Eltérések a radiológia és a nukleáris medicina között ( néhány példa )
Új irányok az izotópdiagnosztikában és terápiában. A nukleáris medicina szerepe a gyógyszerfejlesztésben
Radiologia: (zártabb-anatómia) Nuclear medicina (nyitottabb- biológia) Alkalmazott molekuláris biológia
Alkalmazott fizika („Önmagában” is működik)
(Csak élő, működő rendszerben alkalmazható.)
Első: az eszköz
Első: a radiofararmakon
Summ.Rtg, CT, MR, UH
(Funkcióhoz, szervhez,szövethez rendelt)
Második:a kontraszt anyag.
Második: a leképező eszköz Planaris, SPECT, PET kamerák
A fő információk: Struktúrális, Anatómiai
A fő informáci: functionalis, metabolikus.
Galuska László
Hybrid technikák:
CT + SPECT, PET –CT esetén Közös probléma: Sugárterhelés!
Grad. 100423 1
2
A nukleáris medicina fejlődésének hatása a humán betegellátásra és kutatásra A nukleáris medicina helye a (molekuláris) leképező technikák között, ezek jellemzői
(N. Tamaki könyvéből 2010) 4 3
A: Új radiofarmakonok – diagnosztikában -példák
A nukleáris medicina fejlődésének legfontosabb tényezői: A: Új radiofarmakonok
„Egyfotonos” izotópok
- diagnosztikában - terápiában
99m Tc- jelzett, specifikusan kötődő radiofarmakonok Pl: 99mTc- Depreotide. (somatostatin analóg) 99mTc- annexin (apoptosis kimutatása tumorokban)
B: Új leképező eszközök: - egyfotonos technikák - kétfotonos PET tecnikák - hibrid leképezések (+CT. MR )
„Kétfotonos” PET izotópok- a lehetőségek 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
• F-18 FDG
Glukóz uptake ~ tumor grade sejt denzitás 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 • Celluláris proliferáció: F-18 FLT
mikroerek denzitása
• CD20 antigén
IDEC-Y2B8 antitest – Egér IDEC-2B8 – MX-DTPA( tiuxetan)
MX-DTPA
erős kelátot képez az antitesttel 90 Y
– Stabil
90 Y
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
Tulajdonságo 90Yttriu k m Felezési idő
139 óra 131I
Abdominalis SPECT
Sugárzás jellege és energiája
5mm
0,8mm
7%
Egyénileg változó 46-90% 2 napon belül
Testsúly Clearance és alapján thromboc egyénileg yta szám Nyomjelző dózis, alapján majd dozimetria
Alkalmazá s
Ambuláns
radioimmun-terápia céljára 9
7 napon belül
Dózis
legjobb izotóp választás
CT
(2,3MeV)
192 óra Gamma (0,36MeV) Béta (ß) (0,6 MeV)
Kiválasztás a vizelettel
hatótávolsága miatt a
Abdominalis
64 óra Béta (ß)
Hatótávolság
90Y magasabb energiájú ß sugárzása és nagyobb
131Jód
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)
B: Új leképező eszközök: - egyfotonos technikák
A biodisztribúció értékelése: 1.kép 2-24 h múlva 2.kép 48-72 h múlva 3.kép opcionális 90-120 h múlva
Ne m 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
M AXIM ÁLIS 90-Y Zevalin dózis: 32 mCi ( 1184 MBq) 11
”Egyfotonos” leképező eszközök ma, a nukleáris medicinában,
12
A nukleáris medicina a radiofarmakonnal kezdődik! A hibrid leképezés elvei:
A lehetőségek tárháza bővül – (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 előnyei 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 előnyei:
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 lehetőségek
Az egy fotonos (SPECT) leképezés előnyei: (A pótolhatatlan információ a fokális radiofarmakon halmozás, vagy hiány!)
-célzott biológiai alkalmazhatóság, sokoldalúság (kutatás, klinikum) -Kombinálható más modalitással CT, MR -Milliméter alatti térbeli felbontás lehetősége
Korlátai: -kórképhez előválasztott radiofarmakon, felvételi és értékelési protokoll. -Izotóp lebomlás időkorlátai -A térbeli felbontás korlátai, a javítás lehetőségei, SPECT-CT, kisállat -A képek értékelési nehézségei, SPECT, SPECT-CT Szoftver ! műtermékek, nagyobb sugárterhelés ! DEOEC Nukleáris medicina Intézet 19
20
B: Új leképező eszközök: „kétfotonos” PET technikák
18 F-FDG
Speciális „célberendezések” vagy CT vel kombináltak
• •
PET képjavító technikák: TOF nálunk is!!
W. Mohnike és mtsai nyomá n
21
18 F-FDG
PET-CT elönyei: az ismeretlen eredetű primaer tu. Keresése !
Aspirációs tű 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
•
Nagy L. képanyaga
23
A Triple modality rendszer növeli a tumor lokalizáció pontosságát.
24
A nukleáris medicina fejlődési iránya a leképezésben: félvezető detektorok (CdTe) 3D humán agyi PET leképezésben
A nukleáris medicina eszköz fejlődési irányai a leképezésben: A félvezető detektorok (CdTe) és hagyományos PET leképezés eltérései
25
26
A nukleáris medicina fejlődési iránya a leképezésben:
A nukleáris medicina fejlődési iránya a leképezésben: félvezető detektorok (CdTe) 3D humán agyi PET leképezésben
A hagyományos szcintillátoros és félvezető detektoros (CdTe) készülékek Humán összehasonlító vizsgálatának eredménye a humán koponya PET leképezésben1- nagyobb nasopharingeális tu
27
A nukleáris medicina fejlődési iránya a leképezésben: A hagyományos szcintillátoros és félvezető detektoros (CdTe) készülékek Humán összehasonlító vizsgálatának eredménye a humán koponya PET leképezésben-
28
Az új félvezető detektoros koponya tomográf a besugárzástervezésben is pontosabb
2.-kis nasopharingeális tu (jobban látszik)
30
29
Hibrid rendszerek •Négy detektoros pre-clinical SPECT/CT C: Preklinikai nukleáris medicina : (alapkutatásokban, gyógyszerkutatásokban fontos.)
• Ultrahigh SPECT felbontás: <0.5 mm (<125nL)
NanoSPECT/ CT TM
• MMP SPECT (multiplexed, multi-pinhole SPECT) technológia: 36 pinholes/system Az első 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 Nagy L. képanyaga
31
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
Ob ject
1:1 projection
• Magnification – 2 to 6 • 7 to 15 pinholes • Tilted, different opening angles, different diameters
magnifying pro jecti on
NaI (Tl) PMT
NaI(Tl) PMT
Intrinsic resolution
Intrinsic resolutio n
• 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 leképező hibrid eszköz: Inveon (Siemenes) integrált PET-SPECT-CT
36
35
Nem könnyű 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 befejező autoradiográfiás eredményei- (az FDG jobban dúsult.)
gyűrűk
1
gyűrű átmérő(mm)
211
Detektor/gyűrű
12
kristály/detektor
35 x 35
kritályelem méret
1.27 x 1.27 x 12
kristály anyag
LYSO 1.4 mm (FBP)
centrális felbontás
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 elhelyezkedésű metszetképek. A bal oldalon MiniPET-II 18F-Fallypride, középen autoradiográfiás, míg a jobb oldalon optikai felvétel látható
Humán 0 fázisú PET agyvizsgálatok jelentősége 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
Lehetőség 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
Lehetőség a ciklotronok helyettesítésére: A 82Sr-82Rb generátor elve
49
50
Néhány japán példa a radiofarmakon palettára
Néhány új molekuláris leképezési lehetőség: -Az angiogenezis leképezése (cyclikus arginin-glicin-aspartáttal (18F-galacto-RGD, integrin specifikus) - Csontvelői őssejt átültetés hatás vizsgálata idegrendszeri betegségekben (optikai leképezéssel, patkányokon- Emberen 18F-FDG PET lehetősége) -Őssejt élettartam követés 18 F jelzett vegyületekkel. ( - 18-F jelzett Fluoro uracil a tumordiagnosztikában - 64 Cu és 82 Rubidium (pozitronsugárzókkal jelzett ) radiofarmakonok
51
52
