Liikunnan sydänvaikutusten tutkiminen positroniemissiotomografialla Kari Kalliokoski FT, LitM, dosentti Akatemiatutkija Verenkierto- ja aineenvaihduntasairauksien molekyylikuvantamisen huippuyksikkö Valtakunnallinen PET-keskus Turun yliopisto kari.kalliokoski@tyks.fi www.exercise.fi 15.11.2012 1 Mitä on positroniemissiotomografia (PET) Toiminnallinen leikekuvantamismenetelmä Tuottaa kuvan tai kuvasarjan elimistön toiminnasta 15.11.2012 2 1
15.11.2012 3 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 15.11.2012 4 2
Miten PET sitten toimii? Isotooppituotanto Syklotroni Radiokemia Kuva merkkiaineen kertymästä kohdealueelle Kuvaus [ 18 F]FDG 15.11.2012 5 Isotooppien tuotanto 15.11.2012 6 3
Turku PET Centre 15.11.2012 7 Turku PET Centre 15.11.2012 8 4
Esimerkiksi 18 F:n tuotanto Rikastettua vettä (H 2 18 O) pommitetaan vetyioneilla (H+) 8O 18 + 1 p 1 9 F 18 + 0 n 1 8O 18, 8 protonia and 10 neutronia, 8 elektronia 9F 18, 9 protonia and 9 neutronia, 8 elektronia 15.11.2012 9 Radiokemia 15.11.2012 10 5
Merkkiaineen valmistus Tehdään ns. kuumakemiakammiossa (engl. hot cell) Esimerkiksi: deoksiglukoosi + 18 F Turku PET Centre 18 F-FDG 15.11.2012 11 2-fluoro-2-deoxy-D-glucose ( 18 F-FDG) 15.11.2012 12 6
15.11.2012 13 15.11.2012 14 7
Tuikelaskin (scintillation counter) From http://www.xenoblis.com/services/analytics/quantification-with-radio-elements/ Taken 3.11.2012 15.11.2012 15 PET-kuvaus Turku PET Centre 15.11.2012 16 8
Liikunta ja sydän PET:lla tutkittuna 15.11.2012 17 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. 15.11.2012 18 9
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 15.11.2012 19 Mitä rajoitteita PET:lla on liikuntatutkimuksissa Kohdekudoksen liike 15.11.2012 20 10
PET-kuvaus liikunnan aikana Kari Kalliokoski 15.11.2012 21 PET-kuvaus liikunnan jälkeen Bojsen-Moller et al. JAP 2010 15.11.2012 22 11
Mitä rajoitteita PET:lla on liikuntatutkimuksissa Kohdekudoksen liike Aikaresoluutio } Kallis Ei helposti saatavilla Vaatii erityisosaamista monilla eri aloilla 15.11.2012 23 Kari Kalliokoski Heinonen et al. AJP-H, 2011 15.11.2012 24 12
Sydämen aineenvaihdunta ja liikunta - PET-tutkimuksia 15.11.2012 25 Kemppainen et al. J Physiol 2002 15.11.2012 26 13
Kemppainen et al. J Physiol 2002 15.11.2012 27 15.11.2012 28 14
Muut sydämen PET-tutkimukset ja liikunta 15.11.2012 29 15.11.2012 30 15
Heinonen et al. J Physiol 2008 15.11.2012 31 Sydän, liikunta ja PET-tutkimukset - Mitä tulevaisuudessa? 15.11.2012 32 16
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. 15.11.2012 33 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 15.11.2012 34 17