PET / CT. Nasreddin Abolmaali. OncoRay Dresden. Institut und Poliklinik für Radiologische Diagnostik

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1 OncoRay Dresden Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie Institut und Poliklinik für Radiologische Diagnostik 12. Gemeinsame Jahrestagung SRG & TGRN CT-Intensivkurs, PET / CT Nasreddin Abolmaali

2 Übersicht Geschichte Grundlagen Indikationen Anwendung (andere Tracer) Strahlenbelastung

3 Geschichte PET / CT / MRT 1950 Erste Aufnahme der Positronenemission Erste computergestützte Bildrekonstruktion mit schwächungskorrigierter gefilterter Rückprojektion Michel M. Ter-Pogossian, Michael E. Phelps, E. J. Hoffman A positron-emission transaxial tomograph for nuclear imaging (PETT). Radiology PET/CT (GE) weltweit (Zürich) 1. PET/CT (Siemens) in Deutschland (Essen) PET-Scanner vom Markt verdrängt MR/PET (Tübingen) Kopfscanner (Siemens) 2 Geräte in einem Raum MR-PET (Genf, Philips) Vollintegrierte Ganzkörper MR/PET (mmr, Siemens)

4 Positronenemissionstomographie - PET klinischer Nutzen bei vielen Tumorentitäten belegt ab ~1990 Routineversorgung bei Tumorpatienten ( 18 F-FDG oder F-18-FDG) seit Kassenleistung für Lungenkarzinom in Planung: bei Lymphom-Resttumoren ansonsten: keine Kassenleistung (IGL: )

5 PET/CT = Positronen-Emissions-Tomographie / Computertomographie

6 Positronenemission e + Positronen werden im Gewebe gestreut und verlieren Energie Positronenemission 511 kev Photon 511 kev Photon e - Annihilation

7 PET: Ringdetektor links: fächerförmige Linien = in Koinzidenz geschaltete Detektoren rechts: Patientenuntersuchung mit einem Einring-Tomographen

8 Tracerproduktion im Zyklotron

9 Auswahl Positronenstrahler Isotop Halbwertszeit maximale maximale [min] Energie [MeV] β + -Reichweite [mm] 11 C N O F Ga Rb u

10 PET-Radiopharmaka: Metabolismus 11 C - Methionin Aminosäuretransport 11 C - Flumazenil Benzodiazepin-Rezeptoren 11 C - Acetat Fettsäurestoffwechsel 18 F - FDG gesteigerte Glykolyse 18 F - Fluoro-L-DOPA präsynaptisches dopaminerges System 18 F - Misonidazol Hypoxie 18 F - Na Knochenstoffwechsel 15 O - H 2 O Perfusion 15 O - O 2 Sauerstoffextraktion 13 N - NH 3 myokardiale Perfusion 82 Rb myokardiale Perfusion (Generator) 68 Ga - DOTATOC Somatostatinrezeptor (Generator)

11 18 F Fluor Deoxy - D - Glukose (FDG) gesteigerte Glykolyse in Tumorzellen (O. WARBURG) Glukosetransporter (Glut-1) verstärkt exprimiert intrazelluläre Phosphorylierung durch Hexokinase kein Katabolismus des phosphorylierten Glukose-Analogon intrazelluläres Trapping HO CH 2 OH O HO 18 F OH

12 Glukose-Stoffwechsel Plasma Zellmembran Zytoplasma Glukose Hexokinase Glukosetransporter Ribose Pentosephosphatweg Glukose-6- Phosphat Glykogen NADPH Glykolyse ATP Pyruvat

13 Glukose-Stoffwechsel Plasma Zellmembran Zytoplasma FDG Hexokinase Glukosetransporter Ribose Pentosephosphatweg X FDG-6- Phosphat X Glykogen NADPH X Glykolyse ATP Pyruvat

14

15 FDG als intravenöses Medikament muss täglich hergestellt werden applizierte Menge: ~ pg C6 Verdünnung der Homöopathie verdünnt auf 10 ml NaCl enthält 350 MBq = 350 Mill. Zerfälle / Sekunde eine Applikation kostet ~ 500 einziger zugelassener Tracer (Bayer, HZDR, Bad Berka, u.a.)

16 Vorbereitung und Durchführung Pat. mindestens 6 Std. nüchtern; BZ-Messung Injektion von MBq 18 F-FDG Beginn der PET-Messung ab 60 min nach Injektion Wartezeit: 1 l Flüssigkeit trinken RUHE in der Wartezone (evtl. + liegen und/oder + wärmen) "Standardaufnahme": von prox. Oberschenkel bis Schädelbasis 20 min, Zusatzmessungen falls erforderlich

17 Quantifizierung injizierte Aktivität Körpergewicht des Patienten transmissionskorrigierte Aufnahme SUV (Standardized Uptake Value) = in einem Pixel gemessene Aktivität normiert auf injizierte Aktivität und Patientengewicht SUV = Aktivität der ROI (Bq/g) injizierte Aktivität (Bq) / Körpergewicht (g)

18 Für PET berücksichtige: metabolischer Zustand des Patienten - Glukose- / Insulinspiegel - Muskelanspannung / Kältezittern / Sprechen Anreicherungszeit des Tracers im Zielgewebe z.b. 60 min NSCLC, 90 min LK-Met Halbwertszeit des Radionuklids z.b. Halbierung der Aktivität von 18 F in 110 min

19 Nicht alles was leuchtet ist maligne Muskelanspannung

20 Nicht alles was FDG-avide ist, ist maligne! Lebensalter: 32 Jahre

21 Nicht alles was nicht FDG speichert ist nicht maligne braunes Fettgewebe

22 Staging NSCLC + Silikose

23 FDG-PET misst den Glukosestoffwechsel Ist dieser Befund maligne? Was bedeutet in diesem Zusammenhang falsch negativ falsch positiv?

24 Für PET/CT berücksichtige außerdem: kv der CT zur Schwächungskorrektur Orales KM muss hypodens sein i.v.-km zur Schwächungskorrektur verändert den SUV PET-Akquisition: 4 min / Bettposition ~ freie Atmung nahe Exspiration CT-Akquisition: 30 sec / Patient ~ Atemstillstand flache Exspiration CT-Akquisition, diagnostisch tiefe Inspiration

25 NAC AC CT PET/CT

26 Atmung: Fusion - Transmissionskorrektur!

27 Atembewegung von Lungenbefunden Pat. DH, m, 63 J, Hypopharynx-CA

28 HNO-Tumoren und SUV SUV 4.5 SUV 6.6 / 7.4 SUV 5.1

29 Indikationsbereiche PET Kardiologie ~ 3 % Neurologie ~ 7 % Onkologie ~ 90 %

30 Tumorgröße / T-Staging / GTV Daisne et al, Radiology 2004

31 Tumorgröße / T-Staging / GTV Volumina: CT- und MRT-GTV ähnlich FDG-PET- und Präparat-GTV ähnlich Volumenmismatch am kleinsten für FDG-PET Daisne et al, Radiology 2004

32 T-Volumetrie mit PET zur Verlaufskontrolle

33 N-Größe: HNO-Tumor Pat. EZ, m, 58 J, Zungengrund-CA

34 N-Größe: HNO-Tumor Pat. EZ, m, 58 J, Zungengrund-CA

35 Wie groß muss ein maligner Lymphknoten sein, um mit der FDG-PET entdeckt werden zu können? Melanom 83% 100% 23% <5mm 5-10mm >10mm Crippa F et al. J Nucl Med 2000; 41:

36 Metastasen beim Malignen Melanom

37 Onkologie Tumor-Detektion im Frühstadium Dignitätsbestimmung Staging: Tumorausbreitung im TNM-System Therapie-Monitoring: schnelle Erfassung der reduzierten Tumor-Vitalität Verlaufskontrolle, Rezidiverkennung

38 Ein PET - Klassiker Pat. GM, m, 77 J, BCA T1N0M0, Lungenfunktion, N-Status vor Radiatio

39 Kopf-Hals-Tumore (inkl. CUP) - Dignität (3) unzureichende Datenlage - bei Vorliegen eines Zweittumors (2) im Einzelfall hilfreich - Lokalrezidiv (1a) klinischer Nutzen erwiesen - N - Staging (1a) klinischer Nutzen erwiesen - Fernmetastasen (3) unzureichende Datenlage - Therapiekontrolle (3) unzureichende Datenlage - CUP (1a) klinischer Nutzen erwiesen

40 Gastrointestinale Tumore II Kolorektales Karzinom - Therapiekontrolle (1b) klinischer Nutzen wahrscheinlich - Restaging bei begründetem Verdacht (z.b. erhöhte Tumormarkerkonzentration im Serum) (1a) klinischer Nutzen erwiesen

41 Maligne Lymphome Morbus Hodgkin - Staging (1b) klinischer Nutzen wahrscheinlich - Therapiekontrolle (1b) klinischer Nutzen wahrscheinlich hochmalignes NHL - Staging (1b) klinischer Nutzen wahrscheinlich - Therapiekontrolle (1a) klinischer Nutzen erwiesen niedrigmalignes NHL - Staging (3) unzureichende Datenlage - Therapiekontrolle (3) unzureichende Datenlage - Rezidiv/Responder? (3) unzureichende Datenlage

42 Pat. AF, w, 67 J, NHL NHL Verlaufskontrolle vor Ch-T nach 3 Zyklen Ch-T

43 Lungentumore - Dignität eines Rundherdes bei erhöhtem OP-Risiko (1a) klinischer Nutzen erwiesen - übrige Patienten (2) im Einzelfall hilfreich - thorakales N-Staging (NSCLC) - extrathorakales N-Staging (außer Hirn) (1a) klinischer Nutzen erwiesen (1a) klinischer Nutzen erwiesen - Rezidiv-Diagnostik (1a) klinischer Nutzen erwiesen - Therapiekontrolle (2) im Einzelfall hilfreich

44 Lancet (2002) 359: CWU: 9573 Patient CWU + PET: 8284 pro Patient Hauptkostenfaktor: Dauer des OP-bedingten stationären Aufenthaltes

45 18 F - NaF 18 F-NaF PET/CT 99m Tc-HMDP Szintigraphie

46 Tracer? Karzinoid? 68 Ga - DOTATOC

47 Differenzierungsgrad eines NET 18 FDG 68 Ga-DOTATOC

48 Summa summarum T- staging: CT (MRT) genaue Darstellung N- staging: PET erkennt falsch positive N im CT M- staging: PET hohe Sensitivität in 10% war die Hardwarefusion erforderlich

49 Strahlenschutzzubehör

50 Organ Radio- Radio- Rel. eff. Äquiv.- Aktivität Eff. Äquiv.- nuklid pharmakon dosis [µsv/mbq] [MBq] dosis [msv] Knochen Tc-99m Phosphonat Nieren Tc-99m MAG Schilddrüse Tc-99m Pertechnetat Schilddrüse J-131 Iodid Schilddrüse J-123 Iodid Herz Tl-201 Chlorid (-34) Chromaffines Gewebe Chromaffines Gewebe J-131 MIBG J-123 MIBG Blutzellen In-111 Leukozyten Blutzellen Tc-99m MAB-Leukos Onkologie F-18 FDG

51 Strahlenexposition PET effektive Dosis [msv] = injizierte Aktivität [MBq] x Dosis-Koeffizient [msv/mbq] F-18-FDG 370 MBq 7.4 msv F-18-FDG 250 MBq 5 msv C-11-Acetat 1 GBq 6 msv Ga-68-DOTATOC 120 MBq 2 msv F-18-NaF 400 MBq 8 msv

52 Strahlenbelastung PET / CT Durchschnittliche Strahlenbelastung in D pro Jahr: CT Kopf: 4,5 msv 3 msv CT Tumorstaging: FDG-PET: 20 msv 7 msv PET/CT: 27 msv

53

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