Introduktion till nuklearmedicin - Atomic physics · 2013-02-13 · (98% efter 5min)....

Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 1

Introduktion till nuklearmedicin


VAD ÄR DETTA??

• INTE BILDEN AV ETT SKELETT

• FUNKTIONEN i cellerna som bygger upp skelettet

• Nuklearmedicin bygger på cellernas biokemi


Nuklearmedicin bild ‐ aktivitetsfördelning

• Funktionellt upptag

• Cellulär lokalisation

• Vävnadsspecifik

Punkt källor

Nukleär bild


Varför nuklearmedicinsk metod?

• Styrkan hos de ligger i möjligheten att studera funktionen snarare än strukturen hos ett organ.

• Funktionella förändringar innan strukturella förändringar kan urskiljas.

• Små mängder administreras (~10‐10 g), vilket medför att det system som studeras inte påverkas.

• Detekteringstekniken är non‐invasiv, d.v.s. man studerar ett förlopp utanför kroppen utan att störa dess biokemi, fysiologi eller anatomi.

• Tidigare upptäcka sjukdomar och exklusiv diagnostiskkapacitet, t.ex. perfusion för hjärta, hjärna, njure och lungor, och metabolism för cancer


Bildgivande system


Nuklearmedicinsk fysik och teknik

• In vitro mätningar

Vätskescintillator

Scintillationsdetektor ‐ oftast konstruerad som provväxlare

• In vivo mätningar

Upptagsmätningar

Aktivitetsfördelningar

Dynamiska helorgansstudier

• Enkel detektor (“Single probe”)

• Scintigraf ( ffa i U‐länder etc, I‐länder sällan )

• Scintillationskamera


Vanligaste radionukliden

• 99m‐Technetium

• Metastabilt tillstånd T1/2 = 6.02 tim

• Tillräckligt länge för bildhantering men kort för lägre stråldos till patient

• ren γ sönderfall ‐> lägre stråldos hv = 140 keV: tillräckligt fotoner att flyfrån patienten kroppen men de flesta stannade av detektorn

• Flexibel för märkning (bifogas enläkemedelsföretag): breda kliniska tillämpningar


Andra vanliga radionuklider


In vivo diagnostik

• Statisk studie:

Bilder tas med gammakamera över undersökt organ vid en viss optimal tid efter administreringen av radiofarmakat.

Följande parametrar är av diagnostisk betydelse:

totalt upptag i organet

homogenitet i organupptag

organets form.

Detta ger information om morfologi men även funktion.

• Dynamisk studie:

Följer ett tidsförlopp

Radiofarmakat administreras som en bolus

Konsekutiva bilder registreras med en gammakamera.

Viktiga parametrar av diagnostisk betydelse:

passagevägar

passagetider

passagehastigheter

upptagshastigheter

utsöndringshastigheter.


Example: Whole Body Images

• Blood pool • Static image


Dynamiska studier

• Dynamiska studier av tidsberoende förlopp

• Samla in bilder i olika tidsintervall

• Definiera ett ROI och räkna ‘counts’inom ROI för alla bilder

Tidsintervall tid

Data i ett ROI


Blodflöde hjärna (rCBF)

• 99Tcm HMPAO passerar blodhjärnbarriären och upptag är proportionellt mod blodflödet

• Lipofil form av 99Tcm HMPAO passerar med ej hydrofil.

• I blodet övergår HMPAO snabbt till hydrofil form och kan då inte passera. (98% efter 5min). Perfusionsscintigrafi avspeglar då regionalt blodflöde vid tidpunkten för injektion

• Utredningar

Demens

Stroke

Epilepsi

Alzheimers


CBF Mätning


Lymfskintigrafi

• Kolloidal radiofarmaka injiceras tex subcutant,

• Dränaget till lymfsystemet studeras,

• Exempel ‐ bröstcancer:

Sentinel node (första körteln) avbildas med 99Tcm‐Nanocolloid

Vid operation lokaliseras denna körtel med en handdetektor.

Körteln skickas till patolog som undersöker förekomst av tumörceller.


Thyreoideascintigrafi

• Indikationer: förändringar i sköldkörteln (adenom), struma, bedömning av thyroideastorlek, cancer

• Utvärdering: visuell bedömning av det regionala upptaget av aktivitet (även kvantitativ utvärdering förekommer)

• 131I eller 99mTc


Renografi

• Absolut njurfunktion från uppmätta renogram (aktivitet‐tid kurva representerande räknehastigheten i en region över resp. njure)

• Glomerulusfiltration studeras med 99mTc‐DTPA (diethylentriaminpentaacetat, vattenlösligt, låg molekylvikt) och nårsnabbt njurens tubulussystem genomglomerulusfiltration.

• Antagande

Tracern lämnar plasman endast via njurarna. Upptaget kan beräknas så länge tracern ej har lämnat njurparenkymet, dvs innan någon aktivitet uppträder i njurbäckenet.


Utvärdering - Renografi

Tidsintervall


Lungundersökningar ‐ Perfusion

• Stora partiklar, större än kapillärernas diameter, > ca 8 m.

• Emboliserar en liten andel av lungkapillärerna efter i.v. injektion och ger en bild av lungans perfusion.

• Partiklarna bryts ner och fagocyteras dvs emboliseringen ej permanent

• Makroaggregat av albumin, (MAA) märkt med 99mTc.

• Antalet injicerade partiklar är c:a 1‐1.5 105 varvid ca 10‐4 av lungkapillärerna blockeras.


Lungundersökningar ‐ Ventilation

• Patienten får inandas denna blandning via ett munstycke.

• Blandningen har penetrationsegenskaper som en ren gas och partiklarna adsorberas på alveolernas väggar. Totalt kvarhållen aktivitet är ca 40‐50 MBq.

• Partiklarnas storlek är <0.005 m.

• Lungbilder bör tas direkt efter tillförseln av det radioaktiva ämnet.


Planar scintigraphy, normal


Ventilation

Anterior Posterior RPO LPO

Perfusion

Perfusionsdefekt


Användning av radiofarmaka ”inom hjärtats hålrum”.

• Första‐passage studie

Dynamisk studie av ”första passagen” genom lilla kretsloppet i hjärtat.

Studera hjärtats anatomi samt förekomst av eventuella shuntar inom hjärtat och de stora kärlen.

Bolusinjektion av ca 400 MBq 99mTc

• ”Jämvikts‐studier”

Hjärtats blodinnehåll under olika delar av hjärtcykeln mäts med 99mTc ‐märkta röda blodkroppar. Information från många olika hjärtcykler adderas när ”spårämnet” kommit i jämvikt med blodvolymen


Shuntbestämning (vänster‐höger)

• Dynamisk studie

• ROI över lungorna

• Vid shunt recirkulerar aktivitetenfrån bolusen

• Arean för ‘första passage’ och‘recirkulation’ kan uppskattas.

Qp = Lungblodflödet

Qs = Systematiskt blodflöde

Area1 ‐ Area2

• Mått på shuntstorlek

Qp/Qs


Myokard SPECT

• Användning av radiofarmaka för studier av dålig hjärtmuskelgenomblödning (ischemi eller infarkt).

• Hjärtmuskelscintigrafi 201Tl99Tcm‐MIBI (sestamibi, Cardiolite)99Tcm ‐tetrofosmin (Myoview™)


Sestamibi (Cardiolite™)

• Sestamibi används för att studera blodflöde

1‐2% tas upp i hjärtat

Resterande framför allt i lever, gallblåsa och tarmar

• Spårämnet går igenom cellmembranet i hjärtcellen.

• Upptagen står i relation till blodflödet

• Spårämnet binds sedan till inre strukturer i cellen och stannar där.

• Mätning avspeglar således blodflödet vid injektionstillfället även om mätningen sker någon timme efter.


Inledning ‐ ischemi

• Blodflödet i kranskärlen, som försörjer hjärtat med blod, är kopplat till ämnesomsättningen.

• Vid fysiska arbete ökar blodflödet i kärlen med 4‐6 ggr jämfört med vila.

• Stenoser i kärlen begränsar blodflödet

• Ischemi uppstår

• Smärtor i brösten – angina pectoris


Inledning - infakt

• Infarkt brukar bero på trombos (blodpropp) i koronarkärlen i anslutning till en stenos.

• I avsaknad av blodflödescirkulation kan del av hjärtmusklen bli helt utan blodflöden

• Resultat: Vävnadsdöd

Man vill därför mäta blodflödet i olika delar av muskelvävnaden utan att direkt påverka hjärtat


Myokard SPECT

• Utförande:

Arbetsprov utförs genom tex cykling

Direkt efter görs en tomografisk studie under c:a 25 min

Tre timmar senare görs en viloundersökning på identiskt sätt.

• Utvärdering:

Reorientering görs så att snitt av

i. Kortaxel

ii. Horisontal långaxel

iii. Vertikal långaxel

• Bilder av ‘arbete’ och ‘vila’ jämförs.


Normalt myokardscintigrafi

Vilobilder (överst) och arbetsbilder (underst)

Hjärtspets sett ifrån vänster

Spårämnet jämnt fördelat i både vilo‐ och arbetsbilder


Myokardscintigrafi vid coronar sjukdom

Lågt upptag inom en stor del av vänsterkammaren

I vila är isotopupptaget högre. Provocerad ischemi!

I de inre delarna lågt upptag även i vila. Kan vara tecken på permanent myokardskada


Bull’s eye presentation


Jämförelse arbete/vila


Defektens utbredning/storlek


Defektens svårighetsgrad


“Gated” SPECT

• Scintigrafi av hjärtat ger en ”blurrad” bild p.g.a. hjärtats rörelse

• Delar in hjärtats slag i tidsperioder m.h.a. EKG‐triggning.

• Bestämning av vänsterkammarens blodvolym och pumpförmåga


“Gated” SPECT


“Gated” SPECT


“Gated” SPECT


Skelettscintigrafi

• Teknetiummärkta fosforföreningar

difosfonatkomplex såsom MDP (methylendifosfonat)

etylenhydroxidifosfonat (EHDP), pyrofosfat m.fl.

• Kännetecknas av högt benupptag samt lågt mjukvävnadsupptag och snabbt blodclearance.

• Mekanismen antas vara att

radiofarmakat diffunderar ut i extracellulärvätskan

kommer i kontakt med benmatrisen varvid det märkta fosfatkomplexet utbytes mot fosfatgrupper i benmatrisen

• Upptagshastigheten speglar nybildningshastighet för benmatrisen och blodflödet i benvävnaden.

• Skelettmetastaser, frakturer m.m.


Skelettscintigafi

Metastasering från prostatacancerNormalt skelettscintigrafi


Bone SPECT

Introduktion till nuklearmedicin - Atomic physics · 2013-02-13 · (98% efter 5min)....

Documents

Transcript of Introduktion till nuklearmedicin - Atomic physics · 2013-02-13 · (98% efter 5min)....