Badania PET

PET
Pozytonowa Emisyjna
Tomografia
ZMN CSK UM Łódź
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
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
PET - zasady działania
PET - zasady działania
Małe kryształy scyntylacyjne kamery PET, pod wpływem padających
na nie kwantów gamma, emitują fotony światła widzialnego.
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.
Historia
Edward J. Hoffman i Michael Phelps - 1973 r Uniwersytet
Waszyngtona w St. Louis – pierwsze zastosowanie kliniczne
PET/CT – Gemini Philips
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.
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
Generatory do otrzymywania radioizotopów
pozytonowych


Generator rubidowy (82Sr/82Rb)
Generator galowy (68Ge/68Ga)
Podstawowe radiofarmaceutyki
używane w PET
Izot
op
T1/2 Farmaceutyk
Zastosowanie
(min)
18F
109,8
fluorodeoksyglukoza
FDG
onkologia, kardiologia,
neurologia,
18F
109,8
jon fluorkowy
onkologia
18F
109,8
cholina
onkologia
11C
20,4
cholina
onkologia
11C
20,4
metionina
onkologia
11C
20,4
tymidyna
onkologia
11C
20,4
octan
onkologia
68Ga
67,6
somatostatyna
onkologia
15O
2,0
woda
neurologia
18F
109,8
DOPA
neurologia
82Rb
1,27
rubid
kardiologia
13N
9,97
amoniak
kardiologia
Onkologia
90%
Kardiologia
5%
Neurologia
5%
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
18F-
fluorodeoksyglukoza (FDG)
Mechanizm „pułapki molekularnej”
18F-
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.
18F-
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
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
Rola badań PET/CT w
onkologii
W onkologii PET najczęściej wykorzystywany
jest w diagnostyce:
• raka płuca
• chłoniaków
• raka piersi
• raka jelita grubego
• złośliwych guzów głowy i szyi
Onkologia
90%
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%
ROZPOZNANIE
PET/CT
68Ga
(NET)
– DOTATOC
OCENA ROZLEGŁOŚCI
PET 18FDG
T
Rak płuca
T
N
PET – diagn. przerzutów
do węzłów chłonnych
Czułość – 85-90%, swoistość – 90%
OCENA ROZLEGŁOŚCI
18FDG
PET/CT
T
N
N
Rak płuca
OCENA ROZLEGŁOŚCI
Rak płuca (T) z naciekiem wnęki (N) i odległym przerzutem w jamie brzusznej (M)
T
T,N
N
N
N
T
T
M
M
M
18FDG
PET
CT
PET/CT
OCENA ROZLEGŁOŚCI
18FDG
PET/CT
T
M
N
M
M
Rak płuca
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.
OCENA ROZLEGŁOŚCI
PET 18FDG
Chłoniak – lokalizacja i rozległość
zmian
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)
OCENA ROZLEGŁOŚCI
PET w diagnostyce czerniaka
Pojedyncze przerzuty
Mnogie przerzuty (rozsiew)
PLANOWANIE LECZENIA
PET/CT
18FDG
Planowanie radioterapii
Rak płuca prawego
OCENA EFEKTÓW LECZENIA
Choroba Hodgkina – ocena efektu odpowiedzi
na chemioterapię
Przed leczeniem
Po 2 cyklach terapii
WYKRYWANIE WZNOWY
Rak odbytnicy – wznowa lokalna w miejscu zespolenia
WYKRYWANIE WZNOWY
Wznowa raka gruczołu krokowego (18F-cholina)
CT
PET
fuzja
miejscowa
przerzut do biodrowego
węzła chłonnego
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
Perspektywy diagnostyki PET
w onkologii
MRI
PET
Wznowa raka prostaty
PET / MRI
Przydatność badanie PET w neurologii
i neurochirurgii

Diagnostyka guzów mózgu
11C
– metionina
Wznowa glejaka
mózgu
MRI

PET
Wykrywanie, ocena stopnia zaawansowania i skuteczności leczenia
choroby Parkinsona (badanie układu dopaminergicznego mózgu)
PET
18F
– DOPA
(funkcja presynaptyczna)
Przydatność badanie PET w neurologii
i neurochirurgii


Diagnostyka choroby Alzheimera (11C lub 18F – b-amyloid )
Dokładna ocena regionalnego metabolizmu (18FDG)
i ukrwienia (np. 15O – woda) mózgu – m.in. w
diagnostyce ognisk padaczkorodnych, depresji,
shizofrenii
Przydatność badania PET w kardiologii
 Dokładna ocena ukrwienia
82Rb, 13N - amoniak
mięśnia sercowego [w ml/min/g tkanki] –
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
82Rb
Metabolizm
18FDG
Przydatność badania PET w kardiologii
PET /
angioCT
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