Eltérések a radiológia és a nukleáris medicina között ( néhány példa )
Új irányok az izotópdiagnosztikában és terápiában. terápiában. A nukleáris medicina szerepe a gyógyszerfejlesztésben
Radiologia: (zártabb-anatómia) Nuclear medicina (nyitottabb- biológia) Alkalmazott molekuláris biológia
Alkalmazott fizika
(Csak élı, mőködı rendszerben alkalmazható.)
(„Önmagában” is mőködik)
Elsı: a radiofararmakon
Elsı: az eszköz Summ.Rtg, CT, MR, UH
(Funkcióhoz, szervhez,szövethez rendelt)
Második:a kontraszt anyag.
Második: a leképezı eszköz Planaris, SPECT, PET kamerák
A fı információk: Struktúrális, Anatómiai
Galuska László
A fı informáci: functionalis, metabolikus.
Hybrid technikák:
CT + SPECT, PET –CT esetén Közös probléma: Sugárterhelés!
Grad. 100423 1
2
A nukleáris medicina fejlıdésének hatása a humán betegellátásra és kutatásra A nukleáris medicina helye a (molekuláris) leképezı technikák között, ezek jellemzıi
(N. Tamaki könyvébıl 2010) 4 3
A: Új radiofarmakonok – diagnosztikában -példák
A nukleáris medicina fejlıdésének legfontosabb tényezıi: A: Új radiofarmakonok
„Egyfotonos” izotópok
- diagnosztikában - terápiában
99m Tc- jelzett, specifikusan kötıdı radiofarmakonok Pl: 99mTc- Depreotide. (somatostatin analóg) 99mTc- annexin (apoptosis kimutatása tumorokban)
B: Új leképezı eszközök: - egyfotonos technikák - kétfotonos PET tecnikák - hibrid leképezések (+CT. MR )
„Kétfotonos” PET izotópok- a lehetıségek tárháza szinte végtelen, de Új PET izotópforrások a PET izotóp generátorok
C: Preklinikai nukleáris medicina
A: Új radiofarmakonok: terápiában
(alapkutatásokban, gyógyszerkutatásokban fontos.)
Béta sugárzókkal jelzett specifikus monoklionális antitestek (Zevalin) a tumor terápiában Béta sugárzókkal jelzett colloidok az ízületi gyulladás kezelésében
5
6
Példa a monoclonáris terápiára – a radiofarmakon
Néhány PET Radiofarmakon B sejt
Glukóz uptake ~ tumor grade
sejt denzitás • F-18 FDG aggressziv növekedés • Aminosav transzport C-11 MET MET uptake ~ carrier mediált aminosav transzport C-11 Cholin sejt proliferáció Ki-67 expressio F-18 FET sejt nukleáris ag. proliferáció mikroerek denzitása • Celluláris proliferáció: F-18 FLT
• CD20 antigén
MX-DTPA
IDEC-Y2B8 antitest – Egér IDEC-2B8 – MX-DTPA( tiuxetan) erıs kelátot képez az antitesttel
90Y
– Stabil 90Y kötés
IDEC-Y2B8
CD20 antigén Hydrofób, 35 kD phosphoprotein Csak a B sejtvonalon expresszált Fontos a sejtciklus beinditásában és a differenciálódásban Nem válik le, nem internalizálódik, nem módosul
Yttrium-90 t1/2 = 64 óra Ambulánsan alkalmazható Beta emisszió X90 = 5 mm
7 8
Izotóp választás terápiához
111In-jelzett
Zevalin monoclonalis antitest : az izotópeloszlás ábrázolása-diagnosztika
4 óra
66 óra
139 óra 131I
Abdominalis SPECT
Tulajdonságo 90Yttriu k m
131Jód
Felezési idı
192 óra
Sugárzás jellege és energiája
9
Gamma (0,36MeV) Béta (ß) (0,6 MeV)
5mm
0,8mm
7% 7 napon belül
Egyénileg változó 46-90% 2 napon belül
Dózis
Testsúly Clearance és alapján thromboc egyénileg yta szám Nyomjelzıdózis, alapján majd dozimetria
Alkalmazá s
Ambuláns
legjobb izotóp választás radioimmun-terápia céljára
(2,3MeV)
Kiválasztás a vizelettel
hatótávolsága miatt a
Abdominalis CT
Béta (ß)
Hatótávolság
90Y magasabb energiájú ß sugárzása és nagyobb
64 óra
Kórházi 10 Elkülönítést igényel
A Zevalin kezelés menete 1. nap : 250 mg/m2 rituximab iv. inf. 4 h-n belül 111 In- Zevalin iv. injekciója ( 10 min)
A biodisztribúció értékelése: 1.kép 2-24 h múlva 2.kép 48-72 h múlva 3.kép opcionális 90-120 h múlva
B: Új leképezı eszközök: - egyfotonos technikák
Nem elfogadható
Speciális „célberendezések” vagy CT vel kombináltak
Elfogadható 7.- 9. nap: 250 mg/m2 rituximab iv. inf 4 h-n belül 90-Y Zevalin iv. injekciója ( 10 min): 0,4 mCi/ kg , ha a thrombocytaszám norm. 0,3 mCi/kg,ha a thrombocytaszám 100 000- 149 000 /mm3 NEM SZABAD KEZELNI: ha a thrombocytaszám 100 000/mm3 alatt van
MAXIMÁLIS 90-Y Zevalin dózis: 32 mCi ( 1184 MBq) 11
”Egyfotonos” leképezı eszközök ma, a nukleáris medicinában,
12
A nukleáris medicina a radiofarmakonnal kezdıdik! A hibrid leképezés elvei:
A lehetıségek tárháza bıvül – (de ki fogja megfizetni?)
Hibrid leképezés 1.: CT (transzmisszió)
Hibrid leképezés 2: emisszió, PET Gammakamera , SPECT CT (fent) EKG vezérelt vizsgálatok! ElnyeléskorrekciÓ Cardio - SPECT (lent)
14 13
Hibrid leképezés, SPECT-CT elınyei a sebészetben (99mTc-MIBI parathyreoidea adenoma)
Hibrid rendszerek Modularitáson alapuló konfigurációk
Planáris
Hibrid
• Alap konfiguráció: • SPECT + vizsgálóágy
• Dual modality SPECT konfiguráció: •
SPECT + CT16 + vizsgálóágy
• Dual modality PET konfiguráció: •
PET + CT16 + vizsgálóágy
• Triple modality PET+SPECT • konfiguráció: •
SPECT + CT16 + PET + vizsgálóágy 15
Prof.Zámbó Katalin képanyagából
16
Hibrid leképezés SPECT-CT elınyei:
Új irányzat a kardiológiai leképezésben
Példa: pajzsmirígy papilláris cc. metast. (131-Jóddal)
Képfúzió- speciális szoftver szükséges 3D volume-rendered fusion images
Protocols in the CardIQ Fusion software (a–d). The main protocols include tools for image coregistration, epicardial contour detection, coronary artery segmentation. 17
18
Multimodalitású eszköz lehetıségek
Az egy fotonos (SPECT) leképezés elınyei: (A pótolhatatlan információ a fokális radiofarmakon halmozás, vagy hiány!)
-célzott biológiai alkalmazhatóság, sokoldalúság (kutatás, klinikum) -Kombinálható más modalitással CT, MR -Milliméter alatti térbeli felbontás lehetısége
Korlátai: -kórképhez elıválasztott radiofarmakon, felvételi és értékelési protokoll. -Izotóp lebomlás idıkorlátai -A térbeli felbontás korlátai, a javítás lehetıségei, SPECT-CT, kisállat -A képek értékelési nehézségei, SPECT, SPECT-CT Szoftver ! mőtermékek, nagyobb sugárterhelés ! DEOEC Nukleáris medicina Intézet 19
20
B: Új leképezı eszközök: „kétfotonos” PET technikák
18F-FDG
Speciális „célberendezések” vagy CT vel kombináltak
• •
PET képjavító technikák: TOF nálunk is!!
W. Mohnike és mtsai nyomán
21
18F-FDG
PET-CT elönyei: az ismeretlen eredető primaer tu. Keresése !
Aspirációs tő biopszia nyaki ny. csomó áttét. PET-CT feladat: primaer tumor keresés
Dr. Fekésházy A. képanyaga
22
Klinikai alkalmazás
PET-CT elönyei
Onkológia Eredmény: nasopharinx tu
•
23
Nagy L. képanyaga
A Triple modality rendszer növeli a tumor lokalizáció pontosságát.
24
A nukleáris medicina fejlıdési iránya a leképezésben: félvezetı detektorok (CdTe) 3D humán agyi PET leképezésben
A nukleáris medicina eszköz fejlıdési irányai a leképezésben: A félvezetı detektorok (CdTe) és hagyományos PET leképezés eltérései
25
26
A nukleáris medicina fejlıdési iránya a leképezésben:
A nukleáris medicina fejlıdési iránya a leképezésben: félvezetı detektorok (CdTe) 3D humán agyi PET leképezésben
A hagyományos szcintillátoros és félvezetı detektoros (CdTe) készülékek Humán összehasonlító vizsgálatának eredménye a humán koponya PET leképezésben1- nagyobb nasopharingeális tu
27
A nukleáris medicina fejlıdési iránya a leképezésben: A hagyományos szcintillátoros és félvezetı detektoros (CdTe) készülékek Humán összehasonlító vizsgálatának eredménye a humán koponya PET leképezésben-
28
Az új félvezetı detektoros koponya tomográf a besugárzástervezésben is pontosabb
2.-kis nasopharingeális tu (jobban látszik)
29
30
Hibrid rendszerek •Négy detektoros pre-clinical SPECT/CT C: Preklinikai nukleáris medicina : (alapkutatásokban,gyógyszerkutatásokbanfontos.)
• Ultrahigh SPECT felbontás: <0.5 mm (<125nL)
NanoSPECT/ CT TM
• MMP SPECT (multiplexed, multi-pinhole SPECT) technológia: 36 pinholes/system Az elsı kérdés itt is a radiofarmakon!!! Az eszközök kis állatok vizsgálatára adaptáltak.
• Ultrahigh CT resolution: <0.05 mm (pixelméret) with 0.009 mm spotsize • Ultrahigh érzékenység: >1000-4000 cps/MBq • Kvantitativ mérırendszer: error <5% • Rekonstruált Field of View: CT ∅73 mm, Length 290 mm SPECT ∅65 mm, Length 300 mm • Helical SPECT és CT leképezés • Beépített EKG
31
Nagy L. képanyaga
32
Hibrid rendszerek
Hibrid rendszerek Conventional SPECT:
Pinhole SPECT:
• Parallel-hole collimator, large FOV
• Magnification, but small FOV
• Resolution: hole diamter, collimator thickness
• Lower limit: pinhole diameter (0.7 to
Multiplexing Multi-Pinhole Imaging
• Lower limit: intrinsic detector resolution (3 to 4mm) 1.5mm) • Spatial resolution: 5 to 6mm @ 35mm ROR
• Spatial resolution: ~1mm @ 35mm ROR
• Sensitivity: 50cps/MBq (~constant)
• Sensitivity: 50cps/MBq Object
Object
1:1 projection
• Magnification – 2 to 6 • 7 to 15 pinholes • Tilted, different opening angles, different diameters
magnifying projection
NaI(Tl) PMT
NaI(Tl) PMT
Intrinsic resolution
Intrinsic resolution
• Overlapping projections • High Sensitivity • High Resolution • MLEM Reconstruction
Nagy L. képanyaga
33
34
Új preklinikai vizsgálóeszköz: Inveon (Siemenes) integrált PET-SPECT-CT paraméterei.
Új preklinikai leképezı hibrid eszköz: Inveon (Siemenes) integrált PET-SPECT-CT
36
35
Nem könnyő a kis állatot életben tartani !
Példák mini PET preklinikai kutatásokra Hegszövet elkülönítése patkánykísérletben ( Agranulómában kevésbé dúsul a metionin.)
37
38
Példa a preklinikai vizsgálatokra: atherosclerotikus plakkok annexin és FDG felvétele
Példák mini PET preklinikai kutatásokra, a tumor terápiás válasz lemérésére: Baloldal-fokozott apoptózis igazolása Jobboldal- csökent tu glukóz felvétel kimutatása
39
40
A debreceni MiniPET-II kamera
A vizsgálat befejezı autoradiográfiás eredményei- (az FDG jobban dúsult.)
győrők
1
győrő átmérı(mm)
211
Detektor/győrő
12
kristály/detektor
35 x 35
kritályelem méret
1.27 x 1.27 x 12
kristály anyag
LYSO
centrális felbontás
1.4 mm (FBP) 1mm (EM)
érzékenység
0.8 %
uniformitás
7.99 %
NEC csúcs
55kcps (39MBq)
szórt hányad (egér fantom)
12.27 %
DE Nukleáris Medicina Intézet és az ATOMKI Elektronikai osztály munkatársai által kifejlesztett eszköz. A Mediso Kft. által koordinált Jedlik projekt egyik „mellékterméke”.
42
41
MiniPET-II alkalmazása biológiai projektekben
18F-Fallypride-dal injektált patkány agyáról készített azonos elhelyezkedéső metszetképek. A bal oldalon MiniPET-II 18F-Fallypride, középen autoradiográfiás, míg a jobb oldalon optikai felvétel látható
Humán 0 fázisú PET agyvizsgálatok jelentısége a gyógyszerkutatásban. (A histaminerg receptorokat befolyásoló gyógyszer hatása.)
43 44
PET a gyógyszerkutatásban: a lehetséges molekulák kiválasztása, Diagnosztikai és terápiás célra- a mikrodózis concepció.
Gyógyszerkutatás és PET: Amyloid PET térképek Alzheimer kórban
5-FU egy új tumordiagnosztikai PET tracer? 45
5-FU: egy új tumordiagnosztikai PET tracer? In vivo PET radiofarmakon eloszlás önkéntesben.
46
Lehetıség a ciklotronok helyettesítésére: 82Rb- egy új pozitron sugárzó izotóp, generátorból. Az izotópdúsulás mechanizmusa a szívizomban ( „Thallium ananlóg” )
47
48
Új irány a radiokémiában: microfluid szintézis
Lehetıség a ciklotronok helyettesítésére: A 82Sr-82Rb generátor elve
50
49
Néhány japán példa a radiofarmakon palettára
Néhány új molekuláris leképezési lehetıség: -Az angiogenezis leképezése (cyclikus arginin-glicin-aspartáttal (18F-galacto-RGD, integrin specifikus) - Csontvelıi ıssejt átültetés hatás vizsgálata idegrendszeri betegségekben (optikai leképezéssel, patkányokon- Emberen 18F-FDG PET lehetısége) -İssejt élettartam követés 18 F jelzett vegyületekkel. ( - 18-F jelzett Fluoro uracil a tumordiagnosztikában - 64 Cu és 82 Rubidium (pozitronsugárzókkal jelzett ) radiofarmakonok
51
52
