Prostata-Karzinom C-11 Cholin

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1 Struktur des Seminars Nuklearmedizinische Diagnostik Onkologie PET/CT II [ 11 C]Cholin: Prostatakarzinom [ 68 Ga]DOTATOC: Neuroendokrine Tumoren [ 18 F]FET: Hirntumoren Cholin-Aufnahme im Prostatakarzinom Prostata-Karzinom C-11 Cholin eicosanoids Lyso-Ptd-Cho FPA lpl GPC pd G3P at Glycolysis PA Acyl-CoA Ptd-Cho plb (membrane) Cho pap DG dgk TG pct CDP-Cho ct P-Cho ck CT CT CT: High affinity and low affinity choline transporter CK: choline kinase CH R 3 N + OH CH 3 Nuklearmedizinische Klinik im Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München HJ Wester, TU Munich Cholin PET/CT für f r die Bildgebung des Prostatakarzinoms [ 11 C]Cholin und [ 18 F]FCH bei rezidivierender Erkrankung: PET/CT Studien 11 H 3 C N + OH H 3 C CH 3 18 FH 2 OH CH 3 CH 3 C N + [ 11 C]Cholin [ 18 F]Fluoroethylcholin (FEC) [18F]Fluoromethylcholin (FC) Schwarzenböck,, und Krause (2011, im Druck)

2 [ 11 C]Cholin-PET/CT: Detektionseffizienz Biochemisches Rezidiv Prostatakarzinom n = 63 Patienten; mittleres PSA = 5.9 ng/ml, ng/ml Detektionsrate [%] % 43% 62% 73% 0 PSA <1ng/ml 1 PSA 1-<2ng/ml 2 PSA 2-<3ng/ml 3 PSA 4>3ng/ml [ 11 C]Cholin-PET/CT Prostatakarzinom Rezidiv - Synopsis Rationale Cholin-PET/CT Diagnostik beim Prostatakarzinomrezidiv? Ja! Stellenwert belegt Krause et al. EJNMMI (2008, 35: 18-23) [ 11 C]Cholin-PET/CT: Therapieplanung Prostatakarzinomrezidiv rezidiv Operation (?) konformale Bestrahlung Chemotherapie antihormonelle Therapie Bestrahlungsplanung Biochemisches Rezidiv Pat., 63 Jahre, Prostatakrebs Prostatektomie 1998 Keine HTx or RTx 7/06 PSA-Anstieg: 0,9 ng/ml [ 11 C]Cholin-PET/CT Lokal Regional (Lymphknotenmetastasen) Fernmetastasen Diagnostisches Management Souvatzoglou et al. (2011) Individualisierte Bestrahlungsplanung Pat., 65 Jahre, Prostatakarzinom pt 3a, pn 0 (0/15), R 0, GII Gleason Score 7 (4+3) Prostatektomie 6/2005 Keine HTx or RTx 10/05 PSA-Anstieg: 31,0 ng/ml [ 11 C]Cholin-PET/CT Multimodales Imaging 11 C]Cholin-PET/CT und DWI [ 11 A B C AD PET/CT PET DWI (b=600) fused DWI-T1w bone metastases lymph node metastases local recurrence Souvatzoglou et al. (2011) Beer, Eiber, Souvatzoglou, und Krause (Lancet Oncology, 2011 Feb;12(2):181-91]

3 [ 11 C]Cholin Prostatakarzinom: : Patient #1 Cholin-PET/CT Prostatakarzinom, 74 Jahre Diagnose: PC, ED: 9/1994 Anamnese: Prostatektomie 10/1994 antihormonelle Therapie aktuell: PSA-Anstieg auf 9 ng/ml in einem Jahr unter antihormoneller Therapie (2007) Fallbeispiele Re Staging Therapiestrategie? [ 11 C]Cholin Prostatakarzinom: : Patient #1 [ 11 C]Cholin Prostatakarzinom: : Patient # 5, 74 Jahre Diagnose: PC, ED: 9/1994 Anamnese: Prostatektomie 10/1994 antihormonelle Therapie aktuell: PSA-Anstieg auf 2,8 ng/ml in einem Jahr unter antihormoneller Therapie Re Staging Therapiestrategie? [ 11 C]Cholin PC: sensitiv lesen [ 11 C]Cholin Prostatakarzinom: : Patient # PSA 2,8 ng/ml, 74 Jahre Diagnose: PC, ED: 9/1994 Anamnese: Prostatektomie 10/1994 antihormonelle Therapie aktuell: PSA-Anstieg auf 9 ng/ml in einem Jahr unter antihormoneller Therapie Re Staging Therapiestrategie? Diagnose: Lokalrezidiv

4 Prostatakarzinom: Patient # 2 Prostatakarzinom: Patient # 2 Diagnose:,, 67 Jahre Prostata-Ca Ca.; ED: 03/2004; pt3, pn0, Ro Anamnese: Z. n. RRP 03/2004; aktuell: PSA-Anstieg Anstieg 1,04 ng/ml Filiae? Rezidiv Prostata-Ca Prostatakarzinom: Patient # 2 Prostatakarzinom: Patient # 2 Diagnose:,, 67 Jahre Prostata-Ca Ca.; ED: 03/2004; pt3, pn0, Ro Anamnese: Z. n. RRP 03/2004; aktuell: PSA-Anstieg Anstieg 1,04 ng/ml Filiae? Befund: Lokalrezidiv Prostata-Ca Ca. Prostatakarzinom: Patient # 3 Prostatakarzinom: Patient # 3, 73 Jahre Diagnose: Prostatakarzinom, ED: 2008; pt2 bpn0m0g3, Gleason 8; Anamnese: Z. n. RRP 07/2008; ipsa 12 ng/ml, PSA postop 4,19 ng/ml; Re-Staging?

5 Prostatakarzinom: Patient # 3 Prostatakarzinom: Patient # 3, 73 Jahre Diagnose: Prostatakarzinom, ED: 2008; pt2 bpn0m0g3, Gleason 8; Anamnese: Z. n. RRP 07/2008; ipsa 12 ng/ml, PSA postop 4,19 ng/ml; LK-Metastase: Stromgebiet Iliaca interna Befund: Re-Staging? Lymphknotenmetastase im Stromgebiet der Iliaca interna li., medial des Acetabulum Prostatakarzinom: Patient # 4 Prostatakarzinom: Patient # 4, 74 Jahre Diagnose: Prostatakarzinom, ED: 05/2002; Gleason 7; Anamnese: Z. n. RPE 05/2002 aktuell: PSA-Anstieg auf 46, 96 ng/ml Re-Staging? LK-Metastase periklavikulär I Prostatakarzinom: Patient # 4 Prostatakarzinom: Patient # 4 LK-Metastase periklavikulär II LK-Metastase mediastinal I Ossäre Metastase

6 Prostatakarzinom: Patient # 4 Prostatakarzinom: Patient # 4 LK-Metastase mediastinal II LK-Metastasen iliacal Ossäre Metastase Prostatakarzinom: Patient # 4 Prostatakarzinom: Patient # 4 Ossäre Metastasen Lungenmetastase Ossäre Metastase Prostatakarzinom: Patient # 4 Prostatakarzinom: Patient # 4, 74 Jahre Diagnose: Prostatakarzinom, ED: 05/2002; Gleason 7; Anamnese: Z. n. RPE 05/2002 aktuell: Befund: PSA-Anstieg auf 46, 96 ng/ml Re-Staging? Multiple Lymphknotenmetastasen: periklavikulär li., mediastinal, iliacal Multiple Skelettmetastasen Lungenmetastase Mittellappen

7 [ 11 C]Cholin Prostatakarzinom: : Patient # 5 Fallbeispiel Patient # 5 Abbildung 2 Rezidivdiagnostik II: Lymphknotenrezidiv, 70 Jahre Diagnose: PC, ED: 4/2009 Anamnese: Prostatektomie 4/2009 keine weitere Therapie 2/2010: PSA-Anstieg auf 5,03 ng/ml Re Staging Therapiestrategie? Lymphknoten (Durchmesser 6 mm) Neuroendokrine Tumoren NET-Lokalisationen Neuroendokrine Tumoren ~ 65 % Magendarmtrakt ~ 30 % Tracheobronchialtrakt & Pulmonal Gustafsson et al., Cur Opin Oncology,, 2008 Neuroendokrine Tumoren : SSR Expression Neuroendokrine Tumoren in vitro Rezeptor-Status Gastrinom, Glukagonom 100 % Insulinom 72 % Paragangliom 92 % MTC 38 % Karzinoid 88 % SCLC 57 % Phäochromozytom 73 % Selten, eher langsam wachsend (im Vergleich zu Adeno-Ca Ca) Phänotyptisch zum System der disseminierten neuroendokrinen Zellen gehörig (APUD( APUD-Zellen) Reubi et al., JNM 1999, Curr Med Chem 2000

8 Neuroendokrine Tumoren Neuroendokrine Tumoren Ursprüngliche Klassifikation nach embryogenetischen Gesichtspunkten Vorderdarm (foregut) foregut)-karzinoide (Lunge, Magen Duodenum, oberes Jejunum,, Pankreas) Mitteldarm (Midgut) Midgut)-Karzinoide hinteres Jejunum, Ileum, Coecum,, Appendix, prox.. Kolon) Enddarm (Hindgut) Hindgut)-Karzinoide (Distales Kolon, Rektum) Proliferative Aktivität (Expression Ki Antigen durch proliferierende Zellen) Tumorgröß öße Angioinvasion Metastasen Aktuelle WHO-Klassifikation Invasion benachbarter Organe Hormonelle Aktivität Neuroendokrine Tumoren Neuroendokrine Tumoren Hoch differenzierter neuroendokriner Tumor (G1a) / Karzinoid < 2 Mitosen (High power field,, 2 cm 2, mind. 40 Felder) Ki-67 Index 2 % (% von 2000 Tumorzellen ) Hoch differenziertes neuroendokrines Karzinom (G1b) / malignes Karzinoid 2-20 Mitosen (High power field,, 2 cm 2, mind. 40 Felder) Ki-67 Index 3-20 % (% von 2000 Tumorzellen ) Niedrig differenziertes neuroendokrines Karzinom (G2) > 20 Mitosen (High power field,, 2 cm 2, mind. 40 Felder) Ki-67 Index > 20 % (% von 2000 Tumorzellen ) NET Bildgebungsmodalitäten: Sensitivitäten Neuroendokrine Tumoren Verfahren Sensitivität CT 20-40% Sonographie 20-40% Angiographie 20-70% Endosonographie 50-75% MRT 50-75% intraoperative Palpation 90% Konventionelle Diagnostik 99mTc-MDP 123I, 131I-MIBG 111In-Octreotid PET / PET-CT 18F- (FDG) Amine-precurser (Apud-System) 18F/11C-DOPA, Dopamin 86Y, 64Cu, 18F, 68Ga-DOTATOC

9 Peptid Probes: Indikationen Peptid-Rezeptor-Bildgebung lysosomes late endosomes Ligand-Receptor Dissociation early endosomes? [ 68 Ga]DOTATOC [ 90 Y]DOTATOC [ 177 Lu]DOTATATE and others sst1 sst2 sst3 sst4 sst5 recycling endosomes Externalization / Reexpresson? Reubi & Mäcke, JNM 2009 Nuklearmedizinische Klinik im Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München HJ Wester, TU Munich [ 68 Ga]DOTATOC-PET/CT: Protokoll [ 68 Ga]DOTATOC-PET/CT: NET Bildgebung 68 Ga-Dotatoc Untersuchungsprotokoll Applikation von MBq Gallium-68 Dotatoc i.v Beginn Datenakquisition min. p.i. Scandauer 3-4 min pro Bettposition Pat.-Info (Heilversuch, Einwilligung) bei diagnostischem CT (iv-kontrastmittel) nüchtern ggf. Metformin absetzen (Diabetiker) akt. Kreatinin und SD-Werte Pitfalls Allgemein: CT-bedingte Ursachen, wie Misalignment, Bewegung, Schwächungsartefakte Speziell: - Hepato-biliäre Ausscheidung => Cave: Pankreaskopfbereich/Duodenum physiologische Ausscheidung vs. Tumor hohe physiologische Hintergrundaktivität (Leber, Milz, Nieren) teils sehr hohe SUV im Tumorgewebe Peptid-Rezeptor-Bildgebung [ 111 In]Octreotid-Szintigraphie [ 18 F]Octreotat-PET/CT Indikationen - Diagnose (CUP), Staging (NET) - Rezeptorstatus Therapie? - Therapiemonitoring Planar ventral Planar dorsal Max. Intens. Projektionen; dorsal Metastasiertes Dünndarmkarzinoid

10 Octreotate PET vs. Octreotide SPECT Patientin, Alter 50 Jahre, vor 5 Jahren Diagonse eines metastatasierten Paraganglioms F-TOCA min p.i. In-Octreotide, 24 h p.i. 18 F/ 68 Ga-Gluc/Dota-TOC(A) sind vielversprechende Tracer für die Somatostatinrezeptorbildgebung mit PET-CT MIP Posterior view Posterior view Schnelle Tumoranreicherung Hoher Target zu Untergrund Quotient Schnelle Clearance Keine Darmaktivität im Bildgebungsfenster Produktion größerer Mengen auch von Analoga innerhalb < 1 h [ 68 Ga]DOTATOC-PET/CT Fallbeispiel [ 68 Ga]DOTATOC-PET/CT Fallbeispiel retroperitoneale LK-Filia, neuroendokrines Ca ( [ 68 Ga]DOTATOC-PET/CT) PET/CT: NET Bildgebung [ 68 Ga]DOTATOC-PET/CT Fallbeispiel 11 C-Cholin 18 F-FDG 68 Ga-DOTATOC Therapiekontrolle, 65 Jahre Diagnose: NET, unbekannter Primärtumor (09/2007) z.b. Spezifität, Kontrast, Sensitivität, Kosten 68 Ga - DOTATOC: ein (fast) idealer Radiotracer in Kombination mit der CT zur anatomischen Zuordnung Anamnese: Rationale: Therapie: hepatische Metastasen, Knochenmetastasen Ki-67 Proliferations-Index 20% 1/2008-5/2008: CTx 68 Ga-DOTATOC PET/CT Therapiekontrolle 6/ Lu-DOTATATE Therapie (7.4 GBq) 9/ Lu-DOTATATE Therapie (7.4 GBq) 11/ Lu-DOTATATE Therapie (7.4 GBq) 2/ Lu-DOTATATE Therapie (7.4 GBq)

11 Ga-DOTATOC PET/CT Therapiekontrolle NET 68 Ga Neuroendokrine Tumoren: PET/CT Vor 177 Lu-DOTATATE Therapie Therapiekontrolle nach 4 Zyklen Zusammenfassung 68 Ga-Dotatoc PET-CT Hochspezifische (biol.) und hoch-sensitive (phys., PET-CT) Somatostatin-Rezeptordiagnostik noch als indiv. Heilversuch (keine allgemeine Zulassung), aber relativ kostengünstig das bessere Octreoscan... 05/ /2009 Hirntumoren [ 11 C] Methionin [ 18 F] Flurethyltyrosin Aminosäurebildgebung bei Hirntumoren Aufnahme in Hirntumorzellen [ 18 F]FET präoperative Tumordiagnostik [ 18 F]FET - Bestrahlungsplanung Rezidivdiagnostik Multimodale Hirntumordiagnostik AS-Uptake in Hirntumor-Zellen Glioblastom: Stoffwechsel Aminosäuretracer z.b. [ 11 C]Methionin oder AS-Analoga z.b. [18F]FET L-AT AS-Transporter (z.b. L-AT) überexprimiert Tumor-Zelle Kanai, J Biol Chem (1998) Ishiwata et al. J Nucl Med (1993) 0 SUV 4 [ 18 F]FDG PET T1-Gd MRT [ 11 C]Methionin PET

12 Aminosäure ure-tracer Definition der Tumorausdehnung Hirntumordiagnostik: Aminosäuren Navigationsgestützte Biopsie Methionin-Uptake in der PET Bildgebung korreliert gut mit der Tumor-Ausdehnung in der Histologie/Biopsie/Tiermodell Methionin-PET ist MRT/CT überlegen bei der Differenzierung zwischen Tumorgewebe und reaktiven Veränderungen wie dem Hirnödem Mosskin et al. Acta Radiol 1986, Massager et al. J Neurosurg 2001, Mosskin et al. Acta Radiol 1987, Braun et al. Acta Neurochir 2002, Pauleit et al. Brain 2005 x x 1. Biopsie (grün) FET negativ/mrt positiv Histologie: kein solider Tumor / Astrogliose, einzelne tumorsusp. Zellen 2. Biopsie (rot) FET positiv/mrt positiv Histologie: solider Tumor Oligodendrogliom III Definition der Tumorausdehnung Glioblastom - präoperativ Glioblastomrezidiv: Bestrahlungsplanung MRT Methionin-PET (T1, Gd-DTPA) Bildfusion MET-PET KM-CT Tumor-volumen: Tumor-volumen: 4ml 72 ml MR-GD Grosu et al. Int J Rad Oncol Biol (2005) 63 Nachweis von Tumorrezidiven Quantifizierung: Tumor/Hintergrund Quotient Differenzierung zwischen Rezidivtumor und Therapieinduzierten Reaktionen (N = 157 mit fraglichen MRT- Befunden) Sensitivität: 82% Spezifizität: 96% Tumor [ 11 C]MET [ 18 F]FET Hintergrund Tumor Hintergrund Kuwert et al. J Nucl Med (1998) Bader et al. Eur J Nucl Med (1999) Samnik et al. J Clin Oncol (2002) Tsuyuguchi et a. J Neurosurg (2003) Mean Tumor/Background Ratio > 1.5 = suspekt Herholz et al. Neurology, 1998; Floeth et al. J Neurosurg 2005 Poepperl et al. Eur J Nucl Med 2007 Mean Tumor/Background Ratio > 1.6 = suspekt

13 Hirntumordiagnostik: Aminosäuren Hirntumordiagnostik: Aminosäuren Biopsielokalisation Navigationsgestützte Biopsie F-18-FET PET MRT Anatomie MRT Diffusionsbildgebung Multimodale Bildgebung: PETPET-MRT Multimodale Bildgebung: PETPET-MRT [11C]Methionin PET Fusion MRT + [11C]Methionin PET Tumor Links ventrolateral kaudal A. Drzezga, B. Kläsner A. Drzezga, B. Kläsner Multimodale Bildgebung: PETPET-MRT Multimodale Bildgebung: PET + MRT Fusion MRT + BOLD fmrt + [11C]Methionin PET Tumor Links dorsolateral Sprachzentrum fmrt: [11C]Methionin PET: Bestimmung der eloquenten Gehirnareale Definition der Tumorausdehnung Links ventrolateral T1-MRT: A. Drzezga, B. Kläsner Morphologische Beurteilung

14 Multimodale Bildgebung: PET-MRT Fusion DTI + BOLD fmrt + [ 11 C]Methionin PET Pyramiden- bahnen A. Drzezga, B. Kläsner

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