PET- bilder avslöjar organfunktionen med hjälp av radioaktiva spårämnen

Transkript

1 PET- bilder avslöjar organfunktionen med hjälp av radioaktiva spårämnen Lena Jönsson, Medicinsk Strålningsfysik, Lunds Universitet och Strålningsfysik, Skånes Universitetssjukhus

2 Patientbilder Eftersom det inte är möjligt att publicera de patientbilder jag visade under föreläsningen, har jag ersatt dessa med följande symboliska patient. Det tar bort en hel del av föreläsningens budskap, men tyvärr enda lösningen. Hoppas på överseende med denna lösning. /Lena

3 Disposition Nuklearmedicin och PET Jämförelse med andra bildgivande undersökningsmetoder PET/CT-undersökningen Radioaktiva läkemedel PET-kameran PET-undersökning Stråldoser och strålskydd Kort om historik och framtid Frågor

4 Nuklearmedicin och positronemissionstomografi (PET)

5 Nuklearmedicinska undersökningar Ett radioaktivt läkemedel injiceras i patienten. Courtesy of GE! Strålningen från det radioaktiva ämnet detekteras. En bild av upptaget av det radioaktiva läkemedlet, dvs organfunktionen, skapas.

6 Nuklearmedicin Funktionsundersökningar Radioaktivt läkemedel Radioaktivt ämne kemiskt bundet till en bärarsubstans Bärarsubstansen (läkemedlet) avgör upptaget Strålningen från det radioaktiva ämnet detekteras utanför kroppen Spårämnesmängder Upprepade bilder på samma injektion

7 Konventionell nuklearmedicin Strålningen detekteras med en gammakamera Gammakameraundersökningar, konventionell nuklearmedicin Planara undersökningar Tomografiska undersökningar SPECT - Single Photon Emission Computed Tomography SPECT/CT SPECT i kombination med datortomografi Siemens Symbia T2 Philips Bright View SPECT/CT SPECT/ CT Courtesy of Siemens and Philips!

8 Konventionell nuklearmedicin 99 Tc m SPECT/CT Gammastrålande radionuklid (t.ex. teknetium-99m) Gammakameran detektera strålningen från radiofarmakat Courtesy of Siemens! Vid SPECT roterar Gammakameran runt patienten och detekterar strålningen

9 PositronEmissionsTomografi Strålningen detekteras med en PET-kamera Alltid i kombination med CT (PET/CT) Andra radioaktiva läkemedel än konventionell nuklearmedicin GE Discovery MI PET/CT Courtesy of GE!

10 PositronEmissionsTomografi 18 F PET/CT Positronstrålande radionuklid PET-kamera med flera detektorringar Step-and-shoot Strålningen detekteras med kristallerna i kameraringarna Courtesy of GE!

11 Konventionell nuklearmedicin Skelettscintigrafi

12 Konventionell nuklearmedicin Myokardscintigrafi Lungscintigrafi

13 Konventionell nuklearmedicin Renografi - njurundersökning Dymanisk undersökning Upptagshastighet, utsöndringshastighet, flöde,

14 PET/CT-undersökningar Biokemiska och metaboliska processer, förändringar vid sjukdom, behandlingseffekt Viktigaste PET-substansen är 18 F-FDG (fluordeoxyglukos) Normalt högt upptag i hjärna, urinvägar, aktiva muskler, ev. hjärta Högt upptag i många tumörformer Högre känslighet, högre upplösning, andra radioaktiva läkemedel än konventionell nuklearmedicin 18 F-FDG Normalt upptag

15 Behandlingsuppföljning

16 Skelettscintigrafi Ett ökat upptag visar på en funktionsförändring - denna kan vara godartad Revbensfrakturer Degenerativa förändringar Osteoid osteom (benign skelettumör)

17 Jämförelse med andra bildgivande undersökningsmetoder

18 Tomografiska bilder Olika undersökningsmetoder ger olika information CT MR SPECT PET Anatomi, täthet Anatomi, protontäthet (funktion) Funktion Funktion

19 Datortomografi, skiktröntgen (DT eller CT) Tätheten i kroppen i 2 och 3D Röntgenundersökningar ger information om tätheten i olika delar av kroppen (anatomin)

20 Exempel på CT-bilder

21 MR magnetkameraundersökning Vätekärnor (vatten) Protoner magnetiskt moment Magnetfält protonerna orienterar sig i fältet Radiofrekvent fält (RF) protonerna ändrar orientering RF-fältet slås av protonerna normaliserar sig i mangetfältet, sänder ut RF-signal MR bild av protontätheten (väte, vatten) Courtesy of Philips!

22 MR - magnetkameraundersökning

23 Magnetiska material SAX

24 Olika undersökningsmetoder kompletterar varandra Konventionell nuklearmedicin + funktion, flera bilder på en injektion - sämre upplösning i bilden, stråldos, relativt lång undersökningstid PET + funktion/metabolism, flera bilder på en injektion, högre upplösning än konv. nukl.med - sämre upplösning i bilden jmf CT och MR, stråldos, relativt lång undersökningstid Datortomografi + täthetsskillnader, skelett, hög upplösning, snabb - bara anatomi, stråldos Magnetkamera + protontätheten, mjukvävnad, (ryggmärg, hjärna, senor, ledband ), ingen stråldos, funktionell MR - lång undersökningstid, trång tunnel, metaller kan påverka undersökningen

25 Jämförelse gammakameraundersökning och PET/CT (samma patient) PET-teknik ger högre upplösning i bilderna Olika farmaka ger olika upptag Gammakamera 111 In-Octreoscan Helkroppsbild PET/CT 68 Ga-DOTATATE MIP-bild

26 Hur små tumörer kan man se i PET-bilden? Både kvantifieringen (SUV) och volymen av sfären (tumören) påverkas av bakgrundsaktiviteten och av storleken Sfärerna i bilderna är 10, 13, 17, 22, 28 resp. 37 mm

27 PET Radiofarmaka och PET-kamera

28 Produktion av 18 F-FDG, SUS Lund GE PETtrace Transport till sjukhusen Automatisk injektion

29 Produktion av 18 F-FDG, SUS Lund Start cyklotronproduktion av 18 F kl (ev tidigare framöver) Ex: 18 O (p, n) 18 F FDG-syntes kl (förberedelser från kl. 6.15) Kl vet man om aktiviteten räcker eller om ytterligare produktion behövs QC kl Om OK - frisläppande ca kl Personal Sjukhusfysiker Kemister Biomedicinska analytiker Ingenjörer Apotekare

30 Radioaktivt läkemedel Positronemitterande radionuklider Omvandling i atomkärnan - en positron sänds ut Positronen är elektronens antipartikel Då en positron möter en elektron annihileras (förintas) dessa Deras massa omvandlas till strålningsenergi Strålningen detekteras utanför patientens kropp

31 Radioaktivt läkemedel Läkemedlet bestämmer var upptaget sker Olika radioaktiva läkemedel speglar olika processer Olika PET-farmaka för diagnostik av prostatacancer Samma patient i alla undersökningarna

32 PET-kameran PET-kameran består av flera detektorringar med kristaller GE Discovery MI Annihilationsfotonerna växelverkar i kristallerna och ljussignalen konverteras till en elektronisk signal som skickas vidare till datorn Courtesy of GE!

33 GE Discovery MI PET/CT Kristaller med digitala PM-rör Detektorringar med ca LYSO-kristaller Vattenkylning av PM-rör

34 PET/CT - undersökning PET CT Courtesy of Philips!

35 PET/CT-undersökning med 18 F-FDG

36 Hybridsystem CT-undersökningen Lokalisation Diagnostik Fusion med funktionsbilden Attenueringskorrektion

37 Hybridsystem Fusionerade bilder

38 PET-undersökningen

39 En klinisk PET/CT-undersökning med 18 F-FDG Diagnostisk CT med/utan kontrast alt lågdos-ct Patienten kommer fastande Intravenös injektion 18 FDG (4 MBq/kg) CT Surview PET- u.s. startar Undersökningen slut 0 Patienten får information Blodsockret mäts Oral kontrast ges Extra hydration (1/2 L) Ackumuleringstid 60 min Patienten ligger och vilar PET-undersökning c:a 9 positioner 2 min/position För attenueringskorrektion och lokalisation OCH diagnostik

40 PET-mätning med överlapp Mätning 1.5 min per bedposition (20 cm) Mätning med överlapp för bästa möjliga bildkvalitet

41 PET/CT-undersökningen Fastande Samma position genom hela undersökningen Avslappnade muskler

42 Fasta och insulin Lin & Alavi Patienten ätit 1 h före 18 F-FDG-injektionen Normal B-glukos Samma patient som i A Fastande Normal B-glukos Annan patient Injicerat snabbverkande insulin1 h före 18 F-FDG-injektionen

43 Rörelse mellan CT- och PET-bilden Rörelse mellan CT- och PET-undersökning kan påverka både kvalitativt och kvantitativt

44 Muskelupptag av 18 F-FDG Spända muskler Tuggummitugande Patienten hostat Patienten gått med kryckor Patienten pratat efter injektion (stämbanden) Styrketräning före udnersökning Patienten cyklar några mil innan undersökningen Okontrollerade tungrörelser under upptagsperioden

45 Stråldoser och strålskydd

46 Personalstrålskydd Nuklearmedicin och röntgen Hålla avståndet till strålkällan Inte vara nära strålkällan längre tid än nödvändigt Strålskyddsförkläde, skärmade strålkällor Courtesy of Hoy Scandinavian and Biodex!

47 Personalstrålskydd PET Högre energi på strålningen krävs tjockare strålskärmar Strålskyddsförkläde har liten dämpande effekt Tid och avstånd viktigare

48 Stråldoser Berättigande Undersökningen ska vara berättigad för just den aktuella patienten Nyttan för patienten ska vara större än den risk bestrålningen medför Optimering Tillräckligt bra undersökningsresultat för att kunna ställa en diagnos, till lägsta möjliga stråldos

49 Stråldoser Patientstråldos PET-undersökning med 18 F-FDG: ca 5-7 msv CT-undersökningen: ca 1-10 msv Personalstråldoser Nuklearmedicin och röntgen: msv/år Dosgräns: 20 msv/år Bakgrundsstrålning Ca 3 msv/år Medicinsk undersökning Mat Kalium-40 i kroppen Kosmisk strålning Mark och byggnadsmaterial Övrigt Radon i bostäder

50 Kort om historiken och någon tanke om framtiden

51 Tidiga upptäckter Wilhelm Conrad Röntgen Röntgenstrålningen 8 november 1895 Henri Becquerel Naturliga radioaktivieteten 2 mars 1896 Marie Curie Upptäckte bl.a. radium och polonium

52 Detektion av strålningen Nordens första gammakamera! Lund 1967!

53 PET och CT EMI-scanner Datortomografen 1972 Hounsfield och Cormak PET-scanner (helkropp) 1974 Ter-Pogossian, Phelps, Hoffman bl.a.

54 Idag Courtesy of Siemens and GE!

55 Framtiden några möjligheter Snabbare PET-system Lägre aktivitet, kortare tid, kortare tid i kameran, fler patienter Högre spatiell upplösning? Andningsgating Helkroppskamera Dynamisk helkroppsundersökning Nya radioaktiva läkemedel Radiomics Mer omfattande kvantifiering Fler PET/MR-system

56