Introduktion till nuklearmedicin Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 1 VAD ÄR DETTA?? INTE BILDEN AV ETT SKELETT FUNKTIONEN i cellerna som bygger upp skelettet Nuklearmedicin bygger på cellernas biokemi Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 2
Nuklearmedicin bild aktivitetsfördelning Funktionellt upptag Cellulär lokalisation Vävnadsspecifik Nukleär bild Punkt källor Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 3 Varför nuklearmedicinsk metod? Styrkan hos de ligger i möjligheten att studera funktionen snarare än strukturen hos ett organ. Funktionella förändringar innan strukturella förändringar kan urskiljas. Små mängder administreras (~10 10 g), vilket medför att det system som studeras inte påverkas. Detekteringstekniken är noninvasiv, d.v.s. man studerar ett förlopp utanför kroppen utan att störa dess biokemi, fysiologi eller anatomi. Tidigare upptäcka sjukdomar och exklusiv diagnostisk kapacitet, t.ex. perfusion för hjärta, hjärna, njure och lungor, och metabolism för cancer Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 4
Bildgivande system Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 5 Nuklearmedicinsk fysik och teknik In vitro mätningar Vätskescintillator Scintillationsdetektor oftast konstruerad som provväxlare In vivo mätningar Upptagsmätningar Aktivitetsfördelningar Dynamiska helorgansstudier Enkel detektor ( Single probe ) Scintigraf ( ffa i U länder etc, I länder sällan ) Scintillationskamera Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 6
Vanligaste radionukliden 99m Technetium Metastabilt tillstånd T 1/2 = 6.02 tim Tillräckligt länge för bildhantering men kort för lägre stråldos till patient ren γ sönderfall > lägre stråldos hv = 140 kev: tillräckligt fotoner att fly från patienten kroppen men de flesta stannade av detektorn Flexibel för märkning (bifogas en läkemedelsföretag): breda kliniska tillämpningar Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 7 Andra vanliga radionuklider Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 8
In vivo diagnostik Statisk studie: Bilder tas med gammakamera över undersökt organ vid en viss optimal tid efter administreringen av radiofarmakat. Följande parametrar är av diagnostisk betydelse: totalt upptag i organet homogenitet i organupptag organets form. Detta ger information om morfologi men även funktion. Dynamisk studie: Följer ett tidsförlopp Radiofarmakat administreras som en bolus Konsekutiva bilder registreras med en gammakamera. Viktiga parametrar av diagnostisk betydelse: passagevägar passagetider passagehastigheter upptagshastigheter utsöndringshastigheter. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 9 Example: Whole Body Images Blood pool Static image Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 10
Dynamiska studier Dynamiska studier av tidsberoende förlopp Samla in bilder i olika tidsintervall Definiera ett ROI och räkna counts inom ROI för alla bilder Data i ett ROI Tidsintervall tid Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 11 Blodflöde hjärna (rcbf) 99 Tc m HMPAO passerar blodhjärnbarriären och upptag är proportionellt mod blodflödet Lipofil form av 99Tcm HMPAO passerar med ej hydrofil. I blodet övergår HMPAO snabbt till hydrofil form och kan då inte passera. (98% efter 5min). Perfusionsscintigrafi avspeglar då regionalt blodflöde vid tidpunkten för injektion Utredningar Demens Stroke Epilepsi Alzheimers Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 12
CBF Mätning Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 13 Lymfskintigrafi Kolloidal radiofarmaka injiceras tex subcutant, Dränaget till lymfsystemet studeras, Exempel bröstcancer: Sentinel node (första körteln) avbildas med 99 Tc m Nanocolloid Vid operation lokaliseras denna körtel med en handdetektor. Körteln skickas till patolog som undersöker förekomst av tumörceller. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 14
Thyreoideascintigrafi Indikationer: förändringar i sköldkörteln (adenom), struma, bedömning av thyroideastorlek, cancer Utvärdering: visuell bedömning av det regionala upptaget av aktivitet (även kvantitativ utvärdering förekommer) 131 I eller 99m Tc Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 15 Renografi Absolut njurfunktion från uppmätta renogram (aktivitet tid kurva representerande räknehastigheten i en region över resp. njure) Glomerulusfiltration studeras med 99mTc DTPA (diethylentriaminpentaacetat, vattenlösligt, låg molekylvikt) ochnår snabbt njurens tubulussystem genom glomerulusfiltration. Antagande Tracern lämnar plasman endast via njurarna. Upptaget kan beräknas så länge tracern ej har lämnat njurparenkymet, dvs innan någon aktivitet uppträder i njurbäckenet. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 16
Utvärdering - Renografi Tidsintervall Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 17 Lungundersökningar Perfusion Stora partiklar, större än kapillärernas diameter, > ca 8 m. Emboliserar en liten andel av lungkapillärerna efter i.v. injektion och ger en bild av lungans perfusion. Partiklarna bryts ner och fagocyteras dvs emboliseringen ej permanent Makroaggregat av albumin, (MAA) märkt med 99m Tc. Antalet injicerade partiklar är c:a 1 1.5 10 5 varvid ca 10 4 av lungkapillärerna blockeras. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 18
Lungundersökningar Ventilation Patienten får inandas denna blandning via ett munstycke. Blandningen har penetrationsegenskaper som en ren gas och partiklarna adsorberas på alveolernas väggar. Totalt kvarhållen aktivitet är ca 40 50 MBq. Partiklarnas storlek är <0.005 m. Lungbilder bör tas direkt efter tillförseln av det radioaktiva ämnet. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 19 Planar scintigraphy, normal Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 20
Perfusionsdefekt Ventilation Perfusion Anterior Posterior RPO LPO Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 21 Användning av radiofarmaka inom hjärtats hålrum. Första passage studie Dynamisk studie av första passagen genom lilla kretsloppet i hjärtat. Studera hjärtats anatomi samt förekomst av eventuella shuntar inom hjärtat och de stora kärlen. Bolusinjektion av ca 400 MBq 99m Tc Jämvikts studier Hjärtats blodinnehåll under olika delar av hjärtcykeln mäts med 99m Tc märkta röda blodkroppar. Information från många olika hjärtcykler adderas när spårämnet kommit i jämvikt med blodvolymen Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 22
Shuntbestämning (vänster höger) Dynamisk studie ROI över lungorna Vid shunt recirkulerar aktiviteten från bolusen Arean för första passage och recirkulation kan uppskattas. Qp = Lungblodflödet Qs = Systematiskt blodflöde Area1 Area2 Mått på shuntstorlek Qp/Qs Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 23 Myokard SPECT Användning av radiofarmaka för studier av dålig hjärtmuskelgenomblödning (ischemi eller infarkt). Hjärtmuskelscintigrafi 201 Tl 99 Tcm MIBI (sestamibi, Cardiolite) 99 Tcm tetrofosmin (Myoview ) Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 24
Sestamibi (Cardiolite ) Sestamibi används för att studera blodflöde 1 2% tas upp i hjärtat Resterande framför allt i lever, gallblåsa och tarmar Spårämnet går igenom cellmembranet i hjärtcellen. Upptagen står i relation till blodflödet Spårämnet binds sedan till inre strukturer i cellen och stannar där. Mätning avspeglar således blodflödet vid injektionstillfället även om mätningen sker någon timme efter. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 25 Inledning ischemi Blodflödet i kranskärlen, som försörjer hjärtat med blod, är kopplat till ämnesomsättningen. Vid fysiska arbete ökar blodflödet i kärlen med 4 6 ggr jämfört med vila. Stenoser i kärlen begränsar blodflödet Ischemi uppstår Smärtor i brösten angina pectoris Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 26
Inledning - infakt Infarkt brukar bero på trombos (blodpropp) i koronarkärlen i anslutning till en stenos. I avsaknad av blodflödescirkulation kan del av hjärtmusklen bli helt utan blodflöden Resultat: Vävnadsdöd Man vill därför mäta blodflödet i olika delar av muskelvävnaden utan att direkt påverka hjärtat Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 27 Myokard SPECT Utförande: Arbetsprov utförs genom tex cykling Direkt efter görs en tomografisk studie under c:a 25 min Tre timmar senare görs en viloundersökning på identiskt sätt. Utvärdering: Reorientering görs så att snitt av i. Kortaxel ii. Horisontal långaxel iii. Vertikal långaxel Bilder av arbete och vila jämförs. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 28
Normalt myokardscintigrafi Vilobilder (överst) och arbetsbilder (underst) Hjärtspets sett ifrån vänster Spårämnet jämnt fördelat i både vilo och arbetsbilder Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 29 Myokardscintigrafi vid coronar sjukdom Lågt upptag inom en stor del av vänsterkammaren I vila är isotopupptaget högre. Provocerad ischemi! I de inre delarna lågt upptag även i vila. Kan vara tecken på permanent myokardskada Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 30
Bull s eye presentation Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 31 Jämförelse arbete/vila Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 32
Defektens utbredning/storlek Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 33 Defektens svårighetsgrad Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 34
Gated SPECT Scintigrafi av hjärtat ger en blurrad bild p.g.a. hjärtats rörelse Delar in hjärtats slag i tidsperioder m.h.a. EKG triggning. Bestämning av vänsterkammarens blodvolym och pumpförmåga Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 35 Gated SPECT Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 36
Gated SPECT Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 37 Gated SPECT Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 38
Skelettscintigrafi Teknetiummärkta fosforföreningar difosfonatkomplex såsom MDP (methylendifosfonat) etylenhydroxidifosfonat (EHDP), pyrofosfat m.fl. Kännetecknas av högt benupptag samt lågt mjukvävnadsupptag och snabbt blodclearance. Mekanismen antas vara att radiofarmakat diffunderar ut i extracellulärvätskan kommer i kontakt med benmatrisen varvid det märkta fosfatkomplexet utbytes mot fosfatgrupper i benmatrisen Upptagshastigheten speglar nybildningshastighet för benmatrisen och blodflödet i benvävnaden. Skelettmetastaser, frakturer m.m. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 39 Skelettscintigafi Normalt skelettscintigrafi Metastasering från prostatacancer Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 40
Bone SPECT Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 41