ПЭТ-КТ с 18F-фтордезоксиглюкозой
Что нужно знать врачу, а что пациенту?
Введение.
Позитронно-эмиссионная томография, совмещенная с компьютерной томографией (ПЭТ-КТ) — это передовой метод молекулярной визуализации, совершивший революцию в современной медицине, особенно в онкологии. В отличие от традиционных методов (КТ, МРТ, УЗИ), которые оценивают преимущественно анатомическую структуру тканей, ПЭТ-КТ позволяет заглянуть в метаболические процессы на клеточном уровне.
Наиболее распространенным радиофармпрепаратом (РФП) в мире является 18-фтордезоксиглюкоза (18F-ФДГ). Это аналог обычной молекулы глюкозы, в которой гидроксильная группа заменена на радиоактивный изотоп фтора-18.
Использование этого препарата основано на фундаментальном биологическом принципе: тканям с высокой метаболической активностью (например, злокачественным опухолям) требуется огромное количество энергии, которую они получают путем интенсивного поглощения глюкозы.
Позитронно-эмиссионная томография, совмещенная с компьютерной томографией (ПЭТ-КТ) — это передовой метод молекулярной визуализации, совершивший революцию в современной медицине, особенно в онкологии. В отличие от традиционных методов (КТ, МРТ, УЗИ), которые оценивают преимущественно анатомическую структуру тканей, ПЭТ-КТ позволяет заглянуть в метаболические процессы на клеточном уровне.
Наиболее распространенным радиофармпрепаратом (РФП) в мире является 18-фтордезоксиглюкоза (18F-ФДГ). Это аналог обычной молекулы глюкозы, в которой гидроксильная группа заменена на радиоактивный изотоп фтора-18.
Использование этого препарата основано на фундаментальном биологическом принципе: тканям с высокой метаболической активностью (например, злокачественным опухолям) требуется огромное количество энергии, которую они получают путем интенсивного поглощения глюкозы.
Немного патофизиологии метода.
Фундамент использования 18F-ФДГ в онкологии базируется на «эффекте Варбурга» — способности злокачественных клеток перестраивать свой метаболизм в сторону аэробного гликолиза. В отличие от нормальных клеток, опухолевые клетки экспрессируют на своей мембране избыточное количество белков-переносчиков глюкозы (преимущественно GLUT-1 и GLUT-3).
Попадая в кровоток, 18F-ФДГ захватывается клеткой через транспортеры GLUT и подвергается фосфорилированию внутриклеточным ферментом гексокиназой до 18F-ФДГ-6-фосфата. Обычная глюкоза после этого этапа вовлекается в цикл Кребса.
Однако молекула ФДГ из-за структурных отличий не может метаболизироваться дальше. Кроме того, в опухолевых клетках критически снижена активность глюкозо-6-фосфатазы — фермента, способного провести обратную реакцию. В результате 18F-ФДГ-6-фосфат оказывается в метаболической «ловушке» и накапливается внутри злокачественной клетки.
Фундамент использования 18F-ФДГ в онкологии базируется на «эффекте Варбурга» — способности злокачественных клеток перестраивать свой метаболизм в сторону аэробного гликолиза. В отличие от нормальных клеток, опухолевые клетки экспрессируют на своей мембране избыточное количество белков-переносчиков глюкозы (преимущественно GLUT-1 и GLUT-3).
Попадая в кровоток, 18F-ФДГ захватывается клеткой через транспортеры GLUT и подвергается фосфорилированию внутриклеточным ферментом гексокиназой до 18F-ФДГ-6-фосфата. Обычная глюкоза после этого этапа вовлекается в цикл Кребса.
Однако молекула ФДГ из-за структурных отличий не может метаболизироваться дальше. Кроме того, в опухолевых клетках критически снижена активность глюкозо-6-фосфатазы — фермента, способного провести обратную реакцию. В результате 18F-ФДГ-6-фосфат оказывается в метаболической «ловушке» и накапливается внутри злокачественной клетки.
Эффект Варбурга наглядно.
Картинка взята с сайта: https://spagolod.ru/lechenie-raka-golodaniem/
Картинка взята с сайта: https://spagolod.ru/lechenie-raka-golodaniem/
..и ещё немного физики.
Период полураспада изотопа фтора-18 составляет 109,8 минут. При распаде ядро испускает позитрон, который сталкивается с электроном. Происходит аннигиляция с образованием двух гамма-квантов, которые "расходятся" друг от друга под углом 180 градусов. Детекторы ПЭТ-сканера улавливают эти кванты, а совмещенная КТ обеспечивает точную топографическую привязку очагов.
Для полуколичественной оценки накопления РФП используется индекс SUV (Standardized Uptake Value). Значение SUVmax > 2.5 традиционно считается пороговым для дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных процессов.
Величина SUV зависит от:
• Массы тела пациента;
• Уровня глюкозы крови пациента,
• Введенной активности РФП, а также интервалом между введением и началом сканирования ( оптимальное время для начала сканирования после введения РФП- 50-60 минут);
•От размеров патологического образования (опухоли).
Также на величину данного параметра влияют технические характеристики:
•Учета коррекции ПЭТ-данных на распад изотопа при сканировании,
•Длительность сканирования одной ПЭТ-зоны (кровати),
•От программы реконструкции ПЭТ изображений.
Врачу важно помнить о физиологическом гиперметаболизме ФДГ в головном мозге, миокарде, печени, а также об экскреции препарата почками.
Период полураспада изотопа фтора-18 составляет 109,8 минут. При распаде ядро испускает позитрон, который сталкивается с электроном. Происходит аннигиляция с образованием двух гамма-квантов, которые "расходятся" друг от друга под углом 180 градусов. Детекторы ПЭТ-сканера улавливают эти кванты, а совмещенная КТ обеспечивает точную топографическую привязку очагов.
Для полуколичественной оценки накопления РФП используется индекс SUV (Standardized Uptake Value). Значение SUVmax > 2.5 традиционно считается пороговым для дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных процессов.
Величина SUV зависит от:
• Массы тела пациента;
• Уровня глюкозы крови пациента,
• Введенной активности РФП, а также интервалом между введением и началом сканирования ( оптимальное время для начала сканирования после введения РФП- 50-60 минут);
•От размеров патологического образования (опухоли).
Также на величину данного параметра влияют технические характеристики:
•Учета коррекции ПЭТ-данных на распад изотопа при сканировании,
•Длительность сканирования одной ПЭТ-зоны (кровати),
•От программы реконструкции ПЭТ изображений.
Врачу важно помнить о физиологическом гиперметаболизме ФДГ в головном мозге, миокарде, печени, а также об экскреции препарата почками.
Показания к выполнению ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ
ПЭТ-КТ с 18F- ФДГ выполненное пациенту с лимфомой Ходжкина.
Снимок взят с https://radiopaedia.org/cases/lymphoma-deauville-2-fdg-pet-ct-1?lang=us
Снимок взят с https://radiopaedia.org/cases/lymphoma-deauville-2-fdg-pet-ct-1?lang=us
Онкология:
Пожалуй, самое широкое применение ПЭТ-КТ с 18F- ФДГ отмечается именно в онкологии.
Данный метод применяется для:
Пожалуй, самое широкое применение ПЭТ-КТ с 18F- ФДГ отмечается именно в онкологии.
Данный метод применяется для:
- первичной диагностики и стадирования злокачественных новообразований (рак легкого, лимфомы, меланома, рак молочной железы, колоректальный рак).
- оценки эффективности проводимого лечения (химио-, радио- или таргетной терапии).
- диагностики местных и отдаленных рецидивов.
Межприступная ПЭТ-КТ с фтордезоксиглюкозой демонстрирует выраженное снижение активности фтордезоксиглюкозы в левой височной доле и умеренное снижение активности фтордезоксиглюкозы в левой лобной доле.
Случай взят с https://radiopaedia.org/cases/temporal-lobe-epilepsy-interictal-fdg-pet-ct-3?lang=us
Случай взят с https://radiopaedia.org/cases/temporal-lobe-epilepsy-interictal-fdg-pet-ct-3?lang=us
Неврология.
Несмотря на то, что повышенное накопление 18F-ФДГ в головном мозге является ограничением для использования данного метода в диагностике большинства онкологических заболеваний, ПЭТ-КТ с данным РФП нашел широкое применение в диагностике:
Несмотря на то, что повышенное накопление 18F-ФДГ в головном мозге является ограничением для использования данного метода в диагностике большинства онкологических заболеваний, ПЭТ-КТ с данным РФП нашел широкое применение в диагностике:
- эпилепсии;
- болезни Паркинсона;
- различных видов деменций (деменция с тельцами Леви, болезнь Альцгеймера, фронто-темпоральная деменция и др.)
Инфекционный эндокардит митрального клапана.
Для цитирования: Асланиди И.П., Пурсанова Д.М., Мухортова О.В., Шурупова И.В., Катунина Т.А., Муратов Р.М., Сергуладзе С.Ю., Мироненко В.А.
Возможности ПЭТ/КТ с 18F-фтордезоксиглюкозой в диагностике инфекционного эндокардита нативного клапана. REJR 2019; 9(4):68-76. DOI:10.21569/2222-7415-2019-9-4-68-76.
Для цитирования: Асланиди И.П., Пурсанова Д.М., Мухортова О.В., Шурупова И.В., Катунина Т.А., Муратов Р.М., Сергуладзе С.Ю., Мироненко В.А.
Возможности ПЭТ/КТ с 18F-фтордезоксиглюкозой в диагностике инфекционного эндокардита нативного клапана. REJR 2019; 9(4):68-76. DOI:10.21569/2222-7415-2019-9-4-68-76.
Кардиология.
- Оценка жизнеспособности миокарда перед реваскуляризацией.
- Диагностика воспалительных заболеваний сердца, клапанов и сосудов (например, артериита Такаясу).
Противопоказания метода:
- Абсолютные: Беременность.
- Относительные: Декомпенсированный сахарный диабет, грудное вскармливание, тяжелая почечная недостаточность, острые инфекционные заболевания, клаустрофобия.
Каких сроков необходимо придерживаться при назначении ПЭТ-КТ пациентам получающим (или ранее получавшим) противоопухолевую терапию?
- Химиотерапия: не ранее чем через 14 дней (оптимально через 2-3 недели);
- Лучевая терапия: через 12 недель (3 месяца) после последнего сеанса облучения.
- После хирургического вмешательства – не ранее, чем через 8 недель (НО! Перед назначением ПЭТ-КТ следует удостовериться в отсутствии воспалительных осложнений, например, постоперационных абсцессов).
Ограничения метода и опухоли, при которых ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ будет неэффективна❗
Несмотря на высокую точность, ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ не является универсальным методом. Главное ограничение связано с тем, что ФДГ не является специфичным онкомаркером. Препарат накапливается в любых клетках, активно потребляющих глюкозу.
Основные диагностические ограничения:
Онкологические заболевания, при диагностике которых не рекомендовано назначать ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ:
Некоторые виды рака имеют низкую метаболическую активность или специфические ферментативные особенности, из-за которых они не накапливают радиоактивную глюкозу.
К ним относятся:
Несмотря на высокую точность, ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ не является универсальным методом. Главное ограничение связано с тем, что ФДГ не является специфичным онкомаркером. Препарат накапливается в любых клетках, активно потребляющих глюкозу.
Основные диагностические ограничения:
- Ложноположительные результаты: Воспалительные ткани (активные макрофаги и лейкоциты) усиленно поглощают глюкозу. Туберкулез, саркоидоз, абсцессы, недавние хирургические вмешательства или лучевая терапия могут имитировать патологический процесс на ПЭТ-сканах.
- Разрешающая способность: Опухоли и метастазы размером менее 5–7 мм часто не визуализируются из-за так называемого «эффекта частичного объема».
- Высокий фоновый захват: Выявление опухолей головного мозга (например, глиом) с помощью ФДГ затруднено, так как кора здорового мозга потребляет колоссальное количество глюкозы, на фоне которого опухоль просто «теряется».
Онкологические заболевания, при диагностике которых не рекомендовано назначать ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ:
Некоторые виды рака имеют низкую метаболическую активность или специфические ферментативные особенности, из-за которых они не накапливают радиоактивную глюкозу.
К ним относятся:
- Рак предстательной железы. Растет медленно и не использует аэробный гликолиз как основной источник энергии. Для его диагностики ФДГ бесполезна; вместо нее применяют специфические ПЭТ-КТ с галлием-68 (68Ga-PSMA) или фтором-18 (18F-PSMA), а также с 11С-холином.
- Высокодифференцированные нейроэндокринные опухоли (НЭО). Характеризуются крайне медленным ростом и низким потреблением глюкозы. Для их поиска золотым стандартом является ПЭТ-КТ с 68Ga-DOTA-пептидами (68-Ga-DOTATATE/NOC/TOC) (препарат связывается с соматостатиновыми рецепторами, расположенных на мембранах опухолевых клеток).
- Высокодифференцированный гепатоцеллюлярный рак (первичный рак печени). В клетках этой опухоли сохраняется высокая активность фермента глюкозо-6-фосфатазы, который «отщепляет» фосфат от 18F-ФДГ и выбрасывает радиоактивную метку обратно в кровь. Очаг на снимках не "светится".
- Почечно-клеточный рак. Опухоль сама по себе слабо накапливает ФДГ, а кроме того, радиофармпрепарат активно выводится почками с мочой, что полностью «засвечивает» зону интереса и скрывает патологию.
- Муцинозные карциномы (например, яичников или кишечника). Тело такой опухоли состоит в основном из внеклеточной слизи (муцина) и содержит мало самих опухолевых клеток. Объемный захват глюкозы в таких тканях критически мал.
Руководство для пациента: правила подготовки
Качество ПЭТ-КТ и точность диагноза напрямую зависят от подготовки. Наша цель сделать так, чтобы радиоактивную глюкозу «съела» только потенциальная опухоль, а не здоровые мышцы.
За 24-48 часов до исследования:
В день исследования:
💊Лекарственные препараты:
✅ Разрешено:
- приём ЛС от повышенного артериального давления и антиаритмические препараты;
🚫 Запрещено:
- ЛС на основе спирта ( например, настойки лекарственных трав);
- внутривенное введение раствора глюкозы;
- приём стероидных препаратов ( например, дексаметазон).
🍔 Продукты питания:
✅ Разрешено (последний прием пищи перед исследованием не позднее 18:00):
- животное мясо и яйца;
- рыба;
- зеленые овощи, грибы, цветная капуста.
🚫 Запрещено:
- продукты с высоким содержанием углеводов (картофель, свекла, морковь, помидоры, кукуруза, каши, хлебобулочные изделия, фрукты, ягоды, соки, соусы, приправы, кондитерские изделия, искусственные подсластители)
- колбасные изделия, копченое мясо;
- продукты на основе коровьего молока
- сладкие напитки, газированная вода;
- алкогольные напитки.
💉 Пациентам с сахарным диабетом (СД) крайний приём пищи организовать за 3 часа до исследования и выполнить инъекцию инсулина ультракороткого действия.
* пациентам с СД 2-го типа, принимающим метформин, рекомендована отмена препарата за 2-ое суток до исследования, если планируется введение контрастного препарата)
Качество ПЭТ-КТ и точность диагноза напрямую зависят от подготовки. Наша цель сделать так, чтобы радиоактивную глюкозу «съела» только потенциальная опухоль, а не здоровые мышцы.
За 24-48 часов до исследования:
- Безуглеводная диета. Полностью исключите сахар, фрукты, любые крупы, макароны, картофель и алкоголь. Ваш рацион: отварное мясо, рыба, яйца, творог. Это заставит ваши клетки «голодать».
- Отмена спорта. Избегайте любых физических нагрузок. Напряженные мышцы активно поглотят препарат, что затруднит визуализацию реальных патологических процессов.
- Берегитесь холода. Одевайтесь тепло. При замерзании активируется «бурый жир» (на шее и спине), который потребляет массу глюкозы для согревания, делая снимки менее информативными.
В день исследования:
- Голод. Исследование проводится строго натощак (минимум 6 часов голода). Жевательная резинка запрещена (напрягаются жевательные мышцы➡️в них повышается накопление радиофармпрепарата➡️ложноположительные результаты при интерпретации исследования.)
- Вода. Пейте только простую негазированную воду (2-3 стакана утром). Это облегчит выведение препарата почками.
- Диабет. Не вводите короткий инсулин утром (инсулин загонит глюкозу в мышцы). Уровень сахара не должен превышать 11,1 ммоль/л.
💊Лекарственные препараты:
✅ Разрешено:
- приём ЛС от повышенного артериального давления и антиаритмические препараты;
🚫 Запрещено:
- ЛС на основе спирта ( например, настойки лекарственных трав);
- внутривенное введение раствора глюкозы;
- приём стероидных препаратов ( например, дексаметазон).
🍔 Продукты питания:
✅ Разрешено (последний прием пищи перед исследованием не позднее 18:00):
- животное мясо и яйца;
- рыба;
- зеленые овощи, грибы, цветная капуста.
🚫 Запрещено:
- продукты с высоким содержанием углеводов (картофель, свекла, морковь, помидоры, кукуруза, каши, хлебобулочные изделия, фрукты, ягоды, соки, соусы, приправы, кондитерские изделия, искусственные подсластители)
- колбасные изделия, копченое мясо;
- продукты на основе коровьего молока
- сладкие напитки, газированная вода;
- алкогольные напитки.
💉 Пациентам с сахарным диабетом (СД) крайний приём пищи организовать за 3 часа до исследования и выполнить инъекцию инсулина ультракороткого действия.
* пациентам с СД 2-го типа, принимающим метформин, рекомендована отмена препарата за 2-ое суток до исследования, если планируется введение контрастного препарата)
Накопление 18F-ФДГ в "буром" жире.
Белыми стрелками указаны основные локализации: мягкие ткани затылочной области, над-и подключичных областей, парастернальной области, паравертебрально и забрюшинно.
Белыми стрелками указаны основные локализации: мягкие ткани затылочной области, над-и подключичных областей, парастернальной области, паравертебрально и забрюшинно.
Видео взято с сайта Radiopedia: https://radiopaedia.org/cases/fdg-uptake-in-activated-brown-fat-1?lang=us
ПЭТ-КТ с 18F-ФДГ является мощнейшим инструментом современной лучевой диагностики. Однако этот метод не всесилен и требует от врача четкого понимания биологии конкретной опухоли (и, соответственно, выбора правильного радиофармпрепарата), знания ограничений визуализации, а от пациента — строжайшего соблюдения правил подготовки.
Только такой симбиоз обеспечивает максимальную диагностическую точность.
Только такой симбиоз обеспечивает максимальную диагностическую точность.
Список литературы:
- Труфанов Г.Е., Рязанов В.В., Дергунова Н.И. и др. Позитронная эмиссионная томография в онкологии (Руководство для врачей). — СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2021. — Фундаментальное руководство, описывающее физические принципы, ограничения метода и клиническое применение.
- Лишманов Ю.Б., Чернов В.И. Национальное руководство по радионуклидной диагностике. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010 (с обновлениями). — Стандартный справочник, регламентирующий показания, противопоказания и параметры оценки SUV в РФ.
- Рубцова Н.А., Синицын В.Е., и др. Роль ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ в онкологической практике. // Вестник рентгенологии и радиологии. — 2019. — Научная статья о диагностических алгоритмах и ложноположительных результатах.
- Асланиди И.П., Мухортова О.В. и др. Позитронно-эмиссионная томография в клинической практике. — М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева, 2017. — Руководство по интерпретации физиологического накопления ФДГ и ФДГ-негативным опухолям.
- Boellaard R., Delgado-Bolton R., Oyen W.J.G., et al. FDG PET/CT: EANM procedure guidelines for tumour imaging: version 2.0. // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. — Международные рекомендации Европейской ассоциации ядерной медицины (EANM), определяющие стандарты подготовки и ограничения сканирования.
