PET Pozytonowa Emisyjna Tomografia. ZMN CSK UM Łódź

Transkrypt

1 PET Pozytonowa Emisyjna Tomografia ZMN CSK UM Łódź

2 PET - zasady działania W diagnostyce PET stosowane są izotopy promieniotwórcze emitujące promieniowanie b + (pozytony) Wyemitowany z jądra pozyton napotyka znajdujący się w pobliżu elektron i obie cząstki anihilują - następuje zamiana masy na energię Energia emitowana jest w postaci dwóch kwantów promieniowania gamma - każdy o energii 511 kev, które rozchodzą się wzdłuż linii prostej w przeciwnych kierunkach 511 kev 511 kev

3 PET - zasady działania Rejestracja kwantów promieniowania jest możliwa dzięki zastosowaniu detektorów promieniowania jonizującego położonych po przeciwnych stronach obiektu badanego, połączonych układem koincydencyjnym Układ ten umożliwia rejestrację jedynie tych kwantów, które powstały równocześnie i rozchodzą się w przeciwnych kierunkach po prostej łączącej oba detektory

4 PET - zasady działania

5 PET - zasady działania Małe kryształy scyntylacyjne kamery PET, pod wpływem padających na nie kwantów gamma, emitują fotony światła widzialnego.

6 PET - zasady działania Poszczególne detektory oddzielone są od siebie przegrodami pochłaniającymi promieniowanie gamma. Zadaniem przegród jest selekcja kwantów promieniowania tak, aby tylko kwanty padające pod odpowiednim kątem mogły uderzyć w kryształ scyntylacyjny.

7 Historia Edward J. Hoffman i Michael Phelps r Uniwersytet Waszyngtona w St. Louis pierwsze zastosowanie kliniczne

8 Współczesne skanery to urządzenia PET- CT; składające się zarówno ze skanera PET jak i nowoczesnego tomografu komputerowego. Oba badania wykonywane są bezpośrednio po sobie (w ramach jednej procedury) a konstrukcja urządzenia oraz nowoczesne oprogramowanie umożliwiają nałożenie obrazów. Uzyskujemy więc obraz funkcji narządów z możliwością dokładnej lokalizacji anatomicznej. PET/CT Gemini Philips

9 Produkcja radioizotopów do badań PET W badaniu PET stosowane są radioizotopy otrzymywane sztucznie (w cyklotronach). Czas półtrwania radionuklidów jest bardzo krótki, dlatego często cyklotron medyczny jest elementem systemu

10 Generatory do otrzymywania radioizotopów pozytonowych Generator rubidowy ( 82 Sr/ 82 Rb) Generator galowy ( 68 Ge/ 68 Ga)

11 Izot op Podstawowe radiofarmaceutyki używane w PET T1/2 (min) Farmaceutyk 18 F 109,8 fluorodeoksyglukoza FDG Zastosowanie onkologia, kardiologia, neurologia, 18 F 109,8 jon fluorkowy onkologia 18 F 109,8 cholina onkologia 11 C 20,4 cholina onkologia 11 C 20,4 metionina onkologia 11 C 20,4 tymidyna onkologia 11 C 20,4 octan onkologia 68 Ga 67,6 somatostatyna onkologia 15 O 2,0 woda neurologia 18 F 109,8 DOPA neurologia 82 Rb 1,27 rubid kardiologia 13 N 9,97 amoniak kardiologia Onkologia 90% Kardiologia 5% Neurologia 5%

12 Podstawową, a zarazem najbardziej niezwykłą, cechą obrazu pozytonowego jest odzwierciedlenie procesów fizjologicznych lub patologicznych zachodzących w organizmie na poziomie pojedynczej komórki. Podając odpowiedni radiofarmaceutyk, czyli substancję związaną z pierwiastkiem emitującym pozytony, jesteśmy w stanie zobrazować przemiany, jakim podlega on w żywym organizmie. Większość radiofarmaceutyków to znakowane substancje (lub ich analogi) biorące stały udział w przemianach ustrojowych. Uzyskany obraz dostarcza informacje o lokalnych zaburzeniach określonej funkcji tkanek. Nie przedstawia on struktur morfologicznych (anatomicznych) jak np. rentgenowska tomografia komputerowa (CT) czy rezonans magnetyczny (MRI) Metodą PET możemy wcześniej wykryć zmiany chorobowe poprzez ujawnienie ich dysfunkcji, nawet jeżeli nie powstały jeszcze nieprawidłowości morfologiczne możliwe do zobrazowania w CT i MRI

13 18 F- fluorodeoksyglukoza (FDG) Mechanizm pułapki molekularnej

14 18 F- fluorodeoksyglukoza (FDG) biodystrybucja Fizjologiczne wysokie gromadzenie FDG ma miejsce w tkankach o wysokim metabolizmie: korze mózgu i mięśniu sercowym. Stosunkowo wysoka aktywność FDG widoczna jest również w układzie kielichowo-miedniczkowym, pęcherzu moczowym oraz odcinkowo w przewodzie pokarmowym.

15 18 F- fluorodeoksyglukoza (FDG) Wzmożony wychwyt FDG w tkance nowotworowej jest wynikiem nasilonej utylizacji glukozy w komórkach nowotworowych Mechanizmy wychwytu i kumulacji FDG: nadekspresja transbłonowych transporterów glukozy (GLUT) wzmożona aktywność hexokinazy blok metaboliczny po fosforylacji do FDG-6P

16 Rola badań PET/CT w onkologii 1. Rozpoznanie (wczesne wykrywanie, różnicowanie zmian złośliwych od łagodnych) 2. Ocena rozległości (staging) 3. Planowanie leczenia 4. Ocena efektów leczenia 5. Wykrywanie wznowy

17 Rola badań PET/CT w onkologii W onkologii PET najczęściej wykorzystywany jest w diagnostyce: raka płuca chłoniaków raka piersi raka jelita grubego Onkologia 90% złośliwych guzów głowy i szyi

18 ROZPOZNANIE Ocena charakteru zmiany o typie pojedynczego guzka w miąższu płuc (SPN) - cień okrągły ; W 2 segmencie prawego płuca ognisko wzmożonej utylizacji glukozy [SUV - 9,3] (rak płuca) SUV znormalizowany wskaźnik wychwytu [ang: standardized uptake value] W guzach nowotworowych SUV zwykle >2,5 3,0 PET w diagn. różnicowej SPN Czułość >95%, swoistość 80%

19 ROZPOZNANIE PET/CT (NET) 68 Ga DOTATOC

20 OCENA ROZLEGŁOŚCI PET 18 FDG T T N Rak płuca PET diagn. przerzutów do węzłów chłonnych Czułość 85-90%, swoistość 90%

21 OCENA ROZLEGŁOŚCI PET/CT 18 FDG N T N Rak płuca

22 OCENA ROZLEGŁOŚCI Rak płuca (T) z naciekiem wnęki (N) i odległym przerzutem w jamie brzusznej (M) T N T N T,N T N M M M 18 FDG PET CT PET/CT

23 OCENA ROZLEGŁOŚCI PET/CT 18 FDG N T M M M Rak płuca

24 OCENA ROZLEGŁOŚCI Chłoniak nieziarniczy (NHL) Liczne ogniska wzmożonej utylizacji glukozy (SUVmax 13) w ok. szyi, w klatce piersiowej, w jamie brzusznej i miednicy. Zajęta śledziona. Obraz PET odpowiada rozsianemu, aktywnemu procesowi rozrostowemu w węzłach chłonnych.

25 OCENA ROZLEGŁOŚCI PET 18 FDG Chłoniak lokalizacja i rozległość zmian

26 OCENA ROZLEGŁOŚCI PET w diagnostyce raka przełyku Rak płaskonabłonkowy przełyku. Obraz PET/CT tułowia w projekcji czołowej. Widoczne ognisko wzmożonego wychwytu FDG w przełyku i w okolicy nadobojczykowej prawej. Ogniska wzmożonej utylizacji glukozy (SUV - 5,8)

27 OCENA ROZLEGŁOŚCI PET w diagnostyce czerniaka Pojedyncze przerzuty Mnogie przerzuty (rozsiew)

28 PLANOWANIE LECZENIA PET/CT 18 FDG Planowanie radioterapii Rak płuca prawego

29 OCENA EFEKTÓW LECZENIA Choroba Hodgkina ocena efektu odpowiedzi na chemioterapię Przed leczeniem Po 2 cyklach terapii

30 WYKRYWANIE WZNOWY Rak odbytnicy wznowa lokalna w miejscu zespolenia

31 WYKRYWANIE WZNOWY Wznowa raka gruczołu krokowego ( 18 F-cholina) CT PET fuzja miejscowa przerzut do biodrowego węzła chłonnego

32 Perspektywy diagnostyki PET w onkologii Nowe radiofarmaceutyki do badania różnych procesów biologicznych zachodzących w guzach nowotworowych i oceny rozmieszczenia chemioterapeutyków Czynnościowo - morfologiczne obrazowanie PET / MRI Hybrydowy aparat PET / MRI

33 Perspektywy diagnostyki PET w onkologii MRI PET PET / MRI Wznowa raka prostaty

34 Przydatność badanie PET w neurologii i neurochirurgii Diagnostyka guzów mózgu 11 C metionina MRI Wznowa glejaka mózgu Wykrywanie, ocena stopnia zaawansowania i skuteczności leczenia choroby Parkinsona (badanie układu dopaminergicznego mózgu) PET PET 18 F DOPA (funkcja presynaptyczna)

35 Przydatność badanie PET w neurologii i neurochirurgii Diagnostyka choroby Alzheimera ( 11 C lub 18 F b-amyloid ) Dokładna ocena regionalnego metabolizmu ( 18 FDG) i ukrwienia (np. 15 O woda) mózgu m.in. w diagnostyce ognisk padaczkorodnych, depresji, shizofrenii

36 Przydatność badania PET w kardiologii Dokładna ocena ukrwienia mięśnia sercowego [w ml/min/g tkanki] 82 Rb, 13 N - amoniak Ocena regionalnego metabolizmu miokardium [18FDG] najdokładniejsza metoda badania żywotności mięśnia sercowego Wykazanie metabolizmu glukozy w akinetycznych obszarach lewej komory serca, przy upośledzeniu lub braku perfuzji w badaniu scyntygraficznym, wskazuje na zachowaną żywotność kardiomiocytów i prognozuje poprawę ukrwienia i kurczliwości lewej komory po rewaskularyzacji (by-pass ie, angioplastyce). Perfuzja 82 Rb Metabolizm 18 FDG

37 Przydatność badania PET w kardiologii PET / angioct

38 Badania PET- CT są refundowane przez NFZ w następujących przypadkach: pojedynczego przerzutu o nieznanym punkcie wyjścia pojedynczego guzka płuca niedrobnokomórkowego raka płuca ziarnicy i chłoniaków nieziarniczych choroby wieńcowej przed transplantacją serca, padaczki mięsaków tkanek miękkich raka piersi raka jajnika raka tarczycy, podejrzenia przerzutów do kości, planowania radioterapii radykalnej radiochirurgicznego leczenia raka płuca raka jelita grubego raka przełyku nowotworów głowy i szyi złośliwych guzów mózgu czerniaka