التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) هو طريقة لدراسة النشاط الأيضي والوظيفي لأنسجة الجسم داخل الجسم. تعتمد هذه الطريقة على ظاهرة انبعاث البوزيترون المُلاحظة في مستحضر صيدلاني مشع يُدخل إلى الجسم أثناء توزيعه وتراكمه في مختلف الأعضاء. في علم الأعصاب، يتمثل التطبيق الرئيسي لهذه الطريقة في دراسة استقلاب الدماغ في عدد من الأمراض. تشير التغيرات في تراكم النويدات في أي منطقة من الدماغ إلى وجود خلل في النشاط العصبي.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]، [ 6 ]

دواعي استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني

تشمل دواعي استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني فحص سبات عضلة القلب لدى المرضى الذين يخضعون لجراحة مجازة الشريان التاجي أو زراعة القلب، وتمييز النقائل عن النخر والتليف في تضخم الغدد الليمفاوية لدى مرضى السرطان. كما يُستخدم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لتقييم العقيدات الرئوية وتحديد ما إذا كانت نشطة أيضيًا، ولتشخيص سرطان الرئة، وسرطان الرقبة، واللمفوما، والورم الميلانيني. يمكن دمج التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مع التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لربط البيانات المورفولوجية والوظيفية.

التحضير للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني

يُجرى فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني على معدة فارغة (آخر وجبة قبل الفحص بـ 4-6 ساعات). تتراوح مدة الفحص بين 30 و75 دقيقة، حسب نطاق الإجراء. خلال الـ 30-40 دقيقة اللازمة لإدخال الدواء المُعطى إلى عمليات الأيض في الجسم، يجب أن يكون المرضى في ظروف تُقلل من احتمالية النشاط الحركي والكلامي والعاطفي للحد من احتمالية ظهور نتائج إيجابية خاطئة. لهذا الغرض، يُوضع المريض في غرفة منفصلة ذات جدران عازلة للصوت، ويستلقي وعيناه مغمضتان.

طرق بديلة

قد تكون طرق التصوير العصبي الوظيفية الأخرى مثل مطيافية الرنين المغناطيسي، والتصوير المقطعي المحوسب بانبعاث فوتون واحد، والتروية، والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بمثابة بديل للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني إلى حد ما.

[ 7 ]، [ 8 ]، [ 9 ]، [ 10 ]، [ 11 ]، [ 12 ]، [ 13 ]

التصوير المقطعي بانبعاث الفوتون الفردي

الخيار الأقل تكلفة لفحص البنية الحيوية للدماغ باستخدام النظائر المشعة هو التصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد.

تعتمد هذه الطريقة على تسجيل الإشعاع الكمي المنبعث من النظائر المشعة. بخلاف طريقة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، يستخدم التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث فوتون واحد عناصر لا تشارك في عملية الأيض (Tc99، TI-01)، وبمساعدة كاميرا على شكل حرف Y تدور حول الجسم، يتم تسجيل الكمات المفردة (الفوتونات) بدلاً من الكمات المزدوجة.

من تعديلات طريقة التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث الفوتون المفرد تصوير تدفق الدم الدماغي الموضعي. يُستنشق المريض خليطًا غازيًا يحتوي على زينون-133، الذي يذوب في الدم. وبمساعدة التحليل الحاسوبي، تُرسم صورة ثلاثية الأبعاد لتوزيع مصادر انبعاث الفوتون في الدماغ بدقة مكانية تبلغ حوالي 1.5 سم. تُستخدم هذه الطريقة تحديدًا لدراسة خصائص تدفق الدم الدماغي الموضعي في أمراض الأوعية الدموية الدماغية وأنواع مختلفة من الخرف.

تقييم النتائج

يُجرى تقييم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) باستخدام أساليب بصرية وشبه كمية. يُجرى التقييم البصري لبيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام مقاييس الأبيض والأسود ومختلف الألوان، مما يسمح بتحديد شدة تراكم المواد الصيدلانية المشعة في أجزاء مختلفة من الدماغ، وتحديد بؤر الاستقلاب المرضي، وتقييم مواقعها ومحيطها وحجمها.

في التحليل شبه الكمي، يتم حساب نسبة تراكم المواد الصيدلانية الإشعاعية بين منطقتين متساويتين في الحجم، إحداهما تتوافق مع الجزء الأكثر نشاطًا من العملية المرضية، والأخرى مع المنطقة المقابلة غير المتغيرة من الدماغ.

إن استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني في علم الأعصاب يسمح لنا بحل المشاكل التالية:

• دراسة نشاط مناطق معينة من الدماغ عند تعرضها لمحفزات مختلفة؛
• إجراء التشخيص المبكر للأمراض؛
• إجراء التشخيص التفريقي للعمليات المرضية ذات المظاهر السريرية المتشابهة؛
• التنبؤ بمسار المرض وتقييم فعالية العلاج.

المؤشرات الرئيسية لاستخدام هذه التقنية في علم الأعصاب هي:

• أمراض الأوعية الدموية الدماغية؛
• الصرع؛
• مرض الزهايمر وأشكال أخرى من الخرف؛
• الأمراض التنكسية في الدماغ (مرض باركنسون، مرض هنتنغتون)؛
• أمراض إزالة الميالين؛
• أورام المخ.

[ 14 ]، [ 15 ]، [ 16 ]، [ 17 ]، [ 18 ]، [ 19 ]، [ 20 ]، [ 21 ]، [ 22 ]، [ 23 ]

الصرع

يسمح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) مع 18-فلوروديوكسي جلوكوز باكتشاف البؤر الصرعية، وخاصةً في الأشكال البؤرية للصرع، وتقييم الاضطرابات الأيضية فيها. في الفترة بين النوبات، تتميز منطقة البؤرة الصرعية بانخفاض استقلاب الجلوكوز، وفي بعض الحالات تتجاوز منطقة انخفاض الاستقلاب بشكل ملحوظ حجم البؤرة المُحددة باستخدام أساليب التصوير العصبي الهيكلي. بالإضافة إلى ذلك، يسمح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باكتشاف البؤر الصرعية حتى في غياب التغيرات الكهربية والهيكلية للدماغ، ويمكن استخدامه في التشخيص التفريقي للنوبات الصرعية وغير الصرعية. تزداد حساسية وخصوصية هذه الطريقة بشكل ملحوظ عند استخدامها مع تخطيط كهربية الدماغ (EEG).

في وقت حدوث النوبة الصرعية، يتم ملاحظة زيادة في التمثيل الغذائي الإقليمي للجلوكوز في منطقة البؤرة الصرعية، وغالبًا ما يكون ذلك مصحوبًا بقمع في منطقة أخرى من الدماغ، وبعد النوبة، يتم تسجيل انخفاض التمثيل الغذائي مرة أخرى، وتبدأ شدته في الانخفاض بشكل موثوق بعد 24 ساعة من النوبة.

يمكن أيضًا استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني بنجاح في تحديد دواعي العلاج الجراحي لمختلف أشكال الصرع. يتيح التقييم قبل الجراحة لمواقع بؤر الصرع اختيار أساليب العلاج الأمثل ووضع تشخيص أكثر موضوعية لنتائج التدخل الجراحي المقترح.

[ 24 ]، [ 25 ]، [ 26 ]، [ 27 ]، [ 28 ]، [ 29 ]، [ 30 ]، [ 31 ]، [ 32 ]

أمراض الأوعية الدموية الدماغية

في تشخيص السكتة الدماغية الإقفارية، يُعتبر التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) وسيلةً لتحديد أنسجة الدماغ القابلة للحياة والقابلة للتعافي في منطقة شبه الظل الإقفاري، مما يسمح بتحديد مؤشرات علاج إعادة التروية (إذابة الخثرة). يتيح استخدام ربيطات مستقبلات البنزوديازيبين المركزية، التي تُعدّ بمثابة مؤشرات على سلامة الخلايا العصبية، تمييزًا واضحًا نسبيًا بين أنسجة الدماغ التالفة بشكل لا رجعة فيه والأنسجة القابلة للحياة في منطقة شبه الظل الإقفاري في مرحلة مبكرة من السكتة الدماغية. كما يُمكن إجراء تشخيص تفريقي بين بؤر نقص التروية الحديثة والقديمة لدى المرضى الذين يعانون من نوبات نقص التروية المتكررة.

[ 33 ]، [ 34 ]، [ 35 ]، [ 36 ]، [ 37 ]، [ 38 ]، [ 39 ]، [ 40 ]

مرض الزهايمر وأنواع أخرى من الخرف

في تشخيص مرض الزهايمر، تتراوح حساسية التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني من 76 إلى 93% (متوسط 86%)، وهو ما تؤكده مواد دراسة التشريح.

يتميز التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني في مرض الزهايمر بانخفاض بؤري واضح في استقلاب الدماغ، لا سيما في مناطق الارتباط القشرية الحديثة (القشرة الحزامية الخلفية، والقشرة الصدغية الجدارية، والقشرة الجبهية متعددة الوسائط)، مع تغيرات أكثر وضوحًا في نصف الكرة المخية المسيطر. في الوقت نفسه، تبقى العقد القاعدية، والمهاد، والمخيخ، والقشرة المسؤولة عن الوظائف الحسية والحركية الأساسية سليمة نسبيًا. يُعد نقص استقلاب الدماغ الثنائي في المناطق الصدغية الجدارية من الدماغ، والذي قد يترافق في المراحل المتقدمة مع انخفاض في استقلاب الدماغ في القشرة الجبهية، أكثر الأعراض شيوعًا في مرض الزهايمر.

يتميز الخرف الناتج عن أمراض الأوعية الدموية الدماغية بتأثرٍ رئيسي في الفصوص الجبهية، بما في ذلك التلفيف الحزامي والتلفيف الجبهي العلوي. كما يُعاني مرضى الخرف الوعائي عادةً من مناطق متفرقة من انخفاض التمثيل الغذائي في المادة البيضاء والقشرة، وغالبًا ما يُصيب المخيخ والقشرة تحت القشرية. يُظهر الخرف الجبهي الصدغي انخفاضًا في التمثيل الغذائي في القشرة الجبهية والأمامية والصدغية الوسطى. يُعاني مرضى الخرف المصحوب بأجسام ليوي من عجزٍ أيضي ثنائي في الفصين الصدغي والجداري يُذكرنا بمرض الزهايمر، ولكنه غالبًا ما يُصيب القشرة القذالية والمخيخ، واللذين عادةً ما يكونان سليمين في مرض الزهايمر.

نمط التغيرات الأيضية في مختلف الحالات المرتبطة بالخرف

مسببات الخرف	مناطق الاضطرابات الأيضية
مرض الزهايمر	يحدث تلف القشرة الجدارية والصدغية والحزامية الخلفية مبكرًا، مع تضرر نسبي في القشرة الحسية الحركية الأولية والقشرة البصرية الأولية، وتضرر المخطط والمهاد والمخيخ. في المراحل المبكرة، غالبًا ما يكون الخلل غير متماثل، لكن العملية التنكسية تظهر في النهاية على كلا الجانبين.
الخرف الوعائي	نقص التمثيل الغذائي ونقص التروية في المناطق القشرية وتحت القشرية والمخيخ المصابة
الخرف من النوع الجبهي	تتأثر القشرة الأمامية والقشرة الصدغية الأمامية والمناطق الصدغية الوسطى أولاً، مع درجة أعلى في البداية من شدة الضرر مقارنة بالقشرة الصدغية الجدارية والجانبية، مع الحفاظ النسبي على القشرة الحسية الحركية والبصرية الأساسية.
رقص هنتنغتون	تتأثر النوى المذنبة والعدسية في وقت مبكر مع انتشار تدريجي للقشرة
الخرف في مرض باركنسون	سمات تشبه مرض الزهايمر ولكن مع تجنيب أكبر لمنطقة الفص الصدغي المتوسط وتجنيب أقل للقشرة البصرية
الخرف المصحوب بأجسام لوي	اضطرابات نموذجية لمرض الزهايمر، ولكن مع الحفاظ بشكل أقل على القشرة البصرية وربما المخيخ

إن استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني كمؤشر لتطور الخرف من نوع الزهايمر، وخاصة في المرضى الذين يعانون من ضعف إدراكي خفيف إلى متوسط، أمر واعد.

تُبذل حاليًا محاولات لدراسة داء النشواني الدماغي داخل الجسم الحي باستخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، باستخدام ربيطات أميلويد خاصة، بهدف التشخيص قبل السريري للخرف لدى الأفراد المعرضين لعوامل الخطر. كما تُتيح دراسة شدة داء النشواني الدماغي وموقعه تحسينًا موثوقًا به للتشخيص في مراحل مختلفة من المرض. إضافةً إلى ذلك، يُتيح استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، وخاصةً في الديناميكيات، التنبؤ بمسار المرض بدقة أكبر وتقييم فعالية العلاج بموضوعية.

[ 41 ]، [ 42 ]، [ 43 ]، [ 44 ]، [ 45 ]

مرض باركنسون

يتيح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) باستخدام ربيطة محددة، وهي فلورودوبا B18، تحديدًا كميًا لنقص تخليق الدوبامين وتخزينه في النهايات قبل المشبكية للمخطط في مرض باركنسون. ويتيح وجود تغيرات مميزة تشخيص المرض وتنظيم الإجراءات الوقائية والعلاجية في مراحله المبكرة، والتي قد تكون قبل السريرية.

يسمح استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني بالتشخيص التفريقي لمرض باركنسون مع أمراض أخرى تشمل صورتها السريرية أعراضًا خارج هرمية، مثل ضمور الجهاز المتعدد.

يمكن تقييم حالة مستقبلات الدوبامين نفسها باستخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) مع ربيطة مستقبلات الهيستامين H2، _{راكلوبريد}. في مرض باركنسون، ينخفض عدد النهايات الدوبامينية قبل المشبكية وكمية ناقل الدوبامين في الشق المشبكي، بينما في أمراض عصبية تنكسية أخرى (مثل ضمور الجهاز المتعدد، والشلل فوق النووي التدريجي، والتنكس القشري القاعدي)، ينخفض عدد مستقبلات الدوبامين في الجسم المخطط.

بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني يسمح لنا بالتنبؤ بمسار ومعدل تقدم المرض، وتقييم فعالية العلاج الدوائي، والمساعدة في تحديد مؤشرات العلاج الجراحي.

رقص هنتنغتون وفرط الحركة الأخرى

تتميز نتائج التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني في مرض رقص هنتنغتون بانخفاض في عملية التمثيل الغذائي للجلوكوز في النوى المذنبة، مما يجعل التشخيص السريري للمرض ممكنًا لدى الأفراد المعرضين لخطر كبير للإصابة بالمرض وفقًا لنتائج اختبار الحمض النووي.

في خلل التوتر العضلي الالتواءي، يكشف التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مع 18-فلوروديوكسي جلوكوز عن انخفاض في المستوى الإقليمي لاستقلاب الجلوكوز في النواة المذنبة والعدسية، وكذلك حقول الإسقاط الأمامية للنواة المهادية الظهرية الوسطى، مع مستوى استقلابي عام سليم.

تصلب متعدد

يُظهر التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام 18-فلوروديوكسي جلوكوز لدى مرضى التصلب المتعدد تغيرات منتشرة في استقلاب الدماغ، بما في ذلك المادة الرمادية. ويمكن أن تُمثل اضطرابات الاستقلاب الكمي المُحددة مؤشرًا لنشاط المرض، كما تعكس الآليات الفسيولوجية المرضية لتفاقم الحالة، وتُساعد في التنبؤ بمسار المرض وتقييم فعالية العلاج.

أورام المخ

يتيح التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير بالرنين المغناطيسي الحصول على معلومات موثوقة حول موقع وحجم تلف الورم في أنسجة الدماغ، ولكنه لا يوفر القدرة الكاملة على التمييز بين الآفات الحميدة والخبيثة بدقة عالية. إضافةً إلى ذلك، لا تتمتع أساليب التصوير العصبي البنيوي بدقة كافية للتمييز بين نكس الورم والنخر الإشعاعي. في هذه الحالات، يُصبح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) هو الأسلوب الأمثل.

بالإضافة إلى 18-فلوروديوكسي جلوكوز، تُستخدم مواد صيدلانية مشعة أخرى لتشخيص أورام الدماغ، مثل ¹¹ -سي-ميثيونين و11 ^- سي-تيروسين. وتحديدًا، يُعد التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) مع ¹¹ -سي-ميثيونين طريقةً أكثر دقةً للكشف عن الأورام النجمية مقارنةً بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مع 18-فلوروديوكسي جلوكوز، كما يُمكن استخدامه لتقييم الأورام منخفضة الدرجة. يُتيح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مع ¹¹ -سي-تيروسين التمييز بين الأورام الخبيثة وآفات الدماغ الحميدة. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر أورام الدماغ عالية التمايز وقليلة التمايز حركية امتصاص مختلفة لهذا المستحضر الصيدلاني المشع.

يُعدّ التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني حاليًا من أكثر الدراسات دقةً وتطورًا في تشخيص مختلف أمراض الجهاز العصبي. كما يُمكن استخدام هذه الطريقة لدراسة وظائف الدماغ لدى الأشخاص الأصحاء لأغراض البحث العلمي.

لا يزال استخدام هذه الطريقة محدودًا للغاية، نظرًا لقلة المعدات وارتفاع تكلفتها، ولا يتوفر إلا في مراكز الأبحاث الكبرى، إلا أن إمكانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني عالية جدًا. ويبدو أن إدخال تقنية تتيح إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني في آن واحد، مع دمج الصور الملتقطة لاحقًا، واعد للغاية، مما سيتيح الحصول على أقصى قدر من المعلومات حول التغيرات الهيكلية والوظيفية في مختلف أجزاء أنسجة الدماغ.

ما هو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني؟

على عكس التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي المحوسب القياسي، والذي يوفر في المقام الأول صورة تشريحية لعضو ما، يقوم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني بتقييم التغيرات الوظيفية على مستوى التمثيل الغذائي الخلوي، والتي يمكن التعرف عليها بالفعل في المراحل المبكرة قبل السريرية للمرض، عندما لا تكشف طرق التصوير العصبي البنيوي عن أي تغييرات مرضية.

يستخدم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) مواد صيدلانية مشعة متنوعة مُعَلَّمة بالأكسجين والكربون والنيتروجين والجلوكوز، أي نواتج أيضية طبيعية للجسم، والتي تُشارك في عملية الأيض مع نواتجها الذاتية. ونتيجةً لذلك، يُمكن تقييم العمليات التي تحدث على المستوى الخلوي.

أكثر المواد الصيدلانية المشعة شيوعًا في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني هو فلوروديوكسي جلوكوز. ومن المواد الصيدلانية المشعة الأخرى المستخدمة في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ميثيونين ^11C (MET) وتيروسين ^11C.

يتوافق الحمل الإشعاعي عند أقصى جرعة من الدواء المُعطى مع الحمل الإشعاعي الذي يتلقاه المريض أثناء تصوير الصدر بالأشعة السينية في إسقاطين، لذا يُعد الفحص آمنًا نسبيًا. يُمنع استخدامه لمرضى السكري الذين يعانون من مستوى سكر في الدم يزيد عن 6.5 مليمول/لتر. كما تشمل موانع الاستخدام الحمل والرضاعة.