Nuklearna medicina
Marko Grmek
Univerzitetni klinični center Ljubljana
Klinika za nuklearno medicino
Enodnevne vaje iz
nuklearne medicine
• Osnovni principi nuklearno medicinskih preiskav in
nuklearno medicinskih terapevtskih postopkov
• Predstavitev pomembnejših nuklearno medicinskih
preiskav in terapevtskih postopkov
• Ogled diagnostičnega oddelka Klinike za nuklearno
medicino
• Odmor
• Predstavitev pomembnejših nuklearno medicinskih
preiskav in terapevtskih postopkov
900 – 945
945 – 1015
1015 – 1040
1040 – 1100
1100 - 1200
Osnovni principi
nuklearno medicinskih preiskav in
nuklearno medicinskih terapevtskih
postopkov
Nuklearna medicina –
posebna veja medicine
• Odprte vire ionizirajočih sevanj (radiofarmake)
• Posebej prirejene detektorje ionizirajočega
sevanja
Radiofarmak
(radiodiagnostik, radioterapevtik)
• Farmak: določa kinetiko (obnašanje)
radiofarmaka v telesu bolnika npr:
selektivno nabiranje, metabolizem, izločanje.
• Radioaktivni izotop:
- oddaja gama žarke ali pozitrone
- oddaja beta ali alfa žarke
Energije in doseg ionizirajočih sevanj v tkivu
Jedro
celice
Premer
celice
1 milimeter
Alfa sevanje 8.4 MeV
(213-Po)
Beta sevanje 1.7 MeV
(32-P)
Beta sevanje 0.15 MeV (153-Sm)
Augerjevi elektroni
alfa
beta
(111-In, 177-Lu)
Gama sevanje - elektromagnetno valovanje 141 keV
(99m-Tc) - razpolovna debelina 7 cm,
- atenuacija 12%/cm.
gama
Nuklearno medicinske preiskave
Uporabljamo radioaktivne izotope, ki oddajajo
fotone (gama žarke, karakteristične X žarke ali
pozitrone).
S pomočjo detektorja (detektorjev) ionizirajočega
sevanja, ki se nahaja ob telesu bolnika, določimo,
kje v telesu bolnika se nahaja radiofarmak.
Radiofarmak
• Radioaktivni anorganski ioni
npr: 99m-TcO4 (pertehnetat), 131/123-I (jodid)
201-Tl klorid, …..
• Farmak
npr: fosfonati
eritrociti
deoksiglukoza
+ Radioaktivni izotop
+
+
+
99m-Tc
99m-Tc, 111-In
18-F
Priprava radiofarmakov radiofarmacija
Nuklearno medicinska instrumentacija
Gama kamera, PET skener:
(PET - pozitronska emisijska tomografija)
• Registrira fotone in določi od kod prihajajo
• Posreduje informacijo o registriranem fotonu v obliki
električnega impulza računalniku
Računalnik:
• Prikaže informacijo v obliki slike
• Omogoča različne obdelave slik
• Shrani informacijo
Nuklearno medicinska instrumentacija
PET/CT naprava (skener)
Gama kamera
Scintigram
je slika, ki prikazuje razporeditev radiofarmaka v telesu
bolnika.
v dveh dimenzijah
v treh dimenzijah
SPECT – enofotonska emisijska tomografija
Planarna scintigrafija
Scintigram z 18-F FDG
Kje se nahaja
aktivnost ?
Nuklearno medicinska (scintigrafska)
preiskava
• Indikacija
• Priprava bolnika
• Aplikacija radiofarmaka
• Akvizicija (slikanje)
• Obdelava podatkov
• Rezultati
• Interpretacija rezultatov (izvid)
Indikacija
• Napotni zdravnik:
- vrsta preiskave
- klinično vprašanje - diagnostični problem
• Zdravnik izvajalec preiskave:
- preveri indikacijo
- pregled bolnika in dokumentacije
- izvede preiskavo
- napiše izvid
Seznanitev in priprava bolnika na
preiskavo
• Seznanitev bolnika z:
- datumom in uro preiskave
- namenom preiskave
- potekom preiskave
• Navodila bolniku kako naj se pripravi
na preiskavo
Aplikacija radiofarmaka
• Bolniku apliciramo ustrezno pripravljen radiofarmak,
znane aktivnosti (10 – 700 MBq).
- intravensko
- per os
- z vdihom
- intra ali subdermalno
Akvizicija (slikanje)
• Namestivev preiskovanca
• Akvizicija:
- statična
- dinamična
- SPECT
- EKG prožena
Akvizicija (slikanje)
Z akvizicijo pričnemo:
- istočasno z vbrizgom radiofarmaka
- določen čas po vbrizgu radiofarmaka
(nekaj ur do nekaj dni po vbrizgu radiofarmaka)
Trajanje akvizicije:
- odvisno od preiskave nekaj minut – 1 ure
- pri nekaterih preiskavah opravimo več akvizicij
Obdelava podatkov, rezultati, izvid
Radioizotopska renografija
(sekvenčna scintigrafija ledvic)
Radiofarmak: 99m-Tc mercaptoacetyltriglycine (MAG3)
aktivnost 80 MBq
Neslikovne nuklearno medicinske
preiskave
Določamo aktivnost vzorcev, ki smo jih odvzeli
bolniku. Na osnovi spreminjanja aktivnosti v
vzorcih sklepamo na aktivnost določenega
procesa.
- življenjska doba eritrocitov
- funkcijo ledvic – GFR
Nuklearno medicinske preiskave
• Zaradi vnosa radiofarmaka v telo je preiskovanec
izpostavljen ionizirajočemu sevanju.
• Najmanjša velikost lezije, ki jo zaznamo s
scintigrafsko preiskavo znaša od ~5 mm do 2 cm.
Parametri, ki vplivajo na ločljivost:
- aktivnost lezije glede na ozadje - kontrastnost
- mesto lezije v telesu
- ločljivost detektorskih sistemov
- aplicirana aktivnost
- čas akvizicije
Temelji nuklearno medicinskih preiskav
1. Prikaz funkcije
Nabiranje radiofarmaka je odraz
funkcije.
Scintigrafija skeleta
Radiofarmak: 99m-Tc difosfonat (DPD),
aktivnost 700 MBq
Aktivnost, ki se nakopiči v
skeletu, je odraz funkcije
osteoblastov.
2. Karakterizacija tkiva
Radiofarmak se specifično nabira v določenem tkivu.
Scintigrafija z označeni levkociti
Radiofarmak: 99m-Tc HMPAO označeni levkociti,
aktivnost 500 MBq
Levkociti se nakopičijo v črevesu kot posledica
vnetne reakcije.
Diagnostična vrednost preiskav
• Funkcijske preiskave
(npr. scintigrafija skeleta)
- visoka senzitivnost
- nizka specifičnost
• Karakterizacija tkiva
(npr. scintigrafija
somatostatinskih receptorjev)
- visoka specifičnost
- nizka senzitivnost
diagnostična vrednost preiskav
Kombinacija: funkcija + karakterizacija tkivna
Perfuzijska scintgrafija
miokarda v:
• Stresnih pogojih
prikaže pretok krvi skozi
določen del stene levega
prekata v stresnih
pogojih.
+
• Bazalnih pogojih
prikaže količino miokarda
v določenem delu stene
levega prekata.
diagnostična vrednost preiskav
Kombinacija: funkcija + morfološka preiskava
PET z 18-FDG (370 MBq)
• Funkcija
metabolizem glukoze
+
• Morfološka preiskava
RTG, CT, UZ, MRI
Terapevtski postopki
z odprtimi viri ionizirajočih sevanj
Ionizirajoče sevanje mora v celicah tarčnega tkiva povzročiti
tolikšno okvaro, da le te propadejo. Celice morajo prejeti
dozo, ki znaša nekaj 10 Gy ali več. Ostala tkiva pa morajo
prejeti čim nižjo dozo (do največ nekaj Gy).
Radiofarmak – radioterapevtik:
- Se mora nakopičiti v tarčnem (bolnem) tkivu v
čim večjem deležu – visoka specifičnost.
- Vsebovati mora radioaktivni izotop,
ki oddaja beta ali alfa sevanje.
Radioterapevtiki
Sistemski
• metabolizem
• peptidi
• protitelesa
131-I, 131-I MIBG, 32-P, 89-Sr …..
90-Y somatostatinski analogi
90-Y MoAB-fragmenti
Intrakavitarni
• koloidi
90-Y, 186-Re …… koloidi
Intraarterijski
• koloidi
• delci ustrezne velikosti
Zaključek
• Nuklearno medicinske preiskave omogočajo
opredelitev različnih bolezenskih stanj.
Temeljijo na:
– prikazu funkcije organov (tkiv). Take preiskave so
senzitivne, (semi)kvantitativne in reproducibilne.
Primerne so za oceno funkcije organov oz. zgodnjo
detekcijo patoloških procesov, ki v njih potekajo.
– karakterizaciji tkiv. Take preiskave so specifične in
omogočajo karakterizacijo tkiv na neinvaziven način.
• Nuklearno medicinskimi terapevtski postopki
omogočajo zdravljenje (terapijo) določenih
benignih in malignih bolezni.
Literatura
• Splet: - Evropsko združenje za nuklearno medicino
http: www.eanm.org (guideline),
- Ameriško združenje za nuklearno medicino
http: www.snm.org
(guideline),
• Mettler FA, Guiberteau MJ. Essentials of Nuclear
Medicine Imaging. Philadelphia, Saunders Elsevier, 2006.
• Ell PJ, Gambhir SS. Nuclear Medicine in Clinical Diagnosis
and Treatment. Edinburgh, Churchill Livingstone, 2004.
Nuklearno-medicinaske diagnostične
preiskave v
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Kardiologiji
Onkologiji
Pulmologiji
Nefrologiji in urologiji
Nevrologiji in psihiatriji
Prikaz vnetja
Endokrinologiji
Ortopediji / sc. skeleta
Gastroenterologiji
PET/CT preiskava
• PET – pozitronska emisijska tomografija
• CT – računalniška tomografija
Fuzijska slika
PET/CT naprava
Detektor sevanja
- PET skener
- CT skener
PET/CT preiskava z 18F-FDG
•
18F-FDG
(2-deoxy-2-[18F]fluoro-Dglucose) se obnaša v telesu (kopiči v
celicah) enako kot glukoza.
•
18F-FDG-6-phosphate
(FDG-6-P),
metabolit 18F-FDG, ostane v celicah in
prikaže porabo glukoze v organih in
tkivih telesa.
PET/CT preiskava z 18F-FDG - indikacije
• Maligne bolezni
maligne celice imajo “over-expression”
glukoznega prenašalca GLUT-1 in povečano
aktivnost heksokinaze.
PET/CT preiskavo z 18F-FDG uporabljamo:
–
–
–
–
V diagnostičnem procesu (redko)
Za ugotavljanje razširjenosti procesa – staging
Za ugotavljanje učinkovitosti zdravljenja
Za ugotavljanje povrnitve bolezni
PET/CT preiskava – Tu pljuč
Tumor v pljučih in metastaze v desnem hilusu pljuč in mediastinumu
PET/CT preiskava z 18F-FDG - indikacije
• Vnetje:
– Prikaz vnetja
– Vročina neznanega izvora
– KVČB (aktivnost, razširjenost)
• Možgani:
– Opredeljevanje demenc
– Določanje mesta epileptogenega žarišča
– Drugo
• Kardiologija:
– Viabilnost miokarda
Kardiologija
Preiskava in indikacije
• Perfuzijska scintigrafija miokarda (PSM)
- Diagnostika ishemične bolezni srca (IBS)
- Prognoza IBS
- Sledenje uspešnosti zdravljenja IBS
• PSM, PET/CT z 18F-FDG
- Viabilnost
• Radioizotipska ventrikulografija (MUGA), Gated PSM
- Funkcija levega ventrikla
• Scintigrafija srca z 123-MIBG
- Miokardiopatija
Ishemična bolezen srca (IBS)
• Perfuzijska scintigrafija miokarda z
99m-Tc MIBI prikaže perfuzijo
miokarda (stene) levega ventrikla.
• PET/CT srca z 18-FDG prikaže
metabolizem glukoze v miokardu.
• Perfuzijska scintigrafija
miokarda (99m-Tc MIBI, 201-Tl)
- Diagnoza IBS
- Prognoza IBS
- Sledenje uspešnosti zdravljenja
- Viabilnost
• PET/CT z 18-FDG
- Viabilnost
Perfuzijska scintigrafija miokarda
Ishemija
Perfuzijska scintigrafija miokarda
Ishemija
Perfuzijska scintigrafija miokarda
Ishemija in
brazgotina
Perfuzijska scintigrafija miokarda
Viabilnost
miokarda ?
Radioizotopska ventrikulografija (MUGA)
Prikaže funkcijo levega ventrikla
Onkologija
Več različnih preiskav, različni radiofarmaki:
• Diagnostični postopek,
• Nespecifični radiofarmaki
– npr: 67-Ga, 201-Tl, 99m-Tc MIBI
• Določitev razširjenosti
maligne bolezni,
• Označena protitelesa
– npr: 131-I/123-I, 111-In, 99m-Tc
MoAB/fragmenti
• Označeni peptidi
• Ugotavljanje uspešnosti
zdravljenja,
• Sledenje bolnika
in iskanje recidiva
– npr: 111-In, 99m-Tc
somatostatinski analogi
• Metabolični radiofarmaki
– npr: 123-I/131-I, 123-I/131-I MIBG,
131-norholesterol
• PET radiofarmaki
– npr: 18-FDG, 11-C timidin...
Diagnostični postopek
Tu ali vnetje
(18-FDG)
Tu ?
(99m-Tc MIBI)
Tu z določenimi karakteristikami
(111-In oktreo.)
(123-I MIBG)
Določitev razširjenosti maligne bolezni
Limfom
Radiofarmak: 69-Ga
Določitev razširjenosti maligne bolezni
PET z 18-FDG: Razširjena maligna bolezen – metastaze v različnih delih telesa
Ugotavljanje uspešnosti zdravljenja
PET z 18-FDG: Limfom pred in po zdravljenju
Sledenje bolnika in iskanje recidiva
Tumorja v možganih
radionekroza ali recidiv ?
MRI
18-FDG PET
Scintigrafija varovalne bezgavke
(Sentinel node lymphoscintigraphy)
Varovalna
bezgavka
Limfna
pot
Mesto vbrizga radioindikatorja
Pulmologija
Ventilacijsko-perfuzijska (V/Q) scintigrafija pljuč
- Ventilacijska scintigrafija pljuč (99m-Tc aerosol, 133-Xe)
- Perfuzijska scintigrafija pljuč (99m-Tc MAA)
Indikacije:
- Diagnostika pljučne embolije
(ocenjevanje sprememb PIOPED kriteriji)
- Izračun regionalne funkcije pljuč
Ventilacijsko-perfuzijska scintigrafija pljuč
Pljuča so v celoti ventilirana in perfundirana –
pljučnih embolizmov ni
Ventilacijsko-perfuzijska scintigrafija pljuč
Številni perfuzijski defekti z ohranjeno ventilacijo –
velika verjetnost pljučnih embolizmov
Perfuzijska scintigrafija pljuč
Izračun
regionalne
funkcije pljuč
Nefrologija in urologija
Indikacija:
Preiskava:
• Globalna funkcija ledvic
Izračun GFR (EDTA klirens)
•
•
•
•
Renografija, Sc. ledvic z DMSA
Diuretična renografija
Kaptoprilska renografija
Perfuzijska renografija
Relativna funkcija ledvic
Obstrukcija sečnih poti
Renovaskularna hipertenzija
Vrednotenje led. transplantata
• Malformacije ledvic
• Pielonefritis
• Brazgotine led. parenhima
Sc. ledvic z DMSA
Sc. ledvic z DMSA
Sc. ledvic z DMSA
• Vezikoureteralni refluks
Mikcijska cistografija (RMCG)
Renografija (Sekvenčna scintigrafija ledvic)
Kdaj jo naredimo:
-
Relativna funkcija ledvic
Obstrukcija sečnih poti
Renovaskularna hipertenzija
Vrednotenje funkcije ledv.
transplantata
Scintigrafija ledvic z DMSA
Kdaj jo naredimo:
- Malformacije ledvic
- Pielonefritis
- Brazgotine ledv. parenhima
Normalo
Spremenjena desna ledvica
Ektopična leva ledvica
Mikcijska cistografija (RMCG)
Vezikoureteralni refluks levo in desno
(diagnostika in sledenje)
51-Cr/99m-Tc EDTA klirens
Izračun globalne funkcije ledvic
EDTA klirens je laboratorijska preiskava, ki jo
uporabljamo za izračun GFR (ml/min/m2).
GFR izračunamo na osnovi hitrosti zniževanja
radioaktivnosti v plazmi bolnika.
Nevrologija in psihiatrija
Perfuzijska scintigrafija možganov
Prikaže regionalno perfuzijo možganov
Radiofarmak: 99m-Tc ECD ali 99m-Tc HMPAO
Epilepsija
Interiktalno
Indikacije:
- Demenca
- Epilepsija
- Psihiatrične bolezni
- Možganska smrt
Iktalno
Nevrologija in psihiatrija
PET/CT možganov z 18F-FDG
Indikacije:
- Demenca
- Epilepsija
- Psihiatrične
bolezni
Znižano kopičenje
radioindikatorja v
desnem
temporalnem režnju
Napotna diagnoza: Temporalna epilepsija
Nevrologija in psihiatrija
Scintigrafija dopaminskega prenašalca
Normalna intenziteta kopičenja (99mTc-FP CIT) v bazalnih ganglijih možganov
Indikacije: opredeljevanje klinično neznačilnih parkinsonizmov in demenc
Vnetje (gnojno vnetje)
Scintigrafija z označenimi levkociti
Vročina neznanega izvora
KVČB: razširjenost in aktivnost
(99m-Tc-antigranulocitna MoAB)
(99m-Tc HMPAO- levkociti)
Vnetje ?
Spondilodiscitis ali degenerativne spremembe
Endokrinologija
Ščitnica:
Radiofarmak: 99m-TcO4
Topel gomolj v ščitnici
Obščitnice:
Radiofarmak:
99m-Tc-MIBI/99m-TcO4
Adenom obščitnic
Endokrinologija
• Scintigrafija skorje nadledvičnih žlez - tumorji skorje
Radiofarmak: 131-I norholesterol
• Scintigrafija sredice nadledvičnih žlez - feokromocitom
Radiofarmak: 123-I/131-I MIBG
Ortopedija
Scintigrafija skeleta
Radiofarmak: 99m-Tc DPD
Indikacije:
- Tumor
- Maligna bolezen / metastaze
- Poškodba
- Omajanje endoproteze
- Avaskularna nekroza
- Osteomielitis /artritis
- Vnetno degenerativne
bolezni
- Metabolične bolezni
npr. Mb. Paget
Scintigrafija skeleta
Skelet v dobi rasti
Scintigrafija skeleta - Osteoblastične metastaze
Gastroenterologija
Preiskave:
•
•
•
•
•
•
•
•
Radioizotopska sialografija
Gastro-ezofagealni refluks
Praznjenje želodca
Želodčna sluznica - Meckelov divertikel
Krvavitev v GIT
Vnetje
Scintigrafija hepatobiliarnega sistema
Scintigrafija hemangioma jeter
Gastroenterologija
Hitrost
praznjenja
želodca
Prisotnost
gastroezofagealnega
refluksa
Gastroenterologija
Meckelov
divertikel z
ektopično
želodčno
sluznico
Scintigrafija abdomna s pertehnetatom (99m-TcO4)
Gastroenterologija
Scintigrafija abdomna z označenimi
- eritrociti in
- levkociti
Mesto krvavitve
Vnetje
Scintigrafija hemangioma jeter
Radiofarmak: 99m-Tc označeni eritrociti
Na scintigramih
je v jetrih vidno
lokalizirano
področje s
povišano
aktivnostjo.
AP
DL
PA
Radioterapevtiki - Sistemski
Metabolizem: 131-I, 131-I MIBG, 32-P, 89-Sr…..
Peptidi:
90-Y in 177-Lu somatostatinski analogi
177-Lu analog somatostatina
Th. Nevroendokrinega tumorja
186-Re HEMP
Ca prostate (lajšanje bolečine)
Radioterapevtiki - Intrakavitalni
Koloidi: 90-Y, 32-P, 186-Re…koloid
Radioizotopska sinoviorteza komolca 186-Re koloid
(hemofilična artropatija)