R. Canini, S. Fanti*, G. Battista, R. Franchi*, N. Monetti*
Dipartimento Clinico di Scienze Radiologiche e Istocitopatologiche, Università di Bologna
*U.O. Medicina Nucleare, Policlinico S.Orsola-Malpighi, Bologna
Ospedale Cardarelli Napoli, U.O. Diagnostica per Immagini
La Tomografia per Emissione di Positroni (PET) è une metodica di diagnostica per immagini che permette di studiare il metabolismo cellulare (1). La possibilità di valutare il metabolismo dei tessuti ha consentito, utilizzando in particolare quale tracciante il fluoro-desossiglucosio marcato con Fluoro-18 (18F-FDG), di identificare le lesioni neoplastiche maligne con elevata accuratezza. Questo ha determinato negli ultimi anni una vera esplosione delle indicazioni per l'esecuzione della PET in ambito diagnostico, sia per stadiazione, che per valutazione di risposta alla terapia, sia per dimostrazione di ripresa di malattia.
Le immagini PET sono ottenute mediante tomografi PET, che consentono di ottenere sezioni tomografiche di tutto il corpo. Le immagini PET tuttavia non forniscono precise informazioni anatomiche, per cui risulta talvolta difficoltoso localizzare le lesioni ipermetaboliche e quindi interpretare correttamente i reperti, distinguendo con sicurezza le aree di aumentata concentrazione radioattiva patologiche da quelle fisiologiche.
Si è pertanto avvertita l'esigenza in molti casi di valutare le immagini della PET congiuntamente con le immagini anatomiche fornite dalla TC. Ciò si verifica soprattutto quando i reperti riguardano distretti corporei che presentano una notevole complessità delle strutture anatomiche (figura 1).
Figura 1: maschio 72 anni. Sospetta ripresa della malattia in pz. operato '03 per K polmone (pneumonectomia sinistra).
TC: nodulo polmonare in sede paraaortica sospetto per ripresa dI malattia.
Lo studio 18F-FDG-PET/TC evidenzia iperattività a livello della piccola formazione nodulare in sede paraaortica e segnala inoltre la presenza di una lesione ossea a livello di L5.
Questo problema ha trovato una soluzione ottimale con l'introduzione di sistemi dedicati ibridi, i tomografi PET-TC, che permettono di ottenere contemporaneamente immagini metaboliche ed immagini anatomiche e di realizzare quindi immagini di fusione di elevata qualità. La valutazione integrata delle informazioni della PET e della TC rende sicuramente più rapida e precisa la localizzazione ed interpretazione delle lesioni, con diminuzione dei falsi positivi ed aumento della accuratezza diagnostica (figura 2) (2,3,4).
Figura 2: femmina 58 anni. Stadiazione di mieloma multiplo.
Lo studio 18F-FDG-PET/TC evidenzia iperattività a livello di un metamero del rachide dorsale, reperto non osservabile alla TC ma confermato dalla RM .
Va osservato inoltre che i tomografi PET sono strumenti con una produttività non elevata, anche perché per l'esecuzione di esami di qualità ottimale, è necessario acquisire oltre alle emissive anche immagini trasmissive, che richiedono circa 10 minuti per paziente. Le immagini trasmissive permettono peraltro di effettuare la correzione per l'attenuazione delle immagini emissive, che comporta un rilevante ed irrinunciabile miglioramento della qualità delle immagini PET. I tomografi PET-TC, costituiti da un tomografo PET di alta fascia e da una TC spirale multi-slice, rendono possibile l'effettuazione di una registrazione in successione delle immagini trasmissive e delle immagini emissive, consentendo una riduzione drastica dei tempi di acquisizione dei dati trasmissivi, che scendono a meno di un minuto, con un significativo aumento della produttività complessiva di circa il 25%.
La bassa produttività dei tomografi PET ha determinato un interesse da parte delle industrie nel ricercare miglioramenti della strumentazione e dei software di elaborazione.
Sono stati pertanto utilizzati cristalli rivelatori di efficienza più elevata rispetto al germanato di bismuto (BGO), quali l'ossiortosilicato di lutezio (LSO) e l'ossiortosilicato di gadolinio (GSO). Tali cristalli presentano una maggior efficienza di rilevazione con registrazione delle immagini mediante acquisizione più rapida in 3D; sono stati nel contempo resi disponibili complessi programmi elaborativi in grado di ridurre gli effetti negativi di questa modalità di acquisizione rappresentati dal notevole aumento dello scattering. Queste innovazioni tecniche hanno consentito di ridurre il tempo globale di acquisizione delle immagini emissive.
Problemi metodologici
La preparazione del paziente, la somministrazione del 18F-FDG e le modalità di acquisizione di un esame PET-TC non differiscono da quella di un esame PET se non per il fatto che l'acquisizione delle immagini trasmissive viene effettuata prima delle immagini emissive utilizzando il tomografo TC multi-slice.
Nell'acquisizione di un esame PET-TC vi sono tuttavia alcuni aspetti metodologici che sono stati oggetto di particolare attenzione allo scopo di evitare artefatti che possono rendere non ottimale la qualità delle immagini di fusione e rendere di conseguenza difficoltosa l'interpretazione o la localizzazione delle lesioni. Vi è infatti la possibilità di artefatti determinati da movimenti del paziente, più frequenti in corrispondenza del capo-collo, o da movimenti di organi interni situati in prossimità del diaframma in seguito ad una respirazione profonda soprattutto durante la scansione TC.
In particolare va tenuto presente che le immagini TC acquisite in condizione di apnea dopo massima espirazione o di apnea dopo massima inspirazione possono risultare non corrispondenti alle immagini PET, in cui l'acquisizione ha una durata di alcuni minuti durante i quali il paziente respira normalmente. E' stato pertanto suggerito di effettuare la scansione TC con un'apnea dopo una normale espirazione. Va osservato tuttavia che, nonostante tali accorgimenti, non è infrequente il riscontro di artefatti derivanti da una diversa entità dei movimenti diaframmatici, che vanno attentamente valutati esaminando separatamente le immagini emissive e le immagini trasmissive (5,6).
Un'altro problema metodologico, che è controverso ed ancora oggetto di discussione, è rappresentato dalla opportunità ed utilità di impiegare mezzi di contrasto baritati o mezzi di contrasto iodati rispettivamente per migliorare la visualizzazione e l'identificazione delle anse intestinali e per permettere il riconoscimento delle strutture vascolari (7).
In un centro PET, che ha una elevata richiesta e produttività di esami, si ritiene che si debba limitare notevolmente l'impiego di mezzi di contrasto riservandolo a protocolli ben definiti e a casi selezionati. Ad esempio può essere utile fare ricorso alla somministrazione di mezzi di contrasto per os nello studio di affezioni a verosimile localizzazione pelvica. In questo caso è suggeribile eseguire una somministrazione prima dell'iniezione del 18F-FDG e quindi una seconda somministrazione 30 minuti dopo l'iniezione del FDG. Si devono inoltre impiegare mezzi di contrasto orali di bassa densità (1.2 - 2.1 vol. %) per evitare artefatti, che si determinano con impiego di mezzi di contrasto di densità elevata nella correzione per l'attenuazione delle immagini emissive. Va osservato inoltre che la visualizzazione con maggior precisione delle anse intestinali risulta utile, quando si impiega un tomografo PET-TC, solo in casi particolari, in cui sia necessario localizzare reperti di linfonodi mesenteriali che possono risultare altrimenti di difficile interpretazione.
Per quanto riguarda la somministrazione di mezzi di contrasto iodati va precisato che le scansioni TC con mezzo di contrasto vanno comunque eseguite dopo l'esecuzione dell'acquisizione PET per escludere la creazione di artefatti nelle immagini corrette per l'attenuazione. Questa procedura che richiede una stretta collaborazione fra il medico nucleare ed il medico radiologo e può trovare utilizzazione nella pratica clinica solo in protocolli predeterminati, nei quali la visualizzazione dei vasi ed il più preciso riconoscimento delle strutture anatomiche presenti un effettivo interesse, come ad esempio nel caso dei tumori del capo-collo, soprattutto dopo terapia chirurgica e/o radiante.
Principali indicazioni all'impiego della PET-TC
Vi sono numerosi report, sia negli Stati Uniti, sia in Europa, che puntualizzano quali sono le indicazioni appropriate della PET FDG nello studio delle diverse forme di neoplasia, rispettivamente in fase di pre-trattamento, post-trattamento e follow-up (8,9). Non sono attualmente ben definite, in rapporto ad una letteratura ancora insufficiente, linee guida concernenti l'impiego elettivo della PET-TC. La PET-TC risulta certamente vantaggiosa nello studio delle lesioni situate in corrispondenza di distretti corporei che presentano una notevole complessità anatomica, quali il capo-collo, il mediastino e lo scavo pelvico e nei casi in cui la normale anatomia è sovvertita in seguito ad interventi chirurgici o a trattamenti radioterapici (10,11,12).
I risultati di confronto disponibili fra la visualizzazione dei dati della TC e della PET con 18F-FDG e dei dati relativi alle immagini di fusione della PET-TC dimostrano che la PET-TC fornisce dati aggiuntivi nella stadiazione dei pazienti con carcinomi polmonari non a piccole cellule (13, 14); è stata inoltre segnalata una maggior sensibilità e specificità della PET-TC rispetto alla sola PET nella dimostrazione di ripresa di malattia nel carcinoma del colon-retto, per quanto concerne sia le recidive, sia le metastasi (15,16).
Le indicazioni elettive della PET-TC, in base ai dati della letteratura (7, 8) e della nostra personale esperienza, si ritiene possano essere le seguenti:
- Studio di neoplasie situate in distretti corporei che presentano una particolare complessità anatomica (capo-collo, mediastino, scavo pelvico);
- Studio di neoplasie in cui risulti di fondamentale importanza evidenziare un eventuale interessamento linfonodale (carcinoma del polmone in fase di pre-trattamento; carcinoma ovarico e carcinoma del colon-retto nel sospetto di ripresa di malattia);
- Valutazione di reperti TC sospetti per ripresa di malattia, ma non conclusivi;
- Studio di neoplasie con indicazione ad una radioterapia con intendimenti radicali per definizione della stadiazione ed ottimizzazione del piano di trattamento.
Va osservato che oltre alle indicazioni sopra indicate vi sono altre situazioni non prevedibili in cui risulta difficoltoso localizzare la lesione ipermetabolica e quindi darne una corretta interpretazione, anche se va osservato che non è possibile stabilire con certezza a priori quale sarà l'effettivo contributo della precisa localizzazione anatomica della lesione ipermetabolica. Da ciò potrebbe derivare la considerazione che sarebbe auspicabile effettuare il maggior numero possibile di esami PET con un tomografo PET-TC. Si può ritenere in ogni caso che se un centro PET può disporre di un unico tomografo è opportuno che si orienti verso l'acquisizione di un tomografo PET-TC.
Prospettive di sviluppo della PET-TC
La disponibilità di nuovi traccianti rappresenta sicuramente la più rilevante prospettiva di sviluppo della PET-TC. Ad esempio l'impiego della Colina marcata con C-11 nello studio del carcinoma prostatico nella valutazione di ripresa di malattia (figura 3), quando le indagini convenzionali risultano dubbie o non conclusive, oppure l'impiego della Metionina C-11 nello studio della malattia
residua o di ripresa di malattia nei tumori del sistema nervoso centrale dopo terapia chirurgica e/o radiante. Anche la 18F-DOPA potrebbe essere utilmente impiegata per lo studio delle neoplasie di origine neuroendocrina.
Figura 3: maschio 68 anni. Sospetta ripresa di malattia in paziente già operato di prostatectomia radicale (rialzo PSA).
Lo studio 11C-Colina-PET/TC evidenzia iperattività a livello di numerosi linfonodi inguinali e del bacino.
Gli studi riguardo altri nuovi traccianti in grado di studiare diverse vie metaboliche sono numerosissimi ed è indubbio che nel prossimo futuro molte altre molecole entreranno nell'uso clinico.
Un altro settore di sicuro sviluppo della PET-TC è la valutazione della risposta alla terapia. In varie neoplasie, quali i carcinomi mammario, ovarico e del colon-retto, l'attuale disponibilità di diversi protocolli terapeutici in caso di ripresa di malattia rende di particolare interesse l'impiego della PET-TC per una precoce valutazione dell'efficacia della chemioterapia e quindi per una identificazione dei pazienti rispondenti e di quelli non rispondenti al trattamento.
Molto importante appare infine il contributo della PET-TC per quanto concerne i piani di trattamento radioterapico, permettendo l'individuazione di eventuali lesioni aggiuntive rispetto a quelle segnalate dall'imaging convenzionale o la precisazione dell'estensione della componente fibrosa o necrotica nell'ambito delle lesioni. Queste informazioni consentono in una percentuale elevata dei casi di modificare l'indicazione terapeutica o di modificare il piano di trattamento, ampliando o riducendo le dimensioni dei campi di irradiazione o modificando l'entità della dose somministrata.
Riguardo ai tomografi, le principali linee di ricerca riguardano nuovi cristalli di rilevazione, nonché la possibilità di assemblare anelli con diversi cristalli. Questo approccio potrebbe consentire un significativo aumento della risoluzione (attualmente già < 2mm sui prototipi per piccoli animali) anche se al momento i costi risultano assai elevati.
Conclusioni
La PET-TC, che unisce l'elevata sensibilità dei dati metabolici PET con la precisione di definizione anatomica dei dati TC, è attualmente una delle metodiche diagnostiche con la maggiore accuratezza in ambito oncologico. La relativa semplicità di esecuzione ed innocuità dell'indagine, nonché la diminuzione del tempo di effettuazione degli esami e quindi la maggior produttività delle apparecchiature fanno prevedere una rapida diffusione dei tomografi PET-TC.
Inoltre vi sono sicure prospettive di ulteriore crescita delle indicazioni alla esecuzione della PET-TC, specie in rapporto alla introduzione di nuovi traccianti, ma anche alla validazione di nuove indicazioni cliniche.
Va infine sottolineato che dalla pratica clinica emerge che, là dove le condizioni logistiche lo consentono, per un'ottimale interpretazione dei reperti PET-TC risulta molto utile una stretta collaborazione tra il medico nucleare ed il radiologo.
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