Integrazione
dell’imaging
morfologico e metabolico
in Radioterapia
Annibale Versari
Unità Operativa di Medicina Nucleare – Centro PET
Azienda Osp. Arcispedale S.Maria Nuova – Reggio Emilia
PET
Positron Emission Tomography
Positrone Æ particella E+
E+
Emissione e.m. Æ
J= 511 KeV
J= 511 KeV
E
Tomografia Æ rilevazione dei segnali contrapposti in
“coincidenza” e ricostruzione, secondo i 3 assi
ortogonali, del corpo in toto o di segmenti (cervello,
torace, pelvi ecc.)
PET
La PET
valuta gli aspetti fisiologici e biochimici
piuttosto che quelli anatomici
offre una prospettiva diversa della malattia
(caratterizzazione biologica) ponendo le
premesse per una diagnosi
- più precoce
- più precisa
Caratteristiche fisiche
dei Eemettitori
Isotopo
18F
11C
15O
13N
T1/2 (min)
Emissione
109.80
20.38
2.03
9.96
E+ (96.9%)
E+ (99.8%)
E+ (99.8%)
E+ (100%)
Metabolismo del glucosio
18F-fluoro-2-desossi-D-glucosio
18F-FDG
Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti sani
-
SANGUE
TESSUTO
glicogeno
glucosio
Membrana capillare
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
=
18F-FDG
in Oncologia
Perché?
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
=
PET e Radioterapia ?
Perché ?
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
Scelta del
fascio
R
I
S
P
O
S
T
A
R
T
PET
Conformazione
Rimodellamento biologico
del fascio
del target
PET in Radioterapia
Rimodellamento biologico del target
Rimodellamento del bersaglio secondo le
caratteristiche metaboliche del tumore:
Metabolismo glucidico
Proliferazione cellulare
Ipossia
PET
Risoluzione
spaziale inferiore a CT e MRI
Scarsità di riferimenti anatomici
Numerosi e variabili foci di captazione fisiologica di
FDG
Un attento confronto con CT or RMI
è indispensabile per evitare errori
(in modo particolare nei tumori del distretto capo-collo)
TC
PET
Fusione
delle
Immagini
TC + PET
La valutazione combinata
migliora l’accuratezza di
PET e CT
Stadiazione linfonodale dei tumori
di capo e collo
CT
PET
CT + PET
ACCURATEZZA
0.81
0.91
0.97
Zimny 2002
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
Goccia di
Marker di carta assorbente
18F-FDG
Markers cutanei
CT/PET
Immagine morfo/funzionale
CT
PET
PET/CT
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
Localizzazione Anatomica Lesioni
PET (+TC)
PET/TC
(n =196)
(n = 207)
Localizzabili
166/196
200/207
(non ambigue)
(84.7%)
(96.6%)
Fazio F “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
PET in Radioterapia Oncologica
Principali indicazioni
Carcinoma polmonare “non a piccole cellule”
Carcinoma del collo uterino
Tumori del capo-collo
In evoluzione
Carcinoma del pancreas
Carcinoma della prostata
Carcinoma
Polmonare
Results
Lung cancer
Stage change
Management change
Patients
N
%
10/26
38
13/26
50
Radiation therapy
Radiotherapy plan change
15/26
6/15
58
40
Versari A et al, Eur J Nucl Med, 2002
Paziente con atelettasia
atelettasia
C.M.
Carcinoma polmonare
Carcinoma
della cervice uterina
Tumori Ginecologici
Impatto della PET
sulla gestione del paziente
22 pazienti
Pazienti
n
Variazione di stadio
Variazione di terapia
Radioterapia
Variazione piano radioterapico
6/22
11/22
%
27
50
9/22
2/9
41
22
Versari A et al, Eur J Nucl Med, 2002
vescica
tumore
retto
Fusione PET-CT
M.E. 82 anni
CT
Ca cervice uterina: stadiazione
Fusione PET-CT
LN Pelvico
V.F.
45 anni
Ca Cervice
Lettino piatto
Stadiazione
P.G. 58 anni
Ca Cervice uterina
Stadiazione
PET: meta linfonodi iliaci e
para-aortici
Carcinoma della Cervice uterina
FDG-PET e Piano Radioterapico
IMRT sotto guida PET
permette
un trattamento a dose
modulata
in pazienti con
linfonodi paraaortici positivi
Mutic S et al, Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003
Tumori
del capo-collo
FDG-PET: Tumori del capo-collo
Ricerca di metastasi linfonodali latero-cervicali
Sensitivity
Specificity
PPV
NVP
Accuracy
PET
CT
78%
100%
100%
78%
92%
57%
90%
80%
75%
76%
Crippa et al, 2000
Myers et al., 1998
MM
NO.
PET POS
d5
44
10 (23%)
6-10
29
24 (83%)
>10
41
41 (100%)
Total
114
75 (66%)
Carcinoma laringeo
Carcinoma
T1N2M0
Nasopharynx
del rinofaringe
Carcinoma
della prostata
80 y/o man pre-RT
?
CT
C-11 acetate
F-18 FDG
Miller T. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
?
C-11 Acetate
C-11 Choline
Kotzerke et al,
Nuclearmedizin 2003
Carcinoma
del pancreas
Carcinoma Pancreatico
Ipossia
tumorale
IPOSSIA TUMORALE
La rapida crescita del tumore può generare una
discrepanza fra la massa neoplastica e la
vascolarizzazione
Insufficienza del flusso ematico
in alcune aree del tumore
Aree di ipossia
Ridotta sensibilità alla Radioterapia
Ipossia Tumorale
Radiofarmaci PET
18F-fluoromisonidazolo (18F-FMISO)
60Cu-diacetyl-bis(N(4)-
methylthiosemicarbazone (60Cu-ATSM)
Meccanismo di captazione
Tessuto ischemico: bioriduzione e deposizione
Tessuto ben-ossigenato: rapida rimozione
PET e carcinoma della cervice uterina
Ipossia Tumorale
60Cu-ATSM-PET
Intensa captazione
Recidiva a 6 mesi
Bassa captazione
Libero da malattia a 23 mesi
Dehdashti F et al., Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003
Tumori di capo e collo
Ipossia
La captazione di FMISO correla con la pO2 del tumore
tumor/muscle ratio 2h
3
FDG SUV
• 8.6
2
pO2 mediana
• 9.7 mmHg
T/M* FMISO
• 2.2
1
-10
0
10
20
30
median pO2 [mmHg]
40
*tumour / muscle
ratio at 2h p.i.
(Zimny 2002)
FDG-PET
Casistica totale: 87 paz.oncologici
Pazienti
n
Modificaz. stadio
Modificaz. terapia
26/87
37/87
%
30
43
Radioterapia
Modificaz. piano di trattamento
43/87
13/43
49
30
Versari A et al Eur J Nucl Med 2002
Casistica Medicina Nucleare ASMN – Radioterapia Ist.Ricerca sul Cancro di Candiolo –TO
periodo Dic.2000-Dic.2001
Sviluppo della PET in Italia
40
36
Scanners
35
30
25
17
20
15
10
5
1
4
5
1995
1997
8
0
1993
45000
40000
35000
1999
2003
40000
Examinations
24000
30000
25000
14200
20000
15000
10000
5000
2001
2000 2400 3700 4600
7800
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
FDG-PET in Radioterapia
Conclusioni
– Scelta più accurata dei pazienti da trattare
– Miglior definizione del campo di irradiazione
– Definizione anatomo-funzionale del volume
bersaglio
– Ottimizzazione dei piani di trattamento in
Radioterapia Conformazionale
- aumento della dose sulla lesione neoplastica vitale
- riduzione della dose di radiazione agli organi sensibili
Mistakes happen
when you do not
look carefully first
Radioterapia
Without PET
e
PET
With PET
A promise
In the PET
Grazie per
l’attenzione
e arrivederci
a
3rd
2007
