Kliininen isotooppikuvantaminen 2.5.18 Antti Loimaala LT, Dos., oyl HUS-Kuvantaminen Isotooppiyksikkö, Meilahti HYKS
Isotooppilääketiede (Nuclear medicine) Useimmissa maissa oma lääketieteen erikoisala Suomessa kliininen fysiologia ja isotooppilääketiede Vahva asema tutkimuksessa Anatomia fysiologia metabolia reseptorit?
The role of nuclear medicine in imaging MRI PET US GK SPET MEG PET MRI PET (SPET) PET SPET PET (SPET) PET Receptors Molecular pathways Drug distribution Signal Transduction Gene Expression MRI CT Physiology Metabolism Structure
PERIAATE Kuvausaine (=merkkiaine, radiolääke): kantaja + säteilijä Merkkiaine potilaaseen: iv, ic, sc, po, intratumoraalinen Viive merkkiaineen annosta kuvaukseen: välitön tunteja Kuvaus gammakameralla tai PETkameralla
PERIAATE Kuvatiedon käsittely, arviointi, tulkinta, tallennus Potilas säteilee, ei laitteet (vrt. rtg) Kuvien määrä tai kuvattavan alueen laajuus ei korreloi säderasitukseen (pl. TT) Merkkiaineista ei sivuvaikutuksia (paitsi 131 I hoito) Allergiat tai huono kunto eivät estä tutkimusta
SÄDERASITUS Yhden tutkimuksen efektiivinen annos 1-10 msv Vastaa 0.5 3 vuoden keskimääräistä taustasäteilyä Raskaus, lapset ALARA-periaate (As Low As Reasonably Achievable)
Terminologiaa Gammakuvaus Gammakameralla tehtävä tavanomainen isotooppitutkimus (luusto, sydän, keuhkot, aivot, munuaiset, infektiokuvaus ym.), merkkiaineena useimmiten teknetium ( 99m Tc) SPET (Single Photon Emission Tomography) Gammakameralla tehtävä tomografiakuvaus, vrt. CT PET (Positron Emission Tomography) Positronisäteilijöillä (yleisin 18 Fluori-FDG) ja PET-kameralla tehtävä metabolinen kuvaus
Ei vain rakennetta - aina myös fysiologiaa ja metaboliaa
Metabolinen erotuskyky 10-12 aivoreseptorit ja välittäjäaineet
Basics 1. Radioaktiivinen aine on molekyylissä, joka hakeutuu sopivaan paikkaan elimistössä 2. Säteilevästä potilaasta kuva gamma- tai PET-kameralla, joka muuttaa säteilyn valoksi, sähkösignaaliksi ja lopulta kuvaksi 3. Kuvataan hakeutumisvilkkautta, reseptoreja, metaboliaa, antigeeneja, ei rakennetta
Puoliintumisaika 99m Tc puoliintuu 6,02 tunnissa http://www.walterfendt.de/ph11e/lawdecay.htm
Radioaktiivisia leimoja vähän, hakeutuvia aineita useita erilaisia 99m teknetium (Tc, >90% gammatutkimuksista) 18fluori (PET) 123 jodi, 131 jodi ( 201 tallium) 21kromi 68Ga ym.
Erilaisia odotusaikoja ennen kuvausta - erilaisia hakeutumisaikoja sekunteja 24 tuntia 2-3 tuntia
Kuvausmenetelmät Still-kuvat Aikasarjat eli dynaamiset kuvat Leikekuvat sisärakenteesta Fuusiokuvat: anatomia + metabolia
Still-kuva: Luuston gammakuva 3 tuntia merkkiaineen annon jälkeen
Elokuva - esim. 40 sekuntia/ruutu
Normaali munuaistoiminta
Munuaisvaltimoahtauma oikealla
Nähdään toiminnallisia häiriöitä, jotka eivät (vielä) rakenteellisia
Mekaanista pumppu ilmavirtaus venttiili Toimintaa Metabolista hakeutumisvilkkaus suodatus Täsmäleimausta solut välittäjäaineet reseptorit
Yleisimmät isotooppitutkimukset PET-TT -kuvaus Luuston gammakuvaus Sydänlihasperfuusion gammakuvaus Vartijaimusolmukkeen gammakuvaus (Keuhkojen gammakuvaus) Munuaistoiminnan gammakuvaus Aivojen dopamiinitransportterien gammakuvaus
Muita isotooppitutkimuksia/hoitoja Isotooppihoidot: 131 I, 32 P (Aivoperfuusion gammakuvaus) Somatostatiinireseptoreiden PET-kuvaus Lisäkilpirauhasen gammakuvaus Tulehduspesäkkeen gamma-/pet-kuvaus Kilpirauhasmetastaasien gammakuvaus
Luuston gammakuvaus Tc-merkatut difosfonaatit Adsorboituu luun pinnalle Kuvastaa osteoblastien aktiivisuutta ja luun verenkiertoa Metabolinen reaktio sairauteen Neoplasia Trauma Tulehdus Kuvastaa toiminnallista muutosta Näkyy ennen rakenteellista muutosta On epäspesifinen
Luuston gammakuvaus Edut Metabolinen kuva luustosta Koko luusto kerralla Noninvasiivinen, rasittamaton, halpa Sensitiivinen Ei kontraindikaatioita Haitat Epäspesifinen Anatominen resoluutio huono (fuusiokuvantaminen, SPET-TT auttaa) sädetutkimus
Erotusdiagnostiikkaa luuston gammakuvauksessa Metastaasit Primaari luutuumori Degeneratiivinen muutos Artriitti Trauma Leikkaus, sädehoito Tulehdukset Pehmytosamuutos Aineenvaihduntasairaus Luuinfarkti
Sepelvaltimotaudin diagnostiikka Anamneesi Rasituskoe väärät pos. - naiset, LVH, WPW ym. väärät neg. - lääkitys, riittämätön rasitus, EKG ei tulkittavissa LBBB TT, UKG, MRI Sydänlihaksen perfuusiotutkimus Angiografia
Sydänlihaksen perfuusiotutkimus Pp-rasitus, adenosiini, regadenosoni, dobutamiini Kuvaus: rasitus, lepo - tulkinta Noninvasiivinen Onnistuu lähes kaikille Perfuusio ja funktio
PERFUUSIOTUTKIMUKSEN KÄYTTÖALUEET Sepelvaltimotaudin diagnostiikka Koronaariahtaumien merkityksen arviointi Viabiliteetin arviointi Hoidon arviointi - 10% < LVM >10% Ennusteen arviointi Hoitotoimenpiteiden seuranta
Pt. 1 Tupakoiva rouva, COPD/astma, ASO-tauti, diabetes. rasitushengenahdistusta ja ajoittaista rintakipua. 2012 rasituskokeessa huono suorituskyky. p.k. sydänlihasperfuusion gammakuvaus.
Pt 1: Rasitus
Pt. 2 52 v mies, RR +, Kol +, tupakka +, DM -. Vuonna 2002 operoitu oikeasta alaraajasta ilmeisesti luusyöpä Bakussa, oikea alaraaja nivustasolle asti amputoitu, proteesi käytössä. Esiintynyt vuoden ajan rintakipua ja hapen loppumisen tunnetta. Oireita esiintyy sekä rasituksessa, mutta esim. kumartuessa. P.k. sydämen isotooppiperfuusiotutkimus lääkkeellisenä, onko viitteitä ennustemielessä merkittävästä iskemiasta?
Rasitus Tutkimus tehdään adenosiini-infuusiona 6 min, infuusionopeus 117,6 ml/h (5 mg/ml). Syketaso nousee ad 130/min (72 %). Happisaturaatio säilyy normaalina. Oireina hengityksen vaikeutuminen, suun kuivumista, röyhtäilyä ja silmien tuntuminen tavanomaista suuremmilta, lisäksi infuusion aikana keuhkot tuntuvat lämpimiltä. Ei varsinaisia rintakiputuntemuksia. Verenpaine nousee ad 152/74 mmhg mutta laskee jo infuusion aikana lähtötasolle. EKG:ssä ei merkittävää ST-segmentin muutosta. Ei myöskään rytmihäiriöitä.
Pt. 2: Lepo vs. rasitus
Lepo Rasitus
Reseptorikuvantaminen Dopamiinireseptorikuvaus Dopamiinitransporttereihin sitoutuva merkkiaine Alentunut tiheys Parkinsonin taudissa striatumin alueella Kvantitointi mahdollista
Kinetics of the Tracer
Ioflupaani (DatScan ) - Normaali
Lewynkappaletauti (LBD)?
Reseptoriaktiivisuus eri tiloissa
Pyyntö v. 2008 Kyseessä 62-v nainen, jolla Parkinsonin tauti-dg vuonna oikean alaraajapainotteisen jäykkyyden pohjalta. Lääkitystarve ollut varsin vähäinen ja oireistossa ei selvää etenemistä. Tällä hetkellä lääkityksenä Eldepryl 10 mgx1 sekä Sifrol 0,7 mg x1. Jääty miettimään onko kuitenkaan Parkinsonin tauti kyseessä. Pk. Beta- CIT-SPECT, Parkinsonin tautiin viittaavia löydöksiä?
beta-cit
Lausunto. Tulkinta: Todetaan selvin DAT-pitoisuuden alenema oikeassa caudatuksessa ja merkitseviä muutoksia myös molempien putamenien alueella. Löydös sopii Parkinsonin tautiin.
2. Pyyntö 2012 V- 99 priv. puolella Parkinson-dg. Oireena ainoastaan alaraajajäykkyys. Pään MRI:ssa oik. tyvitumakeinfarkti. Oireet eivät näinkään pitkän seuranta-ajan puitteissa ole merkittävästi edenneet. Selässä spinaalistenoosi-epäily, joka voisi oireita selittää. PD-lääkitystä lähdettiin vähentämään, jonka jälkeen selkä meni aivan jumiin. V. 08 DAT-scanissa oli oik. puolella poikkeavaa. P.k. kontrolli-tutkimus - onko kuvantamislöydöksissä etenemistä? Sopisiko infarktijäljen aiheuttamaksi?
MRI
Vartijaimusolmuke, sentinel node Ensimmäinen paikallinen imusolmuke, johon imuneste kulkeutuu malignista kasvaimesta Miten rauhanen paikannetaan? Onko rauhasessa metastaasi?
Vartijaimusolmukekuvauksen käyttöalueita Rintasyöpä Melanooma Suun ja nielun syövät Vulva- ja peniskarsinooma Rektumkarsinooma
Tulehduksen diagnostiikka isotooppimenetelmin Funktionaalista kuvantamista Tulehduksen aiheuttama biokemiallinen/ fysiologinen muutos näkyy jo ennen morfologisia muutoksia Koko kehon kuvaus Epäspesifisiä Ei-bakterielli/ bakterielli tulehdus
Isotooppimenetelmiä Leimatut leukosyytit Luuston gammakuvaus PET-kuvaus (FDG) 99m Tc-leimattu antibiootti (siprofloksasiini) Peptidit Ga-sitraatti Leimatut vasta-aineet
53v mies Intian matkan jälkeen kerran kuussa kuumejakso 2-3vrk. Thx, vatsan-uä, vartalon-tt ei selittävää. Lab kokein haettu laajalti esim. parasiitti-infektiota, maligniteettia tai vaskuliittia. Sinuiittiin aloitettiin ab-hoito, jonka jälkeen vointi kohentunut selvästi. Kuumeilu ei ole residivoinut ja kokee itsensä terveemmäksi kuin aikoihin.
8v poika, perusterve. 3pvää korkeaa kuumetta ja oikea nilkka kipeytynyt. CRP 106. Voimakas aristus tibian distaalipäässä. Oikea nilkka kuumottaa, lievästi turvonnut. RTG:ssä pientä rtg-positiivista hippua tibian distaalipäässä.
MRI:ssä patologista signaalia, ensisijaisesti osteomyeliitti. Ab-hoidolla parantunut.
Lapsella pitkään epäselvä kuumeilu, CT ja MR negatiiviset, löytyykö infektiofokusta? PET/TT
PET indikaatioita
PET-aineet positroniemittereitä Fluori-18 110 min Gallium-68 68 min Happi-15 2 min Hiili-11 20 min Sokerimetabolia SST-reseptorit sydänlihas aivoreseptorit www.icnmp.edu.mx
Miksi FDG kertyy kasvaimiin? Normaali solu Kasvainsolu FDG-6-P Glukoosi 6-fosfataasi FDG Glukoosi 6-fosfataasi FDG-6-P Glykolyysi Heksokinaasi Heksokinaasi Glykolyysi G6P Glukoosi 6-fosfataasi D-glukoosi G6P Glukoosi 6-fosfataasi
PET-TT:n käyttö Onkologiassa: muutoksen pahanlaatuisuuden arviointi kohteissa, joista koepalan saaminen on vaikeata paikallisen ja alueellisen leviämisen sekä etäpesäkkeiden arvioiminen (staging) residiivikasvaimen varhais- ja erotusdiagnostiikka sädehoidon ja syövän lääkehoidon vasteen arviointi pahanlaatuisen kasvaimen varhainen osoittaminen riskiryhmillä tai potilailla, joilla on vain viitteellisiä biokemiallisia verimuutoksia tai epämääräisiä muutoksia röntgenkuvissa sädehoidon suunnittelun optimointi
Hodgkinin tauti, ennen hoitoja
Hodgkinin tauti, 2 hoitokuurin jälkeen
PET/TT: lymfooma
MUNUAIS-CA METASTAASI sacrumin edessä
Neuroendokriininen kasvain (NET) * Alku NE-soluista, <1% kaikista maligniteeteista * Oletetaan lähtevän sikiökautisesta suolesta * Kasvavat hitaasti, oireet tulevat usein myöhään, metastaaseja dg-vaiheessa * Dg perustuu histologiaan kun oireita ilmenee Ripuli, flushing, hypoglykemia, hypertonia * Erittävät solutyypilleen ominaisia hormonaalisia tuotteita Serotoniini, katekoliamiinit, ACTH, GH, neuropeptidi K, substanssi P, bradykiniini, kallikrein, prostaglandiinit * Kasvavat missä tahansa elimessä * M=N
NET:n luokitus Krenning E. ym. Nature Rev Oncol 2014
PET/TT:llä kuvattavia NET:a Virgolini ym. EJNMMI 2010
Isotooppi ja peptidi Hofman M ym. Radiographics 2015
Metabolic pathways of NET imaging Koopmans ym. Crit Rev Oncol/ Hematol 2009
SSR ja 68 Ga-DOTA-TOC/NOC JNM 2011
Medullaarinen kilpirauhas-ca SST-γ-kuvaus vs. 68-Ga-DOTATOC-PET/TT
Ga-68 Dotatoc PET/TT-kuvaus Haiman neuroendokriininen karsinooma
Potilaalla ohutsuolilähtöinen neuroendokriininen kasvain joka metastasoinut maksaan. Uutena löydöksenä munuaisissa molemmin puoleiset pesäkkeet joiden luonne epäselvä. Pk. Gallium-Dotanoc PET
FDG-PET PROSTATA-CA Kol-PET
F-Koliini vs. 68-Ga-PSMA 23.6.15 6.15 26.11.15
Prostata-ca: Luustokartta, TT, PET 10/15 11/15 12/15
Pt. * Diagnoosi, oireet, kysymysasettelu: 64v nainen, jolla kemosädehoidettu kerviksin stage IIB epidermoidikarsinooma. Hoito päättynyt 5/2015. Papanäytteessä toistuvasti HSIL löydös, kliinisesti kerviksiä ei pysty luotettavasti tutkimaan (vaginan pohja strikturoitunut). UÄ:llä kerviksillä epäselvä n. 1cm läpimittainen muutosalue. MRIssä epäily residuaalituumorista, joka kasvanut 7/15 kuvaukseen verrattuna. Biopsia ei onnistu. p.k. PET-TT, onko aktiivista tautia?
Epäselvä kuumeilu, vaskuliitti?
Pt. Diagnoosi, oireet, kysymysasettelu: Tutkimuksissa hypersedimentaation vuoksi. Vas. kädessa a.radialis pulssi ei tunnu. Yllätyslöydöksenä seropositiivinen nivelreuma, joka on ollut vähäoireinen mutta on kestänyt vuoksia, Rg-tutkimuksessa eroosioita todetaan. Päkiät, oik. käden II MCP-nivel oirelee. Pulssieron vuoksi on tehty aortan MRI. Laskevassa torakaaliaortassa on pitkällä matkalla seinämäpaksunnosta. Tämä on epäspesifi löydös, taustalla voisi olla ateroskleroosi mutta myös arteriitti on mahdollinen. Oikealla truncus brachiocephalican tyvessä on myös laakeaa seinämä paksunnosta. Abdomenin puolella viskeraalivaltimot ja munuaisvaltimot ovat tyvialueeltaan avoimet. Syntyy vaikutelma että vasemmalla arteria subklaviassa arteria mammaria internan lähtökohdan distaalipuolella olisi kaventumaa mutta tämä jää aivan kuvakentän rajalle. Oikealla arteria subclavia näkyy vain hyvin lyhyeltä matkalta. P.k. vartalon PET-CT - onko kyseiset aortan ja sen isojen haarojen muutokset ateroskleroosia tai aortiittia?
Pt: Ateroskleroosi vai vaskuliitti?
Vaskuliitti
Hoito relapsi? 23.2.12 6.3.13
Sydänsarkoidoosi: Voimakas tulehdus kammioväliseinässä (valko-puna-vihreä, nuoli). B) Imusolmukkeita mediastinumissa (nuoli).
Aivoperfuusio - epilepsia Iktaalinen Interiktaalinen
Pt: Hoitoresistentti paikallisalkuinen epilepsia. Iktaalinen SPECT tehty video-eeg-tutkimuksen yhteydessä. P.k. interiktaalinen SPECT Subtraktio +2 SD ja fuusio-mri Iktaalinen
Dementia: MRI
Diagnoosi,oireet,kysymysasettelu: 64 v nainen. 07 diagnosoitu paikallisalkuinen epilepsia. Kohtaukset dysfasiaa, raajakömpelyyttä, muistiongelmia, puheentuoton hidastumista ja sekavuutta. Ei tajuttomuus-kouristuskohtauksia. Työkyky alentunut muistiongelmien vuoksi. 6 / 13 neurologisiin tutkimuksiin raajaheikkouden ja muistiongelmien vuoksi. Ensimmäiset ongelmat uusien laitteiden käytön oppimisessa alkaneet jo vuonna 2010, vaikea muistaa mitä aikaisemmin puhuttu, unohtaa tehdä sovittuja asioita, vaikeuksia oppia uusia toimintapoja. Käytännön taidot heikentyneet, toiminta hitaampaa, oma-aloitteisuus heikentynyt, harrastukset vähentyneet. MMSE (kesäkuussa) 25 / 30... MMSE 9/30. Pään MRI:ssä hippokampukset Scheltens 2. p.k FDG-PET tutkimus. Onko frontotemporaaliseen degeneraatioon viittaavaa? Onko Alzheimerin taudille tyypillistä? Autoimmuunienkefaliittiin (NMDA reseptori vasta-aine positiivinen) voi liittyä hypermetaboliaa, näkyykö?
FTD?
Dementia FDG-PET Diagnoosi, oireet, kysymysasettelu: 68-vuotias juristi. Nuorempana hyvin terve, ei erillisiä neurologisia tautitiloja. Johto-oireet: 1. Depressio, itsetuhoajatukset. 2. Muistin ja tiedonkäsittelyhaasteet.
Dementia FDG-PET
Alzheimerin tauti
18F-amyloidi-PET 18 F-florbetapir 18 F-florbetaben 18 F-flutemetamol Amyloidi-PET 11C -PiB
Mountz J ym. Neuroimage Clin 2015
AT MCI Terve 18F-flutemetamol Hatashita S ym. 2014
Aivojen amyloidi-pet: A) -potilas, kertymää vain valkeassa aineessa. B) potilas, harmaassa aineessa runsaasti amyloidikertymää (MCI/AT?). A B