LA TERAPIA IN MEDICINA NUCLEARE LO STATO DELL ARTE ED IL RUOLO DELL ESPERTO IN FISICA MEDICA

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1 LA TERAPIA IN MEDICINA NUCLEARE LO STATO DELL ARTE ED IL RUOLO DELL ESPERTO IN FISICA MEDICA Paola Moresco Ospedale Santa Corona ASL2 Savonese

2 Sicurezza ed efficacia del trattamento dipendono principalmente dalla DOSE rilasciata all organo bersaglio e agli OAR, al pari della radioterapia a fasci esterni Attività da somministrare determinata dai calcoli dosimetrici Importanza della standardizzazione delle metodiche di dosimetria interna

3 PRINCIPALI SETTORI DI TRATTAMENTO Ipertiroidismo e Ca Tiroideo 131 I Palliazione di metastasi scheletriche 153 Sm Lesioni a carico del fegato (da HCC o metastasi) 90 Y MICROSFERE

4 LA TIROIDE

5 LA TERAPIA CON RADIOIODIO

6 IODINE TRAPPING La tiroide può essere rappresentata come un insieme di identiche piccole pompe omogeneamente distribuite nella ghiandola. Queste pompe catturano lo iodio circolante nel sangue e lo utilizzano per la produzione di ormoni tiroidei La captazione tiroidea dello iodio (UPTAKE) è quindi un INDICE di o o o EUTIROIDISMO IPOTIROIDISMO IPERTIROIDISMO

7 SITUAZIONI PATOLOGICHE BENIGNE Ipertiroidismo: approccio farmacologico approccio chirurgico approccio radiometabolico MORBO DI BASEDOW GRAVES MORBO DI PLUMMER

8 TRATTAMENTO DELL IPERTIROIDISMO: DOSIMETRIA Valutazione della massa Valutazione della captazione massima Valutazione della cinetica PREPARAZIONE DEL PAZIENTE Completo wash out farmacologico Dieta povera di iodio FT3, FT4, TSH e ioduria prima di iniziare lo studio dosimetrico

9 VOLUME BERSAGLIO Ecografia: m * a * b * c 6 Scintigrafia con 123 I- 131 I (24h) o 99m Tc (30 ): m * a * b I 99m Tc

10 Captazione tiroide STUDIO DI CAPTAZIONE E CINETICA Somministrazione di attività traccia di 131 I ( MBq, associata a SXT; 0.37 MBq se solo capt.) Misure di captazione alle ore (o più) ora Valutazione di U max e T 1/2eff 50% 40% 30% 20% 10% 0% Ore da somministrazione T1/2eff calcolato per punti: 117 ore 4.9 giorni T1/2 eff stand.: Normal 121 ore 5.0 giorni T1/2 eff stand.: Slow 169 ore 7.0 giorni T1/2 eff stand.: Quick 107 ore 4.5 giorni

11 PIANIFICAZIONE DEL TRATTAMENTO o Calcolare l attività di radioiodio A 0 da somministrare al paziente per: o o impartire la dose prefissata D T al volume bersaglio ridurre la massa ghiandolare di un fattore opportuno

12 ALGORITMI EQUAZIONE MARINELLI QUIMBY (1946): D FORMALISMO MIRD (Stabin): A( t) ~ D T dt A( t) dt A m( t) m m Metodo RVT (Traino, 2004): D T D T T A T 0 eff U% A m0 U A( t) dt ( ) 2 kam Teff m t m( t) A 2 2 mt ka 2 mteff m 0 m0 2m 0 k e T Traino, Di Martino, and Lazzeri A dosimetric approach to Graves disease 131-I treatment Medical Physics, Vol. 31, No. 7, July 2004 eff kam Teff tt 2 1 m 2 2 T m D % T 1 eff La dose D dipende da un fattore k che rappresenta la radiosensibilità individuale T

13 CONSEGUENZE MATEMATICHE DEL METODO RVT La riduzione della massa di una frazione G determina la riduzione di una frazione G delle pompe follicolari La captazione massima post terapia è ridotta di uno stesso fattore G Matematicamente: m m fin U fin 0 U 0 La massa ottimale post terapia: m G 0.24 U 0 m Traino, Di Martino, et al. A predictive mathematical model for the calculation of the final mass of Graves disease thyroids treated with 131I Phys med biol,2005 May 7;50(9):

14 RIEPILOGO o o o Equazione Marinelli - Quimby Algoritmo MIRD METODO RIDUZIONE MASSA a partire da D T (Traino, 2004) QUALE D T? ALGORITMI BASATI SULLA PRESCRIZIONE DI DOSE o Linee Guida AIMN 2005 D T = 120 Gy Graves D T = 300 Gy Plummer o Canzi et al. (2008) D T = 200 ~ 250 Gy Graves o METODO RIDUZIONE MASSA a partire da m G (Traino, 2005) INDIPENDENTE DALLA DOSE

15 ESPERIENZA LOCALE: OSP. S. CORONA Pazienti con m. di Graves Basedow: 70 (49-21 ) <D T (plan) > = 260 Gy (max 300; min 200 Gy) <m 0,SXT > = 26 ± 12 g (max 87; min 5.4 g) <T 1/2 > = 136 ± 43 h (max 192; min 59 h) <U 24 > = 55 ± 13 % (max 80; min 32 %)

16 MBq Pazienti trattati 2010: in regime ambulatoriale (< 600MBq) 8 in ricovero protetto (>600MBq) <A somm > = 590 ± 150 MBq A RVT = 431 ± 160 MBq (max 715; min 174 MBq) A MIRD = 513 ± 212 MBq (max 1019; min 191 MBq) A mg = 381 ± 180 MBq (max 797; min 134 MBq) RVT Asomm(MBq)

17 scarto % MBq MBq scarto % 1000 Pazienti trattati ambulatoriamente % 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Pazienti trattati in regime di ricovero 120,00% 100,00% 80,00% ,00% ,00% 20,00% 0,00% RVT Asomm(MBq)

18 FOLLOW UP BASEDOW pazienti (20%) con f. up completo a 6 mesi 1 in terapia per iper fallito 1 ritrattato con iodio 2 volte e ora ipo 1 eutiroidea 1 ipotiroidismo

19 UN CASO INTERESSANTE CURVA CALCOLATA CURVA STANDARD

20 I TRATTAMENTO 2010

21 II TRATTAMENTO 2012

22 CARCINOMA DELLA TIROIDE Trattamento ablativo con radioiodio ( 131 I): distruzione del tessuto tiroideo residuo dopo intervento di tiroidectomia.

23 MODALITÀ DI ESECUZIONE DELLA TERAPIA La scelta sulla attività da somministrare può essere eseguita somministrando attività fisse o individualizzate. Linee Guida AIMN 2004

24 SOMMINISTRAZIONE DI ATTIVITÀ FISSA l impiego di attività elevate 3.7 GBq [ 100 mci] la somministrazione di attività basse GBq [30-60 mci] basandosi su dati empirici di volume del tumore, istotipo, interessamento linfonodale, captazione del residuo tiroideo allo 131 I

25 IL RUOLO DELLA DOSIMETRIA NEL TRATTAMENTO DEL CARCINOMA TIROIDEO PRETHERAPEUTIC REMNANT DOSIMETRY (Lassmann et al., JNM, 2004) PRETHERAPEUTIC REMNANT/LESION DOSIMETRY (Maxon et al. 1992, Sgouros et al., JNM 2004) TUMOR/METASTATES DOSIMETRY (Maxon et al. 1992, de Kaizer et al. EJNM 2003) METHODS TO EVALUATE 131 I KINETICS IN BLOOD (Traino et al., Rad. Prot. Dosim. 2004, Endoc Related Cancer , 2009) BLOOD OR BONE MARROW EXPOSURE LIMITED THERAPY (Benua, 1962, Hanscheid et al. EJNM 2006)

26 EANM DOSIMETRY COMMITTEE GUIDELINES FOR BONE MARROW AND WHOLE-BODY DOSIMETRY (Hindorf, Glatting, Chiesa, Lindén, Flux, EJNMMI 2010) DOSE TO THE BLOOD IS A BETTER PREDICTOR OF ABLATION SUCCESS THAN THE ADMINISTERED 131 I ACTIVITY (Verburg, Lassmann, Mäder,Luster, Reiners,Hänscheid EJNMMI 2010)

27 DOSE AL MIDOLLO/SANGUE Documentare l ottimizzazione del trattamento nel rispetto degli OAR Dare una previsione dell efficacia del trattamento, mediante la stima della attività al sangue Onerosa in termini di: Tempo di Fisico / TSRM / Infermieri Impegno per il paziente

28 IL SANGUE COME SURROGATO DEL BONE MARROW E COME INDICE DI ESITO Blood A Dblood 2Gy lim Benua et al., 1962 Benua - Leeper, 1986 D RM ~ A RM S RM RM h ~ A S RM h ~ A RM S RM RM ~ A RM S RM RoB SELF CONTRIBUTION (b) CROSS CONTRIBUTION (g b dall osso )

29 PAZIENTI METASTATICI Non pazienti con MT ossee sottostima della dose al midollo Attenzione pazienti con MT polmonari microdiffuse OAR polmone, vincolo ritenzione a 48 h < 2960 MBq [80 mci] (Sgouros, 1984) (polmoniti, fibrosi polmonare)

30 BLOOD DOSIMETRY EANM SOP 2008 Somministrazione di dose traccia 9 11 MBq 131 I Paziente istruito a non urinare per le prime 2h A 2, 6, 24, 48, 72, 96 h: Prelievi di sangue (2 ml/2cc) Misure di esposizione con NaI(Tl) 2 x 2 non collimato in AP/PA Misura terzo medio coscia con NaI(Tl) 2 x 2 collimato Misura della concentrazione di 131 I in contatore a pozzetto, con sorgente standard di attività nota.

31 METODO NON INVASIVO PER LA MISURA DELLA DOSE AL SANGUE 3,00E+05 2,50E+05 2,00E+05 1,50E+05 A(t) mis sangue A(t) calc 1,00E+05 5,00E+04 0,00E

32 CALCOLO DELLA DOSE: CONTRIBUTO AL SANGUE GBq Gy A D GBq A h kg wt h GBq Gy A D S S A D blood TB blood bood TB TB blood blood blood blood blood 0 lim g ) ( ) ( ) ( 2 1 A A dt t R e A e A A t A t R t t Modello bi esponenziale

33 cps Linearità m 0 y = 78.2x R² = Attività (MBq) Efficienza Media 78 cps/mbq a 2 metri

34 MBq/kg MBq CURVE DI RITENZIONE Attività WB 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 Y = A*exp(-BX)+C*exp(-DX) A (MBq) B (ore-1) C (MBq) D (ore-1) 2,00 0, WB A B C D Attività specifica nel sangue 3,00E-01 2,50E-01 2,00E-01 1,50E-01 1,00E-01 5,00E-02 0,00E Y = A*exp(-BX)+C*exp(-DX) A (MBq/kg) B (ore-1) C (MBq/kg) D (ore-1) ml of blood A B C D

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37 ANALISI RETROSPETTIVA TRATTATI S.CORONA Attività somministrate (GBq) pazienti 59 (33%) 118 (66%) Età: 58 (min 23 max 83) A(MBq): 5139 (min 1770 max 9950) [ mci] Età (y) Aspettativa 20 di vita lunga < >80 Funzionalità renale critica

38 STIMA DOSE AL SANGUE SINGOLO TRATTAMENTO D blood Gy ( ) A GBq somm 2,5 2 1,5 1 0,

39 Dose al sangue (Gy)? 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 paziente mt omerale ciclo di trattamento

40 STIMA DOSE AL SANGUE CICLI DI TRATTAMENTO RIPETUTI (10%) Attività cumulativa somministrata (MBq) Dose sangue per intero trattamento (Gy) ,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 Attività cumulativa somministrata (GBq) Dose al sangue (Gy)

41 The activity to be used for radioiodine therapy still remains subject to discussion The optimal activity of radioiodine to treat metastatic thyroid carcinoma is the lowest possible amount of radioiodine that delivers a lethal dose of radiation to the entire lesion/metastasis while minimizing side effects Multiple empiric fixed activities may not be equivalent to the same total radioiodine absorbed dose calculated by dosimetry given at one time. Dose rate is crucial, and thus, multiple smaller doses may have lower therapeutic benefit than the same total dose given at one time

42 124 I PET/CT: UTILIZZO PER LA DIAGNOSTICA E LA DOSIMETRIA NEL CARCINOMA TIROIDEO PET images of a patient with metastatic thyroid cancer at 24 h after administration of 37 MBq 124I acquired on a Gemini TF-64 PET/CT scanner (a) kev and (b) kev energy window. Eur J Nucl Med Mol Imaging (2011) 38 (Suppl 1):S10 S18 Modalità (semi)quantitativa per il calcolo dell attività concentrata nella lesione (Bq/ml) Prerequisito di ogni calcolo dosimetrico! Non ancora registrati in Italia Qualche problema con le immagini

43 TRATTAMENTO PALLIATIVO DEL DOLORE DA METASTASI OSSEE

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45 89 Sr (approvato in EU per K-prostata) E max,b =1.46 MeV, <E b =0.58 MeV Range Soft T = 2.4 mm E g =0.91 MeV photo peak (0.01%) T 1/2 = 50.5 d 153 Sm-EDTMP (approvato in EU per MT osteoblastiche) E max,b =0.81 MeV, <E b =0.23 MeV Range Soft T = 0.6 mm E g =0.103 MeV photo peak (28%) T 1/2 = 1.9 d 186 Re-HEDP (approvato solo in alcuni paesi EU) E max,b =1.07 MeV, <E b =0.349 MeV Range Soft T = 1.1 mm E g =0.137 MeV photo peak (9%) T 1/2 = 3.7 d

46 ATTIVITÀ RACCOMANDATE 89 Sr : 150MBq 153 Sm-EDTMP: 37MBq/kg 186 Re-HEDP: 1.295MBq ALLEGATO I D.Lgs. 187/00 Parte II 6. Non è necessario un ricovero protetto ai seguenti casi: ( ) c) trattamento delle metastasi scheletriche con 32 P per attività fino a 110MBq, 89 Sr per attività fino a 150MBq, con 186 Re per attività fino a 1.3GBq, e con 153 Sm fino a 3 GBq.

47 99m TC-MDP VS. 153 Sm- EDTMP Estrema variabilità della fissazione scheletrica Opportunità di studio dosimetrico Limite di 2 Gy al midollo rosso

48 Pre terapia (14 gg): 99mTc-MDP WB Scan: 10m 6h Tc % = [TCNTS (6h) *kdec]/[tcnts (10m)] Terapia: 153Sm-EDTMP WB Scan: 10m 24h Sm % = [TCNTS (24h]/[TCNTS (10m)] Correlazione fra i dati: Sm % = 1.13 x Tc % (con correzione per captazione dei tessuti molli) Stima retrospettiva della dose al BM: A std 37MBq/kg: <D BM >= 2.17 Gy (+8.5% D lim )

49 RADIOTERAPIA INTERNA SELETTIVA (SIRT) DI TUMORI EPATICI CON MICROSFERE DI Y-90 (SIR-SPHERES )

50 RADIOEMBOLIZZAZIONE DEI TUMORI EPATICI SIRT: SELECTIVE INTERNAL RADIATION THERAPY Trattamento locoregionale in grado di rilasciare alte dosi alle lezioni intraepatiche Irradiare in modo trascurabile il parenchima epatico circostante (sano o cirrotico) RAZIONALE La vena porta alimenta il fegato sano L arteria epatica alimenta il tumore (80-100%) Il bersaglio è quindi raggiunto seguendo il circolo passivo Dose tumoricida: 120 Gy Dose limite al fegato sano 70 Gy

51 FLOW-CHART SIR PER HCC SELEZIONE CANDIDATI (working team) FASE 1: PREPARAZIONE 1 angiografia e posizionamento catetere in a.epatica trasferimento a MN per studio scintigrafico MAA per shunt epato-polmonari ritorno in sala angio per Se shunt + rimozione catetere Se shunt - valutazione varianti anatomiche ed eventuale loro embolizzazione (GDA, RGA o altre) TC spirale per volumetria epatica e % fegato coinvolto vs. fegato sano eliggibilità Ordine Microsfere Ittrio ed appuntamento per trattamento a gg. FASE 2: ESECUZIONE Studio angiografico e posizionamento catetere per iniezione Ittrio Scintigrafia di controllo dopo l infusione degenza 1-2 gg presso Ter. Radiometabolica e poi Reparto di provenienza Calibrazione Ittrio e dosimetria Arrivo Ittrio Follow-up TC e TC-PET, laboratorio

52 ANATOMIA VASCOLARE STUDIO DEI REFLUSSI EMBOLIZZAZIONE GDA FUSIONE DI IMMAGINI TC SPECT

53 QUALE ATTIVITÀ DI 90 Y? I. Metodo empirico su interessamento epatico: 3, 2.5, 2 GBq per tumore/fegato: >50%, 25-50%, <25% II. Metodo empirico su BSA: A(GBq) = (BSA-0.2)+(tumore/fegato in toto) III. Metodo MIRD (metodo di partizione): Limiti di dose Fegato: < 80 Gy (70 Gy se cirrosi) Polmoni: < 25 Gy

54 III.METODO DI PARTIZIONE: DOSIMETRIA ) / ( / ) ( ) ( ) ( % 1 % GBq Gy activity unit dose Gy doselimit GBq A m NT T m m shunt U A m m A NT T A A A NormalLiver Tumor NormalLiver NormalLiver NormalLiver NormalLiver Tumor Tumor NormalLiver Tumor TotalLiver

55 IL TRATTAMENTO Equipe multidisciplinare: Chirurgo Radiologo interventista Anestesista Fisico Sanitario Medico nucleare!!!

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58 VANTAGGI E SVANTAGGI DELLA TERAPIA RADIOMETABOLICA Vantaggi o Irradiazione selettiva del volume bersaglio. o Interessamento del tessuto trattato in tutte le possibili localizzazioni (anche diffuse e diversamente non raggiungibili). o Limitazione della dose ai tessuti sani, utilizza radionuclidi b- emittenti i quali, consentono di confinare gli effetti dell irradiazione prevalentemente a volumi circoscritti. Svantaggi o o o Si ha comunque una irradiazione del corpo intero. La distribuzione del radiofarmaco nel volume bersaglio è spesso disomogenea. Pone seri problemi sul piano della radioprotezione.

59 GRAZIE PER LA VOSTRA PAZIENZA