שיטות חלופיות של סריקה כוללות טומוגרפיה ממוחשבת באמצעות קרני רנטגן (CT), דימות תהודה מגנטית (MRI), דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI), אולטרה סאונד (US) וטומוגרפיית פליטת פוטון בודד (SPECT).
בעוד חלק משיטות הסריקה, כמו CT ו-MRI, מדגימות שינויים אנטומיים בגוף, PET ו-SPECT מסוגלות לאתר אזורים בהם יש פעילות ביולוגית מולקולרית מסוימת, אפילו לפני שינוי אנטומי. סריקת ה-PET עושה זאת באמצעות שימוש בגששים מולקוריים מסומנים רדיואקטיבית, אשר נספגים במידה שונה בהתאם לסוג הרקמה המעורבת ותפקידה. סריקת ה-PET מסוגלת לכמת וליצור הדמיות של שינויים בזרימת הדם המקומית במבנים אנטומיים שונים.
דימות ה-PET היעיל ביותר נעשה באמצעות שימוש בסורק PET המיועד לכך. למרות זאת, ניתן לבצע דימות PET בעזרת מצלמת קרני גאמא דו-ראשית, מצוידת בגלאי אשר מסוגל לזהות אירועים סמוכים מאוד זה לזה בזמן (coincidence detector). איכות ה-PET המבוצע בעזרת מצלמת הגאמא נמוכה משמעותית מהשיטה המקובלת, והפקת הנתונים ממנה איטית. למרות זאת, שיטה זו מאפשרת דימות במוסדות עם ביקוש נמוך לבדיקות PET, ומונע הפנייתם של חולים למרכזים אחרים, או הסתמכות על סורקים ניידים.
אונקולוגיה.
לסריקות PET המשתמשות באיזוטופ רדיואקטיבי של פלואור (18F) המחובר למולקולת גלוקוז. החומר שמתקבל כתוצאה מכך הוא פלואורודיאוקסיגלוקוז (FDG), הנקרא גם FDG-PET. במנה טיפוסית של FDG בסריקה אונקולוגית יש מנת קרינה אפקטיבית של 14 מיליסיוורט. טרייסר זה הוא אנלוג כימי של גלוקוז. הוא נספג על ידי תאים המשתמשים בגלוקוז ועובר זרחון על ידי הקסוקינאז (אנזים שריכוזו גבוה בתאים ממאירים). אטום החמצן של הגלוקוז, המוחלף בפלואור-18 בעת ייצור FDG מגלוקוז, נחוץ עבור השלב הבא של מטבוליזם של גלוקוז, ולכן FDG, שאטום זה חסר לו, לא משתתף בתגובות נוספות. בנוסף, רוב הרקמות (פרט לכבד ולכליות) אינן מסוגלות להסיר את הזרחן שנוסף למולקולות ה-FDG על ידי הקסוקינאז. משמעות הדבר היא שהמולקולה כלואה בכל תא שסופג אותה, עד דעיכתה, משום שסוכרים מזורחנים אינם יכולים לצאת מהתא, הודות למטענם היוני. כליאה זו מובילה למעשה לסימון רדיואקטיבי של רקמות עם ספיגת גלוקוז גבוהה, כמו המוח, הכבד, ומרבית הגידולים הסרטניים. כתוצאה מכך, סריקות FDG-PET יכולות לשמש לאבחון גידולים סרטניים, קביעת שלב המחלה ומעקב אחרי הטיפול בה, במיוחד במחלות מסוג לימפומת הודג'קין, לימפומה שאינה הודג'קין, וסרטן הריאות.
כיום, נכנסים בהדרגה גם איזוטופים ורדיוטרייסרים אחרים לשימוש בתחום האונקולוגיה. החומר 11C-metomidate, לדוגמה, יכול לשמש לזיהוי גידולים שמקורם בקליפת בלוטת יותרת הכליה (קליפת האדרנל). דוגמה נוספת היא סריקת FDOPA PET-CT, שהוכיחה עצמה כשיטה רגישה יותר לזיהוי ואיתור פאוכרומוציטומה מאשר סריקת MIBG.
דימות מוחי.
דימות נוירולוגי.
דימות מוחי בעזרת PET מבוסס על ההנחה, לפיה אזורים פעילים רדיואקטיבית הם אזורים בהם מתרחשת פעילות מוחית. הערך הנמדד בעקיפין בסריקות אלה, על ידי הטרייסר חמצן-15, הוא זרימת הדם לאזורים שונים במוח. אך מדידה שכזו היא קשה לביצוע, כיוון שחמצן-15 הוא אטום רדיואקטיבי בעל זמן חיים של שתי דקות בלבד, ולכן על מנת להשתמש בו בסריקה יש להזרים אותו ישירות מציקלוטרון רפואי.
בפועל, סריקת FDG-PET סטנדרטית של המוח, שמודדת שימוש מקומי בגלוקוז, יכולה גם היא לשמש להבחנה בין מחלת אלצהיימר לבין תהליכי שיטיון מוחי אחרים, וגם לאבחון מוקדם של אלצהיימר. זאת משום שהמוח לרוב צורך כמויות גדולות של גלוקוז, ופתולוגיות מוחיות כמו מחלת אלצהיימר מפחיתות מאוד את המטבוליזם של גלוקוז ושל חמצן במוח. היתרון של סריקת FDG-PET על פני סריקות אחרות בנושא זה הוא נגישותו הגבוהה.
דימות PET בעזרת FDG יכול לשמש גם לאיתור מוקד של התקף אפילפטי, שכן המוקד יופיע בסריקות בין-התקפיות כאזור היפומטבולי. בנוסף, פותחו עבור שימוש בסריקות PET רדיוטרייסרים שהם ליגנדים, הנקשרים לסוגי קולטנים עצביים מסוימים. למשל:
נקשרים לקולטני דופמין D2/D3;
נקשרים לטרנספורטרים של סרטונין;
18F] Mefway]
נקשר לקולטני סרטונין 5HT1A;
ו-18F] Nifene]
נקשר לקולטנים ניקוטיניים או למצעי אנזימים.
חומרים אלו מאפשרים לחזות בקבוצות של קולטנים עצביים מסוימים בהקשר למספר רב של מחלות נוירולוגיות ונוירופסיכיאטריות.
דימות עמילואידים נמצא כיום על סף שימוש קליני, הודות לפיתוחם של מספר גששים חדשניים עבור דימות לא פולשני של משקעים במוח האדם. הגששים המוקדמים ביותר לדימות עמילואידים היו:
&lt;chem&gt; 2-(1-{6-[(2-[18F]fluoroethyl)(methyl)amino]-2-naphthyl}ethylidene)malononitrile ([18F]FDDNP)&lt;/chem&gt;
שפותח באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, ו-
&lt;chem&gt;2-(4'-methylaminophenyl)-6-hydroxybenzothiazole&lt;/chem&gt;&lt;chem&gt;N-methyl-[11C]&lt;/chem&gt;
הנקרא גם תרכובת פיטסבורג B, שפותח באוניברסיטת פיטסבורג. גששי דימות עמילואידים אלו מאפשרים לחזות בלוחיות עמילואידים במוחותיהם של חולי אלצהיימר, ויכולים לסייע לקליניקאים לאבחן אלצהיימר ולפתח טיפולים חדשניים נגד עמילואידים. המולקולה 11C]PMP] היא תרכובת רדיואקטיבית פורצת דרך המשמשת ב-PET על מנת לבחון את הפעילות של מערכת המוליכים העצביים האצטילכוליניים, בכך שהיא משמשת מצע לאצטילכולין אסטראז. ניתוחים לאחר המוות של חולי אלצהיימר מצביעים על רמות נמוכות של אצטילכולין אסטראז. 11C]PMP] משמשת למיפוי פעילות האצטילכולין אסטראז במוח, ולכן יכולה לסייע באבחון מחלת האלצהיימר ובמעקב אחרי הטיפול בה. חברת Avid Radiopharmaceuticals מפילדלפיה פיתחה חומר בשם 18F-AV-45 שמשתמש ברדיונוקליד ארוך-החיים פלואור-18 על מנת לזהות לוחיות עמילואידים בעזרת סריקות PET.
נוירופסיכולוגיה / נוירולוגיה קוגניטיבית.
בחינת הקשר בין תהליכים פסיכולוגיים או הפרעות לבין פעילות מוחית.
פסיכיאטריה.
מספר תרכובות הנקשרות באופן בררני לקולטנים עצביים מסוימים, יכולות להיות מסומנות רדיואקטיבית בעזרת C-11 או F-18. רדיוליגנדים הנקשרים לקולטני דופמין (D1, D2), קולטני סרטונין (5HT1A, 5HT2A), קולטני אופיאויד ועוד, שימשו בהצלחה במחקרים על בני אדם. ישנם מחקרים הבוחנים את מצבם של קולטנים אלו בחולים בסכיזופרניה, מכורים לסמים, בעלי הפרעות אפקטיביות ועוד, ביחס לקבוצות בקרה בריאות.
כירורגיה סטריאוטקטית ורידוכירורגיה.
כירורגיה המונחית באמצעות דימות PET מאפשרת טיפול בגידולים תוך-גולגולתיים, במלפורמציה עורקית-ורידית ובמצבים אחרים הניתנים לטיפול כירורגי.
קרדיולוגיה.
בקרדיולוגיה קלינית, סריקות FDG-PET מסוגלות לזהות לקויות בהתכווצותם של חלקי שריר הלב (hibernating myocardium), אבל התועלת של סריקה זו ביחס לעלותה אינה ברורה לעומת יעילותה של בדיקת SPECT.
דימות FDG-PET של טרשת עורקים, לאיתור חולים עם סכנה לשבץ, יכול לסייע לבחון את יעילות הטיפולים החדשניים בטרשת עורקים.
מחלות זיהומיות.
הדמיית זיהומים עם טכנולוגיות דימות מולקולריות יכולה לשפר את האבחון ואת טיפולי ההמשך. בעבר, סריקות PET שימשו להדמיית זיהומים בקטריאליים רפואיים תוך שימוש ב-FDG לזיהוי תגובה דלקתית הקשורה לזיהום.
לאחרונה, שלושה סוגים שונים של חומרי ניגוד פותחו עבור PET להדמיית זיהומים בקטריאליים:
FDS הוא בעל ערך מוסף בדמות יכולת להתמקד בחיידקים ממשפחת Enterobacteriaceae.
פרמקוקינטיקה.
בניסויים טרום-קליניים, ניתן לסמן רדיואקטיבית תרופה חדשה ולהזריק אותה לבעלי חיים. סריקות כאלו מכונות מחקר פיזור ביולוגי (biodistribution). באמצעות שיטה זו, ניתן לפקח באופן אפקטיבי ומהיר יותר על ספיגת התרופה, הרקמות בהן היא מתרכזת, והיעלמותה בסופו של דבר. לעומתה, שיטות ישנות יותר כללו הרג וניתוח בעלי החיים על מנת להשיג ולגלות מידע זהה.
אולם, בדרך כלל, ניתן להסיק בדרך עקיפה את מידת הימצאות התרופה במקום מסוים על ידי מחקר תחרותי בין תרופה שאינה מסומנת לבין תרכובת מסומנת רדיואקטיבית הידועה כתרכובת הנקשרת לאתר הנחקר. רדיוליגנד בודד יכול לבחון בצורה זו מספר רב של תרופות פוטנציאליות למטרה אחת. שיטה דומה מערבת סריקה באמצעות רדיוליגנד שמתחרה עם חומר טבעי בקולטן מסוים על מנת להדגים שהתרופה גורמת לשחרור החומר הטבעי.
להלן קטע מתוך מאמר של הכותב פיטר ראואל מאוניברסיטת הרווארד, שפורסם באתר HarvardScience: "תהליך כימי חדש, יכול להרחיב את האפשרויות של טומוגרפיית פליטת הפוזיטרונים (PET) על ידי יצירת תמונה תלת ממדית (3D) בזמן אמת של הפעילות הכימית שמתרחשת בתוך הגוף. היכולת החדשה הזאת, מעלה אפשרות מפתה של שימוש בסריקות PET על מנת להתבונן במספר תהליכים המתרחשים בתוך בעלי חיים ובני אדם על ידי פישוט תהליך השימוש בגלאים מולקולריים לצורך יצירת תמונה תלת ממדית." (מחקר זה יוכל לשמש לפיתוח תרופות).
דימות בעלי חיים קטנים.
לצורך מטרה זו, נבנה סורק PET מיניאטורי, שניתן להלבשה על ראשה של חולדה הנמצאת בהכרה מלאה, בעת שהיא נעה בחופשיות. סורק זה, הקרוי RatCAP, מאפשר סריקת בעלי חיים ללא תופעות הלוואי של הרדמה. סורקי PET, המכונים microPET, שעוצבו במיוחד לדימות מכרסמים, וכן סורקים המיועדים ליונקים קטנים, משווקים כיום למחקר אקדמאי ותרופתי. הסורקים מבוססים על חומרים פולטי אור (scintillators) מיניאטוריים ודיודות מפולת (APDs). בנוסף, מערכת שהומצאה לאחרונה משתמשת במכפילור סיליקון.
דימות שלד ושרירים.