Radioizotopowa diagnostyka nowotworów Szczególne możliwości badania PET/CT z
użyciem znakowanej glukozy
Katarzyna Fronczewska-Wieniawska Małgorzata Kobylecka
Leszek Królicki Zakład Medycyny Nuklearnej WUM
II Letnia Szkoła Energetyki i Chemii Jądrowej
Radioizotopowa diagnostyka nowotworów Szczególne możliwości badania PET/CT
z użyciem znakowanej glukozy
Katarzyna Fronczewska-Wieniawska
Małgorzata Kobylecka
Leszek Królicki Zakład Medycyny Nuklearnej WUM
Medycyna nuklearna
Dział medycyny zajmujący się
wykorzystaniem otwartych źródeł
promieniowania jonizującego
w badaniach diagnostycznych i leczeniu.
Definicja WHO
Schemat badania radioizotopowego
Struktura versus funkcja kwestia życia lub śmierci
martwy
żywy
Podział medycyny nuklearnej
SPECT PET
Klasyczna MN, Obrazowanie met.
Pojedynczego fotonu
(single photon emission)
Obrazowanie po jednoczesnej
emisji dwóch fotonów
Techniką pozytonowej tomografii
(positon emission tomography)
Metoda PET oparta jest na zjawisku anihilacji elektronu i pozytonu, prowadzącym do zmiany ich masy na energię, emitowaną w postaci kwantów gamma
Slide 7
Układ do detekcji anihilacji fotonów gamma; impuls na
wyjściu pojawia się tylko przy równoczesnej
detekcji fotonów przez oba liczniki
Główne ograniczenie PET wynikające z podstaw fizycznych
Radioizotopy/radiofarmaceutyki pozwalają śledzić in vivo
procesy biochemiczne, bez ich zakłócenia (11C, 13N, 15O, 18F )
Główna zaleta PET wynikająca z podstaw biologicznych
Stosowane radioizotopy
mają bardzo krótki okres
półtrwania:
11C= 20 min
13N= 10 min 15O= 2 min, 18F = 110 min
Cyklotrony z przeznaczeniem do produkcji izotopów promieniotwórczych:
- małe wymiary,
- stosunkowa prostota w budowie i obsłudze,
- niskie koszty eksploatacji,
- duża niezawodność.
Zautomatyzowane moduły do:
- syntezy,
- oczyszczania,
- sterylizacji,
- przygotowania próbki radiofarmaceutyku.
Pomieszczenie szpitalne:
- iniekcja radiofarmaceutyku,
- skanowanie pacjenta,
- obróbka wyników.
Brownell, Sweet, Aronow 1953
PET/CT Biograph (Siemens)
1. Skan rentgenowski (ok. 9 s)
tzw. topogram
2. Badanie CT (ok. 1 min)
- dane o anatomicznym obrazie
badanych struktur (mapa dla PET)
- dane o rozkładzie gęstości tkanek
(korekcja pochlaniania)
3. Badanie PET (ok. 3 min)
- „łóżko”- jednoczasowo badany
odcinek ciała (obszar gantry o
szerokości 13 cm)
Badanie PET całego ciała ok. 20 minut.
• W badaniu CT nowotwór zwykle jest wykrywany gdy osiągnie wielkość 10-100g lub 1010 -1011 komórek
• Obecnie systemy PET mają rozdzielczość 0.4 – 1.0 cm, co odpowiada w przybliżeniu 0.1-0.5 – 1.0 g (lub 108 – 109 komórek)
• Ujemny wynik PET oznacza że: albo nie ma komórek guza, albo że jest ich mniej niż 10 7
18FDG PET - diagnostyka nowotworów
• Ujemny wynik PET po zakończeniu leczenia zwykle sugeruje dobrą prognozę, ale niekoniecznie
koresponduje z BRAKIEM KOMÓREK NOWOTWOROWYCH !!!!
• Dodatni wynik PET po zakończeniu leczenia (po wykluczeniu zmian zapalnych) wskazuje na obecność
aktywnego guza.
Wahl et al. RECIST to PERCIST: PET Tumor Response JNM vol 50 (5)Supp May 2009
18FDG PET - diagnostyka nowotworów
Unikalne możliwości techniki 18FDG PET
• Zaburzenie funkcji zwykle znacznie wyprzedza zmiany w budowie anatomicznej
• PET różnicuje procesy złośliwe i łagodne
• PET różnicuje bliznę i wznowę procesu nowotworowego, po leczeniu
• PET ocenia aktualny stopień zaawansowania choroby
• PET określa stopień odpowiedzi na leczenie farmakologiczne (odpowiedź metaboliczna występuje wcześniej niż
morfologiczna)
• Wzrost markerów, przy ujemnym CT/MRI
• Niespecyficzny obraz CT/MRI
• (wznowa, zmiany poterapeutyczne?)
• Przy istniejących przerzutach:
• określenie zaawansowania choroby
• identyfikacja innych odległych ognisk.
• Wczesna ocena odpowiedzi na leczenie
Wskazania do badań PET z zastosowaniem 18FDG
Wskazania do badań PET z zastosowaniem 18FDG (refundacja NFZ)
• Raki głowy i szyi
• Chłoniaki
• Raki płuc
• Pojedynczy guz płuca
• Raki jelita grubego i odbytnicy
• Czerniak
• Raki tarczycy
• Guzy mózgu
• Raki jajnika
• Raki przełyku
• Kardiologia
• Padaczka
• Radioterapia
Fenotyp nowotworowy oceniany w badaniu 18FDG-PET adaptacja komórek nowotworowych do warunków
niedotlenienia
• Zjawisko Warburga:
– komórki nowotworowe zużywają głównie glukozę
– „rozwój raka jest procesem anaerobowym”
• „the prime cause of cancer is the replacement of the respiration of oxygen in normal body cells by a fermentation of sugar."
Otto Warburg
pęcherz moczowy
Szpik kostny
jelita
nerki
wątroba
wnęka
płucna
serce
przerzut
zapalenie stawu
18FDG PET: gromadzenie fizjologiczne i patologiczne
• Ocena jakościowa
• Ocena półilościowa z użyciem stosunku aktywności w zmianie do tła lub narządu referencyjnego
• Ocena półilościowa SUV
aktywność w ROI (mikroCi/ml)
SUV = ------------------------------------------------
Dawka (mCi) /waga (kg)
Interpretacja badania 18FDG PET
Pojedynczy guzek płuca
Rak płuc - meta
Pojedynczy guzek płuca
Rak jajnika – zmiany przerzutowe do sieci i wątroby
Chłoniak Hodgkina - ocena przed i po leczeniu
Rak jelita grubego – przerzuty do kości
Rak jelita grubego – przerzuty do kości
Czerniak
Chłoniak
Chłoniak
PET/CT - planowanie radioterapii
• Potencjalne znaczenie w planowaniu radioterapii
• Dokładna ocena obszaru naświetlania
– Optymalizacja dawki leczniczej
– Ograniczenie dawki w obrębie narządów sąsiadujących
PET/CT - planowanie radioterapii
• Potencjalne znaczenie w planowaniu radioterapii
• Dokładna ocena obszaru naświetlania
– Optymalizacja dawki leczniczej
– Ograniczenie dawki w obrębie narządów sąsiadujących
CT PET/CT
Terapia
zaplanowana przy
użyciu CT
Terapia zaplanowana
przy użyciu PET/CT
PET/CT - planowanie radioterapii
Fazio et al. Institute H San
Raffaele, Milano
PET/CT - planowanie radioterapii
Obszar czerwony:
Target volume
zaplanowany przy użyciu CT
Obszar żółty:
Target volume
zaplanowany przy użyciu
FDG-PET
PET/CT - planowanie radioterapii
• Zwiększenie obszaru naświetlań o co najmniej 25%
– U 17% chorych na raka głowy i szyi oraz raka płuc – U 34% chorych na raka miednicy mniejszej
• Zmniejszenie obszaru o co najmniej 25%
– U 33% chorych na raka głowy i szyi – U 67% chorych na raka płuc – U 19% chorych na raka miednicy mniejszej
Zmiana planowania radioterapii – 56% chorych Ciernik i wsp. 2003
• Metody radioizotopowe stosowane w medycynie są jednymi
z najbezpieczniejszych.
• Pochłonięta dawka promieniowania jonizującego jak w klasycznych badań radiologicznych.
• Powikłania związane z podaniem radiofarmaceutyków
- sporadyczne.
• Powikłania po podaniu środków kontrastowych (stosowanych w innych typach badań diagnostycznych) są znacznie większe.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ