La tomografia ad emissione di positroni (PET) è costosa ed è disponibile solo in alcuni centri universatari specializzati. Usa composti radioattivi e visualizza il decadimento di queste molecole radioattive. Il decadimento libera positroni (elettroni positivi) che a loro volta, scontrandosi, liberano radiazioni elettromagnetiche (gamma). Le radiazioni gamma sono registrate ed elettronicamente elaborate per comporre immagini che ne indicano l' origine nel cervello.
La PET è perciò in grado di visualizzare quale regione cerebrale accumuli la sonda molecolare (tracer) impiegata. Così è possibile, ad esempio, con l' uso di glucosio radioattivo, visualizzare regioni cerebrali che hanno un metabolismo particolarmente attivo in un attivo in un determinato momento ( fisiologicamente durante l' esecuzione di un particolare compito, o patologicamente nel caso di focolai epilettici o tumori). Altrimenti si può rilevare una perdita di attività legata a processi neurodegenerativi come la malattia di Alzheimer.
Per quanto riguarda l' esame dell' attività cerebrale, la PET viene sempre più sostituita dalla RM funzionale, che ha un potere risolutivo temporo- spaziale migliore e non richiede l' uso di componenti radioattivi. La PET rimane però importante per lo studio scientifico del legame di certi farmaci a determinati tipi di recettori cerebrali.
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