Cos’è la medicina nucleare?

La medicina nucleare è una specialità medica che utilizza i radionuclidi (tracciante radiofarmaceutico o radioattivo) per valutare le funzioni corporee e diagnosticare e curare le malattie. Le telecamere appositamente progettate consentono ai medici di monitorare questi radionuclidi. Le scansioni di tomografia computerizzata a emissione di singoli fotoni (SPECT) e tomografia ad emissione di positroni (PET) sono i due metodi di imaging più comuni nella medicina nucleare.

Che cos’è il radionuclide (tracciante radiofarmaceutico o radioattivo)?

I radionuclidi sono composti da molecole portatrici strettamente attaccate a un atomo radioattivo. Queste molecole portanti variano notevolmente a seconda dello scopo della scansione. Alcuni radionuclidi usano molecole nel corpo che interagiscono con una specifica proteina o zucchero e possono persino usare le cellule del paziente. Ad esempio, quando i medici devono conoscere la fonte esatta del sanguinamento intestinale, possono dare segni radioattivi (aggiungere atomi radioattivi) a un campione di globuli rossi prelevato dal paziente. Quindi reiniettano il sangue e usano una scansione SPECT per seguire il percorso del sangue nel paziente. Qualsiasi accumulo di radioattività nell’intestino fornisce ai medici informazioni su dove si trova il problema.

Per la maggior parte degli studi diagnostici in medicina nucleare, il radionuclide viene somministrato al paziente mediante iniezione endovenosa. Tuttavia, il radionuclide può anche essere somministrato per inalazione, iniezione orale o diretta in un organo. La somministrazione di radionuclidi dipenderà dal processo patologico da indagare.

Che cos’è SPECT (tomografia computerizzata a emissione di fotoni singoli)?

I dispositivi di imaging SPECT forniscono immagini tridimensionali (tomografiche) della distribuzione delle molecole di radionuclidi consegnate al corpo del paziente. Le immagini tridimensionali sono immagini create da un gran numero di immagini di proiezione del corpo, registrate da diverse angolazioni, elaborate da un computer. Gli imager SPECT dispongono di rilevatori di gamma camera in grado di rilevare le emissioni di raggi gamma dai radionuclidi iniettati nel paziente. I raggi gamma sono un tipo di luce che si muove a una lunghezza d’onda diversa dalla luce visibile. Le telecamere sono montate su una base rotante che consente ai rivelatori di muoversi in cerchio attorno a un paziente che giace immobile su una piattaforma.

Che cos’è la PET (tomografia a emissione di positroni)?

Le scansioni PET utilizzano i radionuclidi per creare immagini tridimensionali. La differenza principale tra le scansioni SPECT e PET sono i radiometri utilizzati. Mentre le scansioni SPECT misurano i raggi gamma, le scansioni PET misurano elaborando piccole particelle di radionuclidi chiamati positroni. Un positrone ha all’incirca la stessa massa di un elettrone, ma una particella di carica inversa. Questi reagiscono con gli elettroni nel corpo e quando queste due particelle si uniscono, si distruggono a vicenda. Questa distruzione produce una piccola quantità di energia sotto forma di due fotoni, che sparano in direzioni opposte. I rilevatori nello scanner PET misurano questi fotoni e usano queste informazioni per creare immagini di organi interni.

Per quali malattie viene utilizzata la medicina nucleare?

Oggi, le applicazioni di medicina nucleare sono ampiamente utilizzate in relazione a cancro, malattie della tiroide, malattie cardiovascolari e malattie del cervello.

L’uso della medicina nucleare nelle malattie del cancro

Lo scopo principale delle scansioni PET è quello di rilevare il cancro e tenere traccia dei suoi progressi, risposta al trattamento e rilevare metastasi. L’uso del glucosio dipende dall’intensità dell’attività cellulare e tissutale, quindi aumenta notevolmente nella rapida divisione delle cellule tumorali. In effetti, il grado di aggressività per la maggior parte dei tumori è approssimativamente parallelo ai tassi di utilizzo del glucosio. Negli ultimi 15 anni, molecole di glucosio marcate con radioattività leggermente modificate (desossiglucosio marcato con F-18 o FDG) hanno dimostrato di essere il miglior tracciante disponibile per rilevare il cancro e la diffusione metastatica nel corpo.

Un metodo di imaging combinato che produce contemporaneamente immagini PET e TC (PET / CT) delle stesse regioni corporee è diventato lo strumento di imaging primario per la stadiazione della maggior parte dei tumori in tutto il mondo.

Inoltre, nuovi metodi di trattamento come la terapia con radionuclidi mirati sono tra gli sviluppi promettenti per il trattamento del cancro.

L’uso della medicina nucleare nelle malattie cardiovascolari

L’imaging della medicina nucleare ha un ruolo importante nella diagnosi e nella gestione dei pazienti con malattia coronarica in cardiologia. La perfusione miocardica è l’approccio più utilizzato nei pazienti sospettati di avere malattie cardiache. L’imaging della perfusione del cuore è abbastanza accurato per rilevare la presenza di malattia coronarica. Inoltre, il test può prevedere il rischio del paziente di diverse malattie cardiache (come infarto non fatale) e morte cardiaca. Ciò consente ai medici di fornire una migliore assistenza ai pazienti con patologie cardiache avanzate guidando le decisioni terapeutiche. I trattamenti da applicare possono variare dalla gestione conservativa a base di farmaci della malattia a forme di intervento più aggressive come la chirurgia per correggere il flusso sanguigno.

Inoltre, le nuove tecniche di radioptracer sotto inchiesta offrono speranza per la diagnosi precoce dell’aterosclerosi coronarica. L’infiammazione di depositi ricchi di lipidi nella parete di grandi arterie chiamate placche aterosclerotiche può causare infarti o morte cardiaca. Attualmente, biomarcatori del sangue come la proteina C reattiva che misura l’infiammazione acuta sono stati associati a futuri eventi coronarici; tuttavia, non mostrano dove si trova la placca aterosclerotica. La capacità di localizzare placche all’interno delle arterie coronarie può aiutare a stimare quali soggetti sono inclini a gravi eventi cardiaci. L’imaging cardiovascolare con metodi tomografici dovrebbe aiutare a identificare i pazienti con placche aterosclerotiche prima dell’angiografia coronarica convenzionale. Gli studi sull’imaging della medicina nucleare hanno anche dimostrato che la localizzazione può davvero essere rilevata. Ad esempio, nei pazienti a rischio di ictus, l’assorbimento di FDG è risultato significativamente aumentato nelle arterie carotidi malate che riflettono una grave infiammazione delle lesioni aterosclerotiche con un elevato potenziale di rottura della placca.

Tecniche di imaging ibrido come PET / CT, SPECT / CT e PET / MR in pazienti con malattie cardiovascolari probabilmente faciliterà la valutazione delle conseguenze funzionali dei cambiamenti strutturali associati alla malattia. Al contrario, consentiranno anche di valutare i processi molecolari e cellulari in unità assolute e di assegnarli correttamente ai cambiamenti strutturali. Questi vantaggi offrono opportunità per il monitoraggio, la caratterizzazione e il trattamento delle malattie, nonché per il monitoraggio del trattamento nei pazienti con malattie cardiovascolari. I benefici possono includere valutazioni più complete della salute e delle malattie cardiovascolari e una migliore individuazione degli interventi vascolari coronarici, nonché una misurazione accurata della gravità della malattia aterosclerotica, l’efficacia delle placche aterosclerotiche e i trattamenti di stabilizzazione della placca.

L’uso della medicina nucleare nelle malattie neurologiche

Una terza specialità clinica, in cui l’imaging della medicina nucleare svolge un ruolo importante nella cura dei pazienti, è la neurologia. Gli approcci al radiotracciante aiutano con la valutazione del tumore al cervello e l’identificazione precoce della recidiva, la pianificazione del trattamento chirurgico dei disturbi convulsivi e, soprattutto, la valutazione dei disturbi neurodegenerativi. Come con altri tumori, FDG viene utilizzato nella diagnosi e nella caratterizzazione dei tumori cerebrali.

Tuttavia, come notato in precedenza, l’accuratezza diagnostica con FDG è stata limitata a causa dell’elevato metabolismo del glucosio e dell’elevato assorbimento di radio-donatori nel normale tessuto cerebrale. Questa limitazione ha portato allo sviluppo e all’applicazione di materiali radioattivi come la metil-metionina carbonio-11, il fluoro-18-fluoro-l-fenilalanina o il fluoro-18-fluoro-L-timidina, che fungono da marker del trasporto e del metabolismo degli aminoacidi. Questi materiali radioattivi colpiscono il tessuto tumorale nel cervello e contribuiscono alla classificazione dell’aggressività del tumore e, ancora più importante, a distinguere la recidiva del tumore dalle reazioni post-chirurgiche dei tessuti e dalla formazione del tessuto cicatriziale.

Nei disturbi convulsivi, l’imaging PET con FDG è stato trovato utile per la localizzazione di aree potenzialmente epilettogeniche del cervello e la loro distribuzione ed estensione. L’identificazione accurata di questo tipo di tessuto cerebrale anormale è importante per determinare l’idoneità dei pazienti agli approcci di trattamento chirurgico progettati per eliminare i disturbi convulsivi che sono scarsamente controllati con i farmaci. Disturbi neurodegenerativi come il morbo di Alzheimer, Pick e Huntington sono in genere associati a una riduzione del metabolismo del glucosio in alcune parti del cervello. Ognuno di questi disturbi è associato a un ridotto metabolismo in regioni cerebrali specifiche che possono essere distinte da FDG-PET. Gli studi di imaging cerebrale seriale con FDG-PET forniscono anche il monitoraggio del tasso di progressione della malattia.

Il lieve deterioramento cognitivo, che è il risultato di un disturbo clinicamente neurodegenerativo, è difficile da distinguere dalle cause non neurodegenerative o dal deterioramento cognitivo dal normale invecchiamento. Ciò ha portato alla ricerca e allo sviluppo di nuovi radioligandi per colpire am-amiloide e tau nei nodi neurofibrillari come marcatori neuropatologici non invasivi. Gli studi clinici supportano la promessa di questi nuovi radiotelefoni (ad esempio, composto di Pittsburgh B (PIB) marcato con carbonio-11 o fluoro-18-marcato-2-dialchilammino-6-acilmalononitrile-sostituiti naftaleni) per separare le prime fasi della neurodegenerazione. Questi traccianti radioattivi sembrano anche essere utili per monitorare la progressione della malattia e i risultati della terapia farmacologica.

Un altro importante obiettivo futuro sarà lo sviluppo di trattamenti diagnostici e preventivi avanzati per disturbi neurologici come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson. Per raggiungere questo obiettivo, sarà richiesta una comprensione più dettagliata dei cambiamenti molecolari che si verificano nel cervello nelle prime fasi dello sviluppo della malattia. Inoltre, l’aumento dell’usabilità dei traccianti radioattivi sviluppati per rilevare specifici cambiamenti molecolari e monitorare la risposta al trattamento ci consentirà di raggiungere questo obiettivo. Ad esempio, molti donatori radio come il fluoro-18-fluoroDOPA sono stati sviluppati per valutare l’integrità del sistema cerebrale della dopamina. Rendere questi e altri traccianti radioattivi più comuni può portare a una diagnosi più accurata e diagnosi differenziale del morbo di Parkinson. Inoltre, altri sistemi di neurotrasmettitori (ad es. Colinergici,

Allo stesso modo, il trattamento di disturbi psichiatrici come depressione, schizofrenia e dipendenza è un problema speciale. La maggior parte dei trattamenti disponibili è inadeguata con grandi effetti collaterali o elevata non risposta. In futuro, ci si può aspettare che la diffusa disponibilità di radiotrattori altamente specifici che possono essere utilizzati nella ricerca di base sulle neuroscienze nell’uomo contribuirà a migliorare i processi biologici di queste malattie e, in definitiva, a trattamenti migliori.

L’uso della medicina nucleare in altre malattie

Oltre alle suddette malattie, è efficacemente utilizzato nella diagnosi e nel trattamento di malattie come ossa, tiroide, cistifellea e malattie intestinali.

Rischi di applicazioni di medicina nucleare

La dose totale di radiazioni erogata ai pazienti dalla maggior parte dei radiofarmaci utilizzati negli studi diagnostici di medicina nucleare non è superiore alla dose somministrata durante le normali radiografie del torace o esami TC. Esistono preoccupazioni circa la possibile induzione del cancro anche a bassi livelli di esposizione alle radiazioni da esami cumulativi di imaging medico, ma questo rischio è considerato piuttosto piccolo, a differenza del beneficio atteso da uno studio di imaging diagnostico necessario dal punto di vista medico.

Come i radiologi, i medici di medicina nucleare prestano molta attenzione a mantenere il più basso possibile l’esposizione alle radiazioni ai pazienti e quindi fornire la quantità minima di materiale radioattivo necessario per fornire un utile esame diagnostico.