La medicina nucleare polmonare ha attraversato una fase di profonda trasformazione scientifica e tecnologica, consolidando il ruolo della scintigrafia di ventilazione e perfusione (V/Q) non solo come strumento diagnostico per l’embolia polmonare, ma come metodica fondamentale per lo studio funzionale dell’apparato respiratorio.1
L’evoluzione dai protocolli planari alle acquisizioni tomografiche (SPECT) e l’integrazione della tomografia computerizzata (CT) hanno permesso di superare le storiche limitazioni legate ai risultati indeterminati, elevando la sensibilità e la specificità dell’indagine a livelli paragonabili, e in alcuni sottogruppi superiori, all’angio-TC polmonare.2
Il presente articolo analizza in modo esaustivo ogni aspetto della metodica, dalle basi biofisiche dei radiofarmaci alle più recenti frontiere dell’intelligenza artificiale applicata all’imaging funzionale.
Fondamenti biofisici e indicazioni cliniche della scintigrafia polmonare
La scintigrafia polmonare si fonda sul principio della valutazione della distribuzione regionale del flusso ematico e della dinamica aerea. Mentre le tecniche radiologiche tradizionali si concentrano sulla risoluzione anatomica, la scintigrafia fornisce una mappa fisiopatologica della funzione polmonare, permettendo di identificare alterazioni emodinamiche e ventilatorie prima che queste si traducano in modificazioni morfologiche visibili.3
Le indicazioni cliniche per l’esecuzione di una scintigrafia polmonare sono ampie e riflettono la versatilità della metodica. La diagnosi di embolia polmonare (EP) acuta rimane l’applicazione prevalente, specialmente nei casi in cui l’angio-TC sia controindicata o non conclusiva. Tuttavia, l’indagine risulta insostituibile nella valutazione dell’ipertensione polmonare cronica tromboembolica (CTEPH), dove la sensibilità della scintigrafia V/Q è superiore a quella della TC nel rilevare ostruzioni dei vasi sub-segmentali.4
| Categoria clinica | Indicazioni specifiche |
|---|---|
| Emergenza/Urgenza | Sospetto di embolia polmonare acuta (EPA) in pazienti con insufficienza renale, allergia al mezzo di contrasto iodato o gravidanza. |
| Malattie croniche | Screening e follow-up della CTEPH, valutazione della BPCO, asma e fibrosi cistica. |
| Pianificazione chirurgica | Quantificazione della funzione polmonare residua pre-pneumonectomia o lobectomia per neoplasia polmonare. |
| Pediatria e cardiologia | Studio di shunt cardiaci o polmonari destra-sinistra, valutazione di malformazioni vascolari congenite. |
| Post-trapianto | Monitoraggio della perfusione e della ventilazione nel polmone trapiantato per escludere rigetto o complicanze vascolari. |
Controindicazioni e gestione della sicurezza del paziente
La scintigrafia polmonare è considerata una delle procedure più sicure in diagnostica per immagini, priva di controindicazioni assolute. Tuttavia, esistono controindicazioni relative che richiedono un adattamento del protocollo per garantire la sicurezza del paziente.
In presenza di una grave ipertensione polmonare o di una nota riduzione del letto vascolare polmonare (come dopo una pneumonectomia), l’iniezione del numero standard di particelle di macroaggregati di albumina potrebbe teoricamente aumentare la resistenza vascolare, sebbene gli eventi avversi siano clinicamente eccezionali.
Un’attenzione particolare è rivolta ai pazienti con shunt cardiaco o polmonare destra-sinistra. In questi soggetti, le particelle di macroaggregati di albumina possono superare il filtro polmonare e immettersi nella circolazione sistemica, con il rischio di causare microembolizzazioni cerebrali o renali. In tali scenari, è imperativo ridurre il numero di particelle somministrate a circa 100.000-150.000, mantenendo però l’attività radiogena necessaria per un’acquisizione di alta qualità.
Per le donne in gravidanza, la scintigrafia è spesso preferita all’angio-TC per il minor assorbimento di dose a livello del tessuto mammario materno e del feto, con l’accortezza di utilizzare protocolli a dosaggio ridotto o, in casi selezionati, di eseguire la sola fase di perfusione.5
Procedure pre-esame e preparazione del paziente
La preparazione del paziente per la scintigrafia polmonare è minima, il che rende l’indagine facilmente eseguibile anche in contesti di emergenza. Non è richiesto il digiuno, né la sospensione della terapia farmacologica in corso. Tuttavia, la corretta interpretazione delle immagini funzionali non può prescindere da una correlazione con l’anatomia radiologica recente. È considerato standard di buona pratica clinica disporre di un radiogramma del torace (RX torace) eseguito idealmente entro le 24 ore precedenti l’esame scintigrafico.
Dal punto di vista tecnico, la fase di preparazione della siringa contenente i macroaggregati di albumina radiomarcati (99mTc–MAA) è critica. Il flacone deve essere agitato delicatamente per garantire una sospensione omogenea delle particelle prima del prelievo.
Durante l’iniezione, il medico deve evitare assolutamente il reflusso di sangue nella siringa; il contatto tra il sangue e le particelle di MAA può innescare la formazione di microcoaguli radiomarcati che, una volta iniettati, produrrebbero aree focali di ipercaptazione (“hot spots“) nel parenchima polmonare, inficiando la qualità diagnostica dell’esame.6
Radiofarmaci e dosimetria
La scintigrafia polmonare si avvale di radiofarmaci specifici per la componente vascolare e per quella aerea, la cui scelta è determinata dal quesito clinico e dalle condizioni fisiopatologiche del paziente.
Studio della perfusione: Macroaggregati di Albumina (99mTc−MAA)
L’agente di elezione per la perfusione è rappresentato dalle particelle di albumina umana sierica aggregate termicamente e marcate con Tecnezio-99m. Queste particelle, di dimensioni comprese tra 10 e 90 micron, rimangono intrappolate per capillarità nelle arteriole polmonari pre-capillari. Il numero di capillari temporaneamente occlusi è inferiore allo 0,3% del totale, garantendo l’assenza di effetti emodinamici rilevanti nel soggetto sano.
| Specifiche del radiofarmaco | Adulto | Pediatrico |
|---|---|---|
| Attività somministrata | 111-222 MBq (3-6 mCi) | 2.6 MBq/kg (min 14.8 MBq, Max 185 MBq) |
| Numero di particelle | 200.000 – 700.000 | In base all’età (circa 10.000 per neonati) |
| Emivita biologica | 2 – 9 ore | Ridotta in caso di patologie interstiziali |
Studio della ventilazione: aerosol e Gas Nobili
La ventilazione può essere studiata attraverso tre modalità principali, ciascuna con vantaggi e limitazioni specifiche:
- Technegas: è un aerosol di particelle di carbonio ultrafini (grafite) marcate con 99mTc. Prodotto ad altissime temperature (2550 °C) in atmosfera di argon, il Technegas genera particelle così piccole (5-200 nm) da comportarsi quasi come un gas, raggiungendo gli alveoli più distali senza depositarsi massivamente nelle vie aeree centrali.7 È il radiofarmaco di scelta nei pazienti con BPCO, dove la turbolenza del flusso aereo causerebbe artefatti di deposizione centrale con i comuni aerosol liquidi;
- aerosol di 99mTc–DTPA: consiste in goccioline nebulizzate di acido dietilentriaminopentaacetico marcato. Sebbene ampiamente disponibile, può mostrare un’eccessiva deposizione bronchiale in presenza di broncostenosi o secrezioni, limitandone la precisione diagnostica in pazienti con ostruzione severa;
- Gas Nobili (133Xe, 127Xe, 81mKr): lo Xeno-133 è stato storicamente il riferimento per gli studi dinamici, permettendo la valutazione della fase di equilibrio e di wash-out, utile per identificare il “trapping” aereo tipico dell’enfisema.
Tuttavia, la sua bassa energia gamma (80 keV) ne rende difficile l’utilizzo dopo la fase di perfusione. Il Kripton-81m sarebbe il tracciante ideale grazie all’emivita di soli 13 secondi e all’energia superiore (190 keV), permettendo studi V/Q simultanei, ma il costo elevato e la logistica del generatore Rubidio-81 ne limitano l’uso a centri selezionati.
Protocolli di acquisizione
La metodologia di acquisizione ha subito un’evoluzione cruciale. Se la scintigrafia planare è stata per decenni lo standard, oggi le linee guida europee (EANM) raccomandano con forza l’approccio tomografico (SPECT).
Scintigrafia di perfusione isolata
Utilizzata principalmente per escludere l’embolia polmonare in pazienti con RX torace completamente normale e bassa probabilità clinica, o in gravidanza per minimizzare la radiazione. L’acquisizione planare prevede solitamente 6-8 proiezioni standard (anteriore, posteriore, laterali, oblique).
Scintigrafia di ventilazione/perfusione (V/Q SPECT)
Il protocollo SPECT offre una risoluzione di contrasto significativamente superiore, permettendo di identificare piccoli difetti sub-segmentali che verrebbero “mascherati” dal parenchima sano sovrastante nelle immagini planari (effetto “shine-through“). Il paziente viene posizionato in decubito supino per uniformare la distribuzione della perfusione. L’acquisizione della ventilazione precede solitamente quella della perfusione se si utilizza lo stesso isotopo (99mTc), per evitare che l’attività della perfusione (maggiore) interferisca con quella della ventilazione.
Integrazione SPECT/CT
L’acquisizione ibrida SPECT/CT rappresenta lo stato dell’arte. Una scansione CT a bassa dose viene eseguita sequenzialmente alla SPECT. Questa componente anatomica non solo serve per la correzione dell’attenuazione, ma fornisce informazioni cruciali per la diagnosi differenziale: un difetto di perfusione può essere correlato a una polmonite, un versamento pleurico o un’area di enfisema visibili alla CT, riducendo drasticamente i falsi positivi per embolia polmonare.
Protocollo di acquisizione rapida in emergenza
In situazioni di instabilità clinica o in pazienti incapaci di mantenere la posizione supina per lungo tempo, si possono adottare protocolli rapidi. Questi includono la riduzione del numero di step della SPECT o l’uso di CT ad alto pitch che acquisiscono l’intero volume toracico in meno di un secondo, minimizzando gli artefatti da movimento e respirazione.8 9
Elaborazione e quantificazione della funzione polmonare
L’elaborazione dei dati scintigrafici permette di ottenere parametri quantitativi oggettivi, fondamentali per la gestione clinica personalizzata.
Quantificazione pre-chirurgica
In oncologia toracica, è fondamentale prevedere se il paziente manterrà una riserva respiratoria sufficiente dopo una resezione parenchimale. La scintigrafia di perfusione permette di calcolare la funzione post-operatoria predetta (ppoFEV1).10
Utilizzando la suddivisione polmonare in 19 segmenti (10 a destra, 9 a sinistra), il calcolo si basa sulla formula:
In alternativa, e con maggiore precisione, si utilizza la quota percentuale di radioattività misurata nell’area da asportare rispetto alla radioattività totale polmonare:
[29, 30, 31]
Elaborazione SPECT/CT e quantificazione automatica
I moderni software di elaborazione permettono la fusione delle immagini funzionali (SPECT) con quelle anatomiche (CT). Algoritmi di segmentazione automatica, come quelli basati su intelligenza artificiale (ad esempio AutoLung3D), sono in grado di delimitare i lobi polmonari sulla base della CT e calcolare automaticamente la ripartizione percentuale della ventilazione e della perfusione per ogni singolo lobo.11 Questo approccio riduce la variabilità inter-osservatore associata ai metodi di quantificazione planare manuale.[33]
Analisi e criteri interpretativi per la diagnosi di embolia polmonare
L’interpretazione della scintigrafia polmonare richiede l’applicazione rigorosa di criteri diagnostici standardizzati per garantire l’accuratezza e la riproducibilità del referto.
Criteri PISAPED
I criteri PISAPED si basano sull’analisi della sola perfusione associata al radiogramma del torace. La diagnosi di embolia polmonare viene posta in presenza di uno o più difetti di perfusione a forma di cuneo (wedge-shaped) che non trovano una giustificazione radiologica (RX torace negativo o non corrispondente).[10, 34, 35] Questo sistema è apprezzato per la sua semplicità e per l’assenza di categorie “intermedie” o non diagnostiche, sebbene possa avere una sensibilità inferiore rispetto alla V/Q completa.[36, 37]
Criteri PIOPED II modificati
Derivati dallo storico studio PIOPED, questi criteri classificano la probabilità di EP in alta, intermedia (indeterminata), bassa o normale. Un esame ad alta probabilità è caratterizzato dalla presenza di almeno due difetti di perfusione segmentali “mismatched” (perfusione assente, ventilazione conservata).[34, 35] Il principale limite di questo approccio è l’elevata frequenza di risultati indeterminati, che spesso richiedono ulteriori indagini.[35]
Criteri EANM per SPECT/CT V/Q
Le linee guida EANM 2019 hanno semplificato l’interpretazione utilizzando un approccio binario (EP presente vs EP assente) facilitato dalla tomografia.
- EP presente: presenza di almeno un “mismatch” segmentale o due subsegmentali che rispettano l’anatomia vascolare polmonare;
- EP assente: perfusione normale, difetti “matched” (che indicano patologia parenchimale o delle vie aeree), o mismatch non segmentali (come quelli causati da versamento pleurico o cardiomegalia).
Classificazione per CTEPH
La scintigrafia polmonare V/Q è il test di screening raccomandato dalle linee guida internazionali per la CTEPH, con una sensibilità superiore al 96-97%. A differenza dell’embolia acuta, i difetti nella CTEPH sono spesso estesi, multipli e coinvolgono interi segmenti o lobi in modo bilaterale. La diagnosi differenziale con l’ipertensione polmonare arteriosa (PAH) è fondamentale: nella PAH la scintigrafia appare solitamente normale o mostra solo lievi disomogeneità non segmentali (“mottled appearance“), mentre la presenza di mismatch segmentali franchi è patognomonica di una patologia tromboembolica cronica.[8, 38]
Sistemi di intelligenza artificiale e deep learning
L’applicazione dell’intelligenza artificiale (AI) nell’interpretazione della scintigrafia polmonare rappresenta una delle aree di ricerca più promettenti della medicina nucleare contemporanea.
Sono stati sviluppati modelli di reti neurali convoluzionali (CNN), come PENet, addestrati per identificare automaticamente i difetti di perfusione e quantificare l’estensione del danno vascolare (DA%).[39] Questi sistemi non solo supportano il medico nucleare nella rilevazione di piccoli emboli, ma forniscono indici di gravità che correlano bene con i biomarcatori clinici di stress ventricolare destro, come la troponina e l’NT-proBNP.[39]
La creazione di database multicentrici di grandi dimensioni, come il VQ4PEDB (composto da oltre 3.000 studi V/Q annotati da esperti), permette di addestrare algoritmi di deep learning su una vasta gamma di varianti anatomiche e patologiche.[40, 41, 42] Questi modelli mirano a standardizzare il referto, riducendo l’eterogeneità interpretativa tra diversi centri e aumentando la confidenza diagnostica, specialmente in casi complessi con comorbidità come BPCO o insufficienza cardiaca.[11, 42]
Struttura del referto finale e comunicazione clinica
Il referto scintigrafico deve essere redatto seguendo standard internazionali (EANM/SNMMI) per garantire che le informazioni siano chiare e direttamente utilizzabili dal clinico.[3, 43, 44]
Un referto ottimale deve includere:
- dati tecnici: tipo di radiofarmaco utilizzato, attività somministrata, numero di particelle di MAA, tipo di ventilazione (Technegas vs aerosol), e tipo di acquisizione (planare vs SPECT vs SPECT/CT);
- quadro scintigrafico: descrizione analitica della distribuzione della ventilazione e della perfusione. È essenziale specificare il numero, la localizzazione segmentale e l’estensione dei difetti, precisando se si tratti di mismatch (suggestivi di embolia) o di match (suggestivi di patologia parenchimale);
- correlazione radiologica: commento sull’integrazione con il radiogramma del torace o con la CT a bassa dose contestuale. Devono essere segnalate eventuali anomalie anatomiche che spiegano i difetti funzionali;
- conclusioni: giudizio diagnostico sintetico basato sui criteri standardizzati (EANM o PIOPED II). In caso di studio pre-chirurgico, deve essere riportato chiaramente il valore calcolato della funzione residua predetta.[7, 24]
Sorgenti d’errore, artefatti e falsi positivi/negativi
L’accuratezza diagnostica della scintigrafia polmonare può essere compromessa da diversi fattori tecnici e biologici che il medico nucleare deve saper riconoscere.
Artefatti Tecnici
• Aggregati Intravascolari (Hot Spots): Come precedentemente descritto, la formazione di microcoaguli radiomarcati nella siringa produce macchie di ipercaptazione che possono essere confuse con patologie vascolari o mascherare difetti adiacenti.[13, 20]
• Shine-Through: Nelle acquisizioni planari, la radioattività proveniente da segmenti sani sovrapposti può nascondere un difetto di perfusione, portando a falsi negativi. Questo errore è quasi totalmente eliminato dalla tecnica SPECT.[3]
• Movimento del Paziente: La discordanza tra le fasi di ventilazione e perfusione o tra SPECT e CT dovuta a movimenti del paziente o a differenti volumi inspiratori può generare falsi mismatch, specialmente lungo le basi polmonari o le scissure.[1, 3]
Artefatti Biologici e Falsi Positivi
• Stripe Sign: Si osserva quando una sottile linea di perfusione è conservata tra un difetto segmentale e la superficie pleurica. Questo reperto indica solitamente che la patologia non è di origine embolica (frequentemente enfisema), poiché gli emboli tendono a causare difetti pleura-basati.[34, 45, 46]
• Patologie Mismatched non Emboliche: Alcune condizioni rare, come il tumore polmonare, la fibrosi post-attinia, la vasculite o le malformazioni vascolari congenite, possono produrre quadri di mismatch sovrapponibili all’embolia polmonare.[3, 22] In questi casi, la SPECT/CT è fondamentale per identificare la causa anatomica sottostante.[2]
Follow-up e gestione del paziente post-scintigrafia
La scintigrafia polmonare riveste un ruolo cruciale nella gestione a lungo termine del paziente che ha subito un evento embolico.
Monitoraggio della risoluzione tromboembolica
La risoluzione degli emboli è un processo variabile; mentre alcuni pazienti mostrano un ripristino completo della perfusione in pochi giorni, altri possono mantenere difetti residui per mesi.[3] L’esecuzione di una scintigrafia di follow-up (solitamente a 3-6 mesi dall’evento acuto) è raccomandata per stabilire un nuovo “baseline” funzionale. Questo è essenziale qualora il paziente presenti nuovi sintomi sospetti in futuro, permettendo di distinguere tra una recidiva acuta e un difetto cronico persistente.[3, 4, 47]
Follow-up nella CTEPH e post-BPA
Nei pazienti con ipertensione polmonare cronica, la scintigrafia viene utilizzata per valutare l’efficacia dei trattamenti chirurgici (endoarterectomia) o percutanei (angioplastica polmonare a palloncino – BPA). Il miglioramento della perfusione segmentale correla con il calo delle resistenze vascolari polmonari e con il miglioramento della capacità funzionale del paziente.[47, 48, 49]
In conclusione, la scintigrafia polmonare si conferma una metodica di eccellenza, capace di integrare la precisione della medicina nucleare molecolare con le più avanzate tecniche di imaging anatomico e computazionale. L’adozione sistematica della SPECT/CT e l’imminente integrazione dell’intelligenza artificiale promettono di elevare ulteriormente lo standard di cura per i pazienti con patologie respiratorie e vascolari, rendendo la diagnosi più rapida, accurata e personalizzata.[1, 2, 4, 41]
——————————————————————————–
12. Scintigrafia polmonare di perfusione – SGQ:requisiti relativi alla documentazione, https://operapadrepio.it/PDF/medicina-nucleare/A%2015%20-%20SCINTIGRAFIA%20POLMONARE%20DI%20PERFUSIONE.pdf
14. SCINTIGRAFIA POLMONARE PERFUSIONALE, INCLUSO EVENTUALE STUDIO QUANTITATIVO DIFFERENZIALE DELLA FUNZIONE POLMONARE – Centralino Sanitario, http://centralino.it/sanitario/enciclopedia-medica/Prestazione/66986082f346c4608ef26c49/SCINTIGRAFIA-POLMONARE-PERFUSIONALE-INCLUSO-EVENTUALE-STUDIO-QUANTITATIVO-DIFFERENZIALE-DELLA-FUNZIONE-POLMONARE
30. PREOPERATIVE PREDICTION OF LUNG FUNCTION IN PNEUMONECTOMY BY SPIROMETRY AND LUNG PERFUSION SCINTIGRAPHY – PMC, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3558306/
31. Quantitative computed tomography to predict postoperative FEV1 after lung cancer surgery, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5594129/
34. Diagnosis of Pulmonary Embolism – NucsRadiology.com, https://www.nucsradiology.com/topics/diagnosis-of-pulmonary-embolism/
35. Lung scintigraphy in the diagnosis of pulmonary embolism: current methods and interpretation criteria in clinical practice – PMC, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4078029/
36. Modified PISAPED Criteria in Combination with Ventilation Scintigraphic Finding for Predicting Acute Pulmonary Embolism – PMC, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4564920/
37. Current Status of Ventilation-Perfusion Scintigraphy for Suspected Pulmonary Embolism | AJR, https://www.ajronline.org/doi/10.2214/AJR.16.17195?doi=10.2214/AJR.16.17195
38. The clinical utility of ventilation–perfusion scintigraphy in the classification of pulmonary hypertension – PMC, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12575578/
39. Using lightweight convolutional neural network to identify ventilation/perfusion scintigraphy for acute pulmonary embolism – PubMed, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40706132/
40. On the construction of a large-scale database of AI-assisted …, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12310601/
41. On the construction of a large-scale database of AI-assisted annotating lung ventilation-perfusion scintigraphy for pulmonary embolism (VQ4PEDB) – Frontiers, https://www.frontiersin.org/journals/nuclear-medicine/articles/10.3389/fnume.2025.1632112/full
42. On the construction of a large-scale database of AI-assisted annotating lung ventilation-perfusion scintigraphy for pulmonary embolism (VQ4PEDB) – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/394195762_On_the_construction_of_a_large-scale_database_of_AI-assisted_annotating_lung_ventilation-perfusion_scintigraphy_for_pulmonary_embolism_VQ4PEDB
43. EANM procedural guidelines for radionuclide myocardial perfusion imaging with, https://eanm.org/wp-content/uploads/2025/04/2015_myocardial_perfusion.pdf
44. EANM/SNMMI GUIDELINE/PROCEDURE STANDARD FOR [18F]FDG HYBRID PET USE IN INFECTION AND INFLAMMATION IN ADULTS v2.0, https://snmmi.org/common/Uploaded%20files/Web/Clinical%20Practice/Procedure%20Standards/2024/EANM%20SNMMI%20Guideline%20FDG%20Infection%20and%20Inflammation_SNMMI%20BOD%20FINAL.pdf
45. Stripe Sign on V/Q Scan – Roentgen Ray Reader, http://roentgenrayreader.blogspot.com/2010/07/stripe-sign-on-vq-scan.html
46. (PDF) Pulmonary SPECT imaging and the stripe sign – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/51335333_Pulmonary_SPECT_imaging_and_the_stripe_sign
47. Gestione clinico-strumentale e della terapia anticoagulante nel follow-up del paziente con embolia polmonare: i risultati della survey “FOLLOW-EP” promossa dall’Area Malattie del Circolo Polmonare ANMCO | Giornale Italiano di Cardiologia – Organo ufficiale di Italian Federation of Cardiology e Società Italiana di Chirurgia Cardiaca, https://www.giornaledicardiologia.it/archivio/4451/articoli/44466/
48. Development of a lung perfusion automated quantitative model based on dual-energy CT pulmonary angiography in patients with chronic pulmonary thromboembolism – PMC, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12361028/
49. Unità Operativa di Medicina Nucleare – Azienda ULSS 8 Berica, https://www.aulss8.veneto.it/wp-content/uploads/2023/03/Fascicolo-informativo-Scintigrafia-Polmonare-di-Perfusione.pdf
Fonti: