Brain positron emission tomography
બ્રેઇન પોઝિટ્રોન એમિશન ટોમોગ્રાફી એ પોઝિટ્રોન એમિશન ટોમોગ્રાફી (પી. ઈ. ટી.) નું એક સ્વરૂપ છે જેનો ઉપયોગ મગજના ચયાપચય અને સમગ્ર મગજમાં બાહ્ય રેડિયોલેબલ્ડ રાસાયણિક એજન્ટોના વિતરણને માપવા માટે થાય છે. પી. ઈ. ટી. કિરણોત્સર્ગી લેબલવાળા ચયાપચયની રીતે સક્રિય રસાયણોમાંથી ઉત્સર્જનને માપે છે જે લોહીના પ્રવાહમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવ્યા છે. મગજ પી. ઈ. ટી. માંથી ઉત્સર્જન ડેટા સમગ્ર મગજમાં રસાયણોના વિતરણની બહુ-પરિમાણીય છબીઓ બનાવવા માટે કમ્પ્યુટર-પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા ઉપયોગમાં લેવાતા પોઝિટ્રોન ઉત્સર્જક રેડિયોઆઇસોટોપ સામાન્ય રીતે સાયક્લોટ્રોન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, અને રસાયણોને આ કિરણોત્સર્ગી અણુઓ સાથે લેબલ કરવામાં આવે છે. દવાખાનાઓમાં ઉપયોગમાં લેવાતા રેડિયોઆઇસોટોપ સામાન્ય રીતે 18F (ફ્લોરાઇડ), 11C (કાર્બન) અને 15O (ઓક્સિજન) હોય છે. લેબલ થયેલ સંયોજન, જેને રેડિયોટ્રેસર અથવા રેડિયોલિગન્ડ કહેવાય છે, તેને લોહીના પ્રવાહમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે અને છેવટે તે રક્ત પરિભ્રમણ દ્વારા મગજમાં પ્રવેશ કરે છે. પીઇટી સ્કેનરમાં ડિટેક્ટર્સ મગજના વિવિધ પ્રદેશોમાં સંયોજન ચાર્જ તરીકે કિરણોત્સર્ગને શોધી કાઢે છે. કોમ્પ્યુટર ડિટેક્ટર્સ દ્વારા એકત્ર કરવામાં આવેલા ડેટાનો ઉપયોગ બહુ-પરિમાણીય (સામાન્ય રીતે 3-પરિમાણીય વોલ્યુમેટ્રિક અથવા 4-પરિમાણીય સમય-બદલાતી) છબીઓ બનાવવા માટે કરે છે જે સમય પછી મગજમાં રેડિયોટ્રેસરનું વિતરણ દર્શાવે છે. ન્યુરોટ્રાન્સમીટર પ્રવૃત્તિના વિવિધ પાસાઓનો નકશો બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા લિગાન્ડ્સની વિશાળ શ્રેણી ખાસ કરીને ઉપયોગી છે, જેમાં અત્યાર સુધીમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા PET ટ્રેસર ગ્લુકોઝનું લેબલ કરેલું સ્વરૂપ છે, જેમ કે ફ્લોરોડિયોક્સિગ્લૂકોઝ (18F). ફાયદા અને ગેરફાયદા પી. ઈ. ટી. સ્કેનીંગનો સૌથી મોટો ફાયદો એ છે કે વિવિધ સંયોજનો કાર્યરત મગજની પેશીઓમાં પ્રવાહ અને ઓક્સિજન અને ગ્લુકોઝ ચયાપચય બતાવી શકે છે. આ માપ મગજના વિવિધ પ્રદેશોમાં મગજની પ્રવૃત્તિની માત્રાને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને મગજ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે વિશે વધુ જાણવા માટે પરવાનગી આપે છે. પી. ઈ. ટી. સ્કેન જ્યારે પ્રથમ વખત ઉપલબ્ધ થયા ત્યારે રિઝોલ્યુશન અને પૂર્ણ થવાની ઝડપ (30 સેકન્ડ જેટલી ઓછી) ની દ્રષ્ટિએ અન્ય તમામ મેટાબોલિક ઇમેજિંગ પદ્ધતિઓ કરતાં શ્રેષ્ઠ હતા. સુધારેલા સંકલ્પે ચોક્કસ કાર્ય દ્વારા સક્રિય મગજના વિસ્તાર વિશે વધુ સારી રીતે અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપી. પી. ઈ. ટી. સ્કેનીંગની સૌથી મોટી ખામી એ છે કે કિરણોત્સર્ગી ઝડપથી ક્ષીણ થાય છે, તે ટૂંકા કાર્યોની દેખરેખ સુધી મર્યાદિત છે.> ઉપયોગો કાર્યાત્મક ચુંબકીય પ્રતિધ્વનિ ઇમેજિંગ (એફ. એમ. આર. આઈ.) નો ઉપયોગ વ્યાપક બન્યો તે પહેલાં, પી. ઈ. ટી. સ્કેનીંગ એ કાર્યાત્મક (માળખાકીય વિપરીત) મગજની ઇમેજિંગની પસંદગીની પદ્ધતિ હતી, અને તે હજુ પણ ન્યુરોસાયન્સમાં મોટું યોગદાન આપવાનું ચાલુ રાખે છે. પી. ઈ. ટી. સ્કેનીંગ પી. ઈ. ટી.-માર્ગદર્શિત સ્ટીરિયોટેક્ટિક સર્જરી અને રેડિયોસર્જરીમાં ઇન્ટ્રાકાર્નિયલ ટ્યુમર, આર્ટરીઓવેનસ ખોડખાંપણ અને અન્ય શસ્ત્રક્રિયા દ્વારા સારવારપાત્ર પરિસ્થિતિઓની સારવાર માટે પણ ઉપયોગી છે. પી. ઈ. ટી. સ્કેનીંગનો ઉપયોગ મગજની બિમારીના નિદાન માટે પણ થાય છે, ખાસ કરીને કારણ કે મગજની ગાંઠો, સ્ટ્રોક અને ચેતાકોષજન્ય રોગો (જેમ કે અલ્ઝાઇમર રોગ અને પાર્કિન્સન રોગ) બધા મગજના ચયાપચયમાં મોટા ફેરફારોનું કારણ બને છે, જે બદલામાં પી. ઈ. ટી. સ્કેનમાં શોધી શકાય તેવા ફેરફારોનું કારણ બને છે. પીઇટી કદાચ ચોક્કસ ડિમેન્શિયાના પ્રારંભિક કિસ્સાઓમાં સૌથી વધુ ઉપયોગી છે (અલ્ઝાઇમર રોગ અને પિક રોગના ઉત્તમ ઉદાહરણો સાથે) જ્યાં પ્રારંભિક નુકસાન ખૂબ ફેલાયેલું હોય છે અને સીટી અને પ્રમાણભૂત એમઆરઆઈ છબીઓને બદલવા માટે મગજના જથ્થા અને કુલ માળખામાં ખૂબ ઓછો તફાવત કરે છે જે તેને કોર્ટિકલ એટ્રોફીની "સામાન્ય" શ્રેણીથી વિશ્વસનીય રીતે અલગ પાડવા માટે સક્ષમ છે જે વૃદ્ધાવસ્થા (ઘણા પરંતુ બધામાં નહીં) વ્યક્તિઓ સાથે થાય છે, અને જે ક્લિનિકલ ડિમેન્શિયાનું કારણ નથી. પીઇટીનો ઉપયોગ મલ્ટિપલ સ્ક્લેરોસિસ અને અન્ય હસ્તગત ડિમાયલિનેટિંગ સિન્ડ્રોમ માટે પણ સક્રિય રીતે થાય છે, પરંતુ મુખ્યત્વે નિદાનને બદલે પેથોજેનેસિસમાં સંશોધન માટે થાય છે. તેઓ માઇક્રોગ્લિયલ પ્રવૃત્તિ માટે ચોક્કસ રેડિયોલિગેન્ડ્સનો ઉપયોગ કરે છે. હાલમાં 18-કેડીએ ટ્રાન્સલોકેટર પ્રોટીન (ટીએસપીઓ) નો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. કેટલીકવાર સંયુક્ત પીઇટી-સીટી પણ કરવામાં આવે છે. ટ્રેસર પ્રકારો ઓક્સિજન-15 સાથે PET ઇમેજિંગ પરોક્ષ રીતે મગજમાં લોહીના પ્રવાહને માપે છે. આ પદ્ધતિમાં, વધેલા કિરણોત્સર્ગી સંકેત લોહીના પ્રવાહમાં વધારો સૂચવે છે જે મગજની વધેલી પ્રવૃત્તિ સાથે સંકળાયેલો હોવાનું માનવામાં આવે છે. તેના 2-મિનિટના અર્ધ-જીવનને કારણે, ઓ-15 ને આવા ઉપયોગો માટે તબીબી સાયક્લોટ્રોનમાંથી સીધા જ પાઇપ કરવું આવશ્યક છે, જે મુશ્કેલ છે. 18F-FDG સાથે PET ઇમેજિંગ એ હકીકતનો લાભ લે છે કે મગજ સામાન્ય રીતે ગ્લુકોઝનો ઝડપી વપરાશકાર હોય છે. મગજના પ્રમાણભૂત 18F-FDG PET પ્રાદેશિક ગ્લુકોઝના ઉપયોગને માપે છે અને ન્યુરોપેથોલોજીકલ નિદાનમાં તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ઉદાહરણોઃ અલ્ઝાઇમર રોગ જેવી મગજની વિકૃતિઓ ગ્લુકોઝ અને ઓક્સિજન બંનેના મગજના ચયાપચયમાં મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડો કરે છે. તેથી મગજના 18F-FDG PET નો ઉપયોગ અલ્ઝાઇમર રોગને અન્ય ડિમેન્ટિંગ પ્રક્રિયાઓથી સફળતાપૂર્વક અલગ પાડવા માટે અને અલ્ઝાઇમર રોગનું પ્રારંભિક નિદાન કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. આ ઉપયોગો માટે 18F-FDG PET નો ફાયદો તેની વધુ વ્યાપક ઉપલબ્ધતા છે. અલ્ઝાઇમર માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક કિરણોત્સર્ગી ટ્રેસર્સ ફ્લોર્બેટાપિર 18એફ, ફ્લુટેમેટામોલ એફ 18, પી. આઈ. બી. અને ફ્લોર્બેટાબેન 18એફ છે, જેનો ઉપયોગ મગજમાં એમીલોઇડ-બીટા પ્લેક (અલ્ઝાઇમર માટે સંભવિત બાયોમાર્કર) શોધવા માટે થાય છે. ઉદાહરણોઃ એફ. ડી. જી. સાથે પી. ઈ. ટી. ઇમેજિંગનો ઉપયોગ જપ્તી કેન્દ્રના સ્થાનિકીકરણ માટે પણ થઈ શકે છેઃ જપ્તી કેન્દ્ર ઇન્ટર્ક્ટલ સ્કેન દરમિયાન હાયપોમેટાબોલિક તરીકે દેખાશે. કેટલાક રેડિયોટ્રેસર (એટલે કે. રેડિયોલિગેન્ડ્સ) PET માટે વિકસાવવામાં આવ્યા છે જે ચોક્કસ ન્યુરોરિસેપ્ટર પેટા પ્રકારો માટે લિગાન્ડ્સ છે જેમ કે [11C] રેક્લોપ્રાઇડ, [18F] ફેલિપ્રાઇડ અને ડોપામાઇન D2/D3 રીસેપ્ટર્સ માટે [18F] ડેસેમેથોક્સીફેલીપ્રાઇડ, [11C] મેકન 5652 અને [11C] સેરોટોનિન ટ્રાન્સપોર્ટર માટે DASB, [18F] સેરોટોનિન 5HT1A રીસેપ્ટર્સ માટે મેફવે, [18F] નિકોટિનિક એસિટિલકોલાઇન રીસેપ્ટર્સ અથવા એન્ઝાઇમ સબસ્ટ્રેટ્સ માટે નિફીન (દા. ત. એ. એ. ડી. સી. ઉત્સેચક માટે 6-એફ. ડી. ઓ. પી. એ). આ એજન્ટો ન્યુરોસાઇકિયાટ્રિક અને ન્યુરોલોજીકલ બીમારીઓની બહુમતીના સંદર્ભમાં ન્યુરોરિસેપ્ટર પુલના વિઝ્યુલાઇઝેશનને મંજૂરી આપે છે. ઉદાહરણ 18F-FDG સાથે PET ઇમેજિંગનો ઉપયોગ તીવ્ર ઇસ્કેમિક સ્ટ્રોકમાં ગ્લુકોઝ ચયાપચયનો અંદાજ કાઢવા માટે થઈ શકે છે. ઇસ્કેમિક સ્ટ્રોક માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક નિશાન ઓક્સિજન-15 લેબલ થયેલ પાણી, [18F] FMISO છે. માનવ મગજમાં ન્યુરોગ્રેગેટના બિન-આક્રમક, ઇન વિવો પીઇટી ઇમેજિંગ માટે સંખ્યાબંધ નવીન ચકાસણીઓના વિકાસથી ક્લિનિકલ ઉપયોગના દ્વાર પર એમીલોઇડ ઇમેજિંગ આવ્યું છે. પ્રારંભિક એમીલોઇડ ઇમેજિંગ પ્રોબ્સમાં યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, લોસ એન્જલસ ખાતે વિકસાવવામાં આવેલ 2-(1-{6-[(2-[18F] ફ્લોરોઈથાઈલ) (મિથાઈલ) એમિનો]-2-નેફ્થાઈલ} ઇથિલીડીન) મેલોનિટ્રાઇલ ([18F] FDDNP) અને યુનિવર્સિટી ઓફ પિટ્સબર્ગ ખાતે વિકસાવવામાં આવેલ N-મિથાઈલ-[11C] 2-(4 '-મેથાઈલામિનોફિનાઇલ)-6-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોથિયાઝોલ (જેને પિટ્સબર્ગ સંયોજન B તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) નો સમાવેશ થાય છે. આ એમીલોઇડ ઇમેજિંગ પ્રોબ્સ અલ્ઝાઇમરના દર્દીઓના મગજમાં એમીલોઇડ તકતીઓના વિઝ્યુલાઇઝેશનને મંજૂરી આપે છે અને ક્લિનિશિયનોને એડી પ્રી-મોર્ટમનું સકારાત્મક ક્લિનિકલ નિદાન કરવામાં અને નવીન એન્ટી-એમીલોઇડ થેરાપીઓના વિકાસમાં મદદ કરી શકે છે. [11C] PMP (N-[11C] મિથાઈલપાઇપરિડિન-4-yl પ્રોપિઓનેટ) એ એક નવીન રેડિયોફાર્માસ્યુટિકલ છે જેનો ઉપયોગ PET ઇમેજિંગમાં એસિટિલકોલિનેસ્ટેરેસ માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે કામ કરીને એસિટિલકોલિનેર્જિક ન્યુરોટ્રાન્સમીટર સિસ્ટમની પ્રવૃત્તિ નક્કી કરવા માટે થાય છે. એડીના દર્દીઓની પોસ્ટમોર્ટમ તપાસમાં એસિટિલકોલિનેસ્ટેરેઝના સ્તરમાં ઘટાડો જોવા મળ્યો છે. [11C] પી. એમ. પી. નો ઉપયોગ મગજમાં એસિટિલકોલિનેસ્ટેરેસ પ્રવૃત્તિનો નકશો બનાવવા માટે થાય છે, જે એડીના પૂર્વ-શબપરીક્ષણ નિદાન માટે પરવાનગી આપી શકે છે અને એડી સારવારોનું નિરીક્ષણ કરવામાં મદદ કરી શકે છે. એવિડ રેડિયોફાર્માસ્યુટિકલ્સે ફ્લોર્બેટાપીર નામના સંયોજનનો વિકાસ અને વ્યાપારીકરણ કર્યું છે જે પી. ઈ. ટી. સ્કેનનો ઉપયોગ કરીને એમીલોઇડ તકતીઓ શોધવા માટે લાંબા સમય સુધી ચાલતા રેડિયોન્યુક્લાઇડ ફ્લોરિન-18નો ઉપયોગ કરે છે. 2019 કેટાના એટ અલમાં સમર્પિત મગજ PET ઉપકરણો. "સમર્પિત મગજ PET ઇમેજિંગ ઉપકરણોના વિકાસઃ તાજેતરની પ્રગતિ અને ભવિષ્યના પરિપ્રેક્ષ્યો" વિશે એક ઝાંખી લેખ પ્રકાશિત કર્યો. વિશ્વભરની વિવિધ કંપનીઓ શુદ્ધ સંશોધન અને/અથવા ક્લિનિકલ રૂટિન ઉપયોગ માટે સમર્પિત મગજ PET સિસ્ટમ વિકસાવવા પર કામ કરી રહી છે. આમાંની એક કંપની પોસિટ્રિગો છે જે ન્યુરોલ્ફ સિસ્ટમ પર કામ કરી રહી છે. પડકારો ન્યુરોઇમેજિંગ માટે નવા PET ટ્રેસર્સ વિકસાવવા માટેનો એક મુખ્ય પડકાર એ છે કે આ ટ્રેસરોએ લોહી-મગજના અવરોધને પાર કરવો જ જોઇએ. સામાન્ય રીતે, ચરબીમાં દ્રાવ્ય હોય તેવા નાના અણુઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ લિપિડ મધ્યસ્થ નિષ્ક્રિય પ્રસરણ દ્વારા રક્ત-મગજના અવરોધને પસાર કરી શકે છે. જો કે, જેમ જેમ ફાર્માસ્યુટિકલ્સ ઉપચાર માટે મોટા બાયોમોલેક્યુલ્સ તરફ આગળ વધે છે, તેમ તેમ નવા સંશોધનોએ PET ટ્રેસર્સ માટે એન્ટિબોડીઝ જેવા બાયોમોલેક્યુલ્સનો ઉપયોગ કરવા પર પણ ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે. આ નવા મોટા પી. ઈ. ટી. ટ્રેસરોએ બી. બી. બી. ને પસાર કરવામાં મુશ્કેલીમાં વધારો કર્યો છે કારણ કે તેઓ નિષ્ક્રિય રીતે ફેલાવા માટે ખૂબ મોટા છે. તેથી, તાજેતરનું સંશોધન ગ્લુકોઝ અને એમિનો એસિડ વાહકો, ઇન્સ્યુલિન અથવા ટ્રાન્સફરિન માટે રીસેપ્ટર-મધ્યસ્થી ટ્રાન્સસાયટોસિસ જેવા વાહક-મધ્યસ્થી પરિવહન પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરીને બી. બી. બી. માં બાયોમોલેક્યુલ્સ વહન કરવાની પદ્ધતિઓની તપાસ કરી રહ્યું છે. સંદર્ભો 3D પરમાણુ તબીબી ઇમેજિંગ ન્યુરોઇમેજિંગ