PET/CT: Neue Möglichkeiten in der Infekt- und Entzündungsdiagnostik

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1 PET/CT: Neue Möglichkeiten in der Infekt- und Entzündungsdiagnostik PD Dr. med. Katrin Stumpe Institut für Radiologie und Nuklearmedizin Klinik Hirslanden 1

2 Inhalt 1. Konventionelle Nuklearmedizin 2. PET - Grundlagen der FDG PET - Entzündliche Erkrankungen (z.b. FUO) - Weichteilinfekte - Muskuloskeletale Infekte - Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen Implantaten (einschliesslich Prothesen) - Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 3. Schlussfolgerung

3 Konventionelle Nuklearmedizin in der Infekt- und Entzündungsdiagnostik 99m Tc-MDP/DPD 3-Phasen Skelettszintigraphie Gallium-67 (67-Ga) 111 In- markierte autologe Leukozyten 99m Tc-HMPAO markierte autologe Leukozyten 99m Tc-markierte Antigranulozyten Antikörper (BW 250/183)

4 99m Tc- Antigranulozyten Antikörper Szintigraphie (MOAB) Fokale Leukozytenanreicherung in der linken Fossa iliaca, physiologische Aufnahme in der rechten transplantierten Niere, Splenomegalie.

5 Inhalt 1. Konventionelle Nuklearmedizin 2. PET - Grundlagen der FDG PET - Entzündliche Erkrankungen (z.b. FUO) - Weichteilinfekte - Muskuloskeletale Infekte - Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen Implantaten (einschliesslich Prothesen) - Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 3. Schlussfolgerung

6 Grundlagen der FDG PET in der Infektdiagnostik - 18 F-FDG Aufnahme von aktivierten Granulozyten und Makrophagen (weisse Blutkörper) Yamada S. et al, 1995; Kaim A. et al, `Respiratory burst` der Makrophagen Babior BM. et al, Tage alte Infektion: Makrophagen um eine residuelle zentrale Nekrose

7 Infekt- und Entzündungsdiagnostik mit der PET Hohe Sensitivität der 18 F- FDG-PET bei - Entzündungen (z.b. FUO: Vaskulitiden) - Weichteil- und Knocheninfekten - Spondylitis-/ diszitis - chronische Osteomyelitis - Osteosynthesematerial assozierte Infekte - (Protheseninfekte)

8 Inhalt 1. Konventionelle Nuklearmedizin 2. PET - Grundlagen der FDG PET - Entzündliche Erkrankungen (z.b. FUO) - Weichteilinfekte - Muskuloskeletale Infekte - Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen Implantaten (einschliesslich Prothesen) - Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 3. Schlussfolgerung

9 Fieber unklarer Genese (FUO)* I Fieber 38.3 C oder höher, über 2-3 Wochen oder länger, keine Diagnose nach 1 Woche Spitalaufenthalt Infektionen in 13-43% Kollagenosen oder tumoröse Erkrankungen in bis zu 54% Keine Diagnose in 10-40% Vergleich zwischen Gallium 67 und FDG PET Gallium 67: Sens 67%, Spez 78% FDG PET: Sens 81%, Spez 86% FDG PET trägt zur Enddiagnose in 25%-69% bei Tokmak H et al, Int J Infect Dis 2014; 19:53-57 Bleeker-Rovers CP et al, Sem Nucl Med 2009, Review; 39:81-87 Keidar Z, et al, J Nucl Med 2008; 49: Federici L et al, Int J Clin Pract, 2008 *Petersdorf RG, et al, Medicine 1961, 40:1-30

10 Fieber unklarer Genese: Fall 1 71-jährige Patientin mit Riesenzellarteritis MIP Bockmans D, Arthritis Rheum 2006

11 Fieber unklarer Genese: Fall 1 71-jährige Patientin mit Riesenzellarteritis

12 Entzündliche Erkrankungen: Fall 2 43-jährige Patientin mit V.a. SAPHO Syndrom Schmerzen im Sterno-clavicular Gelenk b MIP Takeuchi K et al, Mod Rheumatol 2007; 17:67-71

13 Inhalt 1. Konventionelle Nuklearmedizin 2. PET - Grundlagen der FDG PET - Entzündliche Erkrankungen (z.b. FUO) - Weichteilinfekte - Muskuloskeletale Infekte - Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen Implantaten (einschliesslich Prothesen) - Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 3. Schlussfolgerung

14 Weichteilinfekte: PET Indikationen Abdominelle Infekte (e.g. Abzess, Colitis, Divertikulitis, Peritonitis) Vaskuläre Infekte (e.g. Graftinfekte, mykotisches Aneurysma) Kritisch Kranke / Immunsupprimierte Pat. (e.g. Toxoplasmose vs. Lymphom in HIV Pat., Chronisch granulomatöse Erkrankung) Echinococcus multilocularis Gungor T et al, Arch Dis Child 2001;85: Stumpe KDM et al, Infection 2007; 35:11-18 Keidar Z et al, J Nucl Med 2007; 48: Wasselius J et al, J Nucl Med 2008; 49: Simons KS et al, Intensive Care Med 2009 Oct 22 Murakami M et al, Ann Vasc Surg 2013

15 Weichteilinfekte: PET/CT Fall 1 59-jähriger Patient mit Graftimplantat in der Aorta descendens Keidar Z et al, J Nucl Med 2007; 48:

16 Weichteilinfekte: PET/CT Fall 2 65-jähriger Pat. mit V.a. Graftinfekt

17 Weichteilinfekte: PET/CT Fall 3 64-jähriger Pat. mit Leriche Syndrom und V.a. Graftinfekt

18 Weichteilinfekte: PET/CT Fall 4 64-jähriger Pat mit Leriche Syndrom PET/CT: Focal vermehrter FDG uptake auf Höhe der Bifurkation der linken A. femoralis communis

19 Inhalt 1. Konventionelle Nuklearmedizin 2. PET - Grundlagen der FDG PET - Entzündliche Erkrankungen (z.b. FUO) - Weichteilinfekte - Muskuloskeletale Infekte - Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen Implantaten (einschliesslich Prothesen) - Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 3. Schlussfolgerung

20 Knocheninfekte: FDG PET Indikationen Chronische Osteomyelitis der Extremitäten sowie im Stammskelett Spondylodiszitis Osteosynthesematerial assozierte Infekte (ausser Protheseninfekte?) De Winter F et al, J Bone Joint Surg Am 2001; 83-A: Hartmann A et al, Eur JNMMI 2007; 34: Palestro CJ, Love C, Sem Nucl Med 2009; 39:52-65 Nawaz A et al, Mol Imaging Biol 2010;12: Epub 2009 Oct 9. Van der Bruggen W et al, Semin Nucl Med. 2010;40:3-15 Jin H et al, Q J Nucl Med Mol Imaging 2014; 2014:85-93 Acsoy SY et al, Eur J Nucl Med Mol Inaging 2014

21 Bildgebende Verfahren zum Nachweis der chronischen Osteomyelitis (OM) Termaat MF et al, J Bone and Joint Surg Am 2005;87: Systematische Meta-analyse: Evaluation 23 klin. Studien FDG PET zeigte die höchste diagnostische Genauigkeit beim Nachweis oder Ausschluss der Diagnose einer chron. OM Sensitivitäten 96 %, Spezifitäten 91% Leukozyten Szintigraphie : Sens. 84%, Spec. 80% für das periphere Skelett Sens. 21%, Spec. 60% für das axiale Skelett FDG PET ist den anderen bildgebenden Verfahren beim Nachweis der chronischen Osteomyelitis im Stammskelett überlegen

22 Knocheninfekte PET/CT: Fall 1 55-jähr. Patient mit V.a. Osteomyelitis im rechten Oberschenkel nach Fraktur CT CT PET PET PET/CT Fusion PET/CT Fusion MRT

23 Knocheninfekte PET/CT: Fall 2 70-jähriger Pat. mit Sepsis a b b CT sag. PET PET/CT MRT cc a PET Uebersicht b Knie c Wirbelsäule PET CT sag. PET PET/CT MRT Stumpe KD, Zanetti M et al, AJR 2002

24 Diabetischer Fuss - Osteomyelitis in ca. 20% aller Pat. mit Fussulkus Amputationsrisiko erhöht - Keine klinische Zeichen in 44-68% aller Fälle - Welche Bildgebung? MRT? PET/CT? Keidar Z et al, J Nucl Med. 2005;46: Basu S et al, Nucl Med Commun. 2007;28: Schwegler B, Stumpe KDM et al, J Intern Med 2008; 263: Nawaz A et al, Mol Imaging Biol. 2010; 12:

25 Knocheninfekte PET/CT: Fall 3 Chron. Fussulcus bei einem Pat. mit D. m. und nicht vermuteter Osteomyelitis 99m Tc - MoAb FDG PET (MIP) 99mTc-MOAB: Nicht genau genug zur Differenzierung zwischen Weichteilund Knocheninfekt T1 w-mr scan mit Kontrast axiale FDG PET/CT FDG PET/CT und MRI: Osteomyelitis der vierten Zehe Schwegler B, Stumpe KDM et al, JIM 2008; 263:99-106

26 Knocheninfekte PET: Fall 4 Chron. Fussulcus bei einem Pat. mit D. m. und nicht vermuteter Osteomyelitis 99m Tc - MoAb FDG PET (MIP) Axiale FDG PET T1 w-mr scan mit Kontrast

27 Spondylitis? nach lumbaler Spondylodese: Fall 5 MIP CT Knochenfenster

28 Spondylitis? nach lumbaler Spondylodese: Fall 5 axial axial

29 Unterscheidung degenerativer von infektiösen Endplattenveränderungen: Vergleich PET und MRT 38 lumbale Bandscheibenniveaus in der MRT beurteilt: 25 Modic Typ I, 13 Typ II und 0 Typ III Fünf Spondylodiszitiden in 4 Patienten MRT: Zwei FN, 3 RP sowie 1 FP Diagnose einer Spondylodiszitis FDG PET: RP bei allen Spondylodiszitiden und RN bei allen deg. Endplattenveränderungen Stumpe KDM, Zanetti M et al.,ajr Nov 2002

30 V.a. Spondylodiszitis (Niveau L2/3) Sag T1w FSE MRI Sag T2w FSE MRI Cor. T1w CE MRI Sag. PET:

31 V.a. Spondylodiszitis auf Niveau L4/L5 Sag T1w FSE MRI Sag T2w FSE MRI Cor. T1w CE MRI Sag. PET: Falsch positive MRT Diagnose einer Spondylodiszitis

32 FDG-PET, serial plain radiography and bone scan in the diagnosis of infected hip prostheses 35 PET / 35 pat Read. Sens. Spec. Acc. Kappa PET % Serial plain radiogr % Bone scintigr % Stumpe KDM, Nötzli H et al., Radiology 2004

33 Fall 1: Patient mit V.a. Protheseninfekt a) b) (a) Korr. and (b) unkorr. coronale PET mit diffusem stark vermehrtem FDG uptake um den Prothesenkopf und -schaft (Pfeilspitzen).

34 Fall 1: Patient V. a. Protheseninfekt c) d)

35 Fall 1: Patient mit V.a. Protheseninfekt (e) Blutpool- und (f) Spätphase der Knochenszintigraphie mit diffus vermehrtem uptake (Pfeile) um die gesamten Hüftprothese e) f)

36 Fall 2: Patient mit Fremdkörperreaktion / Granulom a) b) (a) Korr. and (b) unkorr. coronale PET Schicht mit stark vermehrten FDG uptake vereinbar mit Infektion.

37 Fall 2: Patient mit Fremdkörperreaktion / Granulom (c) A.p. Bild der rechten Hüfte mit breiter Osteolyse (Pfeile) um den proximalen Femurschaft interpretiert als Granulom

38 Inhalt 1. Konventionelle Nuklearmedizin 2. PET - Grundlagen der FDG PET - Entzündliche Erkrankungen (z.b. FUO) - Weichteilinfekte - Muskuloskeletale Infekte - Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen Implantaten (einschliesslich Prothesen) - Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 3. Schlussfolgerung

39 Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET 18-F FDG- markierte Leukozyten: Infekt-spez. Tracer, bis zu 80% der Aktivität wird in Granulozyten gefunden: Nachweis akuter Infektherde 18-F choline: eingeschränkte Spezifität, da uptake im Prostatakarzinom und anderen Karzinomen sowie auch in Entzündungen 18-F Fluorid: Knochensuchendes Radionuklid Pellegrino D et al, J Nucl Med 2005; 46: Rini JN et al, Radiology 2006; 238: Wyss MT et al, Eur JNMMI 2004; 31: LIm R et al, J Pediatr Ortho 2007; 27: Nanni C et al, J Nucl Med 2010; 51: Ascoy SY et al, Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2014

40 18-F Fluorid PET Uptake reflektiert den Blutfluss / Knochenremodeling Einsatz bei Rückenschmerzen, Knochenvitalität, Frakturen, Knochengraft and Ostenekrose an Hüfte und Knie Diagnostische Genauigkeit ist besser als die der 99m Tc-MDP SPECT zum Nachweis benigner und maligner Skelettläsionen Ersatz der 99m Tc-MDP Knochenszinti?! Ovadia D et al; J Pediatr. Orthop. 2007; 27:90-93 Sterner et al, Int J Surg 2007; 5: LIm R et al, J Pediatr Ortho 2007; 27: Aratake M et al, Knee Surg Sports Trauma Arthrosc 2008, Oct 2 Dasa V et al; Clin Orthop Rel Res. 2008; 466: Strobel K et al; Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2010; 37: Fischer DR et al; Skeletal Radiol Oct; 39:987-97

41 Knochen: Tc-99m-Skelettszintigraphie und 18-F Fluorid PET 42 jährige Pat. mit rheumatologischer Erkrankung: Morbus Bechterew vorne hinten vorne hinten Skelettszintigraphie (a, b): Anreicherungen in der Wirbelsäule sowie den Ileosakralgelenken (ISG) Fluorid-PET (c,d) genauere Lokalisation der Anreicherungen mit Befall der kleinen Wirbelkörpergelenke und ISG Strobel K et al; Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2010;37: ; Epub 2010 May 27

42 18-F Fluorid PET/CT: Aktivierte Arthrose Fischer DR et al; Skeletal Radiol Oct;39: Epub 2010 Feb 23

43 18-F Fluorid PET/CT: Os trigonum Fischer DR et al; Skeletal Radiol Oct;39: Epub 2010 Feb 23

44 a) PET/MRI: Hüft Prothese FDG uptake um die linke Hüft TEP: Entzündung?

45 Mögliche PET/MRT Indikationen PET/MRT zur Differenzierung eines Infektes von sterilen Knochenmarksveränderungen: - Degenerative vs. infektiöse Veränderungen (Wirbelsäule) - Chronische Osteomyelitis - Diabetischer Fuss - Schmerzbeurteilung

46 Schlussfolgerung FDG PET und PET/CT sind sensitiv beim Nachweis - entzündlicher Erkrankungen (z.b. FUO) - chron. Osteomyelitis, Spondylodiszitis - Osteosynthesematerial assozierter Infekte Zukunft für 18 F-Fluorid PET im Ggs. zur Skelettszintigraphie Diagnostische Verbesserung mit der PET/CT verbindet Funktion mit Morphologie; PET/MRT? PET zur Sensitivität / CT zur Spezifität

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