Sinirbilim alanında güncel PET ve MRI uygulamaları, eksiklikler ve geliştirilmesi gereken konular hakkında sunum.

1. PET ve MRI Görüntüleme:
Mevcut Uygulamalar, Eksiklikler,
Gelişmeler
Özgün Özalay
Ege Üniversitesi – Sinirbilim
www.ozgunozalay.com

2. Beyin Görüntüleme
Günümüzde klinik ve araştırmalarda en sık kullanılan görüntüleme yöntemleri;
MRI (Magnetic resonance imaging)
PET (Positron emission tomography)
CT (Computed tomography)
EEG (Electroensefalografi)

3. PET
Emisyon ve transmisyon tomografi konsepti 1950 yılında David E.
Kuhal ve Roy Edwards tarafından önerildi. Bugün kullanılan haline
gelene kadar ise pek çok araştırmacının katkısı oldu.
Kullanımı açısından en önemli buluş 1970'de Tatsuo Ido tarafından 18-
F FDG sentezinin tanımlanması olmuştur.H veya OH grupları yerine
bağlanabilmesi çok çeşitli ajanlarla kullanılabilmesine yol açmıştır.
Reseptör ve nörotransmitter taşıyıcılarına bağlanan tracer/iz
sürücülerle serotonin, dopamin, noradrenaline gibi anahtar
nörotransmitterlerdeki değişimler izlenebilir.

4. Damar yolundan
hastaya verilen
aktif moleküle bağlı
tracer radyoizitop
pozitron, hedef
reseptöre
bağlandıktan sonra
+β bozunması ile 1
proton yayar.
Bu proton bir
elektron ile
karşılaşır ve
birbirlerini yok
ederler.Bu sırada
1800 açıyla 2 adet
γ (gama)
parçacığı ortaya
çıkar.
Tarayıcıda bu
gama parçacıkları
photomultiplier
tarafından ışık
patlamaları olarak
algılanır ve
kaydedilir. Eşleri
olan veriler doğru
kabul edilir.

5. PET uygulamalarında farklı hedefler için uygun farklı radyonüklotidler kullanılır.
18-F düşük enerji seviyesi nedeniyle yüksek çözünürlüklü görüntü elde edilmesine olanak sağlar.
11-C kısa yarı ömrü nedeniyle uygun radofarmakolojik ajanlarla kullanılır ve aynı hastaya birkaç kez ard arda tarama
yapılabilmesine olanak sağlar.
Günümüzde beyin araştırmalarında daha çok 18-F
ve 11-C iz sürücülere bağlı radyoligandlar
kullanılmaktadır

6. Beyin araştırmalarında kullanılan bazı radyofarmakolojik ajanlar

7. Diğer görüntüleme tekniklerinden özgün bilgi edinilir, spesifik bioaktif molekül
metabolizması hakkında bilgi verir.
Hücresel seviyede farklılıkları gösterdiği için diğer görüntüleme tekniklerinden daha erken
safhada farklılıkların belirlenmesini sağlar.
Uzun süre(20-60dk), yüksek maliyet.
Elde edilen görüntünün spasyal çözünürlüğü oldukça düşüktür.
Vücut kimyasal dengesi normal değilse yanlış pozitif sonuçlar verebilir.
Hastaya çok düşük miktarlarda da olsa radyoaktif madde enjekte edilmesi gerekir.
Nasıl geliştirebiliriz?
PET/MRI
PET/CT
PET/fMRI

8. PET tarayıcıların diğer görüntüleme
teknikleriyle birlikte kullanılmasının yanı sıra
görüntü kalitesini arttıracak yeni tarayıcı
modifikasyonları da yapılmaktadır.

9. SPECT ligandı olan CNS1261
yapısına benzer PET ligandları
elde edilmiş

10. Hastalığın tanısı ve süresinin tahmini
Hastalığın karakteristiklerinin anlaşılması
Tedavi cevabının hastalık seyrine karşı
durumunun değerlendirilebilmesi
Hastalığa özgü radyofarmakolojik ajanın ve
radyonükleotidin belirlenmesi.
Nuc.Med.Biol

11. Kullanılabilir radyoaktif ajan sayısı gün geçtikçe artıyor.
Aynı anda 3 farklı liganda kadar uygulama yapılabiliyor.
PET/MRI cihazları satılmaya başlandı.
Geliştirilmesi gerekiyor ama bu hali ile bile oldukça değerli ve güncel bilgiler veriyor.

12. 11-C Diprenorphine ile ağrı yanıtına karşılık opioid salınımı izlenmiş.
Ağrılı baskılar sonucu oluşan fMRI ve PET sinyallerinin özellikle Talamusta korele olduğu bulunmuş.

13. İlaç kullanmayan şizofreni hastalarının talamik alt bölgelerinde SERT proteini bulunabilirliğine
bakılmış.
Sol talamus Ant. Nuc da SERT bulunabilirliği, hastalık ile ters orantılı bulunmuş. Ancak iki grup
arasında başka anlamlı bir fark bulunmamış.

14. MRI
Çok karışık görünüyor

15. 1946 1971 197
7
198
5
199
0
199
2
NMR
Atom çekirdekleri
radyo frekans
enerjisini soğurur ve
yayar.Manyetik alan
ile etkileşimlidir.
Bloch Purcell Damadian
MRI
Tümör tespit
etmek amaçlı ilk
MRI cihazını
geliştirdi.
MRI
İlk klinik MRI
tarayıcısı
patenti alındı.
DTI
Karaciğerde
tümör tespiti
amaçlı.
ADC ve “B”
faktör
Le Bihan
FMRI
BOLD
sinyalinin
keşfi
FMRI
İlk fMRI
görüntüsün
ün elde
edilmesi
Ogawa
180
7
Fourier Dönüşümü
Bir nesneyi
ortogonal iki uzay
arasında eşler
Fourier
196
5
Hızlı Fourier Dönüşümü
(FFT)
Cooley Tuckey

16. Protonların
dengeye
dönerken
yaydıkları enerji
ölçülür.
Algoritmalarla 3
boyutlu görüntü
oluşturulur.
Belirli bir manyetik
alanda protonların
spinlerinin bozulup
düzenlenmesi
Belirli radyo
frekansı ile
hedef atomların
uyarılması
Şiddet/Magnitude
Faz bilgisi
Devinim
frekansı
(Hz)
Manyetik
alanın
gücü(T)
Giromanyetik
katsayı
Larmor
Eşitliği

17. Yapısal MR neler yapabiliriz?
Elde edilen 3D görüntü verisi ile temel olarak 2 tip analiz yapılabilir;
Kortikal/Yüzey Analizleri;
Kortikal morfometrik ölçümler
Kortikal kalınlık ölçümleri
Kortikal WM/GM yoğunluk ölçümleri
Hacim Analizleri;
Kortikal ve subkortikal alanlar çeşitli algoritma ve atlaslar ile segmente edilir
Elde edilen segmentasyonların hacim/alan ölçümleri
3D hacim karşılaştırmaları

18. DWI neler yapabiliriz?
Bir voxel içerisindeki su moleküllerinin rastgele Brownian hareketlerini ölçer. Bize o voxeldeki
su moleküllerinin ortalama hareket vektörünün değerini verir.
Bu veriyi kullanarak inme ve tümör tanısında kullanmanın yanı sıra WM hakkında detaylı
bilgiler elde edebiliriz.
En sık kullanılan analiz yöntemi, myelin kılıfların su molekülü hareketini sınırladığı temeline
dayanan dti traktografi çalışmalarıdır. Belirlenen en az bir seed/kaynak noktası ve verilen
diğer parametreler(açı eşiği, uzunluk, kalınlık) dahilinde myelinli aksonlar/fiber yolları
oluşturulur.
Temporal çözünürlüğü kötü olmasına rağmen GM altında yatan iletişim şebekesini
incelememize izin verir. Özellikle MRI ve fMRI ile birlikte kullanıldığında daha güvenilir veriler
elde edilmektedir.

19. DTI kısıtlamalar ve gelişmeler
DTI verisinin güvenilirliği son zamanlarda azalmıştır. İnşa edilen verinin çok “genel”
olması en büyük kısıtlamalardan bir tanesidir. Tek bir voxel içindeki birden fazla fiber
oryantasyonunu gösteremez.
Genelde 7 q-sample ile yapılan DTI taramalarına nazaran 500 q-sample ile yapılan DSI
taramaları geliştirilmiştir. Birkaç yıldır yapılan HCP(Human Connectome Project)
çalışmasının makro ayağında DSI taramaları kullanılmaktadır.

20. FMRI
Nöral aktivite Artmış kan
akışı
Artmış
Oxyhemoglobin
Artmış MR sinyali
time
Mxy
Signal
Mo sin
T2* task
T2* control
TEoptimum
Stask
Scontrol
S
BOLD (Blood Oxygen Level Dependant
Signal)

21. phMRI
Reseptöre özgü ligandlar kullanarak, nörotransmittere özgü nöral sistemler incelenebilir.
Ayrıca ilacın bu nörotransmitterin salınımı ve reseptörleri üzerine etkisi hakkında bilgi
verir. Yeni ilaç hedeflerinin test edilip geliştirilmesinde gelecek vaad etmektedir.
FMRI'da büyük sorun olan uyaran ve tepki süresi, uygulanan farmakolojik ajanla ortadan
kaldırılmıştır.
Konvansiyonel task-based fMRI sinyali
nörovasküler hemodinamik değişikliklerin
genel olarak glutamaterjik uyarı ile
meydana gelmesi sonucu oluşur.phMRI ile
alternatif sistemler
de(dopaminerjik,kolinerjik,serotonerjik)
denenerek nörovasküler değişimler
hakkında daha sağlıklı bilgiler alınabilir.

22. phMRI

23. Globu Pallidus ve Putamen de önemli fonksiyonel farklılıklar bulunmuştur.
PD teşhisinin diğer yaş ile ilgili rahatsızlıklardan ayırt edilebilmesi için kullanılabilir.

26. Teşekkürler