PET görüntüleme - İ.Ü. Cerrahpaşa Tıp Fakültesi

Pozitron Emisyon Tomografisi
(PET) ve Tümör Görüntüleme
Prof. Dr. İlhami Uslu
Cerrahpaşa Tıp Fakültesi
Nükleer Tıp Anabilim Dalı
Pozitron Emisyon Tomografisi
Giriş
„
PET, insan vücuduna verilen pozitron yayıcı
radyofarmasötiklerden yayılan özel nitelikli gama
ışınlarını saptayarak, vücut içerisindeki
dağılımlarını belirleyen ve bunu üç farklı uzaysal
düzlemde (transaksiyel, koronal ve sagital)
kesitsel görüntülere çeviren bir nükleer tıp
yöntemidir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Giriş
„
„
PET yönteminin en önemli özelliği ve radyolojik
tomografi tekniklerinden temel farkı, yapısal
(anatomik) detaydan daha çok,
fonksiyonel/metabolik aktiviteyi göstermeye
yönelik olmasıdır.
Kullanılan radyofarmasötiğin özelliğine göre
değişik metabolik/fonksiyonel parametreler
PET yöntemi ile invivo olarak görüntülenir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Giriş
„
PET yöntemi
– PET yönteminin uzaysal görüntü rezolüsyonu
radyolojik tomografi yöntemlerine göre daha
düşüktür.
– Ancak, henüz yapısal değişikliklerin oluşmadığı
erken dönemlerdeki fonksiyonel/metabolik
değişiklikleri saptayabildiği için erken tanı
potansiyeli taşır.
– Bilinen yapısal değişikliklerin metabolik ve/veya
biyokimyasal aktivitelerini ortaya koyarak ayırıcı
tanıya yardımcı olur.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Temel prensipler
„
PET, diğer nükleer tıp yöntemleri gibi
“emisyon” tekniğine dayalı bir görüntüleme
sistemidir.
– Hastaya verilen bir radyonüklid/radyofarmasötikten
yayılan gama ışınları dışarıdan saptanarak vücut
içerisindeki dağılımları ölçülür/görüntüye çevrilir.
„
PET teknolojisinin klasik nükleer tıp
yöntemlerinden farkı
– Kullanılan radyonüklidler (pozitron) yayıcılar
– Farklı görüntüleme sistemleri (PET kamera)
Pozitron Emisyon Tomografisi
Temel prensipler
„
PET’de kullanılan radyonüklidler
– İnsan uygulamalarında başlıca kullanılan pozitron yayıcı
radyonüklidler
„
Flor (F)-18, Karbon (C)-11, Nitrojen (N)-13 ve Oksijen (O)-15’dir.
– Pozitron yayıcı radyonüklidler
„
„
„
Siklotron adı verilen sistemlerde yapay
olarak oluşturulurlar.
Çekirdeklerinde proton (pozitif yük)
fazlalığı vardır.
Kararlı hale geçmek için bozunurken
çekirdekten pozitif yüklü bir elektron
(pozitron) partikülü fırlatırlar.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Temel prensipler
„
Pozitron partikülü ortamda kısa bir mesafe
ilerledikten sonra başka bir atomun gerçek
(negatif yüklü) elektronu ile çarpışır.
– İki kütle de yok olur ve enerjiye dönüşerek
birbirine zıt hareket eden 511 kiloelektronVolt
(keV) sabit enerjide iki gama ışını oluşur.
– Bu olay “pozitron yokolması” veya “çift
oluşumu” olarak isimlendirilir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Temel prensipler
„
C-11, N-13 ve O-15 radyonüklidleri
– Çok kısa yarı ömürlüdürler.
– Taşınmaları ve dağıtımları mümkün değildir.
„
F-18 ve bununla işaretlenmiş
radyofarmasötikler
– Nispeten uzun yarı ömürlü (110 dakika)
– Belirli mesafelere dağıtılması mümkündür.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Temel prensipler
„
Pozitron yayıcı izotoplar
– Kısa yarı ömürlüdür.
– Yüksek enerjili gama fotonları vardır.
– Biyojenik niteliktedirler.
„ Bu elementlerin kararlı izotopları bir çok biyolojik moleküllerin
yapılarında bulunmaktadır.
– Pozitron yayıcı izotoplar ilgili biyolojik moleküle kolayca
bağlanabilmektedir.
„ Organizma içerisindeki değişik biyokimyasal ve metabolik
olayları izleyebilecek radyofarmasötiklerin üretilebilmesi
potansiyeli sunarlar.
Pozitron Emisyon Tomografisi
PET kamerası
„
Nükleer Tıpta kullanılan konvansiyonel
gama kameradan farklı olarak daha çok
BT cihazına benzerler.
– Dairesel tarzda dizayn edilmiştir.
– Deteksiyon ünitesinin iç yüzeyi yüksek
enerjili gama ışınlarını (511 keV)
durdurabilecek nitelikteki kristal
paketlerinden (BGO, LSO vb) oluşmuştur.
Pozitron Emisyon Tomografisi
PET kamerası
„
Karşılıklı iki dedektör ancak aynı anda foton
saptarsa bunun bir “çift oluşum” olayı olduğunu
algılar ve sisteme kaydeder (elektronik
deteksiyon)
„
Klasik gama kameralardan farklı olarak
–
–
–
Kollimatör kullanımına gerek kalmaz
Görüntü kalitesi (uzaysal rezolüsyon) çok daha iyidir
invivo radyofarmasötik konsantrasyonunun mutlak
ölçümüne olanak tanır.
Pozitron Emisyon Tomografisi
PET kamerası
„
„
„
„
Coincidens PET kamera
Tam dedektörlü olmayan PET kamera
Tam dedektörlü PET kamera
PET&CT kamera
Pozitron Emisyon Tomografisi
PET kamerası
Pozitron Emisyon Tomografisi
Metabolik parametreler
„
Kullanılan radyofarmasötiğin özelliğine göre PET
ile bir çok fonksiyonel, biyokimyasal ve metabolik
parametre invivo olarak görüntülenebilmektedir.
– Kan akımı, oksijen kullanımı, glukoz metabolizması,
protein metabolizması, nükleik asit metabolizması ve
östrojen reseptör dağılımı PET ile ölçülebilen ve en
yaygın kabul gören parametrelerdir.
– Glukoz metabolizması rutin klinik uygulamalarda en çok
kullanılan PET parametresidir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
Metabolik parametreler
„
„
Glukoz metabolizmasının izlenmesinde F-18
ile işaretli fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG)
bileşiği kullanılmaktadır.
Dünyadaki PET uygulamalarının çok büyük
bir çoğunluğunu, ülkemizdeki PET
uygulamalarının ise tamamına yakınını FDG
çalışmaları oluşturmaktadır.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG biyodağılımı
Glukoz
Glukoz
doku
FDG tıpkı D-glukoz gibi
FDG
hücre membranından
geçerek heksokinaz enzimi
ile FDG-6-fosfat’a
FDG
fosforilize edilir, ancak bu
kademeden sonra
katobolize edilemez ve
FDG-6-P
hücre içinde birikir.
damar
„
G-6-P
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG biyodağılımı
„
„
Glukoz kullanımı ve metabolizması artmış dokular
PET görüntülerinde normal dokulara göre daha
yüksek sayım konsantrasyonu gösteren
hipermetabolik odaklar olarak,
Glukoz metabolizması azalmış dokular PET
görüntülerinde normal dokulara göre daha düşük
sayım konsantrasyonu gösteren hipometabolik
odaklar olarak gözükürler.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG biyodağılımı
„
„
Beyin gri korteksteki yüksek miktarda glukoz
kullanımından dolayı beyin çok yoğun FDG
tutar.
Myokard tutulumu hastanın açlığı ile ilişkili
olarak değişir.
– Toklukta glukoz kullanımı arttığı için myokarddaki
FDG tutulumu daha belirgindir.
– Uzun süreli açlıklarda myokard tutulumu çok
azalır.
„
„
„
Karaciğer daha düşük yoğunlukta, ancak
homojen olarak FDG tutar.
Mide ve barsak tutulumları kişiden kişiye
değişkenlik gösterebilir.
İskelet kasları özellikle aktivasyon durumunda
iseler çok yoğun FDG tutarlar.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntüleme tekniği
„
„
„
„
„
FDG-PET hasta asgari 4 saat aç iken yapılır.
FDG-PET çalışması için glukoz seviyesinin 70150 mg/dl olması istenir.
Glukoz seviyesi uygun ise damar yolu açılarak
10 mCi FDG enjekte edilir.
FDG enjeksiyonundan sonra için 1 saat
bekletilir.
Bekleme süresinin sonunda klasik bir PET
çalışmasında tabanından uyluk bölgesine
kadar olan alan (tüm vücut) görüntülenir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntüleme tekniği
„
Görüntüleme süresi konvansiyonel PET
kameralarda yaklaşık bir saattir (modern
PET/CT kameralarda ise 15 dakikadır).
– Malign melanomlarda veya beyin-periferik alt
ekstremite metastazı şüphelenilen kanserlerde diğer
vücut bölgeleri de taranır.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntüleme tekniği
„
Onkolojik bir çalışma sonucunda hastanın
alacağı tüm vücut dozu 7.8-10 mSv; kritik organ
olan mesane dozu ise 40-60 mSv’dir.
– Radyasyon dozunun düşük olması nedeniyle
„
„
FDG-PET çalışmaları küçük çocuklara da uygulanabilmekte
Gerekirse kısa süre aralıklarla tekrarlanabilmektedir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntülerinin yorumlanması
„
Görüntülerin yorumlanmasında fizyolojik olmayan ve
vücut background (geriplan) aktivitesine oranla
artmış FDG tutulumu gösteren odaklar araştırılır.
– FDG tutulum yoğunluğu “Standart uptake değeri” (SUD) adı
verilen semikantitatif bir parametre ile ifade edilir.
– SUD > 2.5 olması izlenen lezyonun hipermetabolik (habis
şüphesi) olduğunu gösterir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntülerinin yorumlanması
„
„
Konvansiyonel PET kameralarında izlenen
atipik metabolizmalı odakların yakın
zamanda yapılan anatomik görüntüler (BT
ve/veya MR) ile karşılaştırması gereklidir.
Aynı anda hem BT hem de PET yapabilen
kombine görüntüleme sistemleri (PET/CT)
geliştirilmiştir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntülerinin
yorumlanması
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntülerinin yorumlanması
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET görüntülerinin yorumlanması
„
FDG tümöre spesifik bir ajan değildir.
– FDG-PET görüntülerinde izlenen hipermetabolik odaklar
her zaman tümöral bir odağı yansıtmaz.
„
En sık karşımıza çıkan yanlış pozitiflik sebepleri akut ve
granülomatöz infeksiyon odaklarıdır.
– Nadir görülen ve düşük glukoz afiniteli bazı habis tümörler
yeterli FDG uptake’i göstermeyebilirler.
„
Bronkoalveoler kanserler, karsinoidler ve musinöz kanserler en sık
raslanan yanlış negatiflik nedenleridir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
FDG-PET yönteminin onkolojideki temel
endikasyonları
–
–
–
–
–
–
–
Şüpheli bir kitlede habaset araştırması
Bilinen tümörlerde evrelendirme
Tedavi sonrası takip ve nükslerin erken tanısı
Tedaviye cevabın belirlenmesi
Primer tümör grade’lemesi ve prognoz tayini
Bilinen bir kitlede biyopsi yerinin belirlenmesi
Radyoterapi planlanması
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Şüpheli bir kitlede habaset araştırması
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Bilinen tümörlerde evrelendirme
– Yeni tanı konan kanserlerde tümörün bölgesel lenf
nodlarına yayılımının ve uzak metastazlarının belirlenmesi
(ilk evrelendirme)
– Tedavi edilmiş kanserlerde rezidiv ve/veya nükslerin ve de
metastazların belirlenmesi (yeniden evrelendirme)
– FDG-PET’in eklenmesiyle hastaların % 15-30’inde
konvansiyonel yöntemlerle yapılan evrelendirme
değişmektedir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Bilinen tümörlerde evrelendirme
Hodgkin Lenfoma. tedavi öncesi ve
tedavi sonrası
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Tedavi sonrası takip ve nükslerin erken tanısı
– Ameliyat ve/veya radyoterapi sonrası vücudun anatomik
bütünlüğü bozulduğu için BT veya MR’ın yorumu
zorlaşmaktadır.
„
„
Radyoterapi ve/veya ameliyat sonrası gelişen nedbe ve/veya
fibroz dokusunun rezidüel hastalıktan veya nükslerden ayırt
edilmesi bu yöntemlerde önemli problem olarak karşımıza
çıkmaktadır
FDG-PET temel olarak glukoz metabolizmasının gösterdiği için
anatomik yapının bozulmasından etkilenmez.
– Nedbe veya nekroz dokusunda glukoz metabolizmasının düşük
olması nedeniyle bu yöntemle tümör nüksleri kolayca ayırt
edilebilmektedir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Tedavi sonrası takip ve
nükslerin erken tanısı
– Konvansiyonel görüntüleme
yöntemlerinin negatif
olmasına rağmen tümör
belirteçlerinin yükseldiği
durumlarda nüks
araştırması
Opere kolon ca.
BT ve MR normal
Açıklanamayan CEA yüksekliği.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Tedaviye cevabın belirlenmesi
– Klasik olarak radyoterapi veya kemoterapi sonrasında anatomik
görüntüleme yöntemlerinde kitlenin küçülmesi ile tedaviye
cevabın oluştuğu kabul edilmekle birlikte;
„
„
BT’de negatif olarak kabul edilen 1 cm’den küçük lenfadenopatilerin aktif
tümör dokusu içerdiği,
BT’de 1 cm’den büyük olduğu halde tümör dokusu içermeyen
lenfadenopatilerin varlığı FDG ile tespit edilebilmektedir.
– Kemoterapinin erken dönemlerinde FDG uptake’inin azalması
tedaviye iyi cevabın bir kanıtıdır.
„
Kemoterapiye rağmen FDG uptake azalmayan tümörlerde uygulanan
tedavi şeklinin değiştirilmesi önerilmektedir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Tedaviye cevabın belirlenmesi
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Primer tümör grade’lemesi ve prognoz tayini
– Bir çok tümörde FDG tutulumu yoğunluğu arttıkça
tümörün agressifleştiği ve prognozun kötüleştiği
bilinmektedir
„
Bilinen bir kitlede biyopsi yerinin belirlenmesi
– Heterojen kitlelerde FDG-PET ile metabolik olarak
en aktif bölgeler belirlenerek biyopsiye yön
verilebilmektedir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkolojik endikasyonlar
„
Bilinen bir kitlede biyopsi yerinin belirlenmesi
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkoloji dışı endikasyonlar
„
Nörolojik endikasyonlar
– Cerrahi tedavi düşünülen medikal tedaviye dirençli
epileptik odakların lokalizasyonu
„
„
İnteriktal safhada epileptik odak normal beyin dokusuna FDGPET’de göre daha hipometabolik gözükür.
İktal dönemde yapılan beyin perfüzyon SPECT çalışmasında
epileptik odak normal beyin dokusuna hipermetabolik gözükür.
– Alzheimer hastalığının erken tanısı ve diğer tip
demanslardan ayırıcı tanısı
„
Bilateral simetrik olarak parieto-oksipital korteksde glukoz
metabolizmasının azalması Alzheimer hastalığının erken dönemi
için tipik bir bulgudur.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkoloji dışı endikasyonlar
„
Kardiyolojik endikasyon
– Canlı myokard dokusunun gösterilmesi
„ Canlı
myokard dokusu içeren bölgelerin kasılma
fonksiyonları revaskülarizasyon tedavisinden
sonra iyileşme şansına sahiptir.
„ Myokard perfüzyon SPECT incelemesinde
hipoperfüze olarak izlenen ve enfarktüs olarak
değerlendirilen alanların FDG-PET çalışmasında
viable olduğu izlenebilmektedir.
Pozitron Emisyon Tomografisi
FDG-PET onkoloji dışı
endikasyonlar
„
Kardiyolojik endikasyon - Canlı myokard dokusunun gösterilmesi