Medicina nucleare in cardiologia: diagnostica SPET e PET per la perfusione miocardica

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Medicina nucleare #01 - Landoni - Medicina nucleare in cardiologia Medicina nucleare #01 Medicina nucleare in cardiologia Prof. Claudio Landoni- 25.03.2021- Autore: Francesca Bolis - Revisore: Noemi Infantino

Informazioni tecniche sul corso

Il modulo sarà tenuto dal professor Claudio Landoni e dal collega Luca Guerra, entrambi medici nucleari. Saranno affrontati gli argomenti relativi all'impiego della diagnostica medico-nucleare in ambito clinico. Sul sito e-Learning, al corso "Diagnostica per Immagini", nello specifico ai moduli "Scienze tecniche mediche applicate B" e "Bioingegneria elettronica e informatica A", il professore caricherà una serie di file con audio relativi a casi clinici, da consultare a nostro piacimento. Nel modulo "Scienze tecniche applicate B" il professore caricherà una registrazione che tratta di tutto il percorso che un paziente segue, dal momento della prescrizione dell'esame fino all'accettazione in reparto di Medicina Nucleare (MN), alla preparazione, all'esecuzione e alla stesura del referto medico-nucleare. Qualora avessimo domande a riguardo, il professore invita a scrivere una mail all'indirizzo claudio.landoni@unimib.it.

Introduzione alla diagnostica per immagini

Nelle lezioni dei moduli precedenti, trattati dalla professoressa Gilardi e dalla dottoressa Moresco, sono state presentate le strumentazioni utilizzate nella diagnostica per immagini e l'impiego di determinate sostanze, i radiotraccianti, per lo studio di diverse patologie. È stato visto come le diverse metodiche di diagnostica per immagini danno la possibilità di studiare, nell'ambito della patologia umana, aspetti differenti, che vanno da quelli più prettamente di tipo morfologico a quelli di tipo funzionale/metabolico. L'enorme vantaggio delle metodiche medico-nucleari, rispetto alle metodiche più prettamente morfologiche di radiodiagnostica, è quello di poter valutare funzionalmente come un processo metabolico può modificarsi a seguito di determinate condizioni patologiche o trattamenti terapeutici. Si riporta un esempio:

• La TAC è una metodica assolutamente efficace nella valutazione delle caratteristiche morfologiche; ormai da anni, è stato attivato un programma di screening nei pazienti forti fumatori per una diagnosi precoce del tumore del polmone. La TAC low-dose permette di valutare la presenza o meno di piccole formazioni addensative polmonari, a volte anche millimetriche, che possono essere l'esordio di una patologia neoplastica.

La metodica medico-nucleare che può completare la valutazione morfologica è la PET, la quale valuta invece l'aspetto funzionale/metabolico di un'eventuale nodulazione polmonare riscontrata all'imaging TAC. La maggior parte degli esami che vengono eseguiti di routine in un reparto di MN riguardano prevalentemente lo studio delle patologie cardiaca e scheletrica (in particolare, si fa largo utilizzo di scintigrafia ossea nella stadiazione dei pazienti oncologici), oltre ad un'ampia serie di esami più specifici che vengono richiesti dal clinico in base alle necessità. Il reparto di MN è ad oggi suddiviso in due modalità di esame: la medicina nucleare convenzionale (scintigrafia e SPET) e la PET (questa ha rivoluzionato l'approccio diagnostico e di valutazione terapeutica del paziente oncologico).Medicina nucleare #01 - Landoni - Medicina nucleare in cardiologia Pag. 2 a 21

Medicina nucleare in cardiologia

Per studiare lo stato di salute cardiaco, è bene valutare tre parametri funzionali:

• Perfusione del miocardio, indagata tramite:
  • SPET miocardica di perfusione: il termine SPET sta ad indicare "Tomografia ad Emissione di Fotone Singolo". È una metodica tomografica (si basa sull'ottenimento di sezioni perpendicolari all'asse corporeo, rendendo possibile la visualizzazione, all'interno del volume di indagine, delle diverse strutture anatomiche).
  • PET con traccianti di flusso: il termine PET sta ad indicare "Tomografia ad Emissione di Positrone". È un esame particolarmente specifico, eseguito solo in centri di alta specializzazione, con traccianti che devono essere marcati con isotopi a breve emivita, e che quindi richiedono la presenza del ciclotrone nelle vicinanze del tomografo PET. Permette una valutazione quantitativa del flusso regionale miocardico ed è stata utilizzata per diversi anni nello studio del microcircolo coronarico, il quale può essere alterato in diverse patologie anche non aterosclerotiche.
• Funzione contrattile e anomalie contrattili (acinesia, discinesia, ipocinesia) indagate tramite:
  • Gated-SPET: per "Gated" si intende una tomografia che è sincronizzata con il segnale elettrico del battito cardiaco. Questo permette di acquisire, per ogni battito, una serie di immagini che rappresentano la cinesi parietale del ventricolo sinistro nel corso del tempo. Le immagini possono essere visualizzate nel formato cine mode, rendendo possibile la valutazione della contrattilità e della sua estensione (tendenzialmente tale metodica è utilizzata per studiare l'alterata contrattilità post- cardiopatia ischemica su base aterosclerotica).
  • Angiocardioscintigrafia all'equilibrio o primo passaggio: veniva utilizzata in passato per la sua efficacia da un punto di vista quantitativo, perché molto precisa nella valutazione dei parametri di funzionalità contrattile cardiaca. Oggi è stata sostituita prevalentemente dalla Gated-SPET, che permette di avere sia una valutazione della perfusione che della contrattilità.
• Vitalità tessutale1, indagata tramite:
  • SPET miocardica con 201Tallio: il 201Tallio permette di valutare la presenza di un'integrità della vitalità delle miofibrille cardiache.
  • PET con 18F-FDG: il 18F-FDG è un analogo del glucosio, utilizzato per valutare il metabolismo glucidico cardiaco e la vitalità tessutale residua anche in pazienti con pregressi episodi infartuali più o meno estesi a livello delle pareti miocardiche. È più utilizzata della precedente.

Studio della perfusione: SPET e Scintigrafia miocardica

Per quanto riguarda lo studio della perfusione miocardica, si utilizzano dei traccianti radioattivi che, una volta immessi nel circolo venoso (mediante vena anterocubitale o della mano), attraversano la rete capillare, giungono a livello della superficie delle miofibrille e vengono estratti dal tessuto miocardico in modo proporzionale al flusso ematico regionale: maggiore è il flusso di sangue, maggiore è l'estrazione e viceversa. 1 Il concetto di vitalità tessutale è emerso una ventina di anni fa grazie alla metodica PET. In quegli anni infatti, attraverso lo studio della vitalità tessutale residua di segmenti miocardici sottoposti a insulti di natura ischemica, si è scoperta la possibilità di recupero della normale funzione contrattile e anche della funzionalità cardiaca dopo interventi di rivascolarizzazione percutanea o bypass aorto-coronarico.Medicina nucleare #01 - Landoni - Medicina nucleare in cardiologia Pag. 3 a 21 La metodica SPET permette di valutare la riserva coronarica (RC) mediante lo studio della perfusione regionale miocardica. L'esame viene eseguito in due giornate diverse, registrando:

• In condizioni basali, a riposo: si somministra il radiofarmaco al paziente, si acquisiscono le immagini a livello cardiaco con la gamma-camera rotante, si ricostruiscono le immagini tomografiche e si ottiene una serie di immagini rappresentative della distribuzione del radiofarmaco, tramite il circolo coronarico, a livello delle pareti miocardiche.
• Dopo test provocativi
  • Test da sforzo (tapis roulant, cyclette): all'apice dello sforzo si somministra il tracciante. A questo punto, il radiofarmaco si distribuisce a livello delle pareti miocardiche sempre proporzionalmente al flusso regionale, ma in condizione funzionale miocardica diversa dalla condizione di riposo.
  • Test farmacologico

Traccianti utilizzati

I traccianti utilizzati sono:

• Tallio 201
• Traccianti tecneziati, marcati con il 99Tc metastabile2:
  • [99mTc]MIBI (Metossi-Iso-Butil-Isonitrile)
  • [99mTc]Tetrofosmina

Tallio 201

È un tracciante storico per lo studio della perfusione miocardica. È un catione monovalente, analogo del K+. Ha un tempo di dimezzamento di 73 ore. L'energia delle radiazioni emesse dal suo decadimento è pari a 167 KeV per quanto riguarda la radiazione y. Purtroppo questo isotopo ha anche un'emissione di tipo X, pari a 60-80 KeV, più elevata rispetto ai traccianti tecneziati (il professore sottolinea che si sta comunque trattando di dosi traccianti e di radiazioni utilizzate a scopo diagnostico, quindi di bassa entità). Essendo un analogo del K+, il tallio 201 viene estratto e incorporato all'interno della cellula miocardica attraverso la pompa Na+/K+, in funzione del flusso miocardico: maggiore è il flusso, maggiore sarà l'estrazione, quindi maggiore sarà la concentrazione del radiofarmaco riscontrato all'interno delle pareti miocardiche. Ha un elevato coefficiente di estrazione: quando il tracciante giunge mediante il circolo coronarico presso l'interfaccia capillare, l'85% viene estratto dalle miofibrille. Per questo motivo, esso è un ottimo rappresentante del flusso miocardico, perché quello che andrà ad accumularsi all'interno delle pareti miocardiche sarà proporzionale al flusso ematico miocardico nel momento della somministrazione. Ha un picco di concentrazione nel tessuto miocardico a circa 5 minuti dalla somministrazione, ma presenta anche una fase di ridistribuzione, che inizia a circa 10-15' dalla somministrazione. Sostanzialmente, comportandosi come un analogo del potassio, il tallio viene continuamente scambiato, attraverso la pompa Na+/K+, tra il compartimento intracellulare delle miofibrille miocardiche ed il compartimento extracellulare. Quando il tracciante raggiunge la parete miocardica tramite il circolo coronarico, esso verrà estratto per l'85%, rimarrà concentrato 2 Il Tecnezio 99 è l'isotopo che viene maggiormente utilizzato in diagnostica medico-nucleare convenzionale perché può essere facilmente complessato a molecole differenti. Inoltre, questo isotopo ha delle caratteristiche chimico-fisiche ottimali sia per la rilevazione della radiazione gamma emessa che per la dose di radiazioni che viene assorbita dal paziente e per l'emivita.