PET detektor jako přilba pro časnou diagnostiku demence

5. listopadu letošního roku japonský Národní institut radiologických věd (NIRS) a firma ATOX Co., Ltd., v Tokiu oznámily, že vyvinuly systém založený na pozitronové emisní tomografii, který umí diagnostikovat velmi raná stádia demence. Přístroj vypadá jako helma a dokáže zobrazit i nepatrné množství určitých bílkovin uvnitř lidského mozku.

NIRS vyvinul speciální detektory pro trojrozměrné zobrazení hloubkových interakcí (depth-of-interaction – DOI) a sestavil z nich polokulovitou strukturu vhodnou pro naprosto přesné vyšetřování mozku. Citlivost a rozlišení takové geometrie je mnohem vyšší než u konvenčních celotělových PET systémů a umožňuje zobrazit i nepatrné množství proteinů, jež jsou v mozku signálem nastupující demence.

Pro dosažení lepší citlivosti musejí být detektory co nejblíže k měřenému objektu, i když to obvykle zhoršuje rozlišení obrazu. Výzkumníci z NIRS a ATOX vytvořili DOI detekční systém s detektory uspořádanými jako polokulová helma s vnitřním průměrem 25 cm a vnějším průměrem 50 cm. Toto uspořádání udržuje dobré rozlišení obrazu, i když jsou detektory v blízkosti objektu. Tím, že jsou i na čelisti v širokém podbradníku, se navíc zvyšuje citlivost detekce v oblasti mozkového kmene. DOI detektory mohou zobrazovat proteiny přesně a nezávisle na úhlu dopadu záření, což právě umožňuje tvar přilby.

Nové zařízení je třikrát citlivější než běžné typy PET skenerů, přitom mu ale stačí jen pětina obvyklého počtu detektorů. To znamená, že zařízení je relativně malé a vyšetření pacienta se může provádět vsedě i ve zdravotnických zařízeních, která mají omezený prostor. Rovněž náklady na výrobu přístroje jsou nižší, takže si jej může pořídit více lékařů.

Pozitronová emisní tomografie

PET je moderní lékařská vyšetřovací metoda z oboru nukleární medicíny. Použitím radionuklidů umožní získat trojrozměrné zobrazení tělesných tkání a jejich funkce. Pacientovi se (nejčastěji injekcí) podá látka označená zářičem beta+ (tj. zářičem pozitronů, antičástic k elektronům); nejčastěji je to glukóza značená radioaktivním izotopem fluoru ¹⁸F s poločasem rozpadu 110 minut. Značené molekuly cestují do tkání, kde se zachytí, a radionuklid se rozpadá. Vyletující pozitrony při nejbližším setkání s normálními zápornými elektrony anihilují za vzniku dvou fotonů záření gama. Fotony nesou stejnou energii 511 keV a rozlétají se navzájem v právě opačných směrech – tedy vlastně po přímce. Toho se využívá při detekci. Detektor zaznamená pouze takový foton, ke kterému byl na detekčním prstenci zachycen i jeho protějšek (koincidenční zapojení). Získaný tomografický obraz je výsledkem počítačového zpracování velkého množství takto zachycených párů. Běžné PET scannery jsou složeny buď ze sudého počtu detektorů rotujících kolem pacientova těla, nebo z několika set až tisíce pevných detektorů uspořádaných v přístroji v několika prstencích. Protilehlé detektory ve stejném prstenci jsou spojeny tak, aby mohly registrovat pouze takové páry fotonů, které s nimi interagují ve stejném čase. Protože pozitrony mají ve tkáních dosah maximálně 2 mm (poté anihilují), jedná se o metodu s velmi vysokou přesností.

Demence

Jedná se o psychické poruchy v důsledku chorobného postižení mozku, které většinou způsobují degenerativní a cévní nemoci. Nejčastější degenerativní nemocí mozku je Alzheimerova choroba. Při ní se usazují patologické nerozpustné bílkoviny (beta-amyloid) v mozkové tkáni mezi nervovými buňkami a srážejí se další bílkoviny (tau-protein) uvnitř mozkových buněk. Obojí vede ke ztrátě spojení (synapse) mezi mozkovými buňkami a k odumírání těchto buněk a tím k následnému postižení psychiky.