Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Kopierrechte: Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin UKL AöR

Transkript

1 Neuronuklearmedizin 1

2 Prinzip Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Kinetik + Verteilung Radiopharmakons = biochemischer Tracer + Isotop 2

3 Emissions Tomographie Schnittbildverfahren zur überlagerungsfreien, dreidimensionalen Messung und Abbildung der Radioaktivitätsverteilung Beispiel PET: Blutflußstudie Gehirn ([ 15 O]-H 2 O) Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Untersuchungstechniken 3

4 Technologien Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Single-Photonen-Emissions- Computer-Tomographie (SPECT) Ceraspect (DSI) 7-8 mm räumliche Auflösung (FWHM) Positronen-Emissions-Tomographie (PET(/MRT)) mmr Biograph (Siemens Healthcare) 4-5 mm räumliche Auflösung (FWHM) 4

5 Physikalisch-technische Grundlagen Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. SPECT vs PET - breite Verfügbarkeit - höhere Ortsauflösung - (geringere Kosten) - Quantifizierbarkeit Möglichkeit der funktionellen Bildgebung mit eingeschränkter Identifizierbarkeit anatomischer Details MRT/CT zum Vergleich obligat 5

6 PET und MRT - Synergieeffekte Dukart et al. PloS One 2011 Jack et al. Brain J Neurol 2008 Pauleit et al. Brain J Neurol 2005 Pirotte et al. Neurosurgery 2009 Makino et al. Ann Nucl Med 2011 Dunet et al. Nukl Nucl Med 2014 sequentielle PETund MRT Studien Die höchste diagnostische Genauigkeit wird durch integrierte Auswertung von PET und MRT erreicht. Beide Modalitäten (PET und MRT) sind durch Hybridgeräte immer systematisch verfügbar Diagnostische Sicherheit 6

7 Neuro-PET und -SPECT: Klinische Anwendung Zerebrovaskuläre Erkrankungen Neuroonkologie Basalganglien-Erkrankungen (Bewegungsstörungen) fokale Epilepsien Dementielle Erkrankungen 7

8 Physiologische und molekulare Parameter, die in der nuklearmedizinischen Hirndiagnostik dargestellt werden Blutfluss / Blutvolumen Stoffwechsel Rezeptoren, Transmitter inkl. Stimulation, Provokation (challenge- Paradigma), on/off drugs 8

9 Blutfluss / Blutvolumen Stoffwechsel Rezeptoren, Transmitter 9

10 Perfusionsdruck fällt, wie wird reguliert und kompensiert? Powers/ Raichle Stroke 1985 Werner P,.. Sabri O, Barthel H, JCBFM

11 Hirndurchblutung Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Radiopharmakon Determinanten [ 99m Tc] HMPAO Übertritt Blut-Hirn- Schranke, Retention hydrophiler Anteil [ 99m Tc] ECD Übertritt, Retention (Skalp-wash-out höher als HMPAO) [ 15 O] Butanol, Übertritt H 2 [ 15 O] wash-in, Äquilibrium Protokoll (Q=ml/min) iv, uptake stabil ab 5 min p.i., 1 Messung iv, uptake stabil ab 5 min p.i., 1 Messung iv Injektion, Q iv Injektion, Q 133 Xe Gas Inhalation, Q PET SPECT 11

12 Akute zerebrale Ischämie Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Patient 1: Hemiparese links, Dysarthrie, Neglect DWI MRI 11 hrs after onset of stroke symptoms [ 15 O]-H 2 O PET 11 hrs after onset of stroke symptoms FLAIR MRI on day 5 Patient 2: Nichtflüssige Aphasie, Nichtansprechbarkeit DWI MRI 5,5 hrs after onset of stroke symptoms [ 15 O]-H 2 O PET 5,5 hrs after onset of stroke symptoms FLAIR MRI on day 5 Diffusionsstörung/Infarktkern Infarktnarbe Werner P,.. Sabri O, Barthel H, J Cereb Blood Flow Metab

13 Testung der Perfusionsreserve zur Identifikation funktionell relevanter Gefäßstenosen [ 99m Tc]ECD- SPECT Diamox, Carbogen 13

14 Entzündliche Hirngefäßveränderungen Lupus erythematodes [ 99m Tc]ECD-SPECT [ 15 O]H 2 O-PET/MRT FLAIR MRT [ 15 O]H 2 O-PET 14

15 Physiologie Parameter Blutfluss / Blutvolumen Stoffwechsel Rezeptoren, Transmitter 15

16 Radiopharmaka (PET) Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Äquivalent für lokale Glukoseaufnahme 16

17 Uptake Mechanismus 1 Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. 17

18 Uptake Mechanismus 2 Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. 18

19 Sozio-ökonomische Situation zur Alzheimer- Krankheit (AD) Deutschland: Nächste 20 Jahre: Verdopplung der Zahl von AD- Patienten 2030: Kosten der AD höher als derzeitiges gesamtes Budget des Gesundheitssystem Verzögerung des Ausbrechens der AD von 5 Jahren Kostenreduktion um 50% (Hampel et al. 2008) 19

20 "Ich beginne die Reise, die zum Sonnenuntergang des Lebens führt Ronald Reagan, amerikanischer Präsident von "Wo ich gestern war, weiß ich nicht mehr, ich muß nachsehen." Ernst Albrecht, Ministerpräsident von "Du bist verloren, wenn der Kopf nicht mehr mit macht. Kaputt Harald Juhnke, Schauspieler und Showmaster. 20

21 Welches dieser Zitate US-amerikanischer Präsidenten stammt von Ronald Reagan? (1) Ich bin ein Berliner (2) Wir werden dieses Land verändern und die Welt (3) Herr Gorbatschow, öffnen Sie dieses Tor! Herr Gorbatschow, reißen Sie diese Mauer ein! (4) "Die große Mehrzahl unserer Importe kommt von außerhalb des Landes. 21

22 Welches dieser Zitate US-amerikanischer Präsidenten stammt von Ronald Reagan? (1) Ich bin ein Berliner John F. Kennedy (Rathaus Berlin-Schöneberg 1963) (2) Wir werden dieses Land verändern und die Welt Barak Obama (2008) (3) Herr Gorbatschow, öffnen Sie dieses Tor! Herr Gorbatschow, reißen Sie diese Mauer ein! Ronald Reagen (Brandenburger Tor 1987) (4) "Die große Mehrzahl unserer Importe kommt von außerhalb des Landes. George W. Bush (2000) 22

23 Demenzformen und -häufigkeiten 23

24 Struktur + Funktion Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. 1. Deutliche Erniedrigung von Glukosestoffwechsel und zerebraler Blutfluss bei Atrophie 2. Gute Korrelation von neuropsych. Defiziten zu Glukosestoffwechsel und zerebraler Blutfluss (und falls vorhanden auch zur Atrophie). 3. keine Diagnose "vaskuläre Demenz" anhand von DWML/LI. 24

25 Gehirn eines Alzheimer Patienten 25

26 M. Alzheimer Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. T2 TSE MRT [ 18 F]-FDG-PET 26

27 Frontotemporale Demenz T1 MPRAGE MRT [ 18 F]-FDG-PET 27

28 Blick in Zukunft der Bildgebung bei Alzheimer- Demenz: Beta-amyloid-PET T1 MPRAGE MRT Normalbefund [ 18 F]-Florbetaben [ 18 F]-FDG 28

29 Blick in Zukunft der Bildgebung bei Alzheimer- Demenz: Beta-amyloid-PET T1 MPRAGE MRT Alzheimer [ 18 F]-Florbetaben [ 18 F]-FDG 29

30 Blick in Zukunft der Bildgebung bei Alzheimer- Demenz: Beta-amyloid-PET PET-MRI-Overlay 2.5 SUVR AD patient Healthy control 1.0 Barthel, Sabri et al., Leipzig 2010 PET images: min p.i. added SUVR: Reference = Cerebellar cortex 30

31 Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell *Barthel zu verwenden. H... Sabri O., Lancet Neurol 2011 Blick in Zukunft der Bildgebung Dementieller Erkrankungen: Dual Time-Point Amyloid PET-MRI: The Leipzig One Stop Shop Approach Frühes Amyloid PET (1-8 min p.i.) Spätes Amyloid PET ( min p.i.) T1 MPRAGE Alle Informationen aus einer PET/MRT-Aufnahme Frühes Amyloid -> Neuronale Integrität Spätes Amyloid -> Amyloidbeladung* MRT -> Atrophie, vaskuläre Läsionen etc. 31

32 Funktionelle Hirnanatomie : Stimulations-Paradigmen zur Erfassung eloquenter Areale und ihrer zerebralen Verbindungen sensorisch visuell (Licht), auditiv (Ton) motorisch (z.b. Finger-Tapping) sprachlich funktionelle Konnektion (Assoziation, Gedächtnis, Emotion) einfache Funktionen komplexe Funktionen 32

33 limbisch Broca Verschiedene Blutfluss (CBF)- Stimulationen - Netzwerke Emotion Klinik für Nuklearmedizin der RWTH Aachen 33

34 Hirntumordiagnostik mittels PET(/MRT) Hirntumor: Rezidiv eines Astrozytoms Grad III 33

35 Aminosäure-PET(/MRT) zur Hirntumordiagnostik [ 11 C]Methionin Tumorausschluss: Bestrahlungsplanung: T2-MRT PET PET-MRT-Overlay Glioblastom-Rezidiv links inferotemporal (Pfeil) 34

36 PET mit [ 18 F]FDG zur Lokalisation des epileptogenen Fokus Lokalisation Sensitivität Spezifität Gold-Standard temporal % % EEG, Chirurgie extratemporal % % EEG (Chirurgie) normales MRI: temporal % EEG, Chirurgie O Brien J Nucl Med 2001 Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. 7J, W, therapieressistente Epilepsie seit 2 Jahren MRT (A) ohne Fokusnachweis T1 MPRAGE MRT [ 18 F]-FDG PET Fusion Purz S, Sabri O,... Hirsch W, J Nucl Med 2014 Interiktales FDG-PET (B,C) mit Epilepsiefokus rechts temporal 35

37 Blutfluss / Blutvolumen Stoffwechsel Rezeptoren, Transmitter 36

38 Morbus Parkinson: Neuropathologie Ersten Krankheitszeichen, nachdem etwa 50-60% dieser Dopaminproduzierenden Zellen zugrunde gegangen sind. Braak H et al. J Neurol

39 Radiopharmazeutika für die dopaminerge Neurotransmission präsynaptisch PET: [ 18 F]6-fluoroDOPA [ 11 C]- -CIT, [ 76 Br]-FE-CBT SPECT: [ 123 I]- -CIT, [ 123 I]-FP-CIT [ 99m Tc]-TRODAT postsynaptisch D 1 PET: [ 11 C]-SCH23390 D 2 / D 3 PET: [ 11 C]-Racloprid SPECT: [ 123 I]-IBZM [ 123 I]-Epideprid Thümler. Die Parkinson-Krankheit. Thieme,

40 Parkinson-Syndrom 1. Morbus Parkinson (Untergang Neurone Subst. nigra, postsynapt. Rezeptoren [D2] vorhanden; positives Ansprechen auf L-Dopa) 2. Multiple systemische Atrophie (MSA) 3. Progressive supranukleäre Lähmung (PSP) (Steele-Richardson-Olszewski) 4. Kortikobasale Degeneration 5. Multiinfarkt-Syndrom 6. Demenz vom Lewy-Body-Typ 7. Andere dementielle Syndrome mit Bewegungsstörungen 39

41 123 Iod-FP-CIT (SPECT) 123 Iod-IBZM (SPECT) [ 18 F]F-DOPA (PET/MRT) Präsynaptischer Dopamin-Transporter-Ligand Postsynaptischer Dopamin-D 2 /D 3 -Rezeptoren-Ligand Dopaminvorstufe T2 TSE MRT Fusion [ 18 F]F-DOPA PET 43 jährige Patientin mit M. Parkinson mit linksbetonter Bewegungsstörung (Tremor) 78 jährige Patientin mit V.a. M. Parkinson Tremor beider Beine und der linken oberen Extremität. Klinik für Nuklearmedizin der RWTH Aachen bzw. Universitätsklinikum Leipzig 40

42 Differentialdiagnostik des Parkinsonsyndroms Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden. Morbus Parkinson Multisystematrophie (MSA-P) [ 123 I]FP-CIT (DAT) [ 123 I]IBZM (D 2 ) 41

43 Zusammenfassung regionaler zerebraler Blutfluss/-Volumen /Stoffwechsel und ihre Änderungen bilden Epiphänomene ab (Surrogat-Parameter) regionale Funktion hängt auch von regionaler Hirnmasse ab (Atrophie) Signaltransduktion (Rezeptoren, Transmitter) reflektiert höhere Funktionen Vernetzung und Plastizität sind hoch-komplexe zelluläre Reaktionen PET ermöglicht molekulare Bildgebung in vivo! 42

44 Diagnostischer Nutzen Früherkennung neurodegenerativer Erkrankungen Krankheitsvorhersage Therapiemonitoring Medikamentenentwicklung 43

45 Auf Wiedersehen! Nur für persönlichen Gebrauch bestimmt. Nicht kommerziell zu verwenden.? [ 68 Ga]-DOTATOC menigioma [ 18 F]-FDG [ 18 F]-Florbetaben dementia [ 18 F]F-A8530 [ 11 C]-Methionine neuropsychiatric disorders glioma [ 15 O]-H 2 O CNS Lupus [ 15 O]-H 2 O stroke 45

46 46