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

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

2 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%)

3 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

4 TRACCIANTI PET

5 18 F-FDG Uptake Retention Glycogen Cell 18 FDG-1-P 18 F-FDG K 1 K 2 Hexokinase K 3 K 4 18 FDG-6P Glucose-6- phosphatase 18 F-fru-6-P 18 FDG-6- phosphogluconolactone NADPH Glucose Transporters GLUT I and GLUT III Glycolysis Medicina Nucleare Mestre

6 NEOPLASTIC CELL Glycogen Cell 18 F-FDG K 1 K 2 Glucose Transporters GLUT I and GLUT III 18 F-FDG Hexokinase K 3 K 4 Glucose-6- phosphatase 18 F-FDG 18 FDG-1-P 18 FDG-6P 18 FDG-6P 18 F-fru-6-P 18 FDG-6- phosphogluconolactone Glycolysis 18 F-FDG 18 F-FDG 18 FDG-6P NADPH 18 FDG-6P 18 FDG-6P 18 F-FDG Medicina Nucleare Mestre

7 PREPARAZIONE ALL'ESAME PET/CT 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)

8 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

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10 - 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 FALSI NEGATIVI - LESIONI CEREBRALI: fisiologica elevata attività di fondo - ESERCIZIO FISICO/ATTIVITA MUSCOLARE

11 (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).

12 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

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14 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.

15 GATING RESPIRATORIO

18 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.

19 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%)

20 PITFALLS RELATIVI AL SUV

21 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%)

22 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)

23 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

24 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

25 DUAL TIME POINT PET/CT

26 DUAL TIME POINT PET/CT Nelle cellule tumorali maligne è più lenta la defosforilazione del 18F-FDG-6 fosfato rispetto alle cellule non neoplastiche

27 APPLICAZIONI CLINICHE della 18F-FDG PET/CT - NODO POLMONARE - MASSA POLMONARE SOSPETTA PER TUMORE - STAGING INIZIALE DEL TUMORE POLMONARE - RISTADIAZIONE DOPO TRATTAMENTO - PLANNING RADIOTERAPICO

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30 STAGING DI T 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 poststenotica. Metastasi/infiltrazione PLEURICA Semin Nucl Med 45:

31 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.

32 STAGING DI T 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

33 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):

34 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

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36 STAGING DI N 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

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38 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

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40 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

41 STAGING DI M: ENCEFALO Bassa sensibilità della 18F-FDG PET/CT per elevato uptake fisiologico->mri In alternativa: PET/CT con 18F-FLT (basso fisiologico uptake cerebrale)

42 STAGING DI M: FEGATO

43 STAGING DI M: SURRENI elevata specificità, accuratezza diagnostica (92%) e sensibilità (100%) della 18F-FDG PET/CT

44 STAGING DI M: SCHELETRO 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

45 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;

46 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)

47 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

48 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

49 PET/CT CON 18F-FLUORURO 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) Maximumintensity-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.

50 STAGING DI M: SCHELETRO 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)

51 PET/CT CON 18F-FLUORURO 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

52 STAGING NETs 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

53 STAGING NETs SCINTIGRAFIA CON 111In-PENTETREOTIDE SENSIBILITA' -carcinoidi: 86-95% -SCLC: % (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

54 [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).

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56 03/12/2010

57 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

58 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)

59 11C-COLINA nell adenocarcinoma acinare con crescita di tipo bronchiolo-alveolare

60 Indicazioni AIMN sul corretto uso della 18F-FDG PET/TC nelle neoplasie polmonari Nodulo polmonare Soggetti con nodulo polmonare solitario di dimensione >1 cm Neoplasia polmonare non a piccole cellule Stadiazione nei pazienti candidati alla chirurgia Definizione del piano di cura radioterapico Caratterizzazione di reperto dubbio post-trattamento Stadiazione del carcinoma bronchiolo alveolare Neoplasie a piccole cellule Stadiazione pre-trattamento nella malattia limitata Valutazione al termine del trattamento nella malattia limitata APPROPRIATO APPROPRIATO APPROPRIATO APPROPRIATO INAPPROPRIATO POTENZ.UTILE POTENZ. UTILE

61 Semin Nucl Med 2015, 45:

62 Grazie dell attenzione

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65 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

66 TRACCIANTI PET di PROLIFERAZIONE CELLULARE