Pozytonowa tomografia emisyjna (właściwie: tomografia emisji pozytonów, PET) jest metodą diagnostyczną, wykorzystującą do obrazowania izotopy promieniotwórcze emitujące pozytony – antycząstki dla elektronów. Emiter pozytonów łączony jest z substancją, której rozkład w ciele lub metabolizm zamierza się obrazować; emitowane przez niego pozytony anihilują z elektronami, wytwarzając dwa koincydentne kwanty gamma poddawane detekcji w tomografie PET. Niezbędny jest tu pierścień detektorów, zawierających kryształy scyntylacyjne i fotopowielacze połączone układem koincydencji, a nie zwykła głowica do gamma detekcji, dlatego tomograf PET nazywany jest skanerem, a nie gamma-kamerą (ryc. 1).

Istotną zaletą stosowania znaczników pozytonowych w stosunku do klasycznych gamma-emiterów stosowanych w gamma kamerach jest fakt, że są one izotopami pierwiastków tworzących w naturze związki organiczne, jak węgiel, tlen, azot, czy też łatwo reagujących ze związkami organicznymi, jak fluor. Umożliwia to wykorzystanie w tomografii PET całej gamy związków organicznych, jak cukry, aminokwasy, hormony itd. Wadą izotopów pozytonowych jest z reguły ich krótki lub bardzo krótki okres półtrwania, wynoszący w przypadku najpopularniejszego dziś fluoru ¹⁸F niecałe dwie godziny (110 min), a dla węgla ¹¹C-20 min. Cyklotron produkujący izotopy pozytonowe musi znajdować się więc w stosunkowo niedużej odległości od skanera PET, co pozwala na dostarczenie do pracowni wystarczająco wysokiej aktywności i wykonanie badań. W przypadku węgla ¹¹C czy azotu ¹³N cyklotron musi się znajdować na terenie szpitala.

Radiofarmaceutyki PET mogą wiązać się z cząsteczkami białek na powierzchni komórki (interakcja ligand-receptor) lub w ich wnętrzu. Często radiofarmaceutyki pozytonowe są substratami dla enzymów wewnątrzkomórkowych bądź inkorporacji ich do wnętrza komórki i poddaniu specyficznemu procesowi metabolicznemu (enzymatycznemu).

Najpopularniejszym dziś radiofarmaceutykiem PET jest fluorodeoksyglukoza (FDG), analog glukozy wyznakowany przez fluor pozytonowy ¹⁸F. Tomografia PET wykonana po podaniu FDG obrazuje dystrybucję i metabolizm tego radiofarmaceutyku, co odzwierciedla metabolizm glukozy w ciele. Wykorzystuje się tutaj tzw. pułapkę metaboliczną: pochłaniana przez komórki FDG ulega przekształceniu do ¹⁸F-fluorodeoksyglukozo-6-fosforanu (proces katalizowany przez heksokinazę), ale nie podlega dalszym przemianom, co powoduje kumulację radiofarmaceutyku w narządach intensywnie metabolizujących glukozę, tym bardziej, że fosfopochodna jest zbyt hydrofilna, by dyfundować przez błonę komórkową (ryc. 2).

Tomografia PET znalazła dziś główne zastosowanie w diagnostyce nowotworów – ocenia się, że do 90% badań wykonuje się ze wskazań onkologicznych, pozostałe dotyczą głównie neurologii i kardiologii. Jak wspomniano, znacznikiem najczęściej obecnie wykorzystywanym jest opisana wcześniej ¹⁸F-fluorodeoksyglukoza. Tomografia PET z zastosowaniem FDG obrazuje zdrowe narządy charakteryzujące się wysokim metabolizmem glukozy (serce, mózg) (ryc. 3), a także ogniska zapalne, również cechujące się zwiększonym zużyciem glukozy. Niemniej, w guzach złośliwych metabolizm glukozy jest tak wysoki, że niejednokrotnie rozpoznanie nowotworu złośliwego jest niemal pewne. W przyszłości należy spodziewać się szerokiego wprowadzenia całej gamy znaczników pozytonowych, które pozwolą lepiej scharakteryzować funkcje guza nowotworowego, np. ¹¹C-metionina w diagnostyce ośrodkowego układu nerwowego, ¹¹C-octany lub ¹⁸F-cholina w raku stercza, ⁸⁶Y-DOTATOC w guzach neuroendokrynnych i inne.

Niektóre z nich będą też używane w obrazowaniu tych raków, w których FDG nie znajduje zastosowania albo ze względu na niski metabolizm w guzie, albo ze względu na wysokie gromadzenie w sąsiadujących zdrowych narządach. Istotne jest jednak, że aczkolwiek w badaniu PET najczęściej jest oceniany metabolizm glukozy (FDG-PET), dla obrazowania guzów wykazujących niewielki wychwyt FDG czasem częściej stosuje się radiofarmaceutyki alternatywne, jak wspomniane wcześniej znakowane octany lub cholina w nowotworach stercza. Możliwe jest również badanie stopnia utlenowania guza i zróżnicowania zawartości tlenu w obrębie nowotworu (przy użyciu znaczników hipoksji), co pozwala na indywidualizację terapii.

Przełomem ostatnich lat stało się wprowadzenie tzw. skanerów hybrydowych, stanowiących połączenie dwóch tomografów: PET oraz helikalnego tomografu komputerowego. Pozwoliło ono na uzyskiwanie obrazów łączących informację anatomiczną z informacją czynnościową (ryc. 4) i stanowiło istotny postęp w diagnostyce nowotworów, gdyż pozwoliło odróżnić, kiedy ognisko gromadzenia odpowiada określonej strukturze anatomicznej (guzowi lub przerzutowemu węzłowi chłonnemu). Szeroko wprowadzono technikę hybrydową PET-TK do planowania radioterapii nowotworów, gdzie widać obecnie wyraźnie przejście od terapii opartej o anatomiczny obraz guza (ocena tzw. GTV – gross tumour volume) do obrazowania biologicznego guza (ocena tzw. BTV – biological tumour volume). Stanowi to istotną zmianę w podejściu do terapii nowotworów. Praktycznie wszystkie produkowane obecnie skanery PET są skanerami hybrydowymi; co istotne, wszystkie dostępne w Polsce skanery są skanerami PET-TK. Należy więc pamiętać, że podsumowania z piśmiennictwa dotyczą często skanerów pierwszej generacji, gdyż dopiero teraz zaczynają się ukazywać podsumowania badań wykonanych za pomocą techniki PET-TK. Dlatego niektóre ograniczenia techniki PET, wynikające z tych wcześniejszych analiz, są już dość nieaktualne. Przy omówieniu wskazań do badania PET-TK w najważniejszych nowotworach endokrynnych używano skrótu PET, rozumiejąc pod tym pojęciem badanie hybrydowe, które obecnie winno być standardem.

Większość agresywnych guzów nowotworowych wykazuje wysoki metabolizm glukozy, stąd dzięki zwiększonemu wychwytowi FDG możliwe jest obrazowanie stanu zaawansowania choroby (lokalizacji ognisk pierwotnych, liczby wielkości i lokalizacji przerzutów). To stwierdzenie odnosi się także do najbardziej agresywnych raków gruczołów wydzielania wewnętrznego, w tym raka anaplastycznego tarczycy, raka nadnerczy czy niskozróżnicowanych raków neuroendokrynnych. Niemniej, większość przypadków raka tarczycy czy raków neuroendokrynnych to raki wysokozróżnicowane, w których, mimo ich ewidentnie złośliwego charakteru, metabolizm glukozy nie jest dostatecznie wysoki, żeby badanie FDG mogło być zastosowane rutynowo. W tych nowotworach, podobnie jak w czynnych hormonalnie gruczolakach, szczególnie istotne będzie zastosowanie charakterystycznych dla nich znaczników, jak ¹¹C-5-OH-tryptofan, ¹⁸F-DOPA w guzach chromochłonnych czy ¹¹C-etomidat w czynnych gruczolakach nadnercza.

Rak tarczycy występuje najczęściej w postaci wysokozróżnicowanego raka brodawkowatego (>70% wszystkich przypadków) lub pęcherzykowego (około 10-15%). Rak rdzeniasty tarczycy jest nowotworem rzadszym, stanowi około 5-7%. Najrzadziej obserwuje się najbardziej agresywne raki anaplastyczne. Leczenie tych nowotworów zawsze obejmuje wykonanie zabiegu operacyjnego, wraz z uzupełniającą terapią radiojodem w przypadku raków brodawkowatych i pęcherzykowych. Wykonanie scyntygrafii jodowej całego ciała, szczególnie po dawce terapeutycznej, pozwala na ocenę zaawansowania choroby i wykrycie wznowy lub jodochwytnych przerzutów odległych.

Wskazania do wykonania badania PET u chorych z rakiem tarczycy są zróżnicowane w zależności od histotypu, a jeżeli nie jest on znany, opierają się głównie na doświadczeniu w rakach wysokozróżnicowanych (1, 2). Generalnie, w przypadku raków zróżnicowanych, badanie FDG-PET wykonuje się u chorych z podejrzeniem wznowy lub rozsiewu nowotworu, stwierdzanym na podstawie wzrostu stężenia tyreglobuliny, u których w innych badaniach diagnostycznych obrazowych, także w scyntygrafii jodowej, nie udaje się zlokalizować ogniska nowotworu.

Podstawowym badaniem wizualizacyjnym w zróżnicowanych rakach tarczycy jest badanie ultrasonograficzne szyi, które wskazuje miejsce do biopsji cienkoigłowej i umożliwia wykrycie guza pierwotnego i jego przerzutów do węzłów chłonnych oraz wczesne wykrycie wznowy miejscowej i przerzutów węzłowych. Badanie ultrasonograficzne odgrywa także podstawową rolę w monitorowaniu choroby, razem z badaniem stężenia tyreoglobuliny (Tg). Podstawową zaletą badania jest jego powszechna dostępność, niemniej ocena loży tarczycy lub węzłów chłonnych szyi u chorych uprzednio operowanych nie zawsze jest łatwa i winna być wykonywana przez lekarza posiadającego odpowiednio duże doświadczenie w tym zakresie.

Ocena pierwotnego zaawansowania choroby opiera się, przede wszystkim na scyntygrafii całego ciała wykonanej po leczeniu operacyjnym i podaniu leczniczej dawki jodu radioaktywnego ¹³¹I (tzw. scyntygrafia poterapeutyczna po uzupełniającym leczeniu izotopowym zwanym często, lecz niezbyt precyzyjnie, ablacją tarczycy). Scyntygrafia całego ciała po podaniu dużej aktywności jodu promieniotwórczego jest najczulszą metodą wykrywania przerzutów odległych, w tym mikrorozsiewu do płuc, ale dotyczy wyłącznie przerzutów jodochwytnych. Wskazania do scyntygrafii diagnostycznej całego ciała ¹³¹I w toku monitorowania po zakończonym leczeniu pierwotnym są obecnie ograniczone do tych chorych, u których obserwuje się wzrost stężenia tyreoglobuliny (Tg). Taka scyntygrafia wykonywana jest po stymulacji rekombinowanym ludzkim TSH (rhTSH) lub endogennym TSH. Jest ona dalej podstawową metodą monitorowania u tych chorych, u których obecność przeciwciał przeciw tyreoglobulinie uniemożliwia wiarygodną ocenę jej stężenia w surowicy krwi.

Badanie TK jest szczególnie istotne u tych chorych, u których przerzuty są niejodochwytne, często zawodzi jednak w początkowym stadium progresji, kiedy wzrost stężenia Tg jest już jej jednoznacznym sygnałem, podobnie lokalizacja wczesnego nawrotu metodą rezonansu magnetycznego nie zawsze jest możliwa. Czułość badania TK jest często ograniczona ze względu na niemożność podania kontrastu, przeciwwskazanego w przypadku chorych, u których rozważa się szybkie leczenie radiojodem. U tych chorych wskazane jest wykonanie badania FDG-PET dla lokalizacji choroby. Ma ono wysoką dokładność diagnostyczną, bliską 93%, jeśli badanie wykonuje się przy użyciu tomografu hybrydowego PET-TK (1). Należy podkreślić, że wykonanie badania PET po stymulacji TSH zwiększa liczbę wykrytych ognisk nowotworowych (2). Wiele danych wskazuje na prognostyczne znaczenie gromadzenia FDG w ogniskach raka, które charakteryzują się agresywnym przebiegiem, niską jodochwytnością, a więc złą odpowiedzią na leczenie izotopowe (2).

Wskazaniem do wykonania badania FDG-PET u chorych ze zróżnicowanym rakiem tarczycy jest sytuacja, w której podejrzewa się nawrót lub rozsiew choroby nowotworowej na podstawie obserwowanego wzrostu stężenia tyreoglobuliny, a jednocześnie nie udało się potwierdzić lokalizacji ognisk raka w żadnym badaniu obrazowym. Ze wskazań indywidualnych można też rozważać badanie PET w obecności przerzutów jodochwytnych przy jednoczesnym podejrzeniu obecności innych przerzutów nie gromadzących radiojodu.

Nowe możliwości zastosowania badania PET w zróżnicowanych rakach tarczycy wiążą się z możliwością przeprowadzenia badania po podaniu pozytonowego izotopu jodu ¹²⁴I. Ze względu na wyższą czułość i rozdzielczość uzyskiwanych obrazów w tomografie PET-TK, metoda ta pozwala wykryć mniejsze przerzuty niż w klasycznej scyntygrafii jodem ¹³¹I, co więcej, możliwe są badania ilościowe, w tym dozymetryczne. Niestety, jod ¹²⁴I nie jest jeszcze dostępny na większą skalę.

W przypadku tego nowotworu decydujące znaczenie ma radykalny zabieg operacyjny, nie istnieją formy leczenia uzupełniającego, a próby z zastosowaniem terapii z użyciem izotopów promieniotwórczych (np. ¹³¹I-mIBG) mają znaczenie jedynie paliatywne. Także wyniki dotychczas stosowanych schematów chemioterapii nie rokują nadziei na istotną poprawę. Trudności z obrazowaniem przerzutów związane są z jednej strony z istnieniem doskonałego markera raka rdzeniastego, jakim jest stężenie kalcytoniny we krwi. Jej wzrost następuje bardzo szybko, kiedy guz ma jeszcze bardzo małe wymiary, poniżej zdolności rozdzielczej dostępnych metod obrazowych, w tym także i PET-TK. Z drugiej strony metabolizm glukozy jest w raku rdzeniastym zróżnicowany i w części guzów niewystarczający dla skutecznego obrazowania. Dotychczasowe doświadczenia nie są jeszcze zadowalające i wystarczająco liczne. W pracy z 2002 r. grupa węgierska opisała bardzo dobre wyniki (3), ale nie zostały one potwierdzone przez innych badaczy (4, 5).