PET

Pozytonowa Emisyjna

Tomografia

ZMN CSK UM Łódź

Energia emitowana jest

w postaci dwóch kwantów

promieniowania gamma -

każdy o energii 511 keV, które

rozchodzą się wzdłuż linii

prostej w przeciwnych

kierunkach

Wyemitowany z jądra pozyton

napotyka znajdujący się w

pobliżu elektron i obie cząstki

„anihilują” - następuje

zamiana masy na energię

511 keV

511 keV

PET - zasady działania

W diagnostyce PET stosowane są izotopy promieniotwórcze

emitujące promieniowanie b+ (pozytony)

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

PET - zasady działania

Małe kryształy scyntylacyjne kamery PET, pod wpływem padających

na nie kwantów gamma, emitują fotony światła widzialnego.

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.

PET - zasady działania

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)

Izot

op

T1/2

(min)

Farmaceutyk Zastosowanie

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

Podstawowe radiofarmaceutyki

używane w PET

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

Mechanizm „pułapki molekularnej”

18F- fluorodeoksyglukoza (FDG)

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%

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)

ROZPOZNANIE

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

68Ga – DOTATOC

PET/CT

(NET)

PET – diagn. przerzutów

do węzłów chłonnych

Czułość – 85-90%, swoistość – 90%

T

N

T

PET 18FDG

Rak płuca

OCENA ROZLEGŁOŚCI

PET/CT

T N

N

18FDG

Rak płuca

OCENA ROZLEGŁOŚCI

Rak płuca (T) z naciekiem wnęki (N) i odległym przerzutem w jamie brzusznej (M)

N

M

T

OCENA ROZLEGŁOŚCI

CT

T,N

PET

N

M

T

PET/CT

T N

M

18FDG

PET/CT 18FDG

T

N M

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

OCENA ROZLEGŁOŚCI

Pojedyncze przerzuty Mnogie przerzuty (rozsiew)

PET/CT 18FDG

Rak płuca prawego

Planowanie radioterapii

PLANOWANIE LECZENIA

OCENA EFEKTÓW LECZENIA

Choroba Hodgkina – ocena efektu odpowiedzi

na chemioterapię

Przed leczeniem Po 2 cyklach terapii

Rak odbytnicy – wznowa lokalna w miejscu zespolenia

WYKRYWANIE WZNOWY

PET

Wznowa raka gruczołu krokowego (18F-cholina)

miejscowa przerzut do biodrowego

węzła chłonnego

fuzja

CT

WYKRYWANIE WZNOWY

Hybrydowy aparat PET / MRI

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

Wznowa raka prostaty

PET / MRI PET MRI

Perspektywy diagnostyki PET w onkologii

Przydatność badanie PET w neurologii

i neurochirurgii

Diagnostyka guzów mózgu

Wykrywanie, ocena stopnia zaawansowania i skuteczności leczenia choroby Parkinsona (badanie układu dopaminergicznego mózgu)

Wznowa glejaka mózgu

18F – DOPA

(funkcja presynaptyczna)

11C – metionina

MRI PET

PET

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

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).

Przydatność badania PET w kardiologii

Dokładna ocena ukrwienia mięśnia sercowego [w ml/min/g tkanki] – 82Rb, 13N - amoniak

Ocena regionalnego metabolizmu miokardium [18FDG] – najdokładniejsza metoda badania „żywotności” mięśnia sercowego

Perfuzja 82Rb

Metabolizm 18FDG

PET /

angioCT

Przydatność badania PET w kardiologii

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