Sådan foregår en PET-skanning: Radioaktive sporstoffer går undercover i hjernen

fMRI, PET og EEG danner en trofast trio af hjerneskanningsmetoder, som har været og stadig er guld værd i hjerneforskeres ihærdige søgen efter svar på menneskehjernens gåder.

»Det tre metoder har hver deres fordele og ulemper, og derfor komplementerer de hinanden utrolig godt,« siger Hartwig Siebner, der er leder af Danish Research Center for Magnetic Resonance (DRCMR).

De to foregående artikler i denne artikelserie om hjerneskanningsmetoder gennemgår EEG og fMRI.

De lærer dig, at EEG har hundrede år på bagen og er ekspert i at måle hjernens aktivitet millisekund for millisekund, og at fMRI er omtrent 30 år gammel og kan fange hjernens aktivitet med en opløsning ned til en millimeter.

I den tredje og sidste artikel i serien, kan du læse om PET - du skal både høre, hvordan forskerne sniger radioaktive stoffer ind i hjernen, hvor de lader som om, de er almindelige molekyler, samt om, hvorfor PET-skanninger skal bruges med omtanke.

PET har et unikt salgsargument

Hvis du har læst de to foregående artikler, ved du, at EEG og fMRI hver især er hamrende gode til at fange hjernens aktivitet og går rigtig godt hånd i hånd.

Og når hjerneforskerne nu allerede har to så præcise og effektive skanningsmetoder som fMRI og EEG, kommer du måske helt i tvivl om, hvorfor forskerne også har brug for positronemissionstomografi - altså PET.

Men PET har sine egne fordele:

»Hvor EEG og fMRI hver især har en høj tidslig og rumlig præcision, har PET det, jeg kalder en større molekylær præcision. PET-billeder af hjernen viser, hvordan hjernens væv optager en lille mængde radioaktivt sporstof, som indsprøjtes i en blodåre i armen og føres med blodet til hjernen,« forklarer Hartwig Siebner, der er klinisk professor på Hvidovre Hospital.

»PET lader os altså gå meget specifikt ind og studere, hvordan enkelte molekyler, for eksempel sukkermolekyler, optages og bruges af hjernen,« fortsætter Hartwig Siebner.

Den molekylære præcision er PET’s unikke salgsargument, lyder det.

Kunstige molekyler går undercover

PET unikke evne til at måle hjerneaktivitet helt ned på cellebiologisk skala kommer af den særlige måde, en PET-skanning foregår på - altså det med at forskerne snyder hjernen.

Det hele starter nemlig med, at forskerne fabrikerer et radioaktivt sporstof, som de får til at ligne et af hjernens naturlige molekyler. Det kan for eksempel være sukker, vand, eller dopamin-molekyler, alt efter, hvad de vil undersøge, fortæller Hartwig Siebner.

Når forskerne har fabrikeret det kunstige molekyle, sprøjter de det ind i blodbanen på patienten eller forsøgspersonen, som derefter bliver kørt ind i et cylinderformet rør ligesom ved en MR- eller CT-skanning.

Hjernen bliver narret til at tro, at stoffet er et biologisk molekyle og ‘behandler’ sporstoffet, som hvis det var det. Derfor kan forskerne via skanningen følge med i, hvordan sporstoffet bliver omsat i hjernen, og det kan bruges til flere videnskabelige formål:

»Hvis vi for eksempel gerne vil lede efter tegn på Alzheimers sygdom, kan vi bruge glukose-analogen fluorodeoxyglucose som sporstof. Et nedgang af glukoseoptaget kan ses tidligt i bestemte områder af korteks ved Alzheimers sygdom. Mønsteret af reduceret glukoseoptag i hjernen har en ganske høj følsomhed og viser nøjagtigt, hvor i hjernen Alzheimer sygdommen har ødelagt strukturen,« lyder det.

Fordi forskerne kan få de skræddersyede sporstoffer til at imitere et hvilket som helst molekyle, giver det kæmpe muligheder. PET kan altså bruges til alt fra at finde tegn på kræft til at undersøge sund aldring eller hvordan signalstoffer som serotonin og dopamin opbevares, frigives og bindes i de forskellige hjerneområder. Smart!

Radioaktivt sporstof sprøjtes ind i blodet

Ligesom enhver anden hjerneskanningsmetode har PET selvfølgelig også sine svagheder - dem skal du høre om nu.

Hvor EEG fanger hjerneaktivitet ned på millisekunder, måler PET over flere minutter, og hvor fMRI’s opløsning går ned til en millimeter, når PET’s opløsning kun 5 til 6 millimeter. Den tidslige og rumlige opløsning halter med andre ord bagud i forhold til andre hjerneskanningsmetoder.

Der er dog en anden ulempe ved PET, der er langt mere væsentlig at kende til:

»Ulempen er, at sporstofferne er radioaktive. Derfor kan vi ikke bare sprøjte 5 til 7 sporstoffer ind i hjernen og køre rigtig mange undersøgelser, for så bliver eksponeringen for høj,« fortæller Hartwig Siebner, og fortsætter:

»Du skal tværtimod tænke dig meget om i forhold til, hvilke undersøgelser du skal lave og helst kun lave en.«

Radioaktiviteten kan ikke undværes, for det radioaktivt mærkede sporstof kickstarter en kemisk reaktion i hjernen, som PET-skanneren kan opfange. Den proces kan du læse meget mere om i grafikken herunder.

Meget mere sikkert, end det lyder

Nu synes du måske, det lyder utrygt at få et radioaktivt stof sprøjtet ind i kroppen, og hælder til at sige nej, hvis du nogensinde bliver anbefalet en PET-skanning som patient eller deltager i et videnskabeligt forsøg.

Men stop en halv, for faktisk er det meget mere sikkert, end du måske tænker, lyder det.

»Den stråledosis, som anvendes til en enkelt PET-scanning af hjernen, anses for at være uskadelig for mennesker. Det er meget vigtigt for patienter og forsøgspersoner at forstå, at der er danske og internationale retningslinjer, der sætter grænser for, hvor høje doser, vi må sprøjte ind og hvor mange PET-skanninger, vi må lave,« siger Hartwig Siebner.

»Derudover er der rigtig mange sikkerhedsforanstaltninger, som minimerer eksponeringen til gamma-stråling for patienter, forsøgspersoner og personale,« fortsætter han.

Grænseværdierne sikrer, at du som patient eller forsøgsperson bliver udsat for en så lille radioaktiv eksponering, at du statistisk set ikke er i øget risiko for strålesyge, og en time efter en PET-skanning vil dine radioaktive niveauer typisk være tilbage på et normalt niveau.

For at være ekstra forsigtige holder forskere dog typisk tilbage med at lave flere PET-skanninger på raske personer, og hvis du er gravid, må du ikke blive PET-skannet.

Forskerne ville selvfølgelig kunne lave mere omfattende forsøg og sandsynligvis lære mere om hjernen, hvis de kunne sprøjte mere sporstof ind, men her er afvejningen altså, at sikkerheden vægter højest!

Hvad er fremtiden for hjerneskanningsstudier?

Nu er du nået til slutningen på den tredje og sidste artikel i serien om hjerneskanningsmetoder. Hvis du har læst alle tre, er du nu skarp til at kende forskel på PET, fMRI og EEG.

Du kender også til de individuelle styrker og svagheder ved PET, fMRI, og EEG, og du ved, hvordan de komplementerer hinanden, men du mangler stadig lige at vide, hvor udviklingen er på vej hen.

Og faktisk ligger fremtiden i at kombinere PET, fMRI og EEG, vurderer Hartwig Siebner.

»Der er allerede en stærk bevægelse i at kombinere forskellige skanningsmetoder, men i princippet er det teknisk muligt at blande dem endnu mere. Det vil give os lov til at gå dybere og se flere detaljer,« siger Hartwig Siebner.

Det, der tidligere har stået i vejen for at blande metoderne på kryds og tværs for virkelig at trække på fMRI, PET og EEG’s høje rumlige, tidslige og molekylære opløsning, er, at forskere ikke har haft de fornødne metoder til at integrere og bearbejde de enorme mængder data, metoderne giver i kombination.

Det er dog ved at ændre sig, lyder det:

»Vi får hele tiden adgang til bedre data-analyseværktøjer, som kan integrere og genkende de mønstre i hjerneaktivitet, metoderne kan vise os. Det tillader os at se mønstre, vi aldrig har set før,« siger Hartwig Siebner.

Hjernen er det mest komplekse og ukendte organ, du bærer rundt på, men med en holistisk tilgang til metoderne og en stor portion data science, kan hjerneforskerne i fremtiden afsløre endnu flere af hjernens gåder.