Vyšetřovací metody cerebrovaskulární rezervní kapacity v nukleární medicíně a ostatní komplementární metody

Souhrn

Vyšetření cerebrovaskulární rezervní kapacity (CVRC) mozku u pacientů s okluzivním postižením arteria carotis interna patří k základním vyšetřením před plánovaným revaskularizačním zákrokem. Autoři předkládají metodiku vyšetření, se kterou mají vlastní zkušenosti –  zátěžový SPECT mozku s použitím CO₂. Dále jsou uvedeny základní informace o dalších dvou metodách patřících do oboru nukleární medicíny –  SPECT mozku s použitím plynu ¹³³Xe a pozitronové emisní tomografii mozku s použitím ¹⁵O. Posledně jmenovaná metoda je považována za zlatý standard ve vyšetřování CVRC. Zmínka je věnována i dalším neradionuklidovým zobrazovacím metodám –  transkraniální sonografii, perfuznímu CT mozku a funkční magnetické rezonanci.

Klíčová slova:
cerebrovaskulární rezervní kapacita – SPECT mozku – hyperkapnie – acetazolamid

Úvod

Cerebrovaskulární rezervní kapacita neboli vazoreaktivita je schopnost mozkového tepenného řečiště zajišťovat dostatečné prokrvení mozku po vazodilatačním podnětu a s tím související perfuzní tlak s minimálními výkyvy. Tato autonomní regulace má za cíl udržovat vitalitu mozkových buněk. Cerebrovaskulární rezervní kapacita se začíná uplatňovat významně za patologických okolností. Ty mohou být podmíněny změnami intracerebrálními –  náhlá okluze, rychle progredující stenóza intra­kraniální arterie, vazospazmus či disekce, ale taktéž extracerebrálními postiženími, mezi které patří pokles systémového tlaku, kardiální patologie spojené s poklesem ejekční frakce atd. Pokud dojde k těmto patologickým okolnostem, uplatňuje se vazodilatace a kolaterální spojky, které umožňují zvýšení mozkové perfuze. Mezi nejvýznamnější kolaterální spojky patří oftalmická cirkulace, přední a zadní komunikanta Willisova okruhu či leptomeningeální spojky [1].

Cévní mozkové příhody (CMP) patří k nejčastějším příčinám smrti či těžké invalidizace nemocného [2]. Jsou třetí nejčastější příčinou smrti po onemocněních kardiovaskulárního systému a zhoubných nádorech [3]. V počtu cévních mozkových příhod je Česká republika na jednom z předních míst ve světě. Roční incidence ischemického iktu je u nás 400/ 100 000 obyvatel. V desetimilionové populaci naší republiky je tímto onemocněním tedy postiženo kolem 40 000 osob. S postupným nárůstem populace seniorů je nutno počítat v nejbližších letech s dalším zvýšením, neboť incidence CMP se zvyšuje se stoupajícím věkem. Mortalita na CMP je v našem státě vysoká, více než 1/ 3 nemocných umírá do jednoho roku a z těch, kteří přežijí, je polovina významně hendikepována a odkázána na péči sociálních ústavů, v lepším případě na péči rodiny [3]. Problematice ischemie mozku není stále v České republice věnována adekvátní pozornost, jakou by si zasloužila např. ve srovnání s péčí o nemocné s infarktem myokardu.

Okluze vnitřní karotidy je nejčastější patologie, při které je indikováno vyšetření CVRC. Uzávěr vnitřní krkavice může proběhnout asymptomaticky, ale taktéž může být provázen tranzitorní ischemickou atakou, přechodnou slepotou či ischemickou CMP.

K poklesu revaskularizačních operací došlo po publikaci mezinárodní randomizované studie Barnettem v roce 1985. Studie neprokázala účinek extra- intrakraniálního bypassu (EC- IC bypassu) v prevenci iktu. Zpětně můžeme říci, že to bylo způsobeno neselektivním výběrem a indikací pacientů chirurgického zákroku u všech okluzí i stenóz karotid. V dnešní době prožívají EC- IC bypassy renezanci. Důvodem je již známá skutečnost, že z revaskularizačních výkonů mohou profitovat pacienti, u kterých je snížená CVRC.

CVRC lze vyšetřit několika způsoby. V zásadě jde o porovnání průtoku krve za bazálních podmínek a po vazodilatačním podnětu. Vazodilatačním podnětem je vzestup parciálního tlaku CO₂ a toho můžeme dosáhnout několika způsoby: inhalací vzduchu obohaceného o CO₂, zadržením dechu (apnea test) nebo i.v. aplikací acetazolamidu [4– 7]. Pokud dojde k relativnímu zhoršení perfuze v postiženém okrsku po vazodilatačním podnětu ve srovnání s nativními podmínkami, hovoříme o snížení či vyčerpání CVRC. V případě vyčerpání této rezervní kapacity se zvyšuje riziko ischemického iktu ve srovnání s pacienty, jež mají normální CVRC [4,8– 11].

Radionuklidové vyšetřovací metody CVRC

Zátěžový SPECT mozku s použitím techneciových radiofarmak

Jednou z metod registrace mozkové perfuze je jednofotonová emisní tomografie (SPECT). Po i.v. aplikaci radiofarmaka je provedeno střádání dat, která získáme pomocí scintilační kamery za použití konvergentních kolimátorů typu fan beam s detektorem rotujícím okolo hlavy pacienta. Tím vznikne série planárních projekcí, které počítač rekonstruuje a vytvoří řady řezů v rovině transverzální, koronární a sagitální. Hodnocení výsledků je vizuální.

V České republice jsou dostupná dvě radiofarmaka značená techneciem (^99mTc), která lze použít k vyšetření SPECT mozku. Je to ^99mTc-HMPAO (hexa- methyl- propylen- amino- oxim, např. preparát BRAIN SPECT^® firmy Medi- radiopharma Ltd., Érd, Maďarsko nebo CERETEC^® firmy GE Health Care, GE Healthcare Ltd., Little Chalfont, Velká Británie) a dále ^99mTc- ECD (etyl- cysteinát‑dimer neboli bicisát, např. preparát NEUROLITE^® firmy Bristol‑Mayers Squibb, Sermoneta, Itálie). Oba radioindikátory mají lipofilní charakter, přestupují neporušenou hematoencefalickou bariérou a po vychytání se fixují v mozkových buňkách. Úroveň akumulace radioindikátoru je úměrná regionálnímu krevnímu průtoku.

Při hodnocení CVRC jsou porovnávána dvě vyšetření: po stimulaci (v zátěži) a za bazálních podmínek. Mezi oběma vyšetřeními je doporučen odstup minimálně 24 hod, který je potřebný k radioaktivnímu rozpadu většiny radiofarmaka.

Zátěž může být realizována inhalací vzduchu obohaceného o CO₂ z tlakové láhve. Pomocí kapnometru sledujeme výchozí hodnotu vydechovaného CO₂ a jeho vzestup v průběhu inhalace. Za dostatečný se považuje vzestup koncentrace CO₂ o 2 kPa ve srovnání s bazálními podmínkami, pak aplikujeme i.v. radiofarmakum a následně je proveden SPECT mozku. Obě vyšetření jsou vyhodnocena a porovnána.

Jinou možností vazodilatace je aplikace acetazolamidu (preparát DIAMOX^® firmy Wyeth- Lederle Pharma, Vídeň, Rakousko), který blokuje karboanhydrázu [9,12– 14]. Ta katalyzuje přeměnu H₂O a CO₂ na H₂CO₃ na membráně erytrocytu. Blokáda způsobuje lokální zvýšení koncentrace CO₂, a tím již zmiňovanou vazodilataci mozkových arteriol. 1 g acetazolamidu aplikujeme jednorázově intravenózně. Nástup účinku je rychlý, maximum je mezi 15. až 20. min. Hlavní nevýhodou acetazolamidu je absence antidota v případě nežádoucích účinků, jimiž mohou být bolesti hlavy, závratě a pare­stezie [4]. Preparát DIAMOX^® není v České republice registrován, je možné jej získat pouze v rámci zvláštního dovozu.

Použité vizuální hodnocení je možné rozdělit do třístupňové škály: cerebrovaskulární rezervní kapacita (CVRC) je normální při neměnném nálezu v zátěži a klidu, při zhoršení nálezu v zátěži je CVRC snížená či výrazně snížená. Pro kontrolu či upřesnění vizuálního hodnocení lze využívat k hodnocení komerčně dodávané software scintilačních tomografických kamer, např. firmy Siemens, které umožňují semikvantitativní hodnocení, např. program Scenium^® či Neurogam^® (obr. 1, 2).

SPECT mozku s použitím plynného ¹³³Xe

SPECT mozku s použitím plynu ¹³³Xe je další metoda, která umožňuje absolutní kvantifikaci mozkového průtoku v mililitrech na 100 g mozkové tkáně za minutu. Toto stanovení je možné díky lineární závislosti clearance ¹³³Xe a mozkového průtoku na rozdíl od nejčastěji užívaných techneciových radiofarmak pro SPECT mozku ^99mTc- HMPAO a ^99mTc-ECD. Metoda s použitím ¹³³Xe nezkresluje průtok krve mozkem i při vysokém krevním průtoku a je velmi citlivá. Jedno ze dvou hlavních omezení užití ¹³³Xe je relativně nízká energie emitovaných fotonů gama, která vede k horšímu rozlišení centrálních struktur mozku. Vzhledem k nutnosti provedení rychlé akvizice SPECT mozku potřebné k získání přesné clearance, je počet impulzů nízký. To je důvod střádání impulzů do matice 64 × 64, což vede ke snížení prostorového rozlišení. Nejvhodnější přístroje pro rychlou akvizici jsou dedikované kamery určené pouze pro SPECT mozku [15].

Pozitronová emisní tomografie mozku s použitím ¹⁵O

Perfuzní CT, funkční magnetická rezonance, event. SPECT mozku s použitím plynného ¹³³Xe umožňují posoudit CVRC u pacientů s okluzí vnitřní karotidy nepřímo. U těchto metodik jsou sledovány hemodynamické parametry, a to průtok, objem krve, čas průtoku, nikoli dostatečnost zásobení tkání kyslíkem. Jedinou výjimkou jsou metody PET (pozitronová emisní tomografie) s použitím ¹⁵O umožňující stanovení extrakční frakce kyslíku v zobrazené tkáni [16]. To je důvod, proč je PET s použitím ¹⁵O považována za zlatý standard ve vyšetření CVRC. Pozitronová emisní tomografie používající radionuklid ¹⁵O je nákladná a zatím v České republice nedostupná. Poločas rozpadu ¹⁵O je velmi krátký (122,2 sekundy) a jedinou možností je vyšetření pacienta v PET centru, kde současně probíhá výroba této látky [15]. Při vyšetřování CVRC je postup vyšetření obdobný jako u SPECT metod. Porovnávají se dvě vyšetření, nativní a zátěžové [17].

Komplementární neradionuklidové metody vyšetření CVRC

Transkraniální dopplerometrie

Nejméně invazivní a radiačně nezatěžující je transkraniální dopplerometrie. Hyperkapnie vede v mozkovém řečišti k vazodilataci distálního řečiště, nedochází k dilataci mozkových kmenů. Změny rychlosti, které detekujeme, jsou způsobeny dilatací na periferii [4]. Hyperkapnii lze dosáhnout zadržením dechu (apnea test) nebo inhalací vzduchu obohaceného o oxid uhličitý či aplikací acetazolamidu [9,12]. Exaktnější než zadržení dechu je inhalace vzduchu obohaceného o CO₂ z tlakové bomby [9]. Výhodami apnea testu, který se často u transkraniální dopplerometrie používá, je to, že je rychlejší a bývá lépe tolerován než inhalace CO₂. Jeho reprodukovatelnost je však nižší [1]. O hodnocení CVRC po EC- IC bypassu pomocí transkraniální dopplerometrie pojednává nejnovější domácí studie [18].

Perfuzní CT mozku

Další možností registrace mozkového průtoku je provedení perfuzního CT mozku [4,19]. Po zavedení intravenózní kanyly s dostatečným průsvitem je synchronizovaně s aplikací kontrastní látky opakovaně snímám po dobu několika sekund jeden reprezentativní transverzální řez procházející všemi čtyřmi povodími mozku. Postupné zvyšování denzity v průběhu vyšetření sledujeme a hodnotíme kvantitativní parametry s označením: time to start (TTS), time to peak (TTP). Denzita v sinus sagittalis superior, kterou považujeme za referenční, je srovnávána s denzitou v příslušném cévním teritoriu a pomocí tohoto porovnání počítáme objem krve a její průtok (CBV, cerebral blood volume; CBF, cerebral blood flow). Výhodou tohoto vyšetření, jak vyplývá z výše uvedeného, je získání kvantitativních parametrů průtoku. Na druhé straně nevýhodou je, že tyto parametry získáváme pouze z jednoho transverzálního řezu, který nemusí být u všech pacientů reprezentativní. Podobně jako u předchozího vyšetření je nutné k vyšetření CVRC provedení dvou vyšetření: nativního a zátěžového.

Funkční magnetická rezonance

Vyšetření CVRC je možné pomocí metody dynamic susceptibility contrast. Méně často jsou užívané metody arterial spin labeling a metoda založená na hodnocení tzv. BOLD efektu (blood oxygen level dependent effect). První zmiňovaná metoda je založena na ztrátě signálu způsobené pasáží bolusu paramagnetické kontrastní látky sledovanou tkání. Výstupem vyšetření jsou obdobné parametry jako u perfuzního CT, tj. CBF, CBV, mean transit time (MTT), TTP. U metod arterial spin labeling a BOLD získáme hodnoty krevního průtoku.

Obraz snížené CVRC se projeví u CBF snížením hodnot průtoku na postižené straně a po vazodilatačním stimulu dochází k nízkému nárůstu či poklesu. U CBV jsou hodnoty symetrické nebo zvýšené v porovnání se zdravou hemisférou, po vazodilatačním podnětu dochází k jejich poklesu. U MTT je prodloužení v postižené oblasti za nativních podmínek i po vazodilatačním podnětu. U TTP dochází k prodloužení nad 4 sekundy v porovnání s kontralaterální hemisférou [16].

Terapeutické možnosti u pacientů se sníženou CVRC

Konzervativní terapie zahrnuje antiagregační terapii, úpravu antihypertenzní medikace (se snížením její dávky) a omezení či eliminaci rizikových faktorů. V případech stenózy kontralaterální arteria carotis interna nebo stejnostranné arteria carotis externa je možné zvážit provedení karotické endartektomie nebo perkutánní transluminální angioplastiky [1].

U pacientů se sníženou či výrazně sníženou cerebrovaskulární rezervní kapacitou s okluzí arteria carotis interna bez fixovaného rozsáhlého neurologického deficitu je vhodné zvážit indikaci k extra- intrakraniální anastomóze s našitím a. temporalis superficialis na a. cerebri media. U pacientů, kteří nemají možnost tuto operaci podstoupit např. z důvodu hypoplazie tepen používaných běžně k anastomózám, je možné provést výkon typu EDAMS (encephalo- duro‑arterio- myo- synangiosis). Obě neurochirurgické metody lze označit za experimentální, jelikož jejich užití není podloženo výsledky velké randomizované studie.

Závěr

CVRC je možné vyšetřit pomocí více me-tod. Nejdostupnější a nejméně zatěžující je transkraniální sonografie, další možností je perfuzní CT, funkční magnetická rezonance a metody nukleární medicíny. Metoda pozitronové emisní tomografie s použitím ¹⁵O, považovaná za zlatý standard stanovení CVRC, je momentálně v České republice nedostupná. Na většině neurochirugických pracovišť v rámci indikace k operačnímu revaskularizačnímu zákroku doplňují transkraniální dopplerometrii ně­kte­rou z výše jmenovaných metod. Funkční magnetická rezonance a trans­kraniální dopplerometrie nejsou spojeny s radiační zátěží, a jsou proto vhodné pro užití v longitudinálních studiích.

Výše uvedená vyšetření jsou schopna pomoci s výběrem pacientů s okluzivním cerebrovaskulárním onemocněním k neurochirurgickému bypassovému zákroku a určit pacienty, u kterých operace přispěje k vymizení reverzibilních ischemických atak [20].

MUDr. Pavel Širůček
Klinika nukleární medicíny FN Ostrava
17. listopadu 1790
708 52 Ostrava-Poruba
e-mail: pavel.sirucek@fnspo.cz

Přijato k recenzi: 21. 12. 2009
Přijato do tisku: 22. 3. 2010