Nukleærmedisin. Forelesning: Bruk av åpne radioaktive stoff i diagnostikk og terapi. Martin Biermann. Undervisning 3. år: Forelesning (3.

Transkript

1 Grunnkurs i radiologi: Gruppeundervisning i 3. studieår Bruk av åpne radioaktive stoff i diagnostikk og terapi 512 kev Undervisningsplan nukleærmedisin Forelesning: + PET Øvrige Nettforelesninger 180 Martin Biermann 512 kev Førsteamanuensis Kst. seksjonsoverlege, NM/PET-senter Rad. avd., Haukeland universitetssykehus Seksjon for radiologi, Inst. for kirurgiske fag Universitet i Bergen MB 2/ MB 2/ Undervisningsplan nukleærmedisin Forelesning (3. år): + PET Nettforelesninger Gruppeundervisning (3. år): 2 timer om konvensjonell nukleærmedisin (i dag) 2 timer om PET Eksamensforberedende undervisning (6. år): 2 dobbeltimer: organ imaging; tumour imaging 2 nettforelesninger, kasusliste + veileder Eksamen (6. år): Inkluderer flervalgsspørsmål om NM + PET MB 2/ Læringsmidler nukleærmedisin Undervisning 3. år: + PET Gruppeundervisning NM + PET Undervisning 6. år: 2 nettforelesninger Kasusliste i PACS + veileder Litteratur (opsjonal): Rootvelt, 2. oppl MB 2/ Gruppeundervisning: Læringsmål Lære og forstå: særtrekk av nukleærmedisin/pet versus konvensjonell radiologisk bildediagnostikk hvordan nukleærmedisinske bilder er tatt hvordan ser vi på nukleærmedisinske bilder? hva gjør vi for å kunne se på dem? Gruppeundervisning: Emner Særtrekk av nukleærmedisin: radioaktive legemidler: tracerprinsippet kontrast + helkroppsinformasjon Bildeakkvirering 2D (planar) v. 3D (SPECT) statisk v. dynamisk Bildeprosessering og -interpretasjon thyreoidea: statisk, 2D skjelett: statisk, 2D/3D nyre: dynamisk hjerte: funksjonsundersøkelse (stress og hvile) MB 2/ MB 2/

2 Røntgen versus nukleærmedisin/pet anatomisk bilde røntgenrør pasient film Påvise endringer i metabolisme før anatomi er påvirket metabolisk bilde MB 2/ gammakamera/ PET-kamera radioaktivt legemiddel handler om og PET Kontrast H e l k r o p p s informasjon MB 2/ Radiofarmaka Tracerprinsippet Når en bruker spormengder (tracer dose) av en merket substans (= tracer) kan en påvise/måle metaboliske prosesser uten å påvirke dem Target cellemembran reseptor transportsystem antigen... Carrier biologisk tracer: molekyl med egnet farmakokinetikk Linker/Spacer kovalent binding kompleksbinding... Signaldannelse radionuklid K. Kopka, Univ.Münster Carrier + linker + signaldannende del kan være én: I-131 Gl. thyreoidea follikkelcelle follikkel Tc-99m-TcO 4 (radioaktiv) I-131 (radioaktiv) Na + -I - -symporter I-127 (stabil) MB 2/ MB 2/ Gammakamera v. PET Anger-kamera signal: koordinater (x, y) energi (z) koordinat-computer fotomultiplikatorer krystall kollimator Gammakamera PET MB 2/ MB 2/

3 SPECT = Single Photon Emission Computed Tomography SPECT Akkvirering > 60 projeksjoner (2D) rundt pasienten ca. 30 min Akkvirering > 60 projeksjoner (2D) rundt pasienten ca. 30 min Rekonstruksjon (3D) tilbake-projeksjon filtrering: Filtered backprojection MB 2/ MB 2/ Thyreoideascintigrafi i. v. injeksjon 75 MBq Tc-99m-TcO 4 tas opp via Natriumjodidtransporter (NIS) scintigrafi (20 min p. i.) 1 projeksjon forfra MB 2/ normal størrelse opptak knuter Thyreoideascintigrafi struma Graves sykdom thyreoiditt, jodkontam. varm (toksisk) knute: hormonproduserende radiojodbehandling (!) kald knute: ca. 10 % malign, OP MB 2/ Toksisk struma Objektstørrelse i NM Røntgen Objektstørrelse i NM er avhengig av terskelen NM unifokal Tc-opptak 3.8 % multifokal Tc-opptak 2.9 % disseminert Tc-opptak 2.3 % thyreoideascintigrafi: opptak selv ved supprimert TSH Univ. Münster Objekt MB 2/ MB 2/

4 Radiojodterapi: thyreoideaadenom Varm thyreoideaknute autonom produksjon av tyroksin TSH supprimert 1 mm Etter I-131-behandling målsøkende terapi normal funksjon av gjenværende kjertel Etter: Becker i Köbberling (red.) Struma, Springer, Univ. Münster MB 2/ Skjelettscintigrafi i. v. injeksjon 750 MBq Tc-99m-MDP bone-seeking agent tracer fordeler seg: 1. arteriell fase (20 s) 2. bløtvevsfase (5 30 min) 3. skjelettfase (> 3 t) scintigrafi (3 t. p. i.): tømme blære før scintigr. 2 projeksjoner ant. + post. MB 2/ Skjelettscintigrafi normale funn SPECT-CT ant. kvinne 50 år post. ant. gutt 7 år post. SPECT CT MB 2/ MB 2/ Isotoprenografi (dynamisk) Tc-99m-MAG 3 (100 MBq) tubulær sekresjon pasientforberedelse: Krea < 4mg/dl/350µmol/l ingen rø.-kontrast 48 t ingen NSAID i 6 t godt hydrert etter frokost/middag venoflon hos barn dyn. scintigrafi (36 min) furosemid 18 min p. i. blodprøver (2 venoflon): MAG 3 -clearance MB 2/ forløp: 3 faser Renogrammer konsentrasjon vaskulær parametre: opptakssfase: funksjonssidefordeling t peak < 3-5 min utskillingsfase: t1/2 < 15 min T 20 min /T max < 0.3 t peak %- 100 s ekskresjon 100 % t 1/2 MB 2/ % Schicha (2003) Nuklearmedizin, Schattauer 4

5 Unormale renogrammer Myokardischemi normal type klatre-type obstruksjon nyre fungerer fortsatt isostenuri-type skadet nyre, som ikke konsentrerer tracer normal maks. vasodilatasjon Stenose coronary steal vasodilatasjon nefrektomi-type aktivitet over nyre = bakkgrunn Schicha (2003) Nuklearmedizin, Schattauer Hvile Stress ischemi MB 2/ MB 2/ Radioaktive perfusjonsmarkøre Opptak i myokard: forutsetter myokardets vitalitet: cellemembran, mitokondria, K + -Na + -pumpe (omtrent) proporsjonalt med myokardperfusjon Thallium-201: K + -Na + -pumpe redistribusjon stress hvile Tc-99m-MIBI, Tc-99m-tetrofosmin: lipofil, opptak i mitokondria stay put ingen redistribusjon Hjertescintigrafi Tc-99m-tetrofosmin/-MIBI: tas opp i (hjerte-)muskel (mitochondria) i. v. injeksjon under stress (250 MBq): arbeids-ekg på sykkelergometer eller farmakologisk stress (dipyridamol/adenosin) opptak der perfusjon er bra SPECT 30 min p. i. i. v. injeksjon i hvile (750 MBq) opptak i hele muskel (ikke i infarktvev) SPECT 30 min p. i. MB 2/ MB 2/ Hjertescintigrafi: snittplan Koronaranatomi MB 2/ MB 2/

6 Myokardischemi og prognose reversible defekter normal studie fikse defekter Bodenheimer (1994) Am J Cardiol 74: Koronarsykdom og normal scintigrafi Studie Pasienter (n) Kardiale hendelser (% per året) Brown & Rowen ,7 Abdel-Fattah ,1 Doat ,7 Wahl Pamelia ,2 Younis Chatyiioannou Totalt 376 0,7 Brown (2006) In: Iskandrian, Nuclear Cardiac imaging, OUP MB 2/ MB 2/ Medisinsk bruk av åpne radioaktive stoffer Tracerprinsipp: Radioaktive stoffer i spormengder avbilder metaboliske prosesser uten å påvirke dem Diagnostikk Spesifikke metoder for nesten ethvert organsystem Endringer i metabolisme kan ofte påvises før disse påvirker morfologi ( functional imaging ) PET/PET-CT: samme prinsipper, men bedre bilder Terapi målsøkende stråleterapi MB 2/ MB 2/ Radioaktivitet Ustabile atomkjerner omdannes til nye nuklider og emitterer energi i form av stråling Eksponensiell desintegrasjon: A(t) = A(0) e -*t phy-astr.gsu.edu Halveringstid t 1/2 = tid der ½ av nuklid/stråling er igjen Aktivitet A(t) = antall desintegrasjoner per tidsenhet 1 Bq = 1/s 1 mci = 37 MBq MB 2/ Typer av radioaktiv stråling (gamma) = høyenergetiske fotoner elektromagnetisk - ligner røntgenstråling brukes diagnostisk - gammakamera - (beta minus) = hastige elektroner partikkelstråling rekkevidde i vevet maks. 1 2 mm målsøkende terapi b+ (beta plus) = positroner = anti-elektroner etter 1 2 mm kollisjon med 1 elektron: annihilasjonsstråling PET ring skanner (alfa), nøytron MB 2/ kev Tc-99m 140 kev 511 kev 180 6

7 Fremstilling av radiofarmaka Kjernereaktor: I-131 Tc-99m-Generator + ferdige sett for merking: Det nye NM/PET-senteret i Bergen Syklotron + Radiokjemi: produksjon 1 2 ganger daglig: F18-FDG MB 2/ MB 2/ Læringsmidler: Litteratur Thyreoidea-autonomi Årsaker: jodmangel, genetisk TSH, vekstfaktorer: struma diffus vekst knute(r) klonal vekst autonomi: hormonproduksjon til tross for TSH supprimert 2. oppl For tiden den beste innføringen i faget - pensum 5. oppl Optimal introdukjson for nukleærmedisinere 3. oppl Referanseverk i 2 bind hormon produsert av det normale vevet hormon produsert av det autonome vevet Etter: Pfannenstiel (1999) Schilddrüsenkrankheiten Berliner Med.Verlagsanstalt MB 2/ MB 2/ Stress Sykkelergometer Farmakologisk: Vasodilatasjon (utnytter steal-effekt): Dipyridamol (0,56 mg/kg/min i 5 min): kontraindisert i KOLS; antidot teofyllin Adenosin (140 µg/kg/min i 5 min): cave: AV-blokk mer symptomer (svimmel, uvel) enn dipyridamol, men effekten instant reversibel etter seponering Adrenalin-analoga: Dobutamin (opptil 40 µg/kg/min): også hos KOLS-pasienter MB 2/