Metody nukleární kardiologie Materiál pro studenty medicíny MUDr. Renata Píchová, MUDr. Otto Lang, Ph.D.
Klinika nukleární medicíny UK 3. LF Praha
Osnova Metody nukleární kardiologie: - Perfúze myokardu – největší klinické využití - Metabolismus a viabilita myokardu - Funkce myokardu (Gated SPECT, RNVG) - Inervace myokardu - distribuce adrenergních receptorů (není běžně rozšířena)
- Přítomnost myokardiální nekrózy Radionuklidové metody v pneumologii Vyšetření plicní embolie, flebotrombózy DK Zobrazování v nukleární kardiologii (1. roč.)
Nukleární kardiologie Souhrn neinvazivních zobrazovacích diagnostických metod k-v aparátu Rozmach v posledních 30 letech, u nás v posledních 10 letech
Zobrazování v NM Po aplikaci RF - zdrojem záření pacient - emise Detekce ionizujícího záření – gamakamery planární - tomografické (SPECT, PET, SPECT/CT, PET/CT) Digitální obrazy Zpracování, archivace, konzultace Distribuce - perfúze, metabolická aktivita ...
Záznam dat na gamakameře
Hybridní systém SPECT/CT
Hybridní systém SPECT/CT
PET kamera
Gated SPECT- snímání synchronizované s EKG
Tomografické zobrazení - SA řezy
Ostatní tomografické řezy
Určení lokalizace - názvosloví Legenda: 1 - hrot 2 - přední stěny VLA
SA
3 - boční stěna 4 - spodní stěna 5 – septum
HLA
Polární mapa
Metody v NK Zobrazení myokardu – Perfúze – Perfúzní scintigrafie myokardu (90% výkonů NK) v klidu a v zátěži (pokud GSPECT i funkce LK) – Viabilita - metabolismus – Distribuce adrenergních receptorů (sympatikus) – Přítomnost myokardiální nekrózy
Hodnocení mechanické funkce – Rovnovážná ventrikulografie v klidu a v zátěži
Proč zátěž? Patofyziologie ICHS Hemodynamická významnost anatomických stenoz Přítomnost kolaterálního
oběhu Ischemická kaskáda
Ischemická kaskáda - postupný nástup patofyziologických změn v závislosti na stupni stenózy a době trvání zátěže
Perfúze při ICHS v klidu Fyziologická kompenzační dilatace arteriol za stenózou, v povodí zásobeném zúženou tepnou Průtok krve tkání je stejný jako v oblasti zásobené zdravou tepnou Distribuce RF je homogenní
Perfúze při ICHS v zátěži V povodí zdravé koronární tepny dochází k dilataci odporového řečiště Průtok krve zdravou koronární tepnou stoupá V povodí postižené tepny k další vazodilataci již dojít nemůže, takže průtok setrvává na klidové úrovni Výsledkem je obraz nehomogenní perfúze myokardu
Možnosti zátěže Fyzická dynamická – Ergometr
Farmakologická – Vazodilatační – dipyridamol, adenosin – Pozitivně inotropní – dobutamin, arbutamin
Kombinovaná (farmakologická + fyzická)
Ergometr (zátěž fyziologická, preferovaná) Snaha dosáhnout tabulkové TF (min. 85 % max.) nebo dvojproduktu (TF x STK = nad 25 tisíc) Zátěž po 50 (25) wattech po 3 (2) minutách Frekvence šlapání 40 – 60/min. Aplikace RF na vrcholu zátěže – Distribuce úměrná prokrvení v době aplikace Udržet hemodynamicky 1,5 min. Vysadit betablokátory (pokud je to možné), pacient lačný
Dipyridamolová zátěž Indikace: u pac. s BB, neschopných fyzické zátěže, s LBBB (působí nepřímo prostřednictvím adenosinu tím, že blokuje jeho odbourávání (v ery) – vazodilatace) Dilatuje koronární odporové cévy a tím umožňuje hodnotit koronární rezervu Maximální vazodilatace je dosaženo za 3 - 4 minuty po skončení infuze Jeho účinek je blokován theophylliny (př. Syntophyllin,..) Příprava: vynechat antihypertenziva, theophylliny min. 12 h., nalačno, nepít kávu, silný čaj (falešně negativní výsledek)
Dipyridamolová zátěž
Vedlejší účinky dipyridamolu Objevují se u 30% pacientů: – Bolesti hlavy – Tlak v zátylku nebo za očima – Pocit tepla – Pocit lehkosti a nestability – Nauzea, závratě (hypotenze) – Vzácně bolest na prsou (bronchokonstrikce)
Provedení Dipyridamol podáváme i.v. v infuzi Použitá dávka je 0,56 (0,75; 0,84) mg/kg Dávka je naředěna fyziologickým roztokem na celkový objem infuze 50 ml – Bez lokálních komplikací Doba infuze 4 minuty (inj. dávkovač) Není-li pacient schopen fyzické zátěže, aplikujeme RF 3-5 minut po skončení infuze s dipyridamolem
Kombinovaná zátěž Pacientovi je i.v. infuzí podáván dipyridamol vsedě nebo vleže Dále následuje 3-6 minut ergometrická zátěž – Lepší kvalita obrazů – Nižší výskyt nežádoucích účinků – Možno provést i u pacientů s nízkým výchozím TK Jednu až dvě minuty před ukončením ergometrické zátěže aplikujeme RF
Uspořádání zátěžového testu Na (P/L)HK je upevněna manžeta tonometru Do (L/P)HK má pacient zavedenou infuzní kanylu Po vykapání infuze s dipyridamolem napojíme infuzi fyziologického roztoku, abychom měli zajištěný přístup do žíly pro případ komplikací Pacient sedí na bicyklovém ergometru, má zapojeny elektrody podle Massona a Likara
Kontraindikace dipy U pacientů s hypotenzí (NÚ = vazodilatace), s chronickou bronchitidou, kteří užívají léky s theophylliny (= antidotum), se středně až těžkou CHOPN (NÚ=bronchokonstrikce) nelze provést dipyridamolovou zátěž (je možné použít zátěž s Dobutaminem)
Dobutaminová zátěž Je-li kontraindikován dipyridamol (u těžké CHOPN) Dobutamin i.v. infuze 5-10 µg/kg/min., zvyšovat po 3 min. podle TF až do 40 µg/kg/min. Monitorujeme EKG, TF a TK (při TF pod 85% maxima přidáme Atropin)
Radiofarmakum aplikujeme 1-2 min. před ukončením zátěže KI: komorová tachykardie, závažná hypertenze,
hypertrofická KMP
Radiofarmaka pro perfúzi pro SPECT 201Tl chlorid 99mTc MIBI (methoxyisobutylisonitril) 99mTc tetrofosmin pro PET 13NH nebo H 15O 3 2
Distribuce RF v myokardu odrazem perfúze buněk
Radiofarmaka k vyšetření SPECT perfuze Tc MIBI, 99m
201Tl
chlorid Analog K+ Vstup do buněk aktivně –pumpa, v cytopl. volně Extrakce 73% Redistribuce ANO (1 apl.) Fyz. vlastn. neideální (delší T1/2, vyšší RZ, nižší dávka, horší kvalita..) Průkaz viability vhodnější
99mTc
tetrofosmin Isonitril pasivně-difuzí, fixace na mitochondrie 40% NE (2 apl.) ideální (T1/2 6 hod.,..) méně vhodný
SPECT perfuze s 201Tl
Vyšetřovací protokoly (individuálně volíme postup) Jednodenní (Tl, Tc, FDG)- dvoudenní (Tc, FDG, Tl) Stres – rest nebo rest – stres (Tc, Tl-Tc) Stres – (redistribuce) – reinjekce (Tl) Stres – metabolismus (Tc, FDG) Stres – rest – metabolismus (Tc, FDG) Rest – redistribuce – (pozdní redistribuce) (Tl) Rest – metabolismus (Tc, FDG)
zátěž
známky ischemie klid
zátěž
známky jizvy
klid
Možnosti zpracování dat Kvantitativní analýza perfúze – CEqual, Emory toolbox, 4DM SPECT– využívá polární mapy pro standardizaci a komparaci
Možnosti zpracování dat Synchronizovaná tomografie GSPECT -
Hodnotí mechanickou funkci LK Navazuje na CEqual, dělí srdeční cyklus na 8 úseků
Hodnocení obrazů perfúzní scintigrafie Normální obraz – Homogenní perfúze v zátěži i v klidu
Známky ischemie – Defekt perfúze v zátěži, mizí v klidu
Známky jizvy – Defekt perfúze v zátěži i v klidu
Známky ischemie a jizvy – Kombinace předchozích
Hlavní klinické indikace – Detekce ICHS - lokalizace, rozsah, závažnost – Hemodynamická funkční významnost koronárních stenóz – hraniční stenóza, „culprit „ stenóza výběr vhodné terapie, plánovaná revaskularizace
– Posouzení prognózy pacientů s ICHS – Hodnocení efektu revaskularizačních výkonů a detekce restenózy – Pacienti po IM a jejich stratifikace rizika (nedostatečná Th, nadbytečné invazivní výkony)
– Detekce viability myokardu – Akutní koronární syndromy – Kardiální riziko operace u nekoronárních výkonů
66letý pacient, netypické obtíže, ECHO difuzní porucha kinetiky, Ao+mi reg, sci pozit., EF 40%
Detekce ICHS Neprokázán rozdíl výsledků – 201Tl X 99mTc MIBI X 99mTcTFMyoview – Fyzická X farmakologické zátěži – Muži X ženám
Prokázáno zlepšení přesnosti – SPECT proti planární scintigrafii (senz.90%, spec. 75%) – GSPECT, kvantifikace, prone projekce
Prognostická aplikace perfúzní scintigrafie myokardu pacientů s ICHS Dobrá prognóza - normální scintigrafie – (Studie 2.825 pacientů bez IM)
Špatná prognóza – Více perfúzních defektů v povodí více tepen – Zvýšená kumulace v plicích + dilatace LK v zátěži (TID)
– Reverzibilní defekty (= ischémie může vyústit v infarkt) – Velké a hluboké defekty
- po koronarografii při více stenózách určení „culprit“ cévy (zodpovědná za klinické příznaky) 56letý pacient, typická AP, pozitivní ergometrie SKG významný nález, možný postup: 1. CABG RIA, RMS I, III a IV 2. PTCA RMS III a IV
- po revaskularizaci hodnocení efektu výkonu lehká ischemie boční stěny, po PCI LCx: zlepšení perfúze, kinetiky, EF z 56% na 63%, ergometrie u obou pozitivní
Pacienti po revaskularizaci shrnutí Časně po výkonu – Negativní nález - dobrá prognóza – Pozitivní nález - bez predikce (i falešně pozit.) Detekce restenózy po PCI (detekce nejdříve za 4 týdny) – U symptomatických pacientů – U asymptomatických s abnormální ergometrií Po CABG - posouzení funkčnosti bypassu, - progrese ICHS
- po infarktu myokardu Perfúzní scinti spoluurčuje strategii Určení velikosti myokardiální léze Určení velikosti zachráněného
myokardu revaskularizační léčbou
Určení viability myokardu v místech s poruchou kinetiky Stratifikace rizika ve spojení se zátěžovým testem - dále
74letý pacient, nQIM 9/98, 1. scinti 2.11.98, provedena PCI RIA a RMS se stenty, 2.scinti 17.12.98
Viabilita myokardu klinický význam Důležitá před revaskularizací – Předpověď zlepšení funkce (více než 25% myokardu LK musí být viabilní) U pacientů se srdečním selháním – v současné době - pokles mortality ICHS, vzestup
mortality na srdeční selhání – prevalence viabilního myokardu u pacientů čekajících na srdeční transplantaci 27% funkčně a 28% prognosticky významný rozsah (Auerbach et al: Circulation 99(1999), 2921-2926
Viabilita myokardu charakteristika Daná perfuzí, metabolizmem a funkcí Omráčený (stunning) myokard – obnoví-li se perfuze po předchozí ischemii navozené zátěží
– Normální perfuze, porucha kinetiky, zachovaný metabolismus Hibernující myokard – Porucha perfuze, porucha kinetiky, zachovaný metabolismus (po obnovení průtoku – obnovení i funkce, pokud NE (i měsíce – jizva)
Jizva – Porucha perfuze, kinetiky i metabolismu
Perfuze, Viabilita myokardu - PET -
18F
Omráčený
hibernovaný
FDG
Viabilita myokardu princip vyšetření Zachovaná funkce mbATP-azy – Pozdní kumulace 201Tl
Zachovaný metabolismus glukózy – Kumulace 18F-FDG „zlatý standard“
Zachovaná funkce mitochondrií (membrán) – Kumulace 99mTc MIBI
Zachovaná odpověď na dobutamin – Dobutaminové ECHO
50 letá nemocná G.M., QIM přední stěny řešený přímou PCI RIA s implantací stentu 6/99, ECHO porucha kinetiky přední stěny, zátěžová scinti 7/99 jizva apiko-antero-septálně, vyšetření 201Tl 9/99, 18F-FDG 10/99 201Tl
rest
redistribuce VLA
99mTc
MIBI rest
18F
FDG
rest VLA
50 letá nemocná Č.J., QIM antero-septální 1995, poPCI RIA 1997, recidiva AP, zátěžová scinti 11/98 jizva anteroseptálně, 201Tl 1/99, 18F-FDG 2/99, ECHO nevyšetřitelná 99mTc
MIBI
rest 201Tl
redistribuce VLA 99mTc
MIBI rest
18F
FDG
rest VLA
72letá pacientka po IM 4/00, PCI RIA 5/00, vyš. 7/00, viab. 8/00, PCI RIA 9/00, opakované vyš. 10/00 – zlepšení perfúze o 7% myokardu LK, EF i kinetika stejná
Viabilita myokardu přesnost metod
Akutní koronární syndromy Perfuzní změny při nevyváženosti potřeby a dodávky kyslíku – ischemická kaskáda
Provedení – Klidový perfúzní SPECT s 99mTc MIBI
Indikace - nediagnostické EKG Omezení - dostupnost Výhody - ekonomické
Akutní koronární syndromy Zobrazení ohroženého myokardu – Aplikace při přijetí, snímání po stabilizaci
Konečná velikost infarktového ložiska – Vyšetření před propuštěním – Viabilita
Stratifikace rizika (prognóza)
Radionuklidová angiokardiografie (dnes ECHO) RF značené 99mTc nebo značené autologní ery in vivo, in vitro (pokud navazuje RNVG) apl. do v. jugularis interna First-pass – Hodnocení prvního průtoku bolu jednotlivými oddíly (kompaktního bolu lépe v PK) – Kvantifikace zkratů centrální cirkulace
Radionuklidová ventrikulografie (MUGA) – může navazovat na RNAG Informace o regionální a globální funkci komor, hodnocení mechanické funkce LK, PK (změny objemu LK, PK) po zátěži, v klidu Vysoká reprodukovatelnost výsledků Indikace – Kardiotoxicita cytostatik – v časových odstupech – Alternativa u ECHO nevyšetřitelných (10-15% pacientů)
Pozátěžová ventrikulografie
Vyšetření adrenergní inervace 123I-MIBG (modifikovaný quanidin s vys. afinitou k zakončení nerv. vláken-transportní mechanismus jako NA
Kumuluje se v postganglionálních presynaptických vesikulách Neinvazivní vyšetření sympatické inervace užitečné pro stanovení závažnosti a prognózy choroby Racionální indikace BB u srdečního selhání Po transplantaci srdce Cytostatická, kardiotoxická KMP
Závěr Metody nukleární kardiologie neinvazivním způsobem zobrazují a kvantifikují především perfúzi myokardu za různých patofyziologických stavů Přispívají k hodnocení viability myokardu u akutních i chronických forem ICHS Pro jejich správné použití je nezbytná spolupráce kardiologa a lékaře nukleární medicíny
Nové směry Nová vhodnější RF Nové zobrazovací techniky – hybridní systémy Molekulární zobrazení – aplikace značených kmenových buněk (sledování efektu léčby: zlepšení perfuze, zmenšení patologického ložiska)
Radionuklidová diagnostika v pneumologii - scintigrafie plic Scintigrafie plic v NM – 15% všech vyšetření
Perfúzní scintigrafie plic (distribuce kapilární plicní perfúze)
Ventilační scintigrafie plic (distribuce plicní ventilace)
Kombinace P/V Diagnostika tumorů a zánětů (součást přednášek onkologie a zánětů – horečka)
Radionuklidová diagnostika v pneumologii - scintigrafie plic Hlavní klinickou indikací je podezření na plicní embolizaci Hlavní význam metody je v negativním nálezu – 100% vylučuje embolizaci Metody neinvazivní Dobře dostupná je perfuzní scintigrafie vhodné srovnávat s rtg snímkem Ventilační scinti užitečná, co nejdříve Další indikace: predikce reziduální plicní funkce po operaci sekundární plicní hypertenze – obrácený plicní gradient
Dg. plicní embolizace V současné době detekce pomocí CT plicní angiografie = „zlatý standard“ s vys. senzi, vys. specif., nevýhoda je použití kontrastní látky (alergie, nefrotoxicita) Výhoda plicní scintigrafie: použití u pacientů s alergií, RI, nižší RZ, u žen
Radiační zátěž U dospělých žen je z hlediska radiační zátěže jednoznačně výhodnější V/P scan, jak z hlediska efektivní dávky, tak pro menší ozáření mléčné žlázy
V graviditě jen pokud je to nezbytně nutné
Plicní scan - výhodu v současném možném provedení radionuklidové flebografie. Efektivní dávka záření u ženy: Perfúzní scintigrafie (99mTc-MAA) 1,2 mSv Ventilační scintigrafie (87mKr) 0,1 mSv Ventilační scintigrafie (99mTc-DTPA-aerosol) 0,28 mSv Spirální CTA 2-8 mSv (pozn. v mléčné žláze je dávka cca 20mGy)
Fyziologické poznámky Plicním oběhem protéká stejné množství krve jako systémovým oběhem Rozdíl: plicní oběh = systém nízkotlaký (důsledek – vliv gravitace na plicní arteriální i venozní cirkulaci – poloha aplikace, vyšetření)
Hypoventilace vede k hypoxii – reflexní redistribuce perfúze (hypoxická plicní prekapilární vazokonstrikce)
Objektivizace distribuce kapilární plicní perfúze – perfúzní scintigrafií plic
Perfúzní scintigrafie plic 99mTc
MAA suspenze částic denaturovaného albuminu značeného 99mTc – velikost částic 10-30 um (velikost kapiláry 8um), 200-300 tisíc (až 500 tis. částic), i.v., zachycení v prekapilárách po 1. průtoku kapilární mikroembolizace (každá 10tis. kapilára – nelze hemodynamická reakce), distribuce plicní perfúze v kapilárním řečišti
T1/2 úniku z plic 4-6 hod. (enzymatický a mechanický rozklad – menší fragmenty kapilárním řečištěm)
Nezvyšuje tlak v plicnici (není KI pro plicní hypertenzi a P-L zkraty) Aplikace vleže, i.v., (klidně a zhluboka dýchat) Zobrazení planární nebo SPECT, hybridní SPECT/CT Doba vyšetření cca 30 minut
Hybridní systém SPECT/CT
Infinia/Hawk-eye
Perfúzní scintigrafie plic - vyšetření
Perfúzní scintigrafie plic planární obrazy – normální nález
Perfúzní scintigrafie plic planární a tomografické obrazy - embolie
Perfúzní scintigrafie plic SPECT/low-dose CT
EP
Fyziologické poznámky Regionální ventilaci ovlivňují – změna anatomických poměrů DC a pl. parenchymu (emfyzém, z., výpotek, ca), bronchiální spazmy (CHOPN), reg. okluze DC.
K ventilační dysfunkci - objektivizace ventilační scintigrafií
Ventilační scintigrafie plic Zákl. fcí = výměna plynů mezi atm.vzduchem a krví v plicích – mechanismy (ventilace, difúze plynů, perfúze plic)
RF: aerosoly – 99mTc DTPA RA plyny – 81mKr, 133Xe aerosoly pronikají pouze do koncových částí dýchacích cest RA plyny zobrazují alveolární ventilaci plic
Ventilační scintigrafie plic Radioaktivní aerosoly kapalné fáze 99mTc
DTPA – tryskový nebulizátor – velikost aerosolových částic 0,8-1,2 um Distribuce aerosolu v plicích závisí:
- na velikosti částic - alveolární ventilaci - průchodnosti dýchacích cest Výhoda: každodenní dostupnost, optimální energie záření 140 keV, T1/2 = 6 h) Nevýhoda: nelze provést hned po perfuzní scintigrafii
Ventilační scintigrafie plic 81mKr
– výhoda: vyšetření ventilace a perfuze společně, větší dg. přesnost (rozdíl energie fotonů 99mTc a 81mKr umožňuje rozlišení při současném snímaní gamakamerou)
Nevýhoda: použitelnost 81Rb generátoru pouze 1 den (T1/2 přeměny 81Rb = 4,6 h)
Hodnocení základní známkou embolie - defekt perfúze segmentárního tvaru bez korelátu na ventilační scintigrafii nebo na skiagramu/CT plic, tzv. perfúzně ventilační mismatch.
Hodnocení Obecně platí:
PP – normální – vylučuje EP Pokud při P/V větší defekty perfuze než ventilace – mismatch (nesoulad) – EP Pokud při P/V defekty shodné nebo větší na V – matsch (shoda) – EP málo pravděpodobná, při primární ventilační poruše (CHOPN)
Perfúzní a ventilační scintigrafie plic „mismatsch“ embolie do plicnice (projekce přední) perfuze
ventilace
Perfúzní a ventilační scintigrafie plic – „mismatsch“ embolie do plicnice POST ANT
RPO
LPO
Perfuzní scintigrafie
Ventilační scintigrafie
Diagnostika žilní trombózyRadionuklidová flebografie DK, HK detekuje změny žilního průtoku, které doprovázejí žilní trombózu Zobrazuje průchodnost žilního řečiště dolních končetin (i HK) Zobrazuje insuficienci žilních spojek Zobrazuje kolaterální oběh Nezobrazuje trombus
Radionuklidová flebografie Aplikace 99mTc MAA na dorsum pedis i.v. do periferní žíly, opakovaně – se a bez škrtidel – sledujeme transport žilním systémem Perfuzní scintigrafie plic navazuje Doba vyšetření cca 40 až 60 minut
Radionuklidová flebografie - aplikace a vyšetření
Radionuklidová flebografie - normální se škrtidly
bez škrtidel
Radionuklidová flebografie patologický nález
Nové možnosti v dg. Zobrazování trombů – přímá detekce trombu Značené trombocyty – Tromboscint - není komerčně k dispozici Značení autologních trombocytů (99mTc, 111In-oxin, troponin – metoda laboratorně náročná)
Zobrazení receptorů – Acutect - není registrován Peptid s vazbou na receptory aktivovaných trombocytů značený 99mTc
Odliší čerstvou trombózu od staré (sp. 85-90%)
Závěr
Zobrazovací metoda by měla být ideálně použita do jedné hodiny u akutní masivní PE a do 24 hodin u akutní plicní embolie, která není masivní. CTA se stalo suverénní diagnostickou metodou v diagnostice akutní PE
Závěr Plicní scintigrafie význam: 1. Na pracovištích, kde není spirální CT dostupné 2. Na pracovištích, kde jen jednovrstevnaté spirální CT 3. U pacientů s negativním nálezem CTA i na vícevrstevnatém CT, ale s vysokou klinickou pravděpodobností diagnózy 4. U pacientů, u nichž nebyly získány kvalitní CT snímky 5. U pacientů s RI (GF pod 30 ml/min.) 6. U pacientů alergicky reagujících na kontrastní látky 7. U žen ve fertilním věku (nižší ozáření prsní žlázy) Z hlediska senzitivity je V/P scan nadřazen CTA při detekci chronické tromboembolické plicní hypertenze
