ÖZET

Birleşik pozitron emisyon tomografisi/manyetik rezonans görüntüleme (PET/MRG) sistemleri ile beyinde nörolojik hastalıkların neden olduğu yapısal ve işlevsel değişiklikler eş zamanlı olarak incelenebilir. Başta epilepsi, nörodejeneratif hastalıklar ve beyin tümörleri olmak üzere birçok nörolojik hastalıkta birleşik PET/MRG uygulamaları ile başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Multiparametrik görüntüleme bulgularının eş zamanlı olarak incelenebilmesi ve anatomik eşleşmenin tam olarak gerçekleşmesine bağlı olarak görsel ve sayısal değerlendirmelerin doğruluğunun artması birleşik PET/MRG sisteminin nörolojik uygulamada önemli üstünlükleridir. Bu nedenlerle birleşik PET/MRG uygulamalarının nöropsikiyatrik hastalıkların araştırılmasında ve klinik tanıda standart yöntem olarak tercih edilmesi beklenmektedir.

Giriş

Nükleer tıpta tanısal görüntüleme alanına yeni katılan birleşik pozitron emisyon tomografisi/manyetik rezonans görüntüleme (PET/MRG) cihazlarının ilk klinik uygulama alanı beyin görüntülemesi olmuştur (1,2). İnsanda PET/MRG sistemi ile ilk beyin PET görüntülemesinin yapıldığı 2007 yılından günümüze, PET/MRG sistemlerinde elde edilen deneyimler, nörolojik uygulamaların bu cihazların kullanılmasında en öncelikli alan olduğunu düşündürmektedir (3). Birleşik PET/bilgisayarlı tomografi (BT) cihazları ile karşılaştırıldığında PET/MRG sayesinde beyin anatomik yapıları daha yüksek çözünürlük ve yumuşak doku kontrastı ile daha ayrıntılı olarak incelenebilmektedir. Özellikle beyin F-18 fluorodeoksiglukoz (FDG) PET görüntülemenin rutin olarak kullanıldığı epilepsi ve demans hastalarında, metabolik anormalliklerin beyinde yapısal bulgular ile birlikte değerlendirilebilmesi PET/MRG sistemini tanısal görüntülemede tercih edilen yöntem kılmaktadır.

Klinik araştırmalarda, çeşitli PET radyofarmasötikleri ve MRG yöntemleri ile beyinde farklı işlevsel ve biyokimyasal süreçlerin eş zamanlı olarak değerlendirilebilmesine olanak sağladığından, PET/MRG cihazları hastalıkların patofizyolojilerinin araştırılması ve bu bulguların klinik uygulamaya aktarılması bakımından kullanışlıdır (3). Örnek olarak, PET/MRG ile beyinde bölgesel glukoz metabolizmasındaki azalma ile hacim kaybı arasındaki ilişki; bir nöroreseptör sisteminde radyofarmasötiğin reseptöre bağlanması ile kan akımı ilişkisi değerlendirilebilir (4). Ayrı PET ve MRG sistemlerinde farklı zamanlarda kaydedilen görüntüler çeşitli yazılımlar kullanılarak da üst üste getirilebilir. Ancak bu uygulamanın bilişsel ve duygusal durumların, hastalıkların (migren, vasküler bozukluklar gibi) ve terapötik girişimlerin beyin işlevlerini etkilemesinden ve olası korejistrasyon hatalarından kaynaklanan sınırlılıkları bulunur (5,6). Birleşik PET/MRG cihazlarında farklı beyin görüntülerinin eş zamanlı olarak kaydedilebilmesi ile bu sınırlılıklar ortadan kalkmıştır.

Bu yazıda kendi kliniğimizde yaptığımız beyin FDG PET/MRG çalışmalarından örnekler eşliğinde, nöroloji kliniğinde geniş yer tutan ve FDG PET görüntülemenin en sık başvurulan endikasyonları olan epilepsi ve nörodejeneratif hastalıklarda PET/MRG uygulamalarından ve sonuçlarından bahsedilmektedir.

Beyin PET/MRG Yöntemi

Beyin PET/MRG uygulamasında görüntüleme protokolünü PET radyofarmasötiği, bu radyofarmasötik için görüntülemenin zamansal penceresi ve çalışmanın amacı belirler. PET/BT sistemlerinde yapılan ardışık düşük doz BT ve PET görüntülemelerinden farklı olarak birleşik PET/MRG sistemlerinde PET görüntülemesi ve MRG eş zamanlı olarak yapılabilir. Dolayısıyla, rutin bir beyin FDG PET çalışmasında radyofarmasötik enjeksiyonundan sonra genellikle birinci saatte hastanın PET görüntülemesi başladığında eş zamanlı olarak alınması hedeflenen MRG sekansları da kaydedilir (7). Mevcut ticari birleşik PET/MRG cihazlarının kamera görüş alanları beyin çalışmalarının tek bir statik görüntüleme ile tek yatak konumunda yapılmasına uygundur. Sonuç olarak, MRG için belirlenen sekansların toplam süresi PET için belirlenen görüntüleme süresini aşmıyorsa PET/MRG nedeniyle görüntüleme süresinde bir artış söz konusu değildir. Rutin klinik beyin FDG PET için genellikle 15-20 dakika süren bir PET görüntülemesi yeterli sayım istatistiğine ulaşılmasını sağlar (7). Bu süre rutin klinik incelemelerde beyin FDG PET görüntülerinin işlenmesi ve korelatif değerlendirme için gereken MRG sekanslarını kaydetmek için yeterlidir.

Beyin PET/MRG sırasında alınacak olan MRG sekansları klinik endikasyona göre değişebilmekle birlikte nöroloji uygulamalarında rutin olarak alınması gereken bazı görüntüler vardır. Bunların başında PET verisine atenüasyon düzeltmesi yapılması için mutlaka alınması gereken T1 Dixon sekansı gelir. Atenüasyon düzeltmesi için genellikle kaydedilen T1 Dixon sekansı görüntülerinden atlasa-dayalı bir modelleme ile hesaplanan atenüasyon haritası kullanılır (8). Ayrıca nörolojik PET/MRG uygulamalarında korelatif değerlendirmeler için nörolojik MRG çalışmalarında genel olarak alınan T1 ve T2 ağırlıklı sıvı zayıflatılmış inversiyon kurtarma (FLAIR) veya hızlı spin eko sekansları kaydedilir. Bu görüntülemeler düzlemsel (aksiyal, sagital veya koronal) olabileceği gibi volumetrik olarak da yapılabilir. Bunun dışında klinik endikasyona veya araştırılan konuya göre opsiyonel olarak difüzyon ağırlıklı görüntüleme, kontrastlı görüntüleme gibi başka MRG çalışmaları da yapılabilir. Ancak toplam süresinin genellikle 20 dakikayı geçmeyecek biçimde belirlenmesine dikkat edilmelidir (4,5,9).

Beyin PET görüntülemesi için birleşik PET/MRG sistemlerinin PET/BT sistemlerine göre çeşitli avantajları vardır. Öncelikle PET/MRG tek bir inceleme seansında multiparametrik görüntüleme yapma olanağı sunar (3,4,5). Ayrıca MRG sayesinde PET görüntülerine kısmi-hacim ve hareket düzeltmeleri yapılarak ve standart ilgi alanları çizilerek sayısal analiz iyileştirilebilir (10,11,12,13,14,15). PET/BT görüntülemede düşük doz BT’ye bağlı ek radyasyon dozu ortadan kalktığından hastalar %12 daha az radyasyona maruz kalır (16). Diğer taraftan birleşik PET/MRG sistemleri ile PET verisine atenüasyon düzeltmesinin nasıl yapılacağı henüz netlik kazanmamıştır. Günümüzde MRG ile beyinde kalvariyumun neden olduğu atenüasyonunu hesaplanması için özel MRG sekanslarından ve atlasa dayanan matematiksel modellemenin kullanıldığı karmaşık hesaplamalardan yararlanılır (17,18). Bu yöntemler kullanılarak elde edilen PET görüntüleri ile PET/BT sistemlerinde elde edilen PET görüntüleri arasında atenüasyon düzeltmesinden kaynaklanan sayısal farklar gözlenmekle birlikte (19,20,21), klinik uygulamalar için birleşik PET/MRG sistemlerindeki atenüasyon düzeltmesi işlemi yeterli kabul edilmektedir (3,22).

Klinikte Beyin PET/MRG

Beyinde birleşik PET/MRG sistemleri kullanılarak yapılmış olan klinik araştırmalar ağırlıklı olarak beyin PET görüntülemenin kullanıldığı epilepsi, nörodejeneratif hastalıklar ve primer beyin tümörleri ile ilişkilidir (4,9,16,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34). Bunun dışında sağlıklı bireylerde fizyolojik süreçlerin aydınlatılmasına yönelik deneysel araştırmalarda da bu sistemlerden yararlanılmıştır (35,36). Bu araştırmalar beyin görüntülemesinde birleşik PET/MRG sistemlerinin nöropsikiyatrik hastalıkların patofizyolojik süreçlerinin aydınlatılmasına ve tanıya katkısını ortaya koymaktadır.

Epilepsi

Standart bir tanısal görüntüleme yöntemi olarak parsiyel başlangıçlı epilepsilerde morfolojik lezyonları (en sık olarak çocuk yaş grubunda fokal kortikal displazi ve erişkin yaş grubunda mezial temporal skleroz) belirlemek için beyin MRG’den yararlanılır. Beyin FDG PET incelemesi ise epilepside interiktal dönemde epileptojenik odağın belirlenmesi amacıyla yapılır. Kortikal gri cevherde gösterilen hipometabolik bölgenin epileptojenik odağı içerdiği kabul edilir (7). Birleşik PET/MRG sayesinde morfolojik lezyonlar işlevsel değişiklikler ile eşleştirilebilir (Şekil 1) (34). Bu özellik cerrahi adayı olan parsiyel başlangıçlı, medikal tedaviye dirençli epilepsi hastalarında epileptojenik odağın daha yüksek bir tanısal doğruluk ile gösterilmesini sağlar (16,30,34,37,38). Özellikle küçük boyutlu veya tip 1 kortikal displazi gibi MRG bulgularının hafif dereceli olduğu ve MRG incelemesi normal olarak değerlendirilen hastalarda lezyonların belirlenmesi bakımından birleşik PET/MRG sistemleri yararlı olabilir (16,39,40). Nitekim beyin FDG PET ve MRG bulgularının korejistrasyonu ile yapılan değerlendirmelerde, tek başına okunduğunda normal olarak değerlendirilen MRG incelemelerinin %43’ünde kuşkulu lezyonlar okunduğu bildirilmiştir (39). Benzer biçimde MRG bulguları PET görüntülerinin okunmasına katkı yapabilir. Birleşik PET/MRG ile elde edilen farklı bulguların, karşılıklı olarak görüntülerin okunmasına katkı yapıyor olması bu yöntemin epilepside tercih edilen görüntüleme yöntemi olmasına neden olacaktır. Bununla birlikte epileptojenik odağın lokalizasyonunda yüksek temporal çözünürlüğü ile epileptik kortikal aktiviteyi doğrudan göstermesi nedeniyle klinisyenler tarafından en çok kabul gören bulgular elektroensefalografi (EEG) verilerinden elde edilmektedir. Tanısal görüntülemenin gelişiminde son bir basamak olarak, MRG uyumlu EEG kayıt sistemleri kullanılarak birleşik PET/MRG sistemlerinde yapılan multiparametrik beyin incelemeleri yer alacaktır (24,32).

Nörodejeneratif Hastalıklar

Nörodejeneratif hastalıkların tanısında birleşik PET/MRG sistemleri çeşitli üstünlüklere sahiptir. Beyin FDG PET ve amiloid PET incelemeleri nörodejeneratif hastalıkların erken tanısında ve ayırıcı tanısında kullanılmaktadır. Bu incelemeleri tamamlayan morfolojik, işlevsel bilgiler birleşik PET/MRG sistemlerinde MRG ile elde edilebilir. Alzheimer hastalığında MRG ile gösterilen hipokampal atrofi, PET görüntülemede FDG ile tipik metabolik tutulum paterni veya patolojik protein (beta-amiloid, tau) birikimleri klinik tanıda yardımcı bulgular olarak kabul edilmektedir (Şekil 2) (41). Bu bulgular sayesinde Alzheimer hastalığına henüz klinik bulguların ortaya çıkmadığı erken dönemlerde tanı koymak artık olanaklıdır. Birleşik PET/MRG’nin sağladığı önemli bir katkı MRG ile elde edilen bulguların bilişsel bozukluğa neden olan serebrovasküler hastalık, beyin tümörü ve ensefalit gibi nörodejeneratif olmayan nedenlerin ayırıcı tanısının yapılabilmesidir (4,9,16). Dolayısıyla nörodejeneratif hastalıkların ayırıcı tanısı için beyin FDG PET/MRG çalışmasından elde edilen multiparametrik verilerden yararlanılabilir. Beyin glukoz metabolizmasının, işlevsel ağ yapısının ve gri-cevher hacminin incelendiği böylesi bir çalışma ile PET/MRG bulguları sayesinde çeşitli nörodejeneratif hastalıkların sınıflandırılmasının yüksek doğruluk değerleri (%78-%98) ile yapılabildiği gösterilmiştir (32). Tanıya yönelik kullanımının yanında birleşik PET/MRG nörodejeneratif hastalıklarda patofizyolojik süreçleri araştırmak için de kullanılmaktadır. Böyle bir çalışmada Alzheimer hastalığında hipokampal diskonneksiyon hipotezi (42) ile uyumlu olarak, hipokampus ile prekuneus arasında işlevsel bağlantının azalmış olmasına hipokampal metabolizma artışının eşlik ettiği gösterilmiştir (31). Bir başka çalışmada ise Parkinson hastalığında presinaptik dopaminerjik sistemdeki nöron kaybının beyinde gri cevherdeki hacimsel değişiklikler ile ilişkili olduğu gösterilmiştir (23).

Primer Beyin Tümörleri

Primer beyin tümörlerinin tanısal görüntülemesinde standart yöntem olarak T1-ağırlıklı kontrastlı ve FLAIR MRG sekanslarından yararlanılır. Bunun yanında işlevsel MRG, difüzyon tensör görüntüleme/traktografi, perfüzyon görüntüleme, MR spektroskopi gibi opsiyonel MRG sekansları ile tümörün hücresel özellikleri ve beyinde neden olduğu hemodinamik değişiklikler ayrıntılı olarak değerlendirilebilir (25,26,27,29,43,44,45,46). PET görüntülemenin sağladığı tümör metabolizmasına ilişkin bilgiler ise tümör ayırıcı tanısına, derecelendirmeye ve biyopsi yerinin belirlenmesine, radyasyon nekrozu ile tekrarlayan tümör ayrımına ve tedavi etkinliğinin belirlenmesine katkı yapar (Şekil 3) (26,28,33,45,47,48). Özellikle amino asit ve lipid metabolizmasına yönelik radyofarmasötikler ile yapılan PET/MRG incelemesinin lezyon sınırlarının belirlenmesi bakımından daha üstün bir yöntem olduğu öngörülmektedir (26,49).

Diğer Uygulamalar

Beyinde nöronal işlevler için gereken enerji glukoz metabolizmasından sağlanır. Bu nedenle beyin FDG PET incelemesinde gri cevher tutulumunun nöronal aktiviteyi yansıttığı kabul edilir (7). Bunun somut kanıtı PET/MRG sistemi ile yapılan araştırmalardan elde edilmiştir (35,36). Bu çalışmalarda sağlıklı gönüllülerde duyusal uyaranlara yanıt olarak beyin FDG PET incelemesinde saptanan bölgesel metabolik aktivitenin istirahat koşullarında MRG ile gösterilen işlevsel bağlantılarla örtüştüğü, dolayısıyla işlevsel MRG’de kaydedilen sinyal değişikliklerinin bölgesel beyin aktivitesine bağlı olduğu gösterilmiştir. Birleşik PET/MRG sistemleri, nöronal işlevsel modülasyon sağlayan transkraniyal manyetik stimülasyon veya derin beyin uyarımı gibi girişimler sonrasında ortaya çıkan işlevsel değişikliklerin incelenmesinde kullanılabilir (27). Bu sistemler sayesinde çeşitli ilaçların ve girişimlerin beyinde nöroileti sistemlerinde neden olduğu değişiklikler, nöral ağlarda meydana gelen aktivasyon değişiklikleri ile eş zamanlı olarak değerlendirilebilir (3). MRG ile elde edilen ayrıntılı morfolojik bilgiler, özellikle beyinde nöroileti sistemlerine yönelik radyofarmasötikler ile yapılan PET çalışmalarında PET görüntülerinin sayısal analizine katkı yapabilir (50). Örnek olarak, MRG sayesinde intraserebral arterlerin doğru olarak belirlenmesi, PET verisinin kinetik analizi için gereken arteryal girdi bilgisinin hesaplanmasını kolaylaştırmaktadır (3,12).

Sonuç

Birleşik PET/MRG sistemleri ile beyin PET ve MRG incelemeleri eş zamanlı olarak yapılabilmekte, bu sayede beyin işlevlerine ait farklı özellikler yapısal bulgular ile ilişkilendirilerek değerlendirilebilmektedir. Beyin PET ve MRG görüntülemenin klinikteki öncelikle uygulama alanları epilepsi, nörodejeneratif hastalıklar ve beyin tümörlerinde elde edilen deneyim bu yöntemin gelecekte tanısal beyin görüntülemenin öncelikli aracı olacağını işaret etmektedir. Birleşik PET/MRG sistemlerinin, sağladığı multiparametrik görüntüleme verisi ile tanısal görüntülemeyi iyileştirmenin dışında, nöropsikiyatrik hastalıkların patofizyolojilerinin araştırılmasına da önemli katkı yapması beklenmektedir.   

Çıkar Çatışması: Yazarlar tarafından çıkar çatışması bildirilmemiştir.

Finansal Destek: Yazarlar tarafından finansal destek almadıkları bildirilmiştir.