Badania z zastosowaniem pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) stanowią obecnie podstawowe narzędzie w diagnostyce szeregu schorzeń onkologicznych. Metoda ta wyróżnia się dwiema szczególnymi właściwościami:

1. Dzięki korekcji zjawiska pochłaniania i rozproszenia jakość uzyskiwanych obrazów scyntygraficznych jest znacznie lepsza niż z zastosowaniem klasycznych metod radioizotopowych. Obecnie rozdzielczość uzyskiwanych obrazów sięga kilku milimetrów.

2. W metodzie PET stosowane są radioizotopy pozwalające na znakowanie szeregu związków chemicznych biorących bezpośredni udział w określonych przemianach metabolicznych. Pozwala to na śledzenie ich przemian bezpośrednio u chorego in vivo.

Technika PET umożliwia ocenę różnych fenotypów nowotworowych, dzięki czemu czułość i swoistość tej metody jest większa niż klasycznych technik diagnostycznych.

Jednym z podstawowych fenotypów charakterystycznych dla wielu schorzeń nowotworowych jest odmienny przebieg procesów metabolicznych dla glukozy. W komórkach nowotworowych obserwuje się aktywację mechanizmu transportowego dla glukozy typu Glut-1 oraz beztlenowy przebieg przemian metabolicznych tego związku chemicznego. Zjawisko to zostało odkryte przez Warburga w 1924 roku. Beztlenowy cykl przemian metabolicznych dla glukozy jest mało wydajny: z jednej cząsteczki glukozy powstają tylko dwie cząsteczki ATP. Stąd też zapotrzebowanie komórek nowotworowych na glukozę jest wielokrotnie większe. Cykl metaboliczny dla glukozy możliwy jest do oceny dzięki zastosowaniu jej analogu 18F-deoxyglukozy (18FDG). Analog ten jest transportowany przez te same mechanizmy transportujące, następnie ulega fosforylacji w pierwszej reakcji cyklu Krebsa (w wyniku reakcji katalizowanej przez hexokinazę). Produkt tej reakcji (18F-fosforo deoxy glukoza) nie ulega jednak dalszym przemianom i gromadzi się w komórce. Tak więc rejestrowana radioaktywność jest odzwierciedleniem stopnia metabolizmu dla glukozy. 18FDG nie jest jednak swoistym znacznikiem tylko procesów nowotworowych. Podobny mechanizm obserwuje się w komórkach procesu zapalnego.

Zastosowanie 18FDG wymaga szczególnego przygotowania chorego celem ograniczenia liczby badań fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych.

1. Przede wszystkim badanie z zastosowaniem 18FDG można wykonać u chorych, u których stężenie glukozy we krwi nie przekracza 150 mg% (według obecnych zaleceń nawet < 120 mg%). Większe stężenie glukozy we krwi, na drodze mechanizmu kompetycyjnego, zmniejsza gromadzenie 18FDG w obrębie zmian chorobowych. Z tego powodu chory co najmniej 6 godzin przed badaniem nie powinien spożywać pokarmów. Chorzy na cukrzycę muszą być odpowiednio przygotowani przez lekarza kierującego.

2. Ponieważ tkanka mięśniowa również zużywa przede wszystkim glukozę, badany nie powinien wykonywać intensywnych ćwiczeń fizycznych przynajmniej 1-2 dni przed badaniem.

3. Badanie powinno być wykonane przed badaniami lub dopiero 6-8 tygodni po innych badaniach inwazyjnych (bronchoskopiach, biopsjach, endoskopiach) oraz po radioterapii, ze względu na odczyny zapalne. W innym przypadku istnieje ryzyko uzyskania wyniku fałszywie dodatniego.

4. U chorych po chemioterapii badanie powinno być wykonane dopiero 3 miesiące później. Leki z tej grupy mogą przejściowo znacznie zmniejszyć gromadzenie 18FDG w obrębie zmian nowotworowych. Zbyt wczesne wykonanie badania wiąże się z dużym ryzykiem uzyskania wyniku fałszywie ujemnego. Zasada ta dotyczy badań, których celem jest określenie ostatecznej skuteczności leczenia. Badania PET są coraz częściej wykonywane również w celu ustalenia, czy wybrany schemat chemioterapii może okazać się skuteczny. W tym wskazaniu kontrolne badanie PET należy wykonać bezpośrednio przed drugim lub trzecim kursem leczenia. O przewidywanej skuteczności wybranego schematu chemioterapii świadczy znaczące zmniejszenie wychwytu 18FDG w zmianach nowotworowych w porównaniu do badania wyjściowego.

Badanie wykonuje się 1 godzinę po podaniu z reguły 10 mCi 18FDG. W tym czasie chory powinien pozostawać w spoczynku. Konieczne jest odpowiednie nawodnienie, tak aby niezwiązany radiofarmaceutyk uległ wydaleniu.

Do nowotworów wykazujących opisany fenotyp należy większość raków okolicy głowy i szyi, czerniaki, chłoniaki, raki płuc, jelita grubego, mięsaki, raki trzustki, jajników, niskozróżnicowane glejaki. Należy również wymienić nasieniaki, raki endometrium, żołądka i dróg żółciowych. Nie wszystkie nowotwory wykazują jednak zjawisko Warburga. Czułość badania 18FDG-PET w przypadku raka prostaty, guzów neuroendokrynnych (NET) czy raka pierwotnego wątroby jest na tyle mała (rzędu 30-50%), że metoda ta nie jest polecana. Jak zaznaczono, zwiększone gromadzenie 18FDG może występować również w zmianach łagodnych (głównie ogniskach zapalnych). Charakteryzuje się ono jednak odmienną dynamiką: wykazano, że gromadzenie 18FDG w guzach nowotworowych ulega w czasie dalszemu wzrostowi, natomiast w zmianach łagodnych ma tendencję do spadku. Stąd też, w wybranych przypadkach, badanie PET może być wykonywane dwukrotnie – po 1 godzinie oraz po 2-3 godzinach. Uważa się, że protokół ten pozwala na uzyskanie lepszej swoistości.

Kolejnym procesem biologicznym możliwym do oceny w badaniu PET jest ocena potencjału proliferacyjnego guza. W tym celu wykorzystuje się znakowaną 11C lub 18F tymidynę (FLT). Tymidyna jest transportowana do komórek, a następnie ulega procesowi fosforylacji w wyniku reakcji z kinazą tymidynową typu 1 (TK 1) i jest wykorzystywana do syntezy DNA. Mimo, iż tylko część znakowanej tymidyny zostaje wbudowana do DNA, to jednak gromadzenie tego znacznika jest proporcjonalne do innych wskaźników proliferacji (np. do wartości Ki-67). Gromadzenie tymidyny jest proporcjonalne do aktywności TK 1 i frakcji komórek w fazie S.

Badania PET pozwalają na ocenę stopnia niedotlenienia guza nowotworowego (stopnia hipoxii). Stan niedotlenienia zmniejsza wrażliwość guza nowotworowego na radioterapię i niektóre chemioterapeutyki. Ma też znaczenie prognostyczne. Znacznikiem wykazującym zdolność do gromadzenia się w tkankach niedokrwiennych jest fluoro-misonidazol. Szereg obserwacji wskazuje, że badanie PET z zastosowaniem tego znacznika będzie coraz szerzej stosowane – zwłaszcza w planowaniu radioterapii.