PET/MR Erfarenheter och möjlig plats i klinisk rutin Johan Löfgren, MD Senior Consultant Department of Clinical Physiology, Nuclear Medicine & PET Rigshospitalet, University of Copenhagen Denmark
Outline Olika PET/MR system The Copenhagen site Rigshospitalet MR en ny modalitet på avdelningen PET/MR en ny modalitet för våra patienter Vad har vi gjort? Klinisk användning? Forskningsprojekt Problem PET/MR: ett möjligt framtida scenario Konklusion
PET/MR design Separata: MR och PET/CT i separata rum Speciell patientbrits PET/CT MR PET MR Sekventiell: MR och PET i samma rum Roterande brits Integrerad: Simultan PET och MR
Integrerad PET/MR mmr Siemens Biograph PET: MR: APD detektorer Axial/transaxial FOV: 26/59 cm Magnet: 3 Tesla Axial/transaxial FOV: 45/50 cm
Detektorteknologi
PET-MR system PET-system Biograph mmr (Siemens) Ingenuity TF (Philips) Discovery PET/CT 690 + MR 750 (GE) Crystal material LSO LYSO LYSO Crystal elements dimension 4x4x20 mm 3 4x4x22 mm 3 4.7x6.3x25 mm 3 Photomultipliers No, 4032 APDs 420 1024 Diameter 65.6 cm 90.3 cm 88.6 cm Transaxial FoV 59.4 cm 67.6 cm 70 cm Axial FoV 25.8 cm 18.0 cm 15.7 cm Energy window 430-610 KeV 460-665 KeV 425-650 KeV Coincidence window 5.9 ns 6 ns 4.9 ns Time-of-flight No Yes Yes MR-system Field strength 3 Tesla 3 Tesla 3 Tesla Bore diameter 60 cm 60 cm 60 cm Max FoV 50x50x45 cm 3 50x50x45 cm 3 48x48x48 cm 3 Field homogeneity (40cm 3 ) 0.25 ppm 0.5 ppm 0.25 ppm PET-MR Acquisition Simultaneous Sequential Sequential (same room) (2 separate rooms) PET-attenuation corr. MR-based MR-based CT-based
Rigshospitalet, Copenhagen Department of Clinical Physiology, Nuclear Medicine & PET 56,000 patient-us/år 7,000 PET-us + 1,000 till RTP 120 peer review publikationer Personal 100 + 20 PhD studenter 2 cyclotroner & stort radiokemilab 5 PET/CT, 1 PET/HRRT och 1 PET/MR PET/CT och MR till djurstudier
PET/MR: Biograph mmr på Rigshospitalet Donerad av the John and Birthe Meyer Foundation Invigd dec 2011 Första scan i feb 2012 Huvudsakligen till forskning ~ 50 scan/månad
MR en ny modalitet på avdelningen MR är ofarligt?
MR en ny modalitet på avdelningen MR är ofarligt? Utbilda all personal Restriktion för att gå in Kontraindikationer Brännskador av pulsoximeter Brännskador efter non-mr kompatibla elektroder Brännskador av tattueringar
MR en ny modalitet på avdelningen PET/CT PET/MRI
PET/MR en ny modalitet för våra patienter PET/CT PET/CT 78 cm 110 cm PET/MRI PET/MRI 60 cm 199 cm
PET/MR en ny modalitet för våra patienter PET/CT PET/MRI
PET/MR en ny modalitet för våra patienter Vi frågade 60 patienter som blivit skannade i PET/CT och direkt efter i PET/MR (53 svarade) Hur upplevde du bekvämlighet, ljudnivå och temperatur samt scanningstid % av patienterna som svarade Mycket Bra, Bra och halvbra PET/ MRI PET/ CT Comfort 91 % (2.2 0.6) 83 % (2.1 0.5) Ambient noise and Temperature 60 % (1.9 0.4) 87 % (2.4 0.8) Total examination time 55 % (1.6 0.6) 90 % (1.1 0.4) Karin Stahr, SNMMI 2013 Jag trodde det inte skulle vara så klaustrofobiskt. Jag fick panik flera gånger.
Typiskt scanningsprotokoll - helkropp PET MR Dixon T2 haste tra STIR cor Dixon T2 haste tra STIR cor Extra sekvenser Dixon T2 haste tra STIR cor resp trig high res. T2 DWI Dixon T2 haste tra STIR cor high res. T2 DWI Dixon T2 haste tra STIR cor
PET attenueringskorrektion på PET/MR Dixon vatten/fett segmentering - inget skelett! In-phase MR VIBE-Dixon Opposite-phase In phase Out of phase Water Fat MR-baserad -map MR-baserad μ-map Fat Water
mmr SUVmax Validation of FDG-PET/MR imaging in gynecological cancer compared to standard clinical FDG-PET/CT 25 Lesion SUV max PET(/CT) 20 y = 1,0427x - 0,8077 R² = 0,9083 15 10 PET(/MR) 5 0 0 5 10 15 20 25 PET/CT SUVmax (non TrueX) J Löfgren, EANM 2012
Veckoshema på PET/MR Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday 08:00 08:00 08:15 08:15 QC QC QC QC 08:30 08:30 08:45 08:45 09:00 09:00 09:15 Neurology Hearts 09:15 09:30 R&D 09:30 QC 09:45 09:45 10:00 10:00 10:15 10:15 10:30 10:30 10:45 10:45 project Childern project project 11:00 project 11:00 11:15 11:15 11:30 11:30 11:45 11:45 project 12:00 12:00 project 12:15 Brains 12:15 project 12:30 project 12:30 12:45 12:45 project 13:00 13:00 13:15 13:15 project project 13:30 13:30 project 13:45 13:45 project 14:00 14:00 project project 14:15 Brains 14:15 14:30 14:30 project 14:45 14:45 project 15:00 Brains 15:00 15:15 Neurology 15:15 project 15:30 R&D 15:30 project 15:45 15:45 16:00 Phantoms and 16:00 16:15 protocols 16:15 16:30 16:30 16:45 16:45 project 17:00 17:00 17:15 17:15 17:30 17:30 17:45 17:45 project 18:00 18:00 The Rubber band project
Kliniska användningsområden Förenklat kan man säga att PET/MR är som PET/CT - men med bättre mjukdelskontrast - med möjlighet att kombinera PET med funktionella MR sekvenser
Kliniska användningsområden One stop shop När MR är klinisk rutin istället för CT. Tex hjärntumörer och demens.
Case 1: 62 årig man Radioterapiplanläggning för Glioblastoma Multiforme FET-PET visar aktiv tumör höger thalamus Simultan PET och MR (one stop shop) 3.0 T MR PET/MR PET(/MR) vs Separat MR och PET/CT och software fusion 1.5 T MR PET + MR PET(/CT)
Kliniska användningsområden Ingen extra stråldos Spec relevant för barn ett narkostillfälle istället för två
Case 2: 13-årig flicka Okänd primärtumör - Tuberculos? PET MIP PET/MR T2 STIR T1 TSE PET
Kliniska användningsområden Simultan PET och MR reducerar misalignment abdomen/pelvis och huvud/hals
Case 3: 31-årig kvinna Nydiagnosticerad cervixcancer - Remitterad till PET/CT Tumören i cervix ses på både PET och CT men med kraftig misalignment pga fyllnad av urinblåsan CT ax PET/CT ax PET/CT sag
Case 3: 31-årig kvinna CT sag PET sag PET/CT sag Simultan PET och MR har perfekt alignment mellan PET and MR MR sag PET sag PET/MR sag
Case 3: 31-årig kvinna Tumören är lätt att avgränsa - involverar vagina men inte rectum MR sag PET/MR sag
Kliniska användningsområden Real-time navigator echo gating Kan användas för att kompensera för olika former av rörelse under bildtagningen både till PET och MR Speciellt värdefullt för lever, övre abdomen och lungor utan med Navigator placerad över diafragma för respirationsgating Graf som visar diafragmas rörelse
Kliniska användningsområden Hög mjudelsupplösning Bättre avgränsning av tumörer Bättre avgöra invasion i angränsade strukturer
A B E Case 4: 50-årig man med clear cell sarkom. FDG-PET/CT visar metaboliskt aktiv tumör men kan inte utesluta inväxt i ben. FDG-PET/MR visar tydligt tumören och ingen involvering av ben. FDG-PET/MR verkar lovande för att finna ev skelettinfiltration
Kliniska användningsområden Hög sensitivitet för skelettmetastaser
Case 5: 51-årig kvinna Recidiv av bröstcancer Inga kända skelettmetastaser Skannas i NaF-PET/CT och NaF-PET/MR projekt CT PET PET/CT
CT Case 5: 51-årig kvinna PET PET/CT MR PET PET/MR
Kliniska användningsområden Möjligt att kombinera PET med flera mer eller mindre advancerade MR sekvenser Diffusion-weighted imaging (DWI) Dynamic contrast-enhanced MR imaging (DCE-MRI) Blood oxygenation level dependent MR imaging (BOLD) Arterial spin labeling (ASL) MR spectroscopy (MRS) Multimodality Multiparametric Imaging of Tumor Biology with PET/MR - Olika PET-tracers i kombination med olika MR sekvenser
Case 6: 71-årig man Nydiagnosticerad tonsill/tungbas-cancer CT FDG-PET MR T2w PET/MR T2w MR DWI b=800 MR DWI ADC PET/MR ADC assessment PET/CT PET/MR
A FDG-PET/CT B PET/MR E cect C DWI: b=800 D ADC-map F T2w-MR Case 7 73-årig kvinna med spridd uteruscancer. FDG-PET för restaging. PET/MR och DWI kan öka den diagnostiska säkerheten i klinisk rutin
MR hyperpolarisator till PET/MR Hyperpolarisation av 13 C-märkta ämnen till MR spektroskopi av tumörmetabolismen. Tex kvot mellan 13 C-pyruvat och laktat, extracellulärt ph via 13 C-märkt bikarbonat. + en mängd andra 13 C-märkta ämnen kan användas till att ytterligare karakterisera tumörbiokemi. Lovande till monitorering af effekt af cancerbehandling och till karakterisering av tumörer.
Problem Attenueringskorrektion Kvantifiering spec hjärnan Lång undersökningstid för helkroppsundersökningar Dyrt Små lesioner i lungorna Kontraindikationer pacemaker/icd och ett fåtal metallimplantat
PET/MR: ett möjligt framtida scenario Regional PET/MR Hjärn-us (primära hjärntumörer, demens one stop shop) Helkropps PET/MR Barn, yngre vuxna med lymfom, kontraindiaktion till iv kontrast (allergi eller dålig njurfunktion) Helkropps PET/CT kombinerat med regional PET/MR Sarkom, cervixcancer, ÖNH-cancer, mfl MR ger information om T-stadie i TNM Bättre tumorkarakterisering mha MR, spec functionella MR sekvenser Ev med annan PET-tracer för hypoxia, proliferation, somatostatin receptors, Verklig multiparametric imaging
Konklusion Många trodde att MR skulle ta över och ersätta CT men istället har CT fortsatt att växa Inom PET kommer det säkert bli samma sak både PET/CT och PET/MR kommer att växa och ta en allt större plats i diagnostiken
Tack till: The John and Birte Meyer foundation Liselotte Højgaard Andreas Kjær Sune Keller Flemming Andersen Thomas Levin Klausen Thomas Beyer Søren Holm Annika Loft Anne Kiil Bertelsen Jacob Rasmussen Malene Fischer Camilla Bardram Johnbeck Karl Erik Jensen Karin Stahr Jakup Poulsen Marianne Federspiel Adam Espe Hansen Helle Hjorth Johannesen Ian Law
Thank you for your attention