Takie podejœcie g³ównie stosuje siê w:

– onkologii: aby dok³adnie zlokalizowaæ i kontrolo-

waæ wzrost guza oraz monitorowaæ efekty prowa-
dzonej terapii;

– neurologii: jako badanie pomocnicze w diagnos-

tyce choroby Alzheimera, demencji i napadów pa-
daczkowych;

– chirurgii: w oszacowaniu w³aœciwego miejsca i za-

kresu interwencji chirurgicznej.

6. PODSUMOWANIE

Tomografia emisyjna PET jest niezwykle obiecuj¹c¹
i gwa³townie rozwijaj¹c¹ siê metod¹ obrazowania ¿y-
wego organizmu i jego funkcji.

Coraz wiêcej oœrodków dysponuje t¹ technik¹ i oprócz

wy¿ej wymienionych, bardzo wa¿nych zastosowañ kli-
nicznych wielu badaczy, tak jak grupa Joanny Fowler
z Brookhaven National Laboratory ze Stony Brook Uni-
versity w Nowym Yorku [2], przeprowadza ró¿norodne
eksperymenty naukowe (rys. 7).

W niedalekiej przysz³oœci mo¿na spodziewaæ siê

jeszcze powszechniej stosowanej kombinacji techniki
PET zarówno z badaniem CT, jak i MRI (Magnetic Reso

-

nance Imaging) (technik¹ rezonansu magnetycznego),
a tak¿e lepszych wyników klinicznych oraz donios³ych
rezultatów naukowych opartych na opisanych metodach.

Literatura

[1] Hrynkiewicz A.Z., Rokita E., Fizyczne metody dia

-

gnostyki medycznej i terapii, Wydawnictwo Nau-
kowe PWN, Warszawa, 2000.

[2] Fowler J.S., Logan J., Wang G.J. et al., Monoamine

oxidase and cigarette smoking, Neurotoxicology,
24 (1), January 2003, s. 75–82.

[3] Ogiela M.R., Tadeusiewicz R., Modern Computa-

tional Intelligence Methods for the Interpretation
of Medical Image, Studies in Computational Intelli-
gence, vol. 84, Springer-Verlag, Berlin – Heidelberg
– New York, 2008.

[4] http://www.csulb.edu/~cwallis/482/petscan/pet_lab.

html

[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Positron_emission_

tomography

[6] http://212.191.70.122/medtech/pakiet8/pakiet8.html
[7] http://www.draimaging.com/PETCT.htm
[8] http://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/PR_display.asp?

prID=03-27

46

Ma³gorzata W³odarczyk
PET to nie zwierz¹tko, tylko metoda obrazowania

Rys. 7. Porównanie wychwytu enzymu MOA przez organy

wewnêtrzne u osoby pal¹cej i niepal¹cej

#ród³o: [8]

1.5.B. PET to nie zwierz¹tko,

tylko metoda obrazowania

Ma³gorzata W³odarczyk

1. WPROWADZENIE

Jak wiadomo s³owo PET w jêzyku angielskim u¿ywane
jest jako popularne okreœlenie domowego zwierz¹tka.
W tym rozdziale PET Scanner nie bêdzie jednak urz¹-
dzeniem, którego ¿artobliwe wyobra¿enie pokazano na
rysunku 1.

Pozytonowa emisyjna tomografia (PET – Positron

Emission Tomography) jest metod¹ obrazowania, nale-
¿¹c¹ do dzia³u medycyny nuklearnej. Badanie PET
opiera siê na wstrzykniêciu pacjentowi markerów ra-
dioaktywnych, które maj¹ zdolnoœæ ³¹czenia siê z ró¿-
nymi zwi¹zkami chemicznymi.

47

CZÊŒÆ 1. DIAGNOSTYKA OBRAZOWA: JAK MASZYNY WIDZ¥ LUDZI

Te radioaktywne izotopy j¹drowe, przechodz¹c

przez dany organ, przyczyniaj¹ siê do emisji cz¹stek
gamma, których dystrybucja czasowa oraz po³o¿enie
odnotowuj¹ specjalne detektory tomografu. Technika
ta znalaz³a szczególne zastosowanie w diagnostyce do-
tycz¹cej p³uc oraz mózgu. W badaniach mózgu PET
czêsto wykorzystuje siê do uzyskania informacji o lokal-
nym przep³ywie krwi, czyli tzw. CBF (Cerebral Blood
Flow) [4]. Dane te pozwalaj¹ badaæ funkcjonalne
aspekty mózgu, co jest niezwykle cennym osi¹gniêciem.

2. KRÓTKA HISTORIA

MEDYCYNY NUKLEARNEJ

Jak zosta³o wspomniane, badania PET stanowi¹ pod-
stawow¹ technikê obrazowania w medycynie nuklear-
nej. Czym zatem zajmuje siê ten dzia³ nauki o zdrowiu
i chorobie? Medycyna nuklearna poœwiêcona jest zasto-
sowaniu radioizotopów tak w diagnostyce, jak równie¿
w terapii. Koncentruje siê na badaniu, w jaki sposób
w ciele cz³owieka zachowuj¹ siê ró¿ne substancje chemicz-
ne, jak przebiegaj¹ w czasie procesy z nimi zwi¹zane.

Pocz¹tki tej dyscypliny wi¹¿¹ siê z pomys³em Gra-

hama Bella, naukowca znanego ju¿ czytelnikom za-
pewne jako wynalazca m.in. telefonu. Bell w 1903 roku
zaproponowa³ doœwiadczenie oparte na umieszczeniu
w pobli¿u zmienionych nowotworowo tkanek radioak-
tywnego radu. Dziêki jego pomys³owoœci wkrótce nie
tylko realn¹ ciszê przerwa³y dŸwiêki telefonów, lecz
tak¿e w umys³ach ówczesnych naukowców coœ „zadz-
woni³o”, obudzi³a siê nowa idea i wkroczono na nie-
znan¹ dot¹d œcie¿kê badañ.

W 1913 roku Frederick Proescher opublikowa³

pierwsz¹ pracê z dziedziny medycyny nuklearnej, do-
tycz¹c¹ badañ nad zastosowaniem do¿ylnie podanego
radu w leczeniu ró¿norodnych schorzeñ. Od tamtej pory
wielu badaczy zaczê³o prowadziæ eksperymenty kon-
centruj¹ce siê wokó³ substancji radioaktywnych, g³ów-
nie w odniesieniu do badania przep³ywu krwi.

Kolejnym ogromnym krokiem w rozwoju tej dyscy-

pliny sta³o siê opublikowanie w 1932 roku przez Erne-
sta O. Lawrence’a oraz Stanleya Livingstona artyku³u
na temat masowej produkcji radioaktywnych izotopów.
Od tego momentu medycyna nuklearna mog³a z fascy-
nuj¹cej, aczkolwiek ma³o praktycznej jeszcze dziedzi-
ny, przerodziæ siê w u¿yteczn¹ w praktyce medycznej
dyscyplinê, jak¹ pozostaje do dziœ. Kolejne lata by³y ob-
fite w wiele badañ nad mo¿liwoœciami stosowania izo-
topów w terapii ró¿nych chorób. W 1940 r. ufundowano
w USA pierwszy cyklotron do masowej produkcji izo-
topów, przydatnych z punktu widzenia medycyny.
W latach 1952–1958 Hal Anger opracowa³ kamerê pro-
mieni gamma, która mog³a byæ wykorzystywana do
tworzenia zdjêæ radiogramów. Pozwala³a wykrywaæ
nowotwór przez obrazowanie promieniowania emito-
wanego przez izotopy [1].

W 1953 roku profesor neurochirurgii, William H.

Sweet, zaprezentowa³ w swym artykule pierwsze ba-
danie pozytonowe. Sukces prototypu skanera pozyto-
nowego doprowadzi³ do stworzenia pierwszego skanera
przeznaczonego do obrazowania mózgu (rys. 2) [2].

Rys. 1. ¯artobliwa wizja skanera PET

1

Rys. 2. Pierwsze urz¹dzenie kliniczne do pozytonowego

neuroobrazowania mózgu

#ród³o: [2

]

1

Rysunek wykona³a K. Barczewska.

48

Ma³gorzata W³odarczyk
PET to nie zwierz¹tko, tylko metoda obrazowania

Technika PET taka, jak¹ znamy obecnie, powsta³a

w 1973 roku w Washington University-St. Louis, dziêki
pracy doktora M.E. Phelpsa oraz zespo³u jego pracow-
ników. W 1974 grupa skonstruowa³a pierwszy aparat
PET, który umo¿liwia³ badanie mózgu i ca³ego cia³a.
W latach 80. PET znalaz³o zastosowanie w onkologii.
Kolejne lata przynios³y nowe osi¹gniêcia, pozwalaj¹ce
na dalszy rozwój techniki. Obecnie PET stosowana jest
coraz powszechniej, na rynku pojawia siê coraz wiêcej
skanerów, a badania znajduj¹ nowe zastosowania [9].

3. PET I ZWIERZÊTA DOMOWE

Pozytonow¹ emisyjn¹ tomografiê ze zwierzêtami wbrew
pozorom ³¹czy nie tylko nazwa. Szczególnie du¿o na ten
temat, oczywiœcie jeœli tylko mog³yby mówiæ, mia³yby
do powiedzenia ma³e gryzonie.

Wspó³czeœnie badania metod¹ PET prowadzi siê bo-
wiem, jak i wiele innych prób medycznych, nie tylko na
ludziach, ale tak¿e na zwierzêtach.

Grupa naukowców z Europejskiej Organizacji Ba-

dañ J¹drowych CERN rozpoczê³a miêdzynarodow¹
wspó³pracê w ramach projektu Crystal Clear Collabo

-

ration (CCC). CCC stworzy³o i skonstruowa³o spe-
cjalne tomografy PET dla ma³ych zwierz¹t – Clear-PET
(rys. 3). Zosta³y one stworzone specjalnie z myœl¹
o badaniu szczurów oraz myszy. Tomografy s¹ przewa¿-
nie stosowane do pomiaru aktywnoœci mózgu zwierz¹tek
(rys. 4). Badania takie wykorzystuje siê obecnie g³ów-
nie w pracach nad tworzeniem nowych oraz doskonale-
niem ju¿ obecnych leków. Dzia³anie œrodków chemicz-
nych na organizmy gryzoni, efekty ich stosowania mo¿-
na monitorowaæ na bie¿¹co in vivo.

Rys. 3. Tomograf ClearPET. Badanie szczura

#ród³o: [8

]

Rys. 4. Obraz PET mózgu szczura, praca z projektu CCC, opisy po polsku wykonane przez autorkê

#ród³o: [8

]

49

CZÊŒÆ 1. DIAGNOSTYKA OBRAZOWA: JAK MASZYNY WIDZ¥ LUDZI

Nowe tomografy ClearPET pozwoli³y na uzyskanie
dobrych efektów dziêki niespodziewanie wysokiej roz-
dzielczoœci przestrzennej – do 1 mm! [8].

Specjalne skanery dla ma³ych zwierz¹t pozwalaj¹

oczywiœcie równie¿ na obrazowanie innych czêœci orga-
nizmu – np. serca, uk³adu kostno-szkieletowego. Zalety
stosowania PET na ma³ych zwierzêtach s¹ ogromne.
Przede wszystkim metaboliczne procesy mog¹ byæ ob-
serwowane na ¿ywych organizmach w warunkach na-
prawdê korzystnych dla zwierz¹t. Nie s¹ one poddawa-
ne wiêkszemu uczuciu dyskomfortu i nie znajduj¹ siê
w gorszych warunkach ni¿ te, których doœwiadcza zwy-
k³y pacjent badany za pomoc¹ PET. Ponadto badania
mog¹ byæ powtarzane wielokrotnie na tym samym orga-
nizmie, co zwiêksza rzetelnoœæ i wartoœæ pomiaru, a tak-
¿e pozwala na znaczn¹ redukcjê liczby potrzebnych
zwierz¹t doœwiadczalnych [10].

4. PET I LUDZIE

Metoda PET doczeka³a siê bardzo ciekawych zastoso-
wañ w neurologii. Wiêkszoœæ chorób mózgu mo¿e byæ
dziêki niej skutecznie wykryta, zmiany w obrazie móz-
gu s¹ stosunkowo ³atwe do interpretacji. Nietrudno jest
zlokalizowaæ uszkodzone, niefunkcjonuj¹ce fragmenty
tkanki, które zosta³y zniszczone np. w wyniku wypadku
[7]. Technika ta jest tak¿e bardzo przydatna w rozpoz-
nawaniu problemów dotycz¹cych kr¹¿enia krwi w móz-
gu, ognisk padaczkowych. Pozwala w chorobie Parkinso-
na stawiaæ diagnozy dotycz¹ce rodzaju zaburzeñ, a tak-
¿e okreœlaæ dok³adne miejsce ich wyst¹pienia. Daje
nawet mo¿liwoœci oceny skutecznoœci podjêtego lecze-
nia tej choroby. Jest ponadto bardzo efektywna w wy-
krywaniu nowotworów [6]. Obrazowanie PET stosuje
siê tak¿e w badaniach naukowych do wyznaczania
obszarów mózgu, które wykazuj¹ siê zwiêkszon¹ b¹dŸ
zmniejszon¹ aktywacj¹ pod wp³ywem okreœlonych
czynników. Metoda pozwala np. wyznaczyæ regiony
pobudzone przez za¿ycie œrodków narkotyzuj¹cych
i zaobserwowaæ wywo³ane zmiany funkcjonowania
mózgu [7].

PET daje mo¿liwoœæ prowadzenia badañ nad umiejs-

cowieniem ró¿nych funkcji poznawczych oraz rucho-
wych w mózgu [4]. Do badañ takich stosuje siê skanery
PET z zamieszczonymi wewn¹trz ekranami, na których
wyœwietlane s¹ obrazki b¹dŸ ró¿ne polecenia czy zada-
nia dla pacjenta. Odpowiedzi mo¿e udzielaæ osoba bada-
na poprzez naciœniêcie rêk¹ odpowiedniego przycisku.
W ten sposób mo¿liwe jest zlokalizowanie aktywowa-
nych czêœci mózgu oraz si³y ich pobudzenia w zale¿-
noœci od rodzaju i trudnoœci zadania czy te¿ rodzaju pre-
zentowanego obrazu. Mo¿na dziêki temu np. zbadaæ,
które obszary mózgu najsilniej odpowiadaj¹ podczas
przetwarzania drastycznych zdjêæ, a które podczas prze-
twarzania obrazów przyjemnych. Richard Haier przy

u¿yciu techniki PET dostarczy³ spektakularnych danych
zwi¹zanych z biologicznymi podstawami inteligencji.
Przy u¿yciu omawianej techniki neuroobrazowania
mierzy³ poziom metabolizmu w ró¿nych obszarach kory
mózgowej zale¿nie od poziomu inteligencji osoby ba-
danej oraz trudnoœci zadania. Badacz wraz ze wspó³pra-
cownikami dostrzeg³, ¿e trudniejsze zadania wymagaj¹
wiêkszego zu¿ycia glukozy przez mózg. Jednak¿e ob-
serwowany efekt by³ stosunkowo mniej wyraŸny u osób
bardziej uzdolnionych. Zgodnie z koncepcj¹ badacza,
z eksperymentu wynika, i¿ biologicznym pod³o¿em in-
teligencji jest wydajnoœæ pracy tkanki mózgowej. A za-
tem wy¿szy poziom inteligencji bêd¹ wykazywali ci
z nas, którzy potrafi¹ rozwi¹zywaæ trudne zadania, zu-
¿ywaj¹c mniejsz¹ iloœæ energii [5].

5. CZY PET MA OGRANICZENIA?

G³ówn¹ zalet¹ PET jest jej bardzo wysoka czu³oœæ i mo-
¿liwoœæ badania nawet subtelnych zmian powstaj¹cych
w badanych strukturach [6]. Ponadto PET cechuje siê
stosunkowo dobr¹ rozdzielczoœci¹ przestrzenn¹ (prze-
wa¿nie oko³o 5 mm). Niestety rozdzielczoœæ czasowa
tej metody jest bardzo s³aba, co wci¹¿ znacznie ograni-
cza mo¿liwoœci przeprowadzania wspomnianych badañ
nad funkcjonowaniem mózgu wobec bardzo du¿ej szyb-
koœci przebiegu procesów w uk³adzie nerwowym. Co
wiêcej, technika ta jest jedn¹ z najdro¿szych, gdy¿ kosz-
ty wytwarzania znaczników, markerów s¹ bardzo wy-
sokie [3]. Dodatkowy problem zwi¹zany z markerami to
fakt, ¿e s¹ one substancjami radioaktywnymi. Z tego po-
wodu pomiary wykonywane podczas jednego badania
musz¹ byæ ograniczone w liczbie i w czasie, a technika
nie nadaje siê do badania dzieci czy kobiet w ci¹¿y [4].

6. PODSUMOWANIE

PET jako wci¹¿ udoskonalana metoda obrazowania po-
zwala uzyskiwaæ bardzo cenne i u¿yteczne wizualizacje
w diagnostyce medycznej. Mo¿liwoœæ przedstawiania
nie tylko struktur, ale i pracy mózgu daje szerok¹ gamê
fascynuj¹cych mo¿liwoœci badania tego organu. Pamiê-
taj¹c o wadach metody, nale¿y doceniæ jej przydatnoœæ
równie¿ w dziedzinach nauki wykraczaj¹cych poza
sam¹ medycynê, jak np. psychologia.

Literatura

[1] Baskin E., A brief history of Nuclear Medicine,

2007, http://www.atomsworld.com/modules/article/
view.article.php?c6/6.

[2] Brownell G.L., A history of positron imaging, Pre-

zentacja w Massachusetts General Hospital, 1999.

Ma³gorzata W³odarczyk
PET to nie zwierz¹tko, tylko metoda obrazowania

[3] Gut M., Marchewka A., Funkcjonalny rezonans

magnetyczny – nieinwazyjna metoda obrazowania
aktywnoœci ludzkiego mózgu, Konferencja „Nowe
metody w neurobiologii”, 15 grudnia 2004,
s. 35–40.

[4] Morris R., Fillenz M., Obrazowanie mózgu, W: Mor-

ris R., Fillenz M. (red.), Neuroscience. Nauka o móz-
gu. Wprowadzenie dla m³odzie¿y, Liverpool: Bri-
tish Neuroscience Association, 2003, s. 41–43.

[5] Nêcka E., Biologiczne koncepcje inteligencji,

W: Nêcka E. (red.), Inteligencja: geneza, struktura,
funkcje, Gdañsk, GWP, 2003, s. 44–64.

[6] Sadowski B., Zachowanie jako przedmiot badañ,

W: Sadowski B. (red.), Biologiczne mechanizmy
zachowania siê ludzi i zwierz¹t, Warszawa, Wy-
dawnictwo Naukowe PWN, 2003, s. 21–40.

[7] Tadeusiewicz R., Reprezentacja obrazów medycz

-

nych w systemach informatycznych, Wyk³ad AGH,
2007.

[8] Trummer J., Seeing crystal clear, http://lhc-ma-

chine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach
/faq/mammography.htm

[9] http://www.aboutimi.com/index.cfm?action=view-

content&ID=1,3,26

[10] http://www.ucair.med.utah.edu/Research-overview/

research-cancer.html