nel tessuto osseo (metilendifosfonato). Si
accumula perché si deposita sui cristalli di
idrossiapatite come il calcio. Quindi oltre a
rappresentare le aeree di maggiore accumulo del
tracciante, questo esame dice dove si trovano le
aeree di maggiore attività osteoblastica, in quanto
gli osteoblasti sono le cellule deputate alla
deposizione di nuovo osseo.
Studio tomografico:
•
•
•
Studio tomografico:
– Tecnica di acquisizione e di elaborazione capace di fornire una rappresentazione della
distribuzione del radiocomposto in sezioni di organo di limitato spessore
– Realizza una ricostruzione tridimensionale della distribuzione del radiocomposto
Single photon emission computed tomography (SPECT)
Positron emission tomography (PET)
Spect: Lo studio viene fatto con la y camera che gira attorno al paziente effettuando un arco di 360° se unica,
due archi di 180° se invece è doppia. (Le testate possono essere fisse quando hai un acquisizione statica o
dinamica perché nella dinamica la testata è fissa, nella topografica le due testate, o tre testate a seconda
dell’apparecchiatura, ruotano di un arco a seconda dell’organo da studiare).
Al Policlinico utilizziamo la modalità STEP e SHOT  la gamma-camera ruota,poi si ferma per acquisire
l’immagine e poi riparte e si riferma,in modo da acquisire una serie di immagini,che vengono ricostruite per
darci una ricostruzione 3D simile a quella della TC.
Da questo esame abbiamo lo studio dell’organo o del tessuto in sezioni, possiamo quindi studiare, per
esempio, traccianti recettoriali di neurotrasmettitori e avere sezioni di cervello, oppure possiamo studiare la
presenza di un tumore polmonare facendo una tomografia del torace. Gli apparecchi di ultima generazione
oltre alla y camera portano anche il gantry TAC quindi nella stessa seduta d’esame si possono fare
contemporaneamente la SPECT e la TAC.
Mostra un’immagine: questa è la mappa polare del
ventricolo sinistro, vedete questo buco chiaramente
evidente rispetto ad una captazione omogenea. Questo
è un paziente che ha un’ischemia severissima in
prossimità della regione antero apicale e ci sono dei
numeretti, quindi il valore numerico esattamente dove
c’è il difetto di captazione rispetto all’intero ventricolo
sinistro e in questo modo noi siamo in grado di dire
all’interventista che ad esempio il paziente ha un
ischemia superiore al 10% rispetto al ventricolo sinistro.
Questo è un esempio di acquisizione
tomografica: scintigrafia miocardica  serve a
valutare la perfusione a livello del cuore e alla
fine,grazie
alla
gamma-camera
che
ruota,otteniamo queste 3 immagini,che
corrispondono al cuore visto in 3 assi diversi.
- Asse corto  si taglia dall’apice alla
base e vediamo le pareti anteriore,laterale e
posteriore e il setto.
- Asse lungo verticale  si taglia sempre
dall’apice alla base,però si va dal laterale al
setto e vediamo le pareti anteriore e inferiore e
l’apice
- Asse orizzontale  a sx si vede il
setto,poi l’apice e la parete laterale
Questo è un esempio dello stesso esame,ma
patologico:non c’è più quel cerchio pieno,ma
c’è un difetto di perfusione a livello della
parete inferiore,dove non è colorato.
Questo è un altro esempio di ricostruzione
tomografica in cui è utilizzato lo Iodio 111, che ha
un’energia molto più elevata rispetto al Tc,quindi
utilizzeremo una gamma-camera con collimatori
più spessi. Lo iodio è legato a un analogo della
somatostatina, quindi per studiare i tumori
neuroendocrini,in modo da attuare una terapia
adeguata;anche in questo caso è stata fatta
un’acquisizione WB e poi è stata fatta un’acquisizione tomografica del distretto di nostro
interesse:l’addome,acquisito con una gamma-camera,che ruota intorno al paziente, ricostruendo l’immagine
su 3 diversi assi :trans assiale ,sagittale e coronale.
Bisogna ricordarsi che in medicina nucleare, e questo è un altro concetto importante, noi non abbiamo delle
misure quantitative assolute, noi abbiamo delle misure che sono semiquantitative o relative. Che cosa
significa? Significa che io posso dire che un punto dell’organo funziona al 50% perché io ho un massimo di
riferimento di captazione che è il 100%. Quindi la misura che io vado a fare è una misura relativa rispetto ad
un massimo di riferimento. Io non vado a contare in maniera assoluta quanto c’è di tracciante in un punto, io
vado a contare quanto c’è in meno rispetto ad un massimo che è il 100%. Non è null’altro che nella vostra
scala di valori un valore che va da 0 a 100%. Quindi voi quando vedete su una scala di grigi o una scala a
colori, vedete un grigio meno scuro o meno chiaro perché è più o meno rispetto al bianco che è il 100%
come termine di riferimento. Il riferimento è in relazione al singolo paziente o in relazione a uno standard
esterno? In relazione al singolo paziente, al singolo organo. Ad esempio nel cuore io ho una distribuzione del
tracciante all’interno del ventricolo sinistro in tutte le pareti; ho sempre una parete di riferimento, che
solitamente è la laterale, dove c’è una captazione del 100% e tutto viene fatto in base a quello. Quindi non
può essere uguale tra paziente e paziente perché è inutile dirvi che ogni paziente avrà un proprio massimo
nel proprio cuore e nella propria parete laterale. Però in alcuni casi c’è sempre un punto di riferimento
rispetto alla popolazione generale, però il valore che noi diamo è in riferimento al massimo in ciascun
individuo.
In realtà quello di cui abbiamo bisogno più che valutazioni semiquantitative sono misure quantitative perché
la quantizzazione molto spesso dà la misura dell’intervento medico-chirurgico che si deve fare ai nostri
pazienti e quindi se dovessi dire qual è il vantaggio esclusivo del medico nucleare è la capacità di fornire un
dato quantitativo rispetto alla funzionalità complessiva dell’organo.
PET (Tomografia ad Emissione di Positroni)
Il principio fisico della PET è quello
dell’annichilazione, cioè si basa sulla rilevazione
dei fotoni di annichilimento (γ) che alcuni
radionuclidi (F-18) rilasciano quando emettono
positroni che interagiscono con gli elettroni.
La differenza con la SPECT è innanzitutto il
tracciante che è un tracciante che emette
positroni e anche l’apparecchiatura che deve
detectere questa radiazione.
Traccianti: I traccianti in PET sono traccianti che
sono completamente differenti dai traccianti di
medicina nucleare e cioè di SPECT a differenza della
SPECT per la quale posso utilizzare emittenti di raggigamma,in questo caso è necessario utilizzare degli
emettitori di positrioni. Quello che si usa è il Fluoro18
che ha un’emivita di 109 min. Il Fluoro18 è il nuclide,
quindi l’isotopo, l’emettitore di positroni che marca il
fluorodesossiglucosio, che è la molecola di zucchero
marcato col fluoro18 che è quello che viene utilizzato in
pet-tac quasi esclusivamente per lo studio delle lesioni
neoplastiche (permette di valutare se eseguire o meno
una biopsia).
I nuclidi emettitori di positroni hanno una brevissima emivita, il rubidio si utilizza in cardiologia perché è un
analogo del K, quindi è utilizzato per studi del flusso coronarico della vitalità cellulare, mentre in oncologia il
tracciante utilizzato è il fluoro-desossi-glucosio, che entra nelle cellule neoplastiche in quanto molto avide di
glucosio. Uno dei marchi della cellula neoplastica è il consumo di glucosio esclusivamente attraverso la via
glicolitica (glucosio, piruvato, lattato, acidificazione), mentre non viene utilizzato il mitocondrio,
determinando una dipendenza energetica del tumore dall’apporto di glucosio perché le cellule neoplastiche
devono continuamente assumere glucosio dal sangue per poter derivare la propria energia e iperesprimono i
trasportatori del glucosio e l’esochinasi e questo facilita l’ingresso del traccianti nelle cellule neoplastiche.
Quindi quando il paziente deve assumere fluoro-desossi-glucosio bisogna stabilire che non sia diabetico, in
quanto il glucosio competerà con il radiofarmaco. Una volta entrato il fluoro-desossi-glucosio viene
fosforilato dalla esochinasi e a differenza del glucosio non entra nella glicolisi, ma rimane intrappolato nella
cellula tumorale, possiamo rilevare dall’esterno tale localizzazione. Poiché il fluoro-dessosi-glucosio
normalmente si stabilizza nel cervello che in condizioni normali come substrato energetico utilizza solo
glucosio questo risulterebbe ipercaptante quindi alcune strutture eliminano il cervello dalla scansione.
Radionuclidi emittenti positronia
Radionuclidi
18
Fluoro
Rubidio82
Emivita fisica
110 s
75 s
Altri organi usano il glucosio come substrato energetico preferenziale un esempio è il miocardio che nel
periodo post-praniale utilizza esclusivamente il glucosio mentre a digiuno utilizza gli acidi grassi, elevati livelli
di insulina( l’insulina aumenta la captazione di glucosio da parte del cuore per aumento dei trasportatori del
glucosio) o glicemia pre-test possono compromettere il test stesso quindi il paziente deve sottoporsi a un
digiuno stringente e avere livelli accettabili di glicemia altrimenti l’esame risulterebbe falsato. Altri organi
ancora possono avere un’eccessiva captazione del glucosio ad esempio: i reni, le cellule dell’intestino e gli
epatociti.
Domanda tipica dell’esame è: applicazioni cliniche della metodica pet. Tutti gli organi e le lesioni che possono
essere studiati con il fluorodesossiglucosio che è la nostra molecola zucchero utilizzato dalle cellule
neoplastiche marcato con il fluoro18.
A differenza di quanto avviene per la SPECT questi nuclidi non possono essere prodotti in loco perché sono
nuclidi che hanno bisogno di un apparecchiatura in cui c’è un emettitore di radioattività. Noi non lo abbiamo
quindi lo dobbiamo comprare questo tracciante, però le strutture più complesse hanno il macchinario.
Una volta somministrato il radiofarmaco le immagini si acquisiscono con la tomografia ad emissione di
positroni (PET) se ho utilizzato radionuclidi che emettono positroni. Il positrone viene emesso dal nucleo per
decadimento positronico e non è altro che un elettrone con la carica positiva. I positroni viaggiano nella
materia per pochissimo tempo poiché si scontrano con un elettrone e le masse delle due particelle
scompaiono (si annichiliscono), trasformandosi in energia sotto forma di due fotoni γ da 511 Kev, che hanno
stessa direzione ma verso opposto (cioè formano un angolo di 180°) e verranno rilevati dal sistema. La cosa
importante è che non rilevo il positrone che esce dal nucleo perché non ha sufficiente capacità di penetrare
detettori accoppiati dalla parte opposta e usare un circuito a coincidenza che non fa altro che stabilire una
finestra temporale molto piccola entro la quale gli eventi vengono accettati e contati, quelli che cadono fuori
dalla finestra temporale vengono rigettati dalla macchina. La macchina può rilevare:
-
-
Coincidenze vere: gli eventi di annichilazione
Scatter: uno dei fotoni viene deviato e colpisce un detettore che non è sulla linea di
risposta, quindi la macchina li considera simultanei perché avvengono nella stessa finestra
temporale, ma la linea di risposta è sbagliata
Evento random: si hanno due eventi di annichilazione in cui un fotone è assorbito e l’altro
no, la stessa cosa per il secondo evento. Alla fine la macchina registra un evento sul primo
detettore e un altro sull’altro, registrando un evento anche se sta commettendo un
errore
Apparecchiature: Il sistema di rilevazione è diverso
dalla y camera poiché i detettori non sono solo due,
sono disposti in una geometria ad anello, il gantry PET
all’interno del quale si trova il paziente che sarà
annichilazione. La sua geometria fa si che il detectore
detecta tutti e due i raggi gamma che arrivano e con
un meccanismo di calcolo automatico vi dice il punto
esatto in cui è avvenuta l’annichilazione. In questo
caso il sistema deve rilevare contemporaneamente
quello che è di dx e quello che è di sx e con una certa
accuratezza,infatti si parla di sistema a
coincidenza,perché devono coincidere.
Questo fa sì che la metodica tomografica PET rispetto
ad una metodica topografica SPECT che non ha
questo principio di annichilazione, è una metodica più
risoluta perché chiaramente questo principio in
termini di risoluzione vi da esattamente il punto in cui
c’è l’annichilazione quindi esattamente il punto in cui
c’è la lesione, la struttura qualsiasi essa sia che volete
studiare. La PET è l’apice dello sviluppo tecnologico
medico-nucleare e ci fornisce informazioni sia morfostrutturali che funzionali e addirittura si va a marcare
con esattezza la via metabolica di una proteina.
Nelle moderne macchine abbiamo più anelli di detettori nel gantry, giustapposti in maniera
coassiale, per cui l’insieme di tutti questi anelli in una geometria circolare può rilevare la
radioattività di fotoni di annichilazione da un volume. Inoltre il lettino può scorrere all’interno del
gantry, quindi oltre a studiare un volume singolo posso acquisire delle immagini total body (es. in
oncologia) dalla testa alla radice delle cosce, tranne casi particolari in cui andiamo a studiare anche
gli arti (es. il mieloma multiplo può avere manifestazioni anche a livello degli arti inferiori). In questi
casi particolare si fa prima un’acquisizione dalla testa alla radice delle cosce e poi successivamente
dalla radice delle cosce fino alle estremità.
Gli apparecchi di ultima generazione portano un gantry
PET e un gantry TAC, quindi nella stessa seduta d’esame
possiamo eseguire prima la TAC e poi la PET in modo da
avere immagini anatomiche ed immagini funzionali.
Poiché il paziente sta nella stessa posizione l’apparecchio
acquisisce simultaneamente i due set di immagini, si
possono ottenere anche immagini di fusione: con la
sovrapposizione di immagini anatomiche ed immagini
funzionali permettendo di dire che un tale accumulo sta
in polmone o in un linfonodo o nel cervello o nell’osso,
informazione molto importante per il paziente
oncologicovedere le lesioni oncologiche, neoplastiche
anche di dimensioni piccolissime in punti dove
metodiche più tradizionali come la tac o la risonanza non
vi
consentono
di
vedere
per
la
risoluzione
intrinseca
della
metodica.
In questa slide è ancora più chiaro: in pochi
minuti è possibile fare una TAC,che può
diventare diagnostica grazie al mezzo di
contrasto,che
svolge
un
ruolo
completamente diverso rispetto al radio
tracciante  il mezzo di contrasto non fa
altro che contrastare i vasi e a seconda della
fase di studio darà una densità maggiore o
minore.
Come si fa a capire se una TAC è con o senza
mezzo di contrasto? Dato che il mezzo di
contrasto non fa altro che contrastare i
vasi,come prima cosa dobbiamo andare a vedere i vasi (l’aorta  se è contrastata è stato utilizzato il mezzo
di contrasto,se ha una densità pari a quella del sangue,quindi è vuota,allora NON è stato utilizzato).
Le modalità di acquisizione in questo tipo di indagine sono molto importanti per differenziare i diversi tipi di
studio (dove per tipi di studio intendiamo i diversi istituti):
Noi siamo abituati a fare l’esame al paziente con le
braccia alzate,perché per il sistema di attenuazione dei
raggi X anche nel caso del WB può essere un dato
importante: se il paziente ha le braccia abbassate,mi si
attenua tutto ciò che riguarda il torace,cioè il paziente
NON riesce a prendere in modo adeguato i raggi
gamme,che provengono dal distretto mediastinico (a
differenza di quanto accade a braccia alzate).
Un altro dei problemi più importanti è l’atto del
respiro: bisogna cogliere il momento giusto per
studiare una determinata lesione  se facessi
respirare continuamente il paziente nel momento
in cui faccio la TAC la lesione va su e giù,quindi non
faccio altro che determinare un volume parziale
(proprio per questo il paziente NON deve
respirare,ma deve fare un’espirazione forzata,così
la lesione resta ferma,in modo da valutare
correttamente le dimensioni e le caratteristiche
della lesione). La PET dura di più e non possiamo
tenere il paziente in espirazione forzata per molto
tempo,quindi il paziente respira liberamente.
Influenza glicemica: con il fluoro-desossiglucosio valutiamo la via
metabolica del glucosio in questo caso a parità di tasso
glicemico,è importante il digiuno,perché una volta iniettato lo
zucchero l’unico che ne consuma di più è la lesione; in questa slide
ci sono due immagini dello stesso paziente,che ha una lesione
polmonare e una lesione ossea (nella prima immagine c’è una
marcata attività muscolare,quindi non si riesce a valutare bene la
lesione,mentre ,tenendolo a riposo e a digiuno, è
possibile osservare una captazione abbastanza
importante e la metastasi ossea).
SUV: Il SUV NON è un parametro assoluto,cioè io
posso andare a definire con esattezza,in base
all’attività
e
al
peso
corporeo
del
paziente,quanta attività è entrata in quella
determinata lesione;il valore del SUV deve essere
preso con le pinze,perché l’ipercellularità si
riscontra anche in presenza di flogosi,quindi bisogna porre particolare attenzione ,soprattutto in corso di
caratterizzazione  io non posso dire che 2,5 è il limite (cioè al di sotto di 2,5 è indice di flogosi,mentre al di
sopra è patologico). Questo grafico ci fa capire che ,se metto 2,5 come limite,NON deve assolutamente
essere considerato come un limite standard per la caratterizzazione di malattia,ma deve essere un mezzo
che ti può orientare ipoteticamente verso il gold standard; nel caso di una TBC o di una sarcoidosi o di altre
patologie benigne a livello polmonare posso captare come un tumore o addirittura di più. Così non ho risolto
nulla per quanto riguarda la caratterizzazione,però ho risolto molto in caso di una valutazione di follow-up: è
una metodica molto importante che consente di verificare l’andamento della malattia,eseguendo un’altra
TAC,per valutare se la terapia risulta adeguata,quindi fornisco indicazioni piuttosto importanti per il clinico.
Sicuramente è vero che ha delle limitazioni per quanto riguarda la caratterizzazione,però ha un’importanza
fondamentale per la gestione del paziente (è vero soprattutto per le malattie maligne).
In questo caso si tratta di captazioni tutte positive e
non è servita a molto la PET,perché con un aspetto
del genere la TAC consente di vedere dei segni
indiretti,per capire se una lesione è benigna o
maligna.
In questo caso la lesione presenta dei contorni
regolari  si tratta di un amartocondroma,ovvero
una lesione polmonare benigna.
DUAL-TIME PET : Noi non sappiamo se la captazione
è indicativa per benignità o malignità,però vi sono
delle metodiche,che consentono di stabilire ciò;
una di queste è la DUAL-TIME PET: nel caso di un
tumore,facendo un’acquisizione successiva alla
prima,si osserva un aumento dell’attività,mentre
nel caso di una lesione benigna,l’attività o rimane
costante o aumenta leggermente (addirittura nel
caso dell’infiammazione cronica si riduce);la prima
acquisizione è eseguita a 50 minuti,mentre la
seconda a 120.
Applicazioni: Le applicazione in oncologia della PET-TAC sono svariate:
-
Diagnosi differenziale tra noduli maligni e benigni del polmone: in genere i noduli
polmonari che cadono dal lato grosso hanno un’alta probabilità di essere maligni
- Stadiazione dei pazienti con linfoma, tumore polmonare ecc.
- Monitoraggio della terapia: esami eseguiti prima e dopo la terapia dicono quanta
malattia vitale persiste nel paziente dopo il trattamento, fondamentale nei pazienti con
linfoma
- Follow-up: nei pazienti con carcinoma del colon-retto vanno seguiti per identificare
precocemente recidive o metastasi a distanza se si innalzano i marcatori specifici. Se un
paziente ha una lesione polmonare trattata con radioterapia e voi gli fate una tac non
sapete se c’è ancora la lesione o no, potrebbe essere tessuto fibrotico bruciato dalla
radioterapia. Fate una metodica ibrida in modo che con la tac vedo dove è locata e con la
pet se la lesione corrispondente a quella della tac presenta una captazione all’interno con
fluorodesossiglucosio significa che là dentro c’è ancora lesione neoplastica che capta
avidamente il fluorodesossiglucosio. Infatti una delle applicazioni cliniche più importanti
della pet-tac è quella del follow-up del paziente oncologico specialmente quello che è
andato incontro a trattamento radioterapico.
Dopo la radioterapia con la PET non potrei vedere se la radioterapia stessa ha funzionato oppure no?
Quando fai il trattamento radioterapico si riscontrano dei fenomeni post-attinici,che determinano un
aumento dell’attività metabolica,quindi quanto più tempo passa dal trattamento
radioterapico,maggiore sarà la sensibilità della metodica  questo significa che si riducono gli
effetti post-attinici.
Limiti:


Falsi negativi:
o Dimensione 5-6mm
o Glicemia <200mg/dl esame eseguibile, >200 uptake minore del 10%, >300 esame non
eseguibile
o Tipo istologico: Carcinoide, carcinoma bronchiolo-alveolare, forme ben differenziate
Falsi positivi
o Tubercolosi
o Sarcoidosi
o Istoplasmosi
o Aspergillosi
o Criptococcosi
Avanzamenti tecnologici: La tecnologia sta andando avanti ed esiste anche un PET-RISONANZA. Capirete bene
che è l’optimum per organi come il cervello dove la risonanza ha un grosso impatto. L’unica difficoltà di
integrare la medicina nucleare e la risonanza è che per adesso dato che questa è una metodica molto
sofisticata e sono pochi ad averla (a Napoli 1). Inolte per fare uno studio ci vuole molto tempo. Quindi
nonostante la pet-risonanza sia proprio il top dell’integrazione tra metodiche ibride, non ha ancora un
utilizzo clinico reale, come invece ha la pet-tac che è utilizzata moltissimo, soprattutto nel follow up.
Imaging
ibrido
La TC può essere eseguita solo per ottenere una migliore localizzazione anatomica del
dato funzionale
che ottengo alla PET (TC senza mezzo di contrasto) oppure posso associare alla PET una
TC diagnostica (TC con mdc associata a PET). Con la PET-CT chiaramente se si associa a
tutte queste procedure illustrate l’imaging anatomico riesco ad avere un approccio
integrato che consente di ottenere un’immagine morfologica e funzionale.
La PET-RM è il vero primo apparecchio ibrido cioè un solo sistema attraverso cui
acquisisco immagini PET e di RM e ha dei vantaggi per il paziente dal punto di vista
dell’esposizione rispetto alla PET-TC poiché utilizza due sistemi che comunque danno
radiazioni al pz attraverso somministrazione e utilizzo. La PET-RM usa due metodiche
senza radiazioni, quindi consente di ridurre la dose, è un sistema ancora sperimentale, le
applicazioni possibili e sono numerose ma ancora non esistono delle linee guida. Quindi
prima di averne una radio-applicazione clinica sarà necessario dimostrarne i vantaggi
reali rispetto alle altre metodiche disponibili, il fatto di avere una delle due metodiche
che non emette radiazioni è molto importante da tenere presente perché uno degli
obiettivi è di ottenere informazioni migliori per il pz con il minor numero di radiazioni
possibili.
PETRM
PETTAC