Diagnostica PET
Aspetti clinici
Annibale Versari
Positron Emission Tomography
(PET)
Indagine medico-nucleare che utilizza molecole
biologiche (zuccheri, aminoacidi, ormoni, ecc.)
marcate con atomi emettitori positronici (β+)
Caratteristiche fisiche dei
β+ emettitori
Isotopo
18F
11C
15O
13N
T1/2 (min)
Emissione
109.80
20.38
2.03
9.96
β+ (96.9%)
β+ (99.8%)
β+ (99.8%)
β+ (100%)
PET
La PET
Q valuta gli aspetti fisiologici e biochimici
piuttosto che quelli anatomici
Q
offre una prospettiva diversa della malattia
(caratterizzazione biologica) ponendo le
premesse per una diagnosi
- più precoce
- più precisa
C-PET
Installazione:
Settembre 2000
PET
Applicazioni cliniche
8%
2%
90%
Oncologia
Neurologia
Cardiologia
Patologia oncologica
In Italia
- 270.000 nuovi casi/anno
- 150.000 morti/anno
Nel Mondo
- 6 milioni di morti/anno
Nei paesi occidentali, le possibilità che nel corso della
vita si sviluppi un tumore sono 1 su 3
Perché la PET
in Oncologia?
•Limiti dell’ imaging morfologico
•Possibilità di rilevazione total-body
•Caratterizzazione biologica del tumore
Valutazione della biologia tumorale
con PET
•Perfusione
•Metabolismo
•Ipossia
•Espressione recettoriale
Valutazione della biologia tumorale
con PET
Metabolismo
•Metabolismo del glucosio
•Metabolismo delle proteine e degli aminoacidi
•Sintesi del DNA
Metabolismo del glucosio
18F-fluoro-2-desossi-D-glucosio
18F-FDG
HO
HO
HO
O
OH
18F
Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti sani
-
SANGUE
TESSUTO
glucosio
Membrana capillare
glicogeno
G-1-PO
esochinasi
glucosio
G-6-PO4
G-6-P-asi
F-6-PO
FDG
4
CO 2+H 2O
=
3
esochinasi
18
4
18
18
FDG
G-6-P-asi
FDG-6-PO4
=
FDG-PET: quadro normale
FDG-PET
Sedi di captazione fisiologica
– Cervello
– Fondo gastrico
– Laringe
– Reni
- Cuore
- Intestino
- Muscoli
- Vescica
18F-FDG
in Oncologia
Perché?
Q
Q
Q
La trasformazione maligna della maggior parte
delle cellule si associa ad un elevato consumo
di glucosio
L’incremento del consumo di glucosio è
maggiore nei tumori a rapida crescita e più
aggressivi
La captazione di FDG è legata al numero di
cellule vitali
Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti neoplastici
-
SANGUE
TESSUTO
glucosio
Membrana capillare
glicogeno
G-1-PO
esochinasi
glucosio
G-6-P
G-6-P-asi
F-6-PO
FDG
4
CO 2+H 2O
3
esochinasi
18
4
18
18
FDG
G-6-P-asi
=
4
FDG-6-P
=
FDG-PET: quadro patologico
18F-FDG-PET
Elaborazione
Q
Ricostruzione immagini whole body
Q
Analisi qualitativa
– valutazione visiva delle sequenze di immagini 3D
Immagine
transassiale
tridimensionale
sagittale
coronale
18F-FDG-PET
Elaborazione
Analisi semiquantitativa
Q
Tumore/Non Tumore = T/NT
T/NT= conteggi area tumorale/conteggi area tessuto sano
Q
standardized uptake value = SUV
SUV =Attività ROI X F.C./[Dose iniett./peso corp.]
PET in Oncologia
Principali indicazioni
Carcinoma polmonare “non a piccole cellule”
Q Linfomi
Q Melanoma
Q Carcinoma dell’esofago
Q Carcinoma del colon-retto
Q Carcinoma della mammella
Q Tumori del capo-collo
Q
18F-FDG
PET nella valutazione del
nodulo polmonare unico
Q Individuazione
del nodulo maligno
VPP = 91%
valore predittivo positivo
VPN = 90%
valore predittivo negativo
*Gambhir SS J Nucl Med 2001 – 1255 pz
Q Stadiazione (N linfonodi regionali- M metastasi a
Sens=83%
)
distanza
Spec:92%
*Gambhir SS J Nucl Med 2001 – 4238 pz
*Revisione della letteratura dal 1993 al Giugno 2000 (senza metanalisi)
TC: Nodulo polmonare di ndd
PET: Nodulo neoplastico
C.R. 69 aa, m,
TC: nodulo polmonare di ndd
PET: lesione maligna con linfonodi ilari positivi
TC
Nodulo
polmonare
di ndd
PET
Neoplasia
polm dx +
meta
ossee
Necrosi
Tessuto neoplastico
PET
Guida per la
Biopsia
C.M.
Carcinoma polmonare
Linfomi
Staging pre-terapia:
Localizzazioni multiple
Linfoma di Hodgkin
Restaging post-terapia:
Risposta completa
Valutazione della natura di “masse residue”
•Nella maggior parte dei pazienti trattati
esistono alterazioni radiografiche
•In circa il 60% dei pazienti esiste una
massa residua post-trattamento.
•Ma solo il 40% di questi ricade !
Radionecrosi
Fibrosi
?
Persistenza di malattia
TC
RM
FDG-PET
Radiogallio
?
B.F.
F
18 anni
Linfoma di H
Area di
malattia attiva
su area TC
molto più ampia
PET come guida
per la
biopsia
CT neg
CT pos
FDG-PET
e
linfoma di Hodgkin
Valore prognostico
nella valutazione
post-trattamento
PET neg
Juweid M SNM Meeting
Filadelfia 2004
PET pos
18F-FDG
PET nel Melanoma
55 pazienti consecutivi
Modificazione di:
Q
Stadio clinico
35%
Q
Terapia
40%
1.
2.
Intermodalità
Intramodalità
33%
7%
Versari A et al Eur J Nucl Med 2002
Coronale
Sagittale
B.A. 57 aa, f
Follow up di melanoma toracico ant dx
TC:area dubbia sul fegato PET:metastasi latero cervicale dx. Fegato neg
Melanoma:
Metastasi unica
CT
FDG-PET
FDG-PET nel carcinoma
dell’esofago
Q 58
patienti con Ca esofageo valutati per
la chirurgia
–17 erano inoperabili per malattia
metastatica
Reperto PET vero positivo in 17
Reperto TC vero positivo in 5
Block et al., 1997
FDG-PET
M.L. 58 a.
M
Carcinoma esofageo
TC: linfonodi
mediastinici dubbi
PET: assenza di linfonodi
patologici
G.R. 52 a. m
Carcinoma esofageo
con meta linfonodali
in sede paraesofagea
inferiore e sottoepatica
FDG-PET
Carcinoma colo-rettale
Metanalisi della Letteratura
sulla diagnosi di recidiva
Sensibilità
Specificità
Modificazione del trattamento
97%
76%
29%
Huebner RH et al J Nucl Med 2000
C.M. 65 aa, f Follow up di carcinoma rettale
TC: formazione presacrale (fibrosi?recidiva?)
PET: recidiva
Z.V. 73 aa, f
Eco e TC neg
Follow-up di Ca del colon
↑ CEA,
PET: metastasi emiscavo pelvico destro
Carcinoma mammario
Staging : valutazione dei linfonodi
ascellari
167 pazienti
– Sens %
94
– Spec %
86
– VPP %
84
– VPN %
95
– Acc %
90
Fra le 72 pz con linfonodi ascellari positivi, 27 presentavano alla
PET 3 o più linfonodi metastatici
Greco M. et al. J Natl Cancer Inst 2001
S.M. 52 a. ne. mammella con meta ascellare
Carcinoma mammario
Recidiva e metastasi a distanza
977 indagini PET su 341 pazienti
Sens %
Q Spec %
Q VPP %
Q VPN %
Q Acc %
Q
80
85
88
89
82
Gambhir SS et al. J Nucl Med 2001
I.A. 36 aa, f Follow-up di Ca mammella
Markers positivi, CT: neg, PET: meta ascellari dx
FDG PET
Impatto sulla strategia terapeutica
Applicazione
PET
Paz.
N°
Modificaz. del
trattamento
(%)
Staging
1867
37
Colon-retto
Restaging
1387
32
Colon-retto
Staging
236
36
Esofago
Staging
545
20
Melanoma
Staging
283
26
Linfoma
Staging
407
21
Linfoma
Restaging
158
10
Mammella
Staging
111
24
Mammella
Restaging
23
40
Capo-collo
Staging
30
33
5047
30.8
Neoplasia
Polmone
Total
* Elaborazione da Gambhir SS, et al. J Nucl Med, 2001, 42, 5.
Limiti della FDG-PET
– Scarsa definizione morfologica
– Tumori di piccole dimensioni (< 10 mm )
( scarso numero di cellule )
– Tumori a bassa attività metabolica
(carcinomi mucinosi, carcinomi bronchiolo-alveolari, tumori neuroendocrini)
– Captazione in patologie non maligne
- lesioni infiammatorie (soprattutto granulomatose, comeTBC e sarcoidosi)
- neoplasie benigne ( tumori salivari misti, adenomi villosi,
adenomi surrenalici )
K.Z.
38 aa, f
TBC
NOVITA’
QTecnologia
QRadiofarmaci
QApplicazioni
Cliniche
NOVITA’
QTecnologia
QRadiofarmaci
QApplicazioni
Cliniche
Immagine morfo-funzionale
CT
PET
TC
PET
Fusione
delle
Immagini
TC + PET
CT-PET: chiara localizzazione delle lesioni
V.M. 51 anni
Ca mammario operato
Incremento CA 15.3
Fazio F. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
HSR Milano
PET/CT vs. PET
• Tempo di acquisizione più breve ( circa 25
min )
• Più precisa localizzazione anatomica
• Staging in un solo “step”
Accuratezza della PET/CT
nella Stadiazione Tumorale
Q 260
pazienti con tumori solidi
Q Corretta
stadiazione TNM in:
–84% con PET/CT
–76% con PET + CT (eseguiti separatamente)
–64% con solo PET
–63% con solo CT
Antoch et al. J Clin Oncol 2004; 22:4357
Respiratory Gating
D.Low
“PET e Radioterapia” Reggio Emilia 4-5 Ottobre 2005
Principali
indicazioni
“inappropriate”
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Carcinoma della prostata
Carcinoma polmonare bronchiolo-alveolare
Linfoma NH a basso grado di malignità
Tumori neuro-endocrini
Neoplasie renali
Neoplasie della vescica
Neoplasie cerebrali
NOVITA’
QTecnologia
QRadiofarmaci
QApplicazioni
Cliniche
PET
Nuovi Radiofarmaci
Trasporto degli Aminoacidi
Q 11C-methylmethionine
(MET)
Q 18F-fluoroethyltyrosine (FET)
Q 18F-fluorophenylalanine (DOPA)
Proliferazione cellulare
Q 11C
or 18F-choline
Q 18F-fluorouridine
Q 18F-l-thymidine (FLT)
Carcinoma Prostatico
80 y/o man pre-RT
?
CT
C-11 acetate
F-18 FDG
Miller T. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
?
Carcinoma Prostatico
C-11 Acetato
C-11 Colina
Kotzerke et al,
Nuclearmedizin 2003
Neoplasie cerebrali
Recidiva di oligodendroglioma
Amino Acid Transport
18F-fluorofluoro-ethylethyl-tyrosine
(FET)
FET- PET
FDG PET
Bènard F et al Seminars in Nucl Med 2003
NOVITA’
QTecnologia
QRadiofarmaci
QApplicazioni
Cliniche
NOVITA’
Applicazioni Cliniche
Q Valutazione
precoce della risposta
alla chemioterapia
Q Applicazioni in Radioterapia
NOVITA’
Applicazioni Cliniche
Q Valutazione
precoce della
risposta alla chemioterapia
Q Applicazioni
in Radioterapia
Valutazione precoce
della risposta
alla chemioterapia ?
Perché ?
Captazione FDG in chemioterapia
(linfomi)
E’ possibile sapere precocemente se:
• il tumore è sensibile alla terapia in
corso (chemiosensibilità)?
• la terapia potrà curare il paziente
(prognosi)?
Yamane et. Al J.Nucl.Med. 2004;45:1838
F.E., 16-y., female, HD scleronodular, st. IIIA
PET-0: 25.03.04
PET-2: 30.06.04
PET-6: 08.11.04
Progression free survival and PET-2
in advanced-stage HD patients
Progression free survival
1,0
cumulative proportion of survival
PET -
0,8
0,6
Log-Rank = 111.9 p<0.01
0,4
0,2
PET +
0,0
0
10
20
30
months from diagnosys
40
50
NOVITA’
Applicazioni Cliniche
Q Valutazione
precoce della risposta
alla chemioterapia
Q Applicazioni
in Radioterapia
PET e Radioterapia ?
Perché ?
Development of Radiation Therapy
1960
1970
Rx
1980
CT
1990
RM
2000
PET
Conformal Radiotherapy >>> IMRT
Armaroli L.-ASMN- Reggio Emilia
L’errore nella definizione del target può essere
il più grave errore
dell’intera catena del trattamento radioterapico
Mistakes happen when you do
not look carefully first
Gli errori si
fanno quando
non si guarda
bene prima
Iotti C. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
PET in
Radioterapia
D
I
A
G
N
O
S
I
Stadiazione
PET
Calcolo dose ed
ottimizzazione fascio
Simulazione
(CT)
Localizzazione
target ed
organi circostanti
Verifica del piano
e Trattamento
R
I
S
P
O
S
T
A
R
T
PET
Scelta del
fascio
Conformazione
Rimodellamento biologico
del fascio
del target
PET in Radioterapia
Rimodellamento biologico del target
Rimodellamento del bersaglio secondo le
caratteristiche metaboliche del tumore:
Q Metabolismo glucidico
Q Proliferazione cellulare
Q Ipossia
TAC
[18F] FDG PET
PET/TAC images fusion
Riproducibilità della posizione del paziente
Lettino
piatto
Sistema di
Immobilizzazione
Sistemi di posizionamento
Laser
Fioroni F. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
Markers cutanei
PET - CT
Goccia di
Marker di carta assorbente
18F-FDG
Markers cutanei
PET per Piano Radioterapico
Esperienza di Reggio Emilia
80
67
60
54
40
31
20
9
0
* solo 9 mesi
2002
2003
2004
2005*
Totale: 161 studi
Carcinoma Polmonare
Patiente con atelettasia
atelettasia
necrosi
necrosi
D’Abbiero N. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
vescica
tumore
retto
Fusione PET-CT
M.E. 82 anni
CT
Ca cervice uterina: stadiazione
Dosimetria
Dosi assorbite modeste in relazione a:
- emivita breve
- tipo di radiazioni
- quantità somministrate
Analisi costo-beneficio
L’introduzione di una nuova metodica nella
routine quotidiana richiede una accurata
analisi costo-beneficio, cioè un confronto fra:
• Benefici per il paziente
(guarigione, intervallo libero da malattia, qualità
di vita, sopravvivenza)
• Vantaggi economici per il Sistema Sanitario
Nazionale
PET
Analisi costo-beneficio
• Riduzione delle procedure diagnostiche invasive
• Più corretta stadiazione clinica e quindi più
corretta impostazione terapeutica
- riduzione degli interventi chirurgici inutili in pazienti con
neoplasie diffuse
- possibilità di recupero ad interventi chirurgici curativi di
pazienti giudicati inoperabili con le metodiche tradizionali
• Possibilità di prevedere precocemente la
risposta alla terapia
PET in Oncologia
Revisione della letteratura dal 1993 a giugno 2000 su
419 articoli ed abstracts
Q
Gambhir SS J Nucl Med 2001
Sensibilità : 84%
(18.402 pazienti)
Specificità: 88%
(14.264 pazienti):
Modificazione della strategia terapeutica: 30%
(5062 pazienti)
Sviluppo della PET in Italia
36
40
35
30
25
Scanners
17
20
15
10
5
1
4
5
1995
1997
8
0
1993
1999
2001
40000
45000
40000
35000
Esami
24000
30000
25000
20000
14200
15000
10000
5000
0
2003
2000 2400 3700 4600
1996
1997
1998
1999
7800
2000
2001
2002
2003
Contributi scientifici su PET/SPECT
al Congresso della
Society of Nuclear Medicine (U.S.A.)
800
700
600
500
PET
SPECT
400
300
200
100
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Molto importante!!!!!!
Discussione Interdisciplinare
Interprofessionalità
Infermieri
Amministrativi
Medici
Paziente
Ausiliari
Tecnici Sanitari
Grazie per l’attenzione
