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