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LA DIAGNOSTICA PER IMMAGINI Il Ruolo della Medicina Nucleare Francesca Dei Rossi

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LA DIAGNOSTICA PER IMMAGINI Il Ruolo della Medicina Nucleare Francesca Dei Rossi

TOMOGRAFIA AD EMISSIONE DI POSITRONI PET

tecnica tomografica di valutazione della distribuzione tridimensionale della radioattività emessa da

radiotraccianti emettitori di positroni

PET/CT: migliore accuratezza, sensibilità e specificità vs imaging con sola PET e sola CT ; coniuga imaging

morfologico con imaging funzionale

Le alterazioni metaboliche precedono le alterazioni anatomiche

CT a basso dosaggio: informazioni morfologiche, correzione per l'attenuazione, riduzione dei tempi di

acquisizione del TB (almeno del 40%)

18F-FDG PET/CT Aumento della glicolisi anaerobica nelle cellule neoplastiche

per:

-aumentata espressione sulla superficie cellulare del trasportatore di glucosio TIPO 1 (GLUT1) che internalizza il 18F-FDG nella cellula dove viene fosforilato rimanendo così intrappolato; anche nelle cellule infiammatorie (es. granulociti) vi è aumentata espressione di GLUT1

-più elevata attività dell'ESOCHINASI intracellulare che fosforila il 18F-FDG a 18F-FDG-6P

FDG: indicatore INDIRETTO della proliferazione cellulare

TRACCIANTI PET

18F-FDG Uptake►Retention

K3

K4

Hexokinase

Cell

18FDG-1-P

Glycogen

18F-fru-6-P

Glycolysis

18FDG-6-

phospho-

glucono-

lactone

NADPH 18F-FDG

K1

K2

18FDG-6P

Medicina Nucleare Mestre

Glucose Transporters

GLUT I and GLUT III

Glucose-6-

phosphatase

NEOPLASTIC CELL

Glucose Transporters

GLUT I and GLUT III

K3

K4

Hexokinase

Cell

Glucose-6-

phosphatase

18FDG-1-P

Glycogen

18F-fru-6-P

Glycolysis

18FDG-6-

phospho-

glucono-

lactone

18F-FDG

K1

K2

18FDG-6P

Medicina Nucleare Mestre

18F-FDG

18F-FDG

18F-FDG

18F-FDG

18FDG-6P 18FDG-6P

18FDG-6P

18F-FDG 18FDG-6P NADPH

Pz. non diabetico: digiuno da almeno 6 ore.

Pz. diabetico in terapia con ipoglicemizzanti orali: - glicemia >120 mg/dl terapia la mattina e poi digiuno; - glicemia <120 mg/dl digiuno e porta con sè la terapia

ipoglicemizzante orale

Pz. diabetico in terapia insulinica: terapia insulinica dopo leggera colazione ma almeno 4-6 ore prima somministrazione radiofarmaco

L’esame non viene eseguito con valori di glicemia >150 mg/dl (LINEE GUIDA AIMN) >120 mg/dl (LINEE GUIDA EAMN)

PREPARAZIONE ALL'ESAME PET/CT

FALSI POSITIVI - INFIAMMAZIONI/INFEZIONI: aumentata glicolisi nelle cellule

infiammatorie, quali neutrofili e macrofagi attivati

- SARCOIDOSI: aumentata glicolisi nei linfociti T e nei fagociti mononucleati che si accumulano negli organi colpiti

- PROCESSI INFIAMMATORI nella FIBROSI POST-ATTINICA: da infiltrazione di leucociti e macrofagi, abnorme proliferazione di pneumociti tipo II e produzione locale radio-indotta di citochine

- ACCUMULO NEL GRASSO BRUNO: termogenesi indotta dal freddo e/o dalla dieta

- MANCATO RILASSAMENTO MUSCOLARE

- CICATRICI CHIRURGICHE/SEDI DI PROCEDURE INVASIVE/ DRENAGGI

- DIMENSIONI DELLA LESIONE (< 8-10 mm): effetto volume parziale per lesioni al di sotto della risoluzione spaziale

- BAC (Carcinoma Bronchiolo-Alveolare): ben differenziato, grado medio/basso di atipie nucleari e di mitosi; presenza di mucina = scarsa cellularità

- IPERGLICEMIA: cellule neoplastiche già saturate dal glucosio presente in circolo

- IPERINSULINEMIA

- LESIONI CEREBRALI: fisiologica elevata attività di fondo

- ESERCIZIO FISICO/ATTIVITA’ MUSCOLARE

FALSI NEGATIVI

(A) Maximum intensity projection and transverse images of false-negative case with lung adenocarcinoma after insulin injection. (B) Lesion was clearly seen 1 wk later on MIP and transverse images in normoglycemic state without insulin injection (arrows in B).

ARTEFATTI

- DA ATTENUAZIONE (correzione mediante TC)

- DA NON ALLINEAMENTO TRA PET E TC

- DA TRONCAMENTO (posizionamento con braccia sollevate)

- DA MATERIALI DENSI/CON ELEVATO NUMERO ATOMICO (es. protesi metalliche, defibrillatore cardiaco, pacemaker, mdc): possibile aumento di uptake

- CORRELATI ALLE PROCEDURE DI ELABORAZIONE

- CORRELATI ALLA STRUMENTAZIONE

- MOVIMENTI DEL PAZIENTE: atti respiratori, movimenti volontari/involontari

GATING RESPIRATORIO

Tecnica che consente di acquisire le immagini TAC e PET sincronizzate con il ciclo

respiratorio mediante la presenza di una telecamera ad infrarossi che registra

l'escursione del torace del paziente durante la normale respirazione in modo da ovviare ai

movimenti dovuti agli atti respiratori soprattutto in caso di lesioni di piccole

dimensioni.

GATING RESPIRATORIO

GATING RESPIRATORIO

GATING RESPIRATORIO

IL SUV

Analisi qualitativa Valutazione visiva delle immagini

Analisi semiquantitativa Standardized uptake value= SUV

Valuta la concentrazione del tracciante a livello della lesione in

rapporto alla dose radioattiva somministrata e al peso del

paziente.

PITFALLS RELATIVI AL SUV

FATTORI BIOLOGICI

- valori di GLICEMIA (+/-15%)

- periodo di UPTAKE (+/-15%)

- INFIAMMAZIONI

- MOVIMENTI volontari/involontari e/o movimenti respiratori del paziente (+/-30%)

PITFALLS RELATIVI AL SUV

FATTORI FISICI

- parametri di acquisizione (+/-15%)

- parametri di ricostruzione (+/-15%)

- fattore di normalizzazione per il SUV

- correzione per la glicemia (+/-15%)

- uso di m.d.c. durante la TAC (+/-15%)

PITFALLS RELATIVI AL SUV

Per rendere il SUV un parametro di valutazione affidabile:

- standardizzazione dei protocolli di imaging (tempo di uptake, metodi di correzione per l'attenuazione e lo scatter, filtraggio)

- corretta delineazione delle ROI (Region of Interest)

- utilizzo del valore di massimo (SUVmax) piuttosto che del valore medio (SUVmean)

PITFALLS RELATIVI AL SUV

- utilizzo dei valori di SUV per il confronto intrapaziente e tra indagini eseguite presso il medesimo centro con la medesima apparecchiatura

- verifica periodica dello standard nel tempo

- verifica in caso di upgrade del sofware o dell'hardware

PITFALLS RELATIVI AL SUV

DUAL TIME POINT PET/CT

Modalità di imaging per D.D. tra lesioni benigne e maligne basata sul differente andamento dell'uptake di 18F-FDG.

Aumenta la sensibilità della metodica (dal 92 al 98%)

forme MALIGNE: l'uptake aumenta per alcune ore dopo l'iniezione

forme BENIGNE: l'uptake aumenta fino a 60 minuti

dall'iniezione e poi si riduce o rimane invariato

DUAL TIME POINT PET/CT

Nelle cellule tumorali maligne è più lenta la defosforilazione del 18F-FDG-6 fosfato rispetto alle cellule non neoplastiche

DUAL TIME POINT PET/CT

APPLICAZIONI CLINICHE della 18F-FDG PET/CT

- NODO POLMONARE

- MASSA POLMONARE SOSPETTA PER TUMORE

- STAGING INIZIALE DEL TUMORE POLMONARE

- RISTADIAZIONE DOPO TRATTAMENTO

- PLANNING RADIOTERAPICO

Rispetto alla CT la PET/CT migliora la valutazione del tumore primitivo specie nei casi di FORME CENTRALI con ostruzione delle vie aeree

→ atelettasia del lobo corrispondente

possibile D.D. tra infiltrazione neoplastica e atelettasia post-stenotica.

Metastasi/infiltrazione PLEURICA

Semin Nucl Med 45:268-281

STAGING DI T

STAGING DI T

T stagingofprimarytumorinthemediastinum—partII.Samepatientasin Figure5: theincreasedFDGuptake delineates theprimarytumor(*),whilepostobstructive atelectasisisdelineatedbylowerFDGuptake(**).Thishelpsto classifythislesionascentralbronchialcarcinomawithpostobstructiveatelectasisoftheleftupperlobe,withnosignsof chestwallinfiltration.(A)MaximumintensityprojectionofanFDG-PET.(B)CoronalviewofanativeCT–soft tissue window. (C)ConoralviewofanativeCT–lungwindow.(D)CoronalviewofafusednativeCTandFDG-PET.

Studio spagnolo prospettico su 103 pazienti con NSLC confermato istologicamente.

PET/CT con mdc ev : migliore strategia cost-effectiveness e migliore valutazione vs CT anche dei rapporti con le strutture anatomiche contigue nelle forme centrali di NSLC con sospetta infiltrazione vascolare e D.D. tra infiltrazione neoplastica ed atelettasia.

Corretto staging: CT (73%) PET/CT con mdc (89.8%)

VPP della PET/CT vs istologia: 80%

VPN della PET/CT vs istologia: 95%

SPECIFICITA': 82% SENSIBILITA': 94%

Radiol Res Pract. 2014; Nov 5

STAGING DI T

18F-FDG PET/CT per la valutazione della sede di biopsia più idonea nell’ambito della lesione polmonare

Studio di Guralnik L. su 311 pz. con noduli polmonari sottoposti a FNA (Fine-Needle Aspiration) CT-guidata: la 18F-FDG PET/CT migliora l'accuratezza dei risultati della FNA e riduce i falsi negativi ->maggiori possibilità di ottenere una diagnosi definitiva

J Nucl Med 2015 Apr; 56(4):518-522

STAGING DI T

STAGING DI N

PET/CT più sensibile della TC nella stadiazione del mediastino (falsi neg. TAC per dimensioni <10 mm, falsi pos.TAC per dimensioni >10 mm ma nessun uptake)-> NON CRITERIO DIMENSIONALE MA FUNZIONALE

-> riduzione di procedure diagnostiche invasive inutili (mediastinoscopie, VTS, toracotomie)

Elevato VPN (90%); VPP (70%) più basso per i possibili falsi positivi

Importanti ripercussioni sul management del paziente: terapia chirurgica vs terapia medica (N2 o N3)

Linfonodi mediastinici ed ilari con diametro >1.6 cm SOSPETTI anche se non captano il 18F-FDG → richiedono BIOPSIA

SENSIBILITA' E SPECIFICITA' variano in base alle dimensioni dei linfonodi

Linfonodi ingranditi (>1 cm): sensibilità (74%) e specificità (81%)

Linfonodi <= 1cm: sensibilità (40%) e specificità (98%)

Ridotta specificità nei linfonodi ingranditi (ma > CT): anche altre cause non neoplastiche di ingrandimento (iperplasia, infiammazioni, infezioni, malattie granulomatose)

VPN : 91% nei linfonodi normali vs 83% nei linfonodi ingranditi -> minore specificità

Possibile causa: basso metabolismo glucidico nei linfonodi ingranditi

Al-Sarraf N. “Lung Cancer 2008; 60(1)62-68

STAGING DI N

Studio retrospettivo di 30 mesi su 1145 linfonodi di 206 pz. (122 maschi e 84 femmine) con NSCLC

(età media 64.5 aa.) sottoposti a toracotomia postero-laterale; imaging: CT spirale con mdc e

PET/CT con 18F-FDG

STAGING DI M METASTASI A DISTANZA (40%): bassa OS a 5 aa (20-40%)

SEDI DI METASTASI:

- SURRENI

- ENCEFALO (bassa sensibilità)

- FEGATO

- SCHELETRO

Elevata sensibilità ed accuratezza della 18F-FDG PET/CT (TRANNE NELL'ENCEFALO)

ELEVATO VPP E VPN (>95%) della PET/CT

Bassa sensibilità della 18F-FDG PET/CT per elevato uptake fisiologico->MRI

In alternativa: PET/CT con 18F-FLT (basso fisiologico uptake cerebrale)

STAGING DI M: ENCEFALO

STAGING DI M: FEGATO

elevata specificità, accuratezza diagnostica (92%) e sensibilità (100%) della 18F-FDG PET/CT

STAGING DI M: SURRENI

Differenti meccanismi di uptake nelle lesioni osteolitiche ed osteoblastiche che possono peraltro coesistere

- lesioni OSTEOBLASTICHE: più sensibile la SCINTIGRAFIA

SCHELETRICA PLANARE/SPECT con 99mTc-POLIFOSFONATI (es. 99mTc-MDP, MethyleneDiPhosphonate) anche se ha minore risoluzione spaziale (< sensibilità)

- lesioni OSTEOLITICHE: più sensibile la PET/CT con 18F-FDG ;

possibile valutazione semiquantitativa della risposta al trattamento delle metastasi ossee; (SUV) risultati sovrapponibili alla PET/CT con 18F-Na-FLUORURO

STAGING DI M: SCHELETRO

ACCURATEZZA DIAGNOSTICA

Scintigrafia scheletrica 87%

18F-FDG PET/CT 98%

A.V. Taira et al. “Detection of bone metastasea assessment of integrated FDG PET/CT imaging” Radiology

2007 vol.243, no.1; 204-211

STAGING DI M: SCHELETRO

SCINTIGRAFIA OSSEA PLANARE /SPECT con 99mTc-MDP

metodica di scelta per la valutazione delle metastasi ossee

VANTAGGI

- relativamente elevata sensibilità

- imaging total body

- costo relativamente basso

SVANTAGGI

- limitata risoluzione spaziale = minor accuratezza

- specificità spesso bassa; falsi positivi (fratture/traumi, infezioni, infiammazioni)

STAGING DI M: SCHELETRO

PET/CT CON 18F-FLUORURO - proprietà farmacocinetiche del 18F-FLUORURO (valutazione

ATTIVITA' OSTEOBLASTICA mediante scambi di ioni con i gruppi idrossilici dei cristalli di idrossiapatite ): rapido ed intenso uptake da parte delle lesioni osteoblastiche e della componente osteoblastica delle lesioni osteolitiche

- risoluzione spaziale PET/CT

Acquisizione di immagini dello scheletro di alta qualità ad 1 ora dall'iniezione ev del tracciante.

Elevata sensibilità e specificità

STAGING DI M: SCHELETRO

PET/CT con 18F-Na-FLUORURO vs SCINTIGRAFIA OSSEA con 99mTc-POLIFOSFONATI

-maggior uptake osseo

-più rapida clearance ematica

-più elevato target-to-background ratio

-più elevata accuratezza per METASTASI OSSEE LITICHE e SCLEROTICHE

STAGING DI M: SCHELETRO

Comparison of 99mTc-MDP bone scintigraphy and 18F-fluoride PET/CT performed 11 d apart on a patient with prostate cancer who was referred for imaging because of skeletal pain. (A) Anterior (left) and posterior (right) bone scintigraphy images show increased uptake at the lumbar spine. When correlated with CT findings, uptake was found to be caused by degenerative changes. (B) Maximum-intensity-projection 18Ffluoride PET image shows multiple sites of increased uptake. (C) 18F-Fluoride PET/CT images of the pelvis show increased uptake at the sacrum and at the right iliac wing (arrow and arrowhead, respectively), with corresponding changes on CT.

PET/CT CON 18F-FLUORURO

CONFRONTO TRA PET/CT con 18F-Na-FLUORURO e con 18F-FDG

più lesioni individuate mediante PET/CT con 18F-Na-FLUORURO vs PET/CT con 18F-FDG (non significative modificazioni nello staging complessivo)

STAGING DI M: SCHELETRO

In alternativa alla scintigrafia scheletrica:

-neoplasie ad alto rischio di metastasi ossee

(es. neoplasie polmonari)

-neoplasie in cui la diagnosi di metastasi ossee e la loro diffusione è fondamentale nella scelta del trattamento

PET/CT CON 18F-FLUORURO

SCINTIGRAFIA CON 111In-PENTETREOTIDE coniugato dell'octreotide, analogo della

somatostatina ad effetto prolungato, che si lega prevalentemente ai recettori sst2 e sst5

Valore diagnostico e terapeutico INDICAZIONI -carcinoidi bronchiali -SCLC

STAGING NETs

STAGING NETs

SCINTIGRAFIA CON 111In-PENTETREOTIDE

SENSIBILITA'

-carcinoidi: 86-95%

-SCLC: 80-100% (recettori somatostatina nel 50-75%)

Escrezione quasi interamente renale; minima parte epato-biliare (2%)

Acquisizione dell'imaging (total body) planare e SPECT a 4 e 24 ore

[111In]Pentetreotide (Octreoscan) scintigraphy. The anterior–posterior whole body scans at 4 h (A,B) and the anterior–posterior static thorax images at 24 h (C,D) (clearer in the posterior images) revealed mild increased uptake corresponding to the upper lobe of the right lung (arrow).

03/12/2010

TRACCIANTI PET per i NETs

- 68Ga-DOTA-conjugated peptides (DOTATOC, DOTANOC, DOTATATE): legame specifico ai recettori SST= uptake maggior e più selettivo vs FDG-PET/CT (non approvati dalla Food and Drug Administration)

- 18F-DOPA (diidrossi-fenil-alanina): aminoacido precursore della dopamina

uptake < vs 68Ga-DOTANOC

TRACCIANTI PET di PROLIFERAZIONE CELLULARE

11C-COLINA/ 18F-COLINA

ammina precursore dei fosfolipidi di membrana; nelle cellule neoplastiche incrementato utilizzo dei precursori fosfolipidici per l’incontrollata replicazione cellulare (sintesi di membrana cellulare); studio di neoplasie a lenta crescita (es. adenocarcinoma prostatico, BAC)

11C-COLINA nell’adenocarcinoma acinare con crescita di tipo

bronchiolo-alveolare

Indicazioni AIMN sul corretto uso della 18F-FDG PET/TC nelle neoplasie polmonari

Nodulo polmonare Soggetti con nodulo polmonare solitario di dimensione >1 cm APPROPRIATO

Neoplasia polmonare non a piccole cellule Stadiazione nei pazienti candidati alla chirurgia APPROPRIATO Definizione del piano di cura radioterapico APPROPRIATO Caratterizzazione di reperto dubbio post-trattamento APPROPRIATO Stadiazione del carcinoma bronchiolo alveolare INAPPROPRIATO

Neoplasie a piccole cellule Stadiazione pre-trattamento nella malattia limitata POTENZ.UTILE Valutazione al termine del trattamento nella malattia limitata POTENZ. UTILE

Semin Nucl Med 2015, 45:268-281

Grazie dell’attenzione

TRACCIANTI PET di PROLIFERAZIONE CELLULARE

18F-FLT (3-deossi-Fluoro-Thymidina)

Il tracciante viene trasportato all'interno della cellula, fosforilato e come tale incorporato nella sintesi del DNA cellulare.

Stretta correlazione dell'uptake con i valori di Ki-67 → utile anche nella valutazione della risposta precoce alla terapia

TRACCIANTI PET di PROLIFERAZIONE CELLULARE