L’utilizzo della PET con FDG nelle patologie cerebrali (pattern ed esempi clinici)

Negli ultimi decenni, la tomografia ad emissione di positroni (PET) con 18F-FDG è stata ampiamente utilizzata per studiare il metabolismo glucidico cerebrale. La distribuzione del consumo di glucosio nel cervello è principalmente guidata dall’attività neuronale basale e riflette l’integrità neuronale generale.

I valori più elevati di consumo di glucosio si riscontrano nei gangli della base, nei talami e nella corteccia occipitale polare e mesiale, mentre la corteccia temporale mediale e il cervelletto presentano i valori più bassi.

In condizioni normali, la richiesta fisiologica di glucosio è molto elevata nel tessuto cerebrale. Tuttavia, a causa dell’elevato uptake fisiologico nella sostanza grigia cerebrale normale e della variabile captazione da parte delle lesioni infiammatorie, il suo ruolo in ambito oncologico è limitato. Può essere utilizzato in casi selezionati per distinguere la recidiva tumorale dalla necrosi radiativa nelle lesioni cerebrali con enhancement o per differenziare i gliomi dal linfoma del sistema nervoso centrale (SNC) o da infezioni opportunistiche.

Tuttavia, la PET cerebrale con 18F-FDG è stata ampiamente impiegata per la valutazione di pazienti con ridotto, piuttosto che aumentato, consumo di glucosio, principalmente nelle malattie neurodegenerative.

Malattia di Alzheimer (AD) e Mild Cognitive Impairment (MCI)

Sono passati circa 30 anni dal primo studio sulla PET-FDG nella malattia di Alzheimer (AD), e un enorme numero di pubblicazioni ha definito le caratteristiche e il valore dei reperti PET con 18F-FDG in questo campo. La PET con 18F-FDG ha migliorato la nostra comprensione della fisiopatologia dell’AD, nonché la capacità di diagnosticare i pazienti in una fase più precoce della malattia e persino di valutare soggetti con lieve deterioramento cognitivo (MCI) quando la demenza non è ancora manifesta.

Attualmente, sia nell’AD che in altre malattie neurodegenerative, la PET con 18F-FDG può svolgere un ruolo cruciale sia nei pazienti con MCI che in quelli già dementi, mostrando (o meno) pattern specifici della malattia. Nonostante l’ampia letteratura disponibile, gli studi presentano un’ampia variabilità nei valori di sensibilità e specificità a causa dell’eterogeneità dei pazienti inclusi (convertenti/non convertenti, MCI amnestico o non amnestico, ecc.) e dei diversi metodi utilizzati per l’analisi delle immagini (lettura visiva versus lettura semiquantitativa con software diversi). Tuttavia, il valore predittivo positivo della PET-FDG è considerato superiore al 90% nei pazienti con sospetta AD e MCI tipico amnestico. La PET-FDG ha dimostrato un impatto particolarmente rilevante nei pazienti con lieve deterioramento cognitivo o demenza in caso di presentazione o decorso atipico.

In particolare, rispetto ai controlli sani di pari età, nei pazienti con AD è presente un ipometabolismo con un tipico pattern parieto-temporale posteriore e del cingolo. Inoltre, indipendentemente dalle regioni corticali interessate, una caratteristica molto frequente delle scansioni PET con 18F-FDG è il coinvolgimento asimmetrico, specialmente nelle fasi iniziali. Di conseguenza, l’analisi visiva delle immagini si basa fortemente sulla valutazione dell’asimmetria delle alterazioni.

La corteccia entorinale e l’ippocampo sono tra le prime regioni colpite dalla patologia dell’AD; tuttavia, l’asimmetria metabolica a livello ippocampale non è sempre evidente. In ambito clinico, per ovviare a questo problema, è stata proposta una diversa riorientazione delle immagini con un’inclinazione di 30-40° verso l’alto rispetto al piano bicommissurale per valutare l’asimmetria ippocampale negli studi SPECT e PET. Infatti, l’analisi delle sezioni trasversali lungo l’asse bicommissurale è inadeguata per segmentare l’ippocampo, che non risulta parallelo a questo piano. In ambito di ricerca, si è ipotizzato che la ridotta attività del cingolo posteriore nell’AD prodromico possa riflettere una diminuita connettività, in particolare con la corteccia entorinale.

Grazie all’elevata sensibilità nella diagnosi precoce dell’AD, la PET con 18F-FDG è uno degli attuali biomarcatori di imaging proposti per l’AD. Nei pazienti con sospetta AD, la PET con 18F-FDG ha inoltre dimostrato un elevato valore predittivo negativo. Di conseguenza, un esame PET con 18F-FDG normale in pazienti con MCI indica una bassa probabilità di progressione verso una demenza di tipo AD, anche in presenza di un evidente deficit di memoria ai test neuropsicologici (che, in caso di PET negativa, potrebbe essere attribuibile a condizioni non neurodegenerative, come un tratto depressivo).

MCI – AD

Mild Cognitive Impairment – Alzheimer’s Disease

Uomo di 70 anni senza storia pregressa di malattie neurologiche. Il paziente riferisce un deficit soggettivo di memoria e attenzione, insorto almeno un paio di anni fa. MMSE 29/30; scolarità: 18 anni, destrimane; attività strumentali della vita quotidiana (IADL) completamente conservate. Batteria neuropsicologica estesa: nella norma, ad eccezione di un lieve deficit nella memoria episodica.

Oltre all'evidenza oggettiva di lieve deficit della memoria episodica, questo paziente presenta il tipico ipometabolismo temporoparietale bilaterale caratteristico dell'AD. Il riorientamento lungo il piano ippocampale (con angolazione di 30° rispetto alla linea bicommissurale) e la valutazione delle immagini in proiezione coronale consentono una più accurata analisi del metabolismo della regione mesiotemporale (MTL).
MCI – depressione
Artefatto
MCI – AD
AD ad esordio precoce

Degenerazione fronto-temporale (FTD) e altri pattern

Negli ultimi decenni, la PET con 18F-FDG è stata ampiamente utilizzata anche nei pazienti dementi per la diagnosi differenziale dell’eziologia sottostante e per la valutazione dei pattern ipometabolici, tipici di specifiche varianti di diverse malattie/sindromi neurodegenerative.

Infatti, la presenza di un pattern ipometabolico specifico, insieme al quadro clinico, aiuta nella diagnosi differenziale tra AD e degenerazione frontotemporale (FTD), nonché tra le varianti di FTD (variante comportamentale frontale, demenza semantica (SD) e afasia progressiva non fluente (PNFA)).

Diversi pattern ipometabolici alla PET con 18F-FDG sono stati inclusi come criteri di supporto nell’identificazione dell’eziologia sottostante nell’afasia progressiva primaria (SD, PNFA e afasia logopenica). In particolare, l’afasia progressiva non fluente e la demenza semantica rientrano nello spettro della FTD e mostrano rispettivamente ipometabolismo temporale (SD) e fronto-insulare sinistro (PNFA), mentre l’afasia logopenica è generalmente espressione di una patologia AD sottostante e si caratterizza per un pattern posteriore (temporo-parietale) che coinvolge prevalentemente l’emisfero sinistro.

Allo stesso modo, soprattutto nelle fasi iniziali di malattia, la PET con 18F-FDG è stata proposta con successo per la diagnosi differenziale tra i parkinsonismi, come la paralisi sopranucleare progressiva (PSP), la degenerazione cortico-basale (CBD) (entrambe appartenenti anche allo spettro della FTD), l’atrofia multisistemica (MSA), la demenza a corpi di Lewy (DLB) e la malattia di Parkinson (PD), con o senza demenza (Parkinson-demenza o PDD).

In tutti questi casi, ad eccezione della PD e della PDD, può essere presente un ipometabolismo nei gangli della base associato a diversi pattern corticali (rispettivamente, nel cingolo anteriore e nel mesencefalo nella PSP, nella corteccia occipitale nella DLB, marcata asimmetria nella corteccia fronto-temporo-parietale nella CBD, e nel cervelletto nella MSA). Al contrario, i pazienti con PD e soprattutto con PDD tendono a mostrare un ipometabolismo prevalente nelle regioni parietali posteriori e occipitali, in assenza di alterazioni metaboliche nei gangli della base.

bvFTD

Demenza Frontotemporale – Variante comportamentale

Donna di 70 anni con ipertensione ed ipercolesterolemia, entrambe controllate. Deficit di memoria da circa 3 anni. Sintomi comportamentali (riferiti possibili episodi di aggressività).
MMSE: 23/30. Attività della vita quotidiana: compromesse in modo sostanziale.

All’RMN atrofia bilaterale dei poli temporali, moderata atrofia del lobo temporale mesiale destro.

In PET di evidenziano estese aree di ipometabolismo bilaterale nelle regioni fronto-mesiali, frontolaterali e dorsolaterali, nella corteccia temporale laterale e nel cingolo anteriore (più evidenti nell’emisfero sinistro).

Si osserva inoltre un ipometabolismo relativo nella corteccia parietale posteriore.

Asimmetria a livello dei due emisferi cerebellari (destro < sinistro).

Il paziente ha eseguito una PET/TC con 18F-FDG per sospetto clinico di demenza frontotemporale (FTD), sebbene la malattia di Alzheimer (AD) non potesse essere esclusa sulla sola base clinica e della RMN.
La PET con 18F-FDG mostra il tipico pattern di ipometabolismo frontotemporale caratteristico della FTD.
È inoltre rilevante la presenza di ipometabolismo nel cingolo anteriore, mentre il metabolismo del cingolo posteriore risulta relativamente risparmiato rispetto a quanto osservato nei pazienti con AD.
Infine, l’ipometabolismo cerebellare destro riflette una deafferentazione derivante dal danno alla corteccia frontale controlaterale, fenomeno noto come diaschisi crociata fronto-cerebellare.

bvFTD
AD vs FTD
DLB
CBD-CBS
PSP
PPA – Afasia Logopenica
PPA – Demenza Semantica
PPA – Afasia non fluente

Nella diagnosi differenziale tra DLB e AD, l’ipometabolismo occipitale (tipico della DLB) mostra una specificità del 85-90% se associato al risparmio relativo del cingolo posteriore (McKeith criteria, 2023).

Per la PSP, è stato validato un pattern metabolico “berretto messicano” (Mexican hat sign) con ipometabolismo del mesencefalo, gangli della base e corteccia frontomediale (Höglinger et al., 2023).

Nella CBD, l’asimmetria metabolica frontoparietale è ora considerata patognomonica se associata a ipometabolismo del nucleo caudato controlaterale.

Negli anni più recenti, con la disponibilità di altri biomarcatori per l’AD e in particolare la possibilità di valutare in vivo la presenza di amiloidosi cerebrale mediante l’analisi del liquido cerebrospinale (CSF), la PET amiloide ha sottolineato la necessità di studi prospettici in grado di definire chiaramente il valore aggiunto dei biomarcatori nella diagnosi clinica/neuropsicologica, nonché di identificare un algoritmo diagnostico costo-efficace. Gli studi più recenti (es. AMYPAD, 2023) suggeriscono un approccio sequenziale che ridurrebbe i costi del 30% mantenendo un’accuratezza diagnostica >90%:

  • prima valutazione con PET-FDG per il pattern neurodegenerativo;
  • successiva conferma con PET amiloide/tau o CSF solo nei casi dubbi.

Infine, la PET con 18F-FDG può essere utilizzata per l’identificazione dei focolai epilettogeni in quei pazienti candidati alla chirurgia, quando i risultati del video-EEG e della risonanza magnetica cerebrale strutturale sono contrastanti o inconclusivi. Tuttavia, è indispensabile una registrazione EEG simultanea durante l’iniezione di 18F-FDG e la sua captazione cerebrale, poiché il focolaio epilettogeno appare come un’area di ipermetabolismo in caso di scarica epilettica sostenuta nei 20 minuti successivi all’iniezione del tracciante, mentre si presenta come ipometabolico in condizioni interictali vere (cioè in assenza di attività epilettica).

Le linee guida ILAE 2022 raccomandano l’uso della PET-FDG con acquisizioni dinamiche precoci (0-10 min post-iniezione) per migliorare l’identificazione dei focolai ipermetabolici ictali.

L’integrazione con la PET-AMT (per la sintesi di serotonina) è promettente nei casi farmacoresistenti.

Epilessia – Interictale

Epilessia – Interictale

Paziente maschio di 8 mesi, epilettico dall’età di 4 mesi.
Il paziente presentava circa 20 crisi epilettiche focali al giorno, consistenti in una controrotazione tonica degli occhi e del capo. Le crisi focali persistevano nonostante la terapia con farmaci anticonvulsivanti.
L’EEG mostrava anomalie nella corteccia occipitale destra, ma tendevano a diventare bilaterali nei mesi successivi, sollevando il sospetto di un focus autonomo occipitale destro.
Data la resistenza ai farmaci e la presenza di un’anomalia anatomica focale, è stato proposto un trattamento chirurgico all’età di 8 mesi.

All’RMN displasia corticale focale nella regione mesiale occipitale destra.

La PET cerebrale con 18F-FDG è stata eseguita con registrazione EEG simultanea.
L’EEG registrato durante i 30 minuti di uptake del FDG non ha mostrato anomalie.
È stato evidenziato un ipometabolismo nella corteccia occipitale mesiale e laterale destra, nonché nella corteccia temporale laterale e posteriore omolaterale (segno di diaschisi intraemisferica).

L’assenza di anomalie EEG durante il tempo di uptake del FDG ha permesso di classificare questa PET con 18F-FDG come un’acquisizione interictale.
Il focus epilettico appare come una regione ipometabolica nella PET interictale con 18F-FDG.
La PET cerebrale con 18F-FDG può fornire informazioni importanti sulla sede e sul lato del focus epilettico.
È obbligatorio eseguire una registrazione EEG simultanea durante il tempo di distribuzione del FDG, poiché le PET ictali e interictali con 18F-FDG devono essere interpretate in modo differente (vedi anche il caso successivo).
Il normale uptake nel lobo occipitale sinistro esclude la presenza di un focus autonomo occipitale sinistro.
Epilessia – Ictale

Fonte: Atlas of Pet-ct: A Quick Guide to Image Interpretation.

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