Klinik f. Nuklearmedizin Universitätsklinikum Essen Die Rolle des PET/CT beim Prostatakarzinom A. Bockisch, L. Freudenberg, J. Nagarajah, G. Antoch (Radiologie) Universitätsklinikum Essen Anstalt des öffentlichen Rechts PET/CT • • • • CT PET Zusatzinformation des CT für die PET Æ Organzuordnung Æ Identifikation einer Struktur Artefakte CT beim Prostatakarzinom Die kontrastmittelverstärkte CT ist für die Diagnostik des lokalisierten PCa und zur Abklärung der Lymphknotenmetastasierung unergiebig, da: • • Schwächungsänderungen von Röntgenstrahlen oder Kontrastmittelanreicherungen nicht karzinomtypisch die Lymphknotengröße wenig zuverlässiges Beurteilungskriterium PET beim Prostatakarzinom Die Tracer 2-[18F]Fluordesoxyglukose [11C]Methionin [18F]Fluordihydrotestesteron [11C]Azetat [11C] oder 18F-Cholin PET beim Prostatakarzinom [18F]Fluordesoxyglukose (FDG) • • • • FDG Aufnahme ist abhängig von Expression von Glukosetransportmolekülen GLUT 1 und GLUT 3 glykolytischen Schlüsselenzymen In schnell wachsenden, entdifferenzierten Tumorzellen aerobe und anaerobe Glykolyse gesteigert Æ FDG-PET für solche Tumoren sensitiv Beim Prostatakarzinom sowohl schnell wachsende Zellreihen Æ FDG-PET gut geeignet als auch langsam wachsenden regionale Zellreihen Æ komplementäre Tracer erforderlich PET beim Prostatakarzinom [18F]Fluordihydrotestesteron (FDHT) • Androgene wichtige Rolle als Wachstums- und Überlebensfaktoren von Prostatakarzinomzellen Æ Androgenentzug fundamentales Therapieprinzip Æ Androgen-abhängiges PCa positiv für FDHT-PET • Im weiteren Krankheitsverlauf Mutationen des Androgenrezeptors Æ veränderten Affinitäts- und Aktivierungsprofil Æ Resistenzentwicklung des PCA auf den Androgenentzug • derzeit noch in der Entwicklung • entdifferenzierte(re), aggressivere Läsionen d. PCa FDG - positiv PET beim Prostatakarzinom [11C]Methionin • Zelluläre Aufnahme reflektiert Aminosäureeinwärtstransport und teilweise auch die zelluläre Proteinsyntheserate. • In soliden Tumoren Gewebsanreicherung eng mit dem Anteil von vitalem Tumorgewebe und locker mit der Proliferationsrate korreliert • Darstellung des Androgen-unabhängigen, metastasierten PCa • In fortgeschrittenen Tumorstadium Indexläsionen des PCa sicher detektiert, höhere und frühere Aktivitätsspeicherung als FDG • Aber: Nur wenige Studien mit [11C]Methionin als Marker für PCa PET beim Prostatakarzinom [11C]Azetat Prinzip • Aufnahme in PCa-Zellen basiert auf gesteigertem Lipidstoffwechsel. Experimentellen PCa-Modell zeigt gesteigerte Inkorporation von Azetat in Phosphatidylcholin (Strukturlipid zahlreicher biologischer Membranen) und in den zellulären Lipidpool • Azetateinbau erfolgt topographisch in diejenigen Zellmembranabschnitte, die einen erhöhten Umsatz als Folge einer aufregulierten Lipidsignal-Transduktionskaskade aufwiesen • Überexpression der Fettsäuresynthase, eines Schlüsselenzyms des Fettsäurestoffwechsels Æ gesteigerte Fettsäuresynthese beim PCa PET beim Prostatakarzinom [11C]Azetat Klinik • • PCa positiv Aber: [11C]Azetat auch bei benigner Prostata-Hyperplasie (BPH) und akut entzündlichen Läsionen positiv • Dennoch: [11C]Azetat klinisch nützlicher Marker zum Nachweis des Lokalrezidivs des PCa • Eine Überlegenheit von Azetat über Cholin ist nicht belegt. PET beim Prostatakarzinom [11C]Cholin und [18F]Cholin Prinzip • • Phospholipide zellulärer Membranlipide zu 1/3 Phosphatidylcholin Cholinkinase (Schlüsselenzym des Cholinstoffwechsels) und wie Phospholipase C und D im PCa und anderen soliden Tumoren aufreguliert Æ deutlich gesteigerter Cholinaufnahme in Tumorzellen des PCa. • [11C]Cholin – Aufnahme sehr schnell durch Cholintransporter intrazellulär Æ durch die zytosolische Cholinkinase phosphoryliert Æ enzymatischer Aktivierung mit Diacylglyceriden Æ zu Phosphatidylcholin verestert PET beim Prostatakarzinom [11C]Cholin und [18F]Cholin Klinik • [11C]Cholin und 18F-Cholinverbindungen pharmakokinetisch ähnlich • • beide gut geeignet zur Detektion von Manifestationen des PCa • Ausscheidung in die Blase sehr variabel: bei 18F-Cholin relevant; bei [11C]Cholin vernachlässigbar hohe Cholinaufnahme in Leber, Nieren, Pankreas sehr variable im Intestinum Cholin - Verteilung physiologisch Leber, Milz Nieren Intestinum Knochenmark PET beim Prostatakarzinom Tracer Conclusio beim differenzierten PCa (Primarius) [11C]Cholin oder 18F-Cholin oder [11C]Azetat beim entdifferenzierten PCa (Fernmetastasen) [18F]FDG PET beim Prostatakarzinom [11C]Cholin [11C]Cholin SUV 2,4-9,5 (Spannweite) beim PCa (Primarius) [11C]Cholin SUV 1,3-3,2 bei BPH de Jong I, et al. (2002) Visualization of Prostate Cancer with 11C-Choline Positron Emission Tomography. Eur Urol 42:18-23 PET beim Prostatakarzinom Genauigkeit [11C]Cholin In histologischen Stufenschnitten und Großfeldtechnik (5 mm Dicke) aufgearbeitetes Prostatagewebe im Vergleich mit [11C]Cholin 26 66 147 33 241 Patienten 36 Segmente Segmente mit normalem Prostatagewebe, Segmente mit BPH, Segmente mit chronischer Prostatitis, Segmente mit einem Mischbild aus BPH, chronischer Prostatitis und normalem Prostatagewebe 449 Segmente mit überwiegender Infiltration eines PCa Reske SN, et al. (2006) Imaging Prostate Cancer with [11C]Choline PET/CT. J Nucl Med:im Druck Multifokales auf die Prostata beschränktes Karzinom PET beim Prostatakarzinom Genauigkeit [11C]Cholin SUV 3,5 ± 1,3 * 1,7 ± 0,5 2,0 ± 0,6 2,1 ± 0,6 • • • • PCa Normalgewebe BPH Chron. Prostatitis • Die ROC-Analyse Æ Schwellenwert des segmentalen SUV von 2,65 Æ Sensitivität: 0,81 Spezifität: 0,87 PP Wert: 0,86 NP Wert: 0,83 - Richtigkeit: 0,84 • In der visuelle Analyse 26/26 Patienten mit PCa positiv Tumor Ø > 5 mm: 3,8 ± 1,5 * signifikant erhöht gegen jede Differ.-Diagnose Reske SN, et al. (2006) Imaging Prostate Cancer with [11C]Choline PET/CT. J Nucl Med:im Druck PET/CT und Primärkarzinom Sensitivität 88 % Spezifität 63 % Metastasendetektion 77 % Krause B. J. et al: The detection rate of [11C]Choline-PET/CT depends on the serum PSA-value in patients with biochemical recurrence of prostate cancer. J Nucl Med Mol Imaging (2008) 35:18–23 PET beim Prostatakarzinom [11C]Cholin Geburtsdatum: 25.02.1937 Untersuchung: 18F-Cholin Diagnose: Prostatakarzinom, V.a. Rezidiv PET/CT Skelettmetastase Cholin PET SUVmax und Serum PSA (r=0.52, p<0.05) linear correlation between SUVmax and serum PSA Takako et al.: Prostate cancer: a comparative study of 11C-choline PET and MR imaging combined with proton MR spectroscopy. EJNM 32, (2005) 742 Sensitivität [%] Cholin PET und PSA - Spiegel 80 70 60 50 40 73 % 62 % 43 % 36 % 30 20 10 0 PS PS PS PS A A A A > 2 1 < 3 -< -< 1 3 2 Krause B. J. et al: The detection rate of [11C]Choline-PET/CT depends on the serum PSA-value in patients with biochemical recurrence of prostate cancer. J Nucl Med Mol Imaging (2008) 35:18–23 Cholin PET - Ergebnis - Übersicht PSA – Bereich [ng/ml] Referenz Zielstruktur Sensitivität [%] Spezifität [%] Primarius hoch eingeschränkt < 1,5 Rinnab Lokalrezidiv 80 < 2,0 Scattoni Lokalrezidiv 64 Lokalrezidiv 44 85 PSA > 0,5 und < 1,0 ? Reske Lokalrezidiv 81 87 > 1,0 Krause Lokalrezidiv 88 63 ? Gemittelt Krause alle Metastase Lokalrezidiv 77 60 - 70 Klinischen Routine: untere Grenzwerte für PSA von 0,2 ng/ml (auch 0,4 bzw. 0,5 ng/ml) unterschiedliche Tests und Normwerte für PSA Dynamik des PSA - Anstiegs wichtig PET versus PET/CT Fallzahl Pat. 350 der PETTable Zunahme 5 Frequent diagnoses in oncology Untersuchungen beim 300 250 200 150 100 Prostate cancer 50 0 PET_PRAE n % 83 2.0 PET Prostata Ca. innerhalb PET_POST PCT eines Jahres beim Wechsel von PET auf n % n % PET/CT. 30 0.9 ( 5 Univ. Kliniken ) 314 4.5 PET/CT Stergar, H. et al.: The influence of PET/CT- introduction on PET scanning frequency and indications. Results of a multicenter study. PET versus PET/CT unremarkable findings, PSA 0.1 ng/ml. Small perianasthomotic relapse (arrow), PSA 1.05 ng/ml. Right paramedian retrovesical relapse (arrow), PSA 1.9 ng/ml CT [11C]Cholin PET [11C]Cholin PET/CT Reske Prostate with [11C]Choline PET/CT. Nuclim Med:im Reske SN, SN, et et al. al. (2006) ImagingImaging Prostate CancerCancer with [11C]Choline PET/CT. J NuclJMed: DruckDruck Lymphknotenmetastase PET/CT beim Prostatakarzinom Zusammenfassung • [18F]FDG sensitiv für das entdifferenzierte(re)n PCa Æ Suche nach Fernmetastasen sehr hohes PSA • wichtig: in den Fällen ist [18F]FDG gut geeignet für die Therapiekontrolle PET/CT beim Prostatakarzinom Zusammenfassung • Beim lokalisierten differenzierten PCa [11C]Cholin oder 18F-Cholin Sensitivität PSA abhängig Rezidivdiagnostik zu rechtfertigen ab PSA > 0,5 ng/ml sicher sinnvoll ab PSA > 1,0 ng/ml CT des PET/CT steigert die Spezifität ! • Cholin - PET/CT sensitiv für lokoregionäre Metastasen, auch für Fernmetastasen. • Für das Lokalrezidiv besteht noch Optimierungsbedarf PET/CT beim Prostatakarzinom Ausblick • Die Frührezidivdiagnostik bei PSA eindeutig unter 1 ng/ml ist heute eine Herausforderung. • Die Literatur basiert auf Studien mit PET-Geräten mit einer räumlichen Auflösung von etwa 5 mm. • PET Komponente modernster PET/CT hat räumliche Auflösung von 2 mm • • Æ für kleine Läsionen steigt Signal um Faktor 10 oder mehr Cholin PET muß re-evaluiert werden.