Liikunnan sydänvaikutusten tutkiminen positroniemissiotomografialla

Transkriptio

1 Liikunnan sydänvaikutusten tutkiminen positroniemissiotomografialla Kari Kalliokoski FT, LitM, dosentti Akatemiatutkija Verenkierto- ja aineenvaihduntasairauksien molekyylikuvantamisen huippuyksikkö Valtakunnallinen PET-keskus Turun yliopisto Mitä on positroniemissiotomografia (PET) Toiminnallinen leikekuvantamismenetelmä Tuottaa kuvan tai kuvasarjan elimistön toiminnasta

2 PET-menetelmän etuja Kvantitatiivinen menetelmä Kohdekudokseen kajoamaton Fysiologisia prosesseja kuvaavia merkkiaineita on rajaton määrä (ainakin teoriassa) Erinomainen herkkyys Suhteellisen hyvä paikkaerottelukyky parhailla ihmisten kuvantamiseen sopivilla kameroilla noin 2 mm

3 Miten PET sitten toimii? Isotooppituotanto Syklotroni Radiokemia Kuva merkkiaineen kertymästä kohdealueelle Kuvaus [ 18 F]FDG Isotooppien tuotanto

4 Turku PET Centre Turku PET Centre

5 Esimerkiksi 18 F:n tuotanto Rikastettua vettä (H 2 18 O) pommitetaan vetyioneilla (H+) 8O p 1 9 F n 1 8O 18, 8 protonia and 10 neutronia, 8 elektronia 9F 18, 9 protonia and 9 neutronia, 8 elektronia Radiokemia

6 Merkkiaineen valmistus Tehdään ns. kuumakemiakammiossa (engl. hot cell) Esimerkiksi: deoksiglukoosi + 18 F Turku PET Centre 18 F-FDG fluoro-2-deoxy-D-glucose ( 18 F-FDG)

7

8 Tuikelaskin (scintillation counter) From Taken PET-kuvaus Turku PET Centre

9 Liikunta ja sydän PET:lla tutkittuna Sydänlihaksen PET-tutkimukset Akuutin kuormituksen vaikutukset tai liikuntaharjoittelun vaikutusten selvittäminen Verenvirtaus/perfuusio Hapenkulutus Glukoosinkäyttö Vapaiden rasvahappojen käyttö Laktaatin käyttö Hypoksia 15 O-H 2 O, 13 N-NH 3, 18 F-flurpiridaz 15 O-O 2, 11 C-asetaatti 18 F-FDG, 11 C-glukoosi 18 F-FTHA, 11 C-palmitaatti 11 C-laktaatti 18 F-fluoromiso, 18 F-FETNIM, 18 F-EF5 + muita, esimerkiksi reseptorimerkkiaineita ym. Tärkeää muistaa, että voidaan tutkia mitä tahansa kudosta: Luuranko- ja sydänlihas, jänteet, luut, aivot, keuhkot, maksa, haima, ym. sisäelimet, ym

10 PET-menetelmän erityisetuja liikunnan vaikutusten tutkimisessa 1. Voidaan tutkia kudoksia, joita ei muuten voida helposti tutkia ihmisillä 2. Voidaan tutkia alueittaisia eroja kohdekudoksissa 3. Voidaan tutkia asioita, joita mahdoton tai vaikea tutkia muilla menetelmillä Mitä rajoitteita PET:lla on liikuntatutkimuksissa Kohdekudoksen liike

11 PET-kuvaus liikunnan aikana Kari Kalliokoski PET-kuvaus liikunnan jälkeen Bojsen-Moller et al. JAP

12 Mitä rajoitteita PET:lla on liikuntatutkimuksissa Kohdekudoksen liike Aikaresoluutio } Kallis Ei helposti saatavilla Vaatii erityisosaamista monilla eri aloilla Kari Kalliokoski Heinonen et al. AJP-H,

13 Sydämen aineenvaihdunta ja liikunta - PET-tutkimuksia Kemppainen et al. J Physiol

14 Kemppainen et al. J Physiol

15 Muut sydämen PET-tutkimukset ja liikunta

16 Heinonen et al. J Physiol Sydän, liikunta ja PET-tutkimukset - Mitä tulevaisuudessa?

17 Yhteenveto PET on kuvantamismenetelmä, joka mahdollistaa elimistön fysiologisten prosessien toiminnan mittaamisen kohdekudokseen kajoamattomasti. PET soveltuu hyvin myös liikuntatutkimuksiin ja erityisesti sydämen osalta voidaan saada ainutlaatuista tietoa, jota ei muilla menetelmillä voida saada, tai ei ainakaan yhtä kajoamattomasti Tähän mennessä PET:lla on tutkittu liikuntatutkimuksissa sydämen osalta lähinnä verenvirtausta ja aineenvaihduntaa. PET tarjoa oivan välineen myös esimerkiksi reseptoritoiminnan selvittämiseen ja yhdistettynä muihin kuvantamismenetelmiin esimerkiksi kardiologisiin harjoitteluinterventiotutkimuksiin KIITOKSET PET EXE-team Jarna Hannukainen Minna Yli-Karjanmaa Anna Savolainen Jussi Toivanen Joonas Eskelinen Mikko Koivumäki Tiina Saanijoki Muita Ilkka Heinonen Jukka Kemppainen Kirsi Virtanen Jukka Kapanen Riikka Kivelä Antti Kiviniemi Mikko Tulppo Taija Juutinen Jussi Hirvonen Timo Takala RAHOITTAJAT Suomen Akatemia Opetus- ja kulttuuriministeriö European Foundation of Study of Diabetes Orionin tutkimussäätiö VSSHP:n EVO-rahoitus