Reggio Emilia
26-27 Novembre
10-11 Dicembre
2004
Integrazione
dell’imaging
morfologico e metabolico
in Radioterapia
Annibale Versari
Unità Operativa di Medicina Nucleare – Centro PET
(Centro di Eccellenza AIMN per PET e Radioterapia)
PET e Radioterapia ?
Perché ?
Evoluzione della Radioterapia
1960
1970
Rx
1980
TC
1990
RM
2000
PET
Terapia conformazionale >>> IMRT
Armaroli L.-ASMN- Reggio Emilia
Di cosa ha bisogno il radioterapista?
Il Radioterapista ripone grandi aspettative
nell’imaging metabolico per procedere verso una
conformazione biologica della dose
(BTV –Biological Target Volume)
Iotti C. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
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
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
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
Torace
PET
Torace
Fusione delle immagini
TC + PET
Valutazione
combinata
TC + PET
La valutazione combinata
migliora l’accuratezza di
PET e CT
Stadiazione linfonodale dei
tumori di capo e collo
ACCURATEZZA
CT
0.81
PET
0.91
CT + PET
0.97
Zimny 2002
TAC
[18F] FDG PET
PET/TAC images fusion
Valutazione della risposta alla terapia
PET pre-IMRT
PET post-IMRT
Decremento del SUV : 41%
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
Patiente con atelettasia
atelettasia
necrosi
necrosi
D’Abbiero N. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
PET/CT
Anatometabolic Imaging
CT
PET
SISTEMI PET-TC
PET/CT vs. PET
• Tempo di acquisizione più breve ( circa 25 min )
• Più precisa localizzazione anatomica
• Staging in un solo “step”
• Mapping del tessuto tumorale vitale (Biological
Target Volume, BTV)
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
CT
CT- PET
Stadiazione “Single step “
[18F]FDG PET
CT mdc
Fazio F. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
CT [18F]FDG PET
Ca polmonare
B.C., 61 anni
HSR Milano
metastasi costale
Messa C. “PET and Radiation Therapy”- SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
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”
Q Carcinoma del collo uterino
Q Tumori del capo-collo
Q
In evoluzione
Q
Q
Carcinoma del pancreas
Carcinoma della prostata
Carcinoma
Polmonare
Confronto PET/TC e TC nella definizione
del volume tumorale nel Carcinoma polmonare
Studio
N° patienti
%
modificaz.
del volume
% volume
aumentato
% volume
ridotto
Integrazione
PET-CT
Kiffer 1998
15
27%
27%
--
qualitative
Debois
1998
105
52%
18%
34%
qualitative
Munley
1999
35
34%
34%
--
qualitative
Nestle
1998
34
35%
--
35%
qualitative
Giraud
2001
12
41%
41%
--
Co-registration
Mah 2002
30
22%
22%
--
Co-registration
Erdi 2002
11
100%
64%
36%
Co-registration
Bradley
2004
24
58%
46%
12%
Co-registration
Messa
(in pubbl.)
18
55%
39%
16%
Co-registration
Messa C. “PET and Radiation Therapy”- SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
Aumento del volume bersaglio
CT: LN negativi
PET/CT: LN positivi
Messa C. “PET and Radiation Therapy”- SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
Riduzione del Volume bersaglio
CT:
Estesa lesione
polmonare
PET/CT:
Atelettasia + area
centrale neopl.
Messa C. “PET and Radiation Therapy”- SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
Riduzione del Volume bersaglio
CT: lesione
polmonare
PET/CT: Necrosi
Messa C. “PET and Radiation Therapy”- SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
Carcinoma polmonare
Risultati
volume cc
500,00
400,00
300,00
GTV-CT
200,00
GTV-PET
100,00
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
patients
• 4/9 incremento GTV
• 5/9 riduzione GTV
D’Abbiero N. “PET and Radiation Theraphy”
Reggio Emilia Ottobre 2003
Carcinoma
della cervice uterina
Carcinoma della Cervice uterina
Stadiazione
FDG-PET e CT : reperti patologici
101 pazienti
Imaging Cervix Pelvic
LN
ParaSupraclavicular
aortic LN
LN
PET
100
67
21
8
CT
77
20
7
-
Grigsby et al, J Clin Oncol, 2001
(modified)
P.G. 58 anni
Ca Cervice uterina
Stadiazione
PET: meta linfonodi iliaci e
para-aortici
L.L. 65 anni
Ca Cervice uterina: follow up
Metastasi supraclaveare dx and mediastinica
vescica
tumore
retto
Fusione PET-CT
M.E. 82 anni
CT
Ca cervice uterina: stadiazione
marker cutaneo
coronale
sagittale
Lettino piatto
Fusione
transassiale
FDG-PET
PET-CT
M.A.
72 anni
Ca cervice uterina: stadiazione
Fusione PET-CT
LN Pelvico
V.F.
45 anni
Ca Cervice
Stadiazione
Carcinoma della Cervice uterina
FDG-PET e Piano Radioterapico
Q Brachiterapia
(impianti intracavitari)
Q Radioterapia
esterna
- Radioterapia Convenzionale
- Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)
Conventional Pelvic Radiation Therapy
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 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
FDG-PET
Valutazione della risposta al trattamento radiante
Risposta morfologica: riduzione di volume della massa
ma
Q Una completa scomparsa della massa si ottiene
raramente
Tessuto Residuo
Q cicatrice
Q tumore residuo
?
FDG-PET
?
Valutazione della risposta alla terapia
Pre CH
SUV=11
Post CH e pre IMRT
Carcinoma della Cervice uterina
SUV= 2
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
≤5
44
10 (23%)
6-10
29
24 (83%)
>10
41
41 (100%)
Total
114
75 (66%)
T1N1M0 Nasopharynx
T1N2M0 Nasopharynx
Neoplasia della Laringe
T2N0 Oropharynx
Tumori del capo-collo
Valutazione della risposta alla terapia
Valutazione di malattia residua dopo chemio-radioterapia
Modalita’
Sens
Spec
PET
100%
89.5%
MRI
100%
41.2%
CT
75%
58.8%
(Kitagawa et al, J Nucl Med 2003)
Recidiva di Carcinoma
della lingua
TC
TC+PET
FDG-PET
Carcinoma
della prostata
77 y/o man with PSA recurrence
following prostatectomy
pan
n
n
u
b
C-11 Acetate
F-18 FDG
Miller T. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
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 del pancreas
Pre-RT
Post-RT
Chierichetti F. “PET and Radiation Therapy” Reggio Emilia Ottobre 2003
Neoplasie
del cervello
Glioma
Recidiva e Necrosi post-radioterapia
RM
RM+PET
FDG-PET
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
Q 18F-fluoromisonidazolo (18F-FMISO)
Q 60Cu-diacetyl-bis(N(4)-
methylthiosemicarbazone (60Cu-ATSM)
Meccanismo di captazione
Q Tessuto ischemico: bioriduzione e deposizione
Q Tessuto ben-ossigenato: rapida rimozione
PET and Cervical cancer
Tumor hypoxia: 60Cu-ATSM-PET
T/M= tumor-to-muscle activity
60Cu-ATSM-PET
Dehdashti F et al., Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003
PET e carcinoma della cervice uterina
Ipossia Tumorale
60Cu-ATSM-PET
Dehdashti F et al., Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003
Tumori di capo e collo
Ipossia e prognosi
L’ipossia tumorale è correlata con la prognosi
Valutazione 2 anni dopo la radioterapia
¾ Controllo locale della malattia: 30% in tumori ipossici
(med pO2 < 10mmHg) vs. 73% in tumori non-ipossici
¾ Intervallo libero da malattia: 26% vs. 73%
¾ Sopravvivenza: 35% vs. 83%
(Brizel 1999)
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
24000
14200
15000
5000
0
2003
40000
Examinations
30000
25000
20000
10000
2001
2000 2400 3700 4600
1996
1997
1998
1999
7800
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
2nd
4-5 2005
Grazie per
l’attenzione
e arrivederci
a
