PET-TC

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1 PET-TC La PET evidenzia anomalie della attività metabolica Imaging molecolare Diagnostica differenziale Staging oncologico Follow-up Nella PET-TC si ottiene una accurata localizzazione delle aree di ipercaptazione rispetto alla PET da sola

2 PET-TC La PET si basa sulla rilevazione dei fotoni di annichilimento (γ) che alcuni radionuclidi (F-18) rilasciano quando emettono positroni che interagiscono mediante l annichilimento con gli elettroni I fotoni hanno una energia di 511 kev e sono rilevati da cristalli scintillatori 511 kev rappresentano l energia equivalente alla massa di un elettrone in relazione al principio della conservazione dell energia

3 F-18 viene prodotto in un ciclotrone bombardando l acqua arricchita O-18 con protoni accelerati Ioni idrogeno carichi negativamente sono accelerati nel ciclotrone fino a raggiungere 8 MeV di energia quando gli elettroni orbitali sono rimossi Il successivo flusso di ioni idrogeno (H)carico + o fascio protonico è indirizzato verso una camera in cui è contenuta l acqua arricchita O-18c I protoni innescano una reazione nucleare con O-18 per formare F-18 H2(O-18) + H-1 + energia H2(F-18) F-18 è un radioisotopo instabile e ha una emivita di 109 minuti e decade emettendo un neutrino (ν) e un positrone (β+) F-18 O-18 + β+ + ν

4 Il positrone interagisce mediante una reazione di annichilazione con l elettrone rilasciando energia β+ + e 0,511-MeV γ + 0,511-MeV γ Per produrre mci di F-18 da 0,3 ml di acqua arricchita O-18 ci vogliono circa minuti Il Fluoro-desossiglucosio 18F-FDG è il radiofarmaco principer della medicina nucleare Segue il metabolismo degli zuccheri inizia la glicolisi ma non è riconosciuto dal II enzima del ciclo e rimane bloccato nella cellula. In particolare le cellule neoplastiche hanno una elevata attività glicolitica e immagazzineranno quindi maggiori quantità di radiofarmaco

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6 L entità dell uptake è direttamente proporzionale all attività metabolica del tumore

7 Il positrone è in pratica un elettrone carico positivamente che annichilisce con un elettrone pochi millisecondi dalla sua emissione generando due fotoni di 511 kev che andranno in direzione opposta Saranno questi due fotoni ad essere catturati da parte di cristalli a scintillazione La maggior parte utilizza oggi cristalli di germinato di bismuto (BGO), ortosilicato di lutezio (LSO)

8 La traiettoria obliqua dei fotoni di annichilimento può penetrare più di un singolo detettore sito in periferia. E questo il radial blurring Il range medio del positrone (a nella figura) è la piccola distanza che può compiere la particella in virtù della sua energia cinetica. La distanza è piccola per strutture dense (osso) ma ampia per aria e acqua (1,4 mm) maggior costituente dell uomo. Ciò comporta una degradazione nella risoluzione spaziale dell immagine, poichè la rivelazione dei fotoni in coincidenza elettronica porta alla determinazione del punto di annichilazione della coppia, e non del punto in cui il positrone viene emesso. Questo `e il cosiddetto effetto range.

9 La sede della differente posizione prima e dopo l annichilimento è alla base del range che limita la risoluzione spaziale della PET (5 mm) Deviazione angolare. L emissione dei fotoni di annichilazione non avviene esatannamente back-to-back, ma si ha una piccola deviazione angolare. Tenendo conto del solo range moto termico delle particelle si dovrebbe avere emissione dei fotoni a 180 ± 0,25, ma ciò non concorda con i risultati sperimentali (De Benedetti et al, 1950). In effetti, la deviazione angolare è maggiore ed è dovuta all instaurarsi di uno stato legato elettrone-positrone, chiamato positronio. Tale stato legato può interagire con elettroni esterni, annichilando con essi(pick-off) e provocando l aumento della dispersione angolare dei fotoni. La distribuzione angolare (in acqua) appare come una Gaussiana con FWHM 0,5.

10 I due fotoni emessi penetrano nei tessuti molli. Il punto di annichilimento non è necessariamente alla stessa distanza dalla corona dei detettori per entrambi i fotoni.quindi, sebbene coincidenti, i due fotoni vengono registrati non nello stesso istante. Fotoni conincidenti sono quelli registrati simultaneamente in una finestra temporale di solito di 6-12 nsec Fotoni al di fuori di questa finestra temporale sono considerati come singoli eventi e scartati Questa collimazione elettronica rende la PT molto più efficace rispettto alle altre metodiche di MN

11 La PET ed il gantry possono essere separati (foto) o sullo stesso dispositivo (partialring scanner) Apertura del gantry: 70 cm (60 cm per partial-ring) Tempo minimo di rotazione del gantry: 0.8 sec Tempo massimo di rotazione del gantry: 1.5 sec Risoluzione spaziale in-plane della TC: 0.32 mm Il gantry non ha tilt capability, differenza delle normali TC

12 Preparazione del pz Digiuno dalle 4-6 h precedenti l esame per aumentare l uptake di FDG da parte del tumore e diminuire quello da parte del cuore Evitare caffè ed alcoolici, ma non acqua Evitare sforzi muscolari nelle ore precedenti l esame Prima dell iniezione di FDG la glicemia deve tassativamente essere < 150 mg/dl Opacizzare l intestino con contrasto iodato per os nei pz oncologici (no se neoplasia è del testa-collo) Dose tipica di FDG: 10 mci (dopo l iniezione il pz deve limitare ogni attività muscolare per minimizzare il fisilogico uptake muscolare) Non esistono controindicazioni alla somministrazione di FDG Imaging inizia 60 min dopo iniezione FDG Pz deve portare braccia sopra la testa (tranne per neoplasia testa-collo). In alternativa, braccia lungo i fianchi L acquisizione PET (30-45 min) segue quella TC (60-70 sec)

13 Tecnica TC Acquisizione dopo aver somministrato 125 ml mdc in soluzione iodata a bassa osmolarità ad una velocità di 4mL/sec Acquisizione procede dalla testa alla sinfisi pubica Ampiezza del collimatore: 5 mm Pitch: 1.5 Tempo di rotazione del gantry: 0.8 sec Field of view : 50 cm Ricostruzione: 2.4 mm

14 Tecnica PET Vengono programmate circa 6-7 posizioni (nella foto: rettangoli verdi che si sovrappongono) del lettino per la scansione total body L acquisizione per ogni posizione dura 5-7 min La massima altezza del pz che può essere acquisita è 145 cm Ogni posizione del lettino misura 15.5 cm in senso cranio-caudale Il lettino si muove di 11.5 cm dopo l acquisizione per ogni singola posizione del lettino Ne consegue un overlap di 4 cm Il field of view è di 58.5 cm La risoluzione spaziale è di 5 mm La ricostruzione è eseguita a 2.4 mm

15 Interpretazione delle immagini Le immagini devono essere corrette per via dell attenuazione pari a 511 KeV, che interessa i fotoni quando passano attraverso i tessuti del pz La PET-TC usa i dati ottenuti dalla TC per correggere le variabili di attenuazione. Dopo la ricostruzione, le immagini TC, corrette e non-corrette per le variabili di attenuazione ottenute dal protocollo unificato della TC e della PET vengono trasferite, integrate e visualizzate sulla piattaforma del software Syngo. In tal modo le immagini TC e PET possono essere visualizzate singolarmente, fuse insieme e ricostruite sui vari piani.

16 Esistono diversi metodi per discriminare l uptake di FDG da parte dei tessuti normali rispetto a quelli neoplastici: ispezione visiva, SUV, tasso metabolico del glucosio. Il più usato è l ispezione visiva attraverso la comparazione delle immagini PET e TC, e di quelle fuse TC-PET. Il SUV è utilizzato per la semiquantificazione dell uptake del FDG.

17 Il SUV di un tessuto può essere espresso in termini di massimo, minimo o medio nella singola ROI Neoplasie maligne: SUV > Tessuti normali: SUV di Il valore di SUV cambia nel tempo. Pertanto bisogna sempre documentare l intervallo di tempo tra l iniezione e l esecuzione dell esame. E bene sempre conoscere il valore di SUV precedente eventuali terapie antineoplastiche, per confrontarlo con quello ottenuto dopo le terapie citoriduttive

18 Applicazioni cliniche Diagnosi, staging e FUP di: Carcinoma polmonare non a piccole cellule e nodulo polmonare solitario Linfoma Carcinoma esofageo e colon-rettale Melanoma Neoplasie del distretto testa-collo Carcinomi mammari

19 Carcinoma squamoso della tonsilla diagnosticato con TC-PET dopo aver eseguiuto l istologico di un linfonodo laterocervicale metastatico

20 Caratterizzazione di un nodulo polmonare solitario. Istologico: carcinoma non a piccole cellule scarsamente differenziato

21 Melanoma metastatico a livello dei tessuti paraspinali di sinistra e di D8. Le teste di freccia indicano un arterfatto da movimento cardiaco

22 Carcinoma polmonare non a piccole cellule. Voluminoso linfonodo sottocarenale privo di metabolismo e di significato reattivo (freccia). Voluminoso linfonodo ilare metastatico (freccia ondulata)

23 Stadiazione di linfoma a cell B con compressione di L4

24 Caratterizzazione di un carcinoma polmonare. L area ipercaptante nell ambito della più estesa massa polmonare è quella su cui preferenzialmente deve mirare un campionamento bioptico.

25 Recidiva di carcinoma colon-rettale in sede dell anastomosi chirurgica

26 Recidiva di carcinoma esofageo trattato chirurgicamente

27 Recidiva linfonodale ascellare di carcinoma mammario trattato chirurgicamente con mastectomia radicale e dissezione linfonodale ascellare. Una metastasi è presente anche in corrispondenza della testa omerale.

28 Fibrosi residua dopo CHT per LNH. Si noti l assenza di attività metabolica

29 Fibrosi post CHT per Linfoma a grandi cellule B. Presenza di linfonodi mediastinici considerati patologici secondo i criteri dimensionali, e circondati da una massa fibrosa priva di attività

30 Limiti ed artefatti della PET-TC Artefatti dovuti a movimenti del paziente tra l acquisizione TC e PET. Pertanto è sempre bene istruire il pz a restare immobile!!! Accorgimenti utili: sistemare il pz in posizioni per lui comode; assisurarsi che non debba andare in bagno (vescica deve essere svuotata prima dell inizio dell esame oppure cateterizzare il pz!!!) Il movimento cardio-respiratorio e peristaltico intestinale non possono essere aboliti Movimenti del pz eseguiti tra l acquisizione TC e quella PET appaiono come mismatch tra le due serie di immagini

31 Artefatti possono aversi anche per la presenza oggetti altamente attenuanti (es. protesi d anca, PMK, impianti dentari, ecc) Se nell area adiacente una struttura altamente attenuante (es protesi) appare un arterfatto, le immagini non-corrette mostreranno una regione foto penica nonostante questa possa mostrare un aumentato uptake nelle immagini corrette.

32 Artefatti possono aversi anche come aumentato uptake muscolare se il pz nei giorni precedenti ha eseguto attività fisica intensa. Per discriminare tale artefatto da una neoplasia si ricerca una massa o un nodulo nel contesto del muscolo. Inoltre se l uptake è dovuto all attività fisica, esso è bilaterale e simmetrico. Non focale!!! Occasionalmente, si può avere attività muscolare asimmetrica dovuta alla paralisi di un gruppo mscolare.

33 Misregistration artifact dovuto al movimento del paziente nell intervallo di tempo tra l esecuizone della TC e l esecuzione della PET.

34 Artefatto da correzione dell attenuazione. Le immagini non corrette (destra) non mostrano l iperattività in corrispondenza della vena ascellare (sinistra), in cui è stato iniettato il mdc

35 Artefatto da correzione dell attenuazione, causato dalla presenza di un PMK. A sinistra è presente l iperattività metabolica nelle immagini corrette. A destra, nelle immagini non corrette, scompare l ipermetabolismo.

36 Artefatto da iperattività muscolare. Si noti la simmetria.

37 Paralisi della corda vocale di sinistra da infiltrazione del nervo laringeo ricorrente

38 Vantaggi della TC-PET rispetto alla sola PET Migliore localizzazione anatomica di piccole aree captanti Consente di distinguere strutture che normalmente mostrano un ampia captazione da quelle con attività metabolica aumentata in maniera abnorme Combinazione di imaging spaziale (TC) con imaging funzionale (PET) Possibilità di ottenere correzioni dell attenuazione di immagine per via quantitativa o semiquantitativa attraverso i dati TC

39 Metastasi epatiche e peritoneali da carcinoma ovarico con incremento del CA-125, dopo resezione chirurgica e chemioterapia adiuvante.

40 Linfoma a grandi cellule B: falso positivo a livello del cieco, sede di fisiologica attività metabolica

41 ALCUNI ESEMPI DI PATOLOGIE

42 TEP polmonare Aneurisma ACM

43 Apparato urinario 18F-FDG è un analogo del glucosio ma al contrario di questo non viene riassorbito a livello dei tubuli renali Stasi urinaria Sensibilità per RCC 66%

44 Pancreas Spesso la PET è negativa nella fase iniziale del tumore del pancreas Aree di pancreatite focale possono dare dei falsi positivi Surreni Sensibilità/specificità prossime al 100% Fare riferimento all uptake del fegato Brown Fat

45 Apparato gastrointestinale Variabile Esofago generalmente ipocaptante Piccolo intestino ipocaptante Colon di destra e ano-retto avidi Anche in assenza di un corrispettivo TC ogni aumento della captazione a livello del colon va indagato

46 Diverticolite Attività fisiologica

47 Osso La displasia fibrosa e la fase attiva del Paget sono ipermetaboliche PET eccellente per la colonna La TC valuta meglio le lesioni corticali mentre la PET le lesioni midollari

48 Lesioni non captanti (ipometaboliche) Alcuni tipi di RCC e linfoma Tumori neuroendocrini e carcinoidi Ad mucinoso del colon Ca bronchioloalveolare Ca prostata

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51 Perché la PET-TC? Se si fa riferimento alla lesion detectability LO STUDIO PET-TC E PIU ACCURATO Della sola PET Della TC con mdc Della PET e della TC effettuate in due fasi distinte

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53 QUANDO E UTILE LA PET?? Distretti anatomici di particolare complessità (capo-collo, addome, pelvi) Situazioni di alterata anatomia (dopo chirurgia) Pianificazione di radioterapia Radiofarmaci specifici (11-C-Colina)

54 Lesione polmonare resecabile??

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56 Possibilità di pianificare la RT IL lettino deve essere uguale a quello della PET