PPositronositron EEmissionmission TTomographyomography(PET)(PET)
Indagine medicoIndagine medico--nucleare che utilizza nucleare che utilizza molecole molecole biologichebiologiche (zuccheri, aminoacidi, ormoni, ecc.) (zuccheri, aminoacidi, ormoni, ecc.) marcatemarcate con con atomi emettitori atomi emettitori positronicipositronici ((ββ++))
Caratteristiche fisiche dei Caratteristiche fisiche dei β+β+ emettitoriemettitori
IsotopoIsotopo TT1/2 1/2 (min)(min) EmissioneEmissione
1818FF 109.80109.80 ββ++ ((96.9%)96.9%)1111CC 20.3820.38 ββ++ (99.8%)(99.8%)1515OO 2.032.03 ββ++ (99.8%)(99.8%)1313NN 9.969.96 ββ++ (100%)(100%)
PETPET
La PET La PET valuta gli aspetti valuta gli aspetti fisiologici e biochimicifisiologici e biochimicipiuttosto che quelli anatomicipiuttosto che quelli anatomici
offre una prospettiva diversa della malattiaoffre una prospettiva diversa della malattia(caratterizzazione biologica)(caratterizzazione biologica) ponendo le ponendo le premesse per una premesse per una diagnosi diagnosi
-- pipiùù precoceprecoce-- pipiùù precisaprecisa
Patologia oncologicaPatologia oncologica
In ItaliaIn Italia-- 270.000 nuovi casi/anno270.000 nuovi casi/anno-- 150.000 morti/anno150.000 morti/anno
Nel MondoNel Mondo-- 6 milioni di morti/anno6 milioni di morti/anno
Nei paesi occidentali, le possibilitNei paesi occidentali, le possibilitàà che nel corso della che nel corso della vita si sviluppi un tumore sono vita si sviluppi un tumore sono 1 su 31 su 3
•Limiti dell’ imaging morfologico
•Possibilità di rilevazione total-body
•Caratterizzazione biologica del tumore
PerchPerchéé la PETla PETin Oncologia?in Oncologia?
Valutazione della biologia tumorale con PET
•Perfusione•Metabolismo•Ipossia•Espressione recettoriale
Valutazione della biologia tumorale con PET
Metabolismo
•Metabolismo del glucosio
•Metabolismo delle proteine e degli aminoacidi
•Sintesi del DNA
SANGUE - TESSUTO
glucosio glucosio
18FDG 18FDG
esochinasi
G-6-P-asi
3esochinasi
G-6-P-asi
18FDG-6-PO4
=
=
G-6-PO4
G-1-PO 4
glicogeno
F-6-PO 4
CO 2+H2OMem
bran
a ca
pilla
re
Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti sani
FDGFDG--PETPETSedi di captazione fisiologicaSedi di captazione fisiologica
–– CervelloCervello -- CuoreCuore–– Fondo gastrico Fondo gastrico -- IntestinoIntestino–– Laringe Laringe -- MuscoliMuscoli–– Reni Reni -- VescicaVescica
La trasformazione maligna della maggior parte La trasformazione maligna della maggior parte delle cellule si associa ad un elevato consumo delle cellule si associa ad un elevato consumo di glucosiodi glucosio
LL’’incremento del consumo di glucosio incremento del consumo di glucosio èèmaggiore nei tumori a rapida crescita e pimaggiore nei tumori a rapida crescita e piùùaggressiviaggressivi
La captazione di FDG La captazione di FDG èè legata al numero di legata al numero di cellule vitalicellule vitali
18F18F--FDG FDG in Oncologia in Oncologia
PerchPerchéé??
18F18F--FDG FDG in Oncologia in Oncologia
PerchPerchéé??
SANGUE - TESSUTO
glucosio glucosio
18FDG 18FDG
esochinasi
G-6-P-asi
3esochinasi
G-6-P-asi
18FDG-6-P4=
=
G-6-P
G-1-PO 4
glicogeno
F-6-PO 4
CO 2+H2OMem
bran
a ca
pilla
re
Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti neoplastici
1818FF--FDGFDG--PET PET ElaborazioneElaborazione
Ricostruzione immagini Ricostruzione immagini wholewhole bodybody
Analisi qualitativaAnalisi qualitativa–– valutazione visiva delle sequenze di immagini 3Dvalutazione visiva delle sequenze di immagini 3D
1818FF--FDGFDG--PET PET ElaborazioneElaborazione
Analisi semiquantitativaAnalisi semiquantitativa
Tumore/Non Tumore = Tumore/Non Tumore = T/NTT/NT
T/T/NT=NT= conteggi area tumorale/conteggi area tessuto sanoconteggi area tumorale/conteggi area tessuto sano
standardizedstandardized uptakeuptake valuevalue = = SUVSUV
SUV SUV =Attivit=Attivitàà ROI X F.C./[Dose ROI X F.C./[Dose iniettiniett./peso corp.]./peso corp.]
PET in OncologiaPET in OncologiaPrincipali indicazioniPrincipali indicazioni
Carcinoma polmonare Carcinoma polmonare ““non a piccole cellulenon a piccole cellule””LinfomiLinfomiMelanomaMelanomaCarcinoma dellCarcinoma dell’’esofagoesofagoCarcinoma del colonCarcinoma del colon--rettorettoCarcinoma della mammellaCarcinoma della mammellaTumori del capoTumori del capo--collocollo
1818FF--FDG PET nella valutazione del FDG PET nella valutazione del nodulo polmonare uniconodulo polmonare unico
Individuazione del nodulo malignoIndividuazione del nodulo malignoVPP = 91% VPN = 90%VPP = 91% VPN = 90%
valore predittivo positivo valore predittivo negativovalore predittivo positivo valore predittivo negativo*Gambhir*Gambhir SS J SS J NuclNucl MedMed 2001 2001 –– 1255 1255 pzpz
StadiazioneStadiazione ((N N linfonodi regionalilinfonodi regionali-- M M metastasi ametastasi a distanzadistanza))
Sens=83% Spec:92%Sens=83% Spec:92%*Gambhir*Gambhir SS J SS J NuclNucl MedMed 2001 2001 –– 4238 4238 pzpz
**RevisioneRevisione della letteratura dal 1993 al Giugno 2000 (senza della letteratura dal 1993 al Giugno 2000 (senza metanalisimetanalisi))
Staging pre-terapia:Localizzazioni multiple
Restaging post-terapia: Risposta completa
Linfoma di Hodgkin
•Nella maggior parte dei pazienti trattatiesistono alterazioni radiografiche
•In circa il 60% dei pazienti esiste unamassa residua post-trattamento.
•Ma solo il 40% di questi ricade !
RadionecrosiRadionecrosi
FibrosiFibrosi
PersistenzaPersistenza di di malattiamalattia
??TC
RM
FDG-PET
Radiogallio
??
Valutazione della natura di Valutazione della natura di ““masse residuemasse residue””
B.F. F 18 anni
Linfoma di H
Area di malattia attiva
su area TC molto più ampia
PET come guida per la biopsia
Juweid M SNM MeetingFiladelfia 2004
FDGFDG--PET PET ee
linfoma di linfoma di HodgkinHodgkin
Valore prognostico Valore prognostico nella valutazione nella valutazione postpost--trattamentotrattamento
CT neg
CT pos
PET neg
PET pos
1818FF--FDG PET nel MelanomaFDG PET nel Melanoma
55 pazienti consecutivi55 pazienti consecutivi
Modificazione di:Modificazione di:
Stadio clinico 35%Stadio clinico 35%
Terapia 40%Terapia 40%1.1. IntermodalitIntermodalitàà 33%33%2.2. IntramodalitIntramodalitàà 7%7%
Versari A Versari A etet al Eur J al Eur J NuclNucl MedMed 20022002
B.A. 57 aa, f Follow up di melanoma toracico ant dxTC:area dubbia sul fegato PET:metastasi latero cervicale dx. Fegato neg
Coronale Sagittale
FDGFDG--PET nel carcinoma PET nel carcinoma delldell’’esofagoesofago
58 58 patientipatienti con Ca esofageo valutati per con Ca esofageo valutati per la chirurgiala chirurgia
––17 erano inoperabili per malattia 17 erano inoperabili per malattia metastaticametastaticaReperto PET vero positivo in 17Reperto PET vero positivo in 17Reperto TC vero positivo in 5Reperto TC vero positivo in 5
Block et al., 1997
FDGFDG--PETPET
M.L. 58 a. M
Carcinoma esofageo
TC: linfonodi mediastinici dubbi
PET: assenza di linfonodi patologici
FDGFDG--PETPETCarcinoma coloCarcinoma colo--rettalerettale
MetanalisiMetanalisi della Letteraturadella Letteraturasullasulla diagnosi di recidivadiagnosi di recidiva
SensibilitSensibilitàà 97%97%SpecificitSpecificitàà 76%76%Modificazione del trattamento 29%Modificazione del trattamento 29%
HuebnerHuebner RH RH etet al J al J NuclNucl MedMed 20002000
C.M. 65 aa, f Follow up di carcinoma rettale TC: formazione presacrale (fibrosi?recidiva?) PET: recidiva
Carcinoma mammarioCarcinoma mammarioStagingStaging : valutazione dei linfonodi : valutazione dei linfonodi
ascellariascellari
167 pazienti167 pazienti–– SensSens % % 9494–– Spec % Spec % 86 86 –– VPP % VPP % 84 84 –– VPN % VPN % 95 95 –– AccAcc % % 9090
Fra le 72 Fra le 72 pzpz con linfonodi ascellari positivi, 27 presentavano alla con linfonodi ascellari positivi, 27 presentavano alla PET 3 o piPET 3 o piùù linfonodi metastaticilinfonodi metastatici
Greco M. Greco M. etet al. J al. J NatlNatl CancerCancer InstInst 20012001
Carcinoma mammarioCarcinoma mammarioRecidiva e metastasi a distanzaRecidiva e metastasi a distanza
977 indagini PET su 341 pazienti977 indagini PET su 341 pazientiSensSens %% 80 80 Spec %Spec % 85 85 VPP %VPP % 88 88 VPN %VPN % 89 89 AccAcc %% 8282
GambhirGambhir SS SS etet al. J al. J NuclNucl MedMed 20012001
FDG PETFDG PETImpattoImpatto sullasulla strategia terapeuticastrategia terapeutica
30.85047Total
3330StagingCapo-collo
4023RestagingMammella
24111StagingMammella
10158RestagingLinfoma
21407StagingLinfoma
26283StagingMelanoma
20545StagingEsofago
36236StagingColon-retto
321387RestagingColon-retto
371867StagingPolmone
Modificaz. del trattamento
(%)
Paz.N°
Applicazione PETNeoplasia
* Elaborazione da Gambhir SS, et al. J Nucl Med, 2001, 42, 5.
Limiti della FDGLimiti della FDG--PETPET
–– Scarsa definizione morfologicaScarsa definizione morfologica
–– Tumori di Tumori di piccole dimensionipiccole dimensioni ((< 10 mm< 10 mm ))
( scarso numero di cellule )( scarso numero di cellule )
–– Tumori a Tumori a bassa attivitbassa attivitàà metabolicametabolica(carcinomi (carcinomi mucinosimucinosi, carcinomi bronchiolo, carcinomi bronchiolo--alveolari, tumori neuroendocrini)alveolari, tumori neuroendocrini)
–– Captazione in Captazione in patologie non malignepatologie non maligne
-- lesioni infiammatorielesioni infiammatorie (soprattutto (soprattutto granulomatosegranulomatose, , comeTBCcomeTBC e sarcoidosi)e sarcoidosi)-- neoplasie benigneneoplasie benigne ( tumori salivari misti, adenomi villosi,( tumori salivari misti, adenomi villosi,
adenomi adenomi surrenalicisurrenalici ) )
NOVITANOVITA’’
TecnologiaTecnologiaRadiofarmaciRadiofarmaciApplicazioni ClinicheApplicazioni Cliniche
NOVITANOVITA’’
TecnologiaTecnologiaRadiofarmaciRadiofarmaciApplicazioni ClinicheApplicazioni Cliniche
HSR Milano
V.M. 51 anniCa mammario operatoIncremento CA 15.3
CT-PET: chiara localizzazione delle lesioni
Fazio F. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
PET/CT vs. PETPET/CT vs. PET
•• Tempo di acquisizione piTempo di acquisizione piùù breve ( circa 25 breve ( circa 25 min ) min )
••PiPiùù precisa localizzazione anatomica precisa localizzazione anatomica
••StagingStaging in un solo in un solo ““stepstep””
Accuratezza della PET/CT Accuratezza della PET/CT nella nella StadiazioneStadiazione TumoraleTumorale
260 pazienti260 pazienti con tumori solidicon tumori solidi
Corretta Corretta stadiazionestadiazione TNM in:TNM in:––84%84% con PET/CTcon PET/CT––76%76% con PET + CT con PET + CT (eseguiti separatamente)(eseguiti separatamente)
––64%64% con solo PETcon solo PET––63%63% con solo CTcon solo CT
Antoch et al. J Clin Oncol 2004; 22:4357
Carcinoma della prostataCarcinoma della prostataCarcinoma polmonare bronchioloCarcinoma polmonare bronchiolo--alveolarealveolareLinfoma NH a basso grado di malignitLinfoma NH a basso grado di malignitààTumori neuroTumori neuro--endocriniendocriniNeoplasie renaliNeoplasie renaliNeoplasie della vescicaNeoplasie della vescicaNeoplasie cerebraliNeoplasie cerebrali
Principali indicazioni “inappropriate”
NOVITANOVITA’’
TecnologiaTecnologiaRadiofarmaciRadiofarmaciApplicazioni ClinicheApplicazioni Cliniche
PETPETNuovi Nuovi RadiofarmaciRadiofarmaci
Trasporto degli AminoacidiTrasporto degli Aminoacidi1111CC--methylmethylmethioninemethionine (MET)(MET)1818FF--fluoroethylfluoroethyltyrosinetyrosine (FET)(FET)1818FF--fluorophenylfluorophenylalaninealanine (DOPA)(DOPA)
Proliferazione cellulareProliferazione cellulare1111C or C or 1818FF--cholinecholine1818FF--fluorofluorouridineuridine1818FF--ll--thymidine thymidine (FLT)(FLT)
??
CT
80 y/o man pre-RT
C-11 acetate F-18 FDG
Miller T. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
Carcinoma Prostatico
Bènard F et al Seminars in Nucl Med 2003
Neoplasie cerebraliRecidiva di oligodendroglioma
FET- PET
FDG PET
Amino Acid Amino Acid TransportTransport1818FF--fluorofluoro--ethylethyl--tyrosine tyrosine
(FET)(FET)
NOVITANOVITA’’
TecnologiaTecnologiaRadiofarmaciRadiofarmaciApplicazioni ClinicheApplicazioni Cliniche
NOVITANOVITA’’
Applicazioni ClinicheApplicazioni ClinicheValutazione precoce della risposta Valutazione precoce della risposta alla chemioterapiaalla chemioterapiaApplicazioni in RadioterapiaApplicazioni in Radioterapia
NOVITANOVITA’’
Applicazioni ClinicheApplicazioni ClinicheValutazione precoce della Valutazione precoce della risposta alla chemioterapiarisposta alla chemioterapiaApplicazioni in RadioterapiaApplicazioni in Radioterapia
Valutazione precoce Valutazione precoce della risposta della risposta
alla chemioterapia ?alla chemioterapia ?PerchPerchéé ??
Yamane et. Al J.Nucl.Med. 2004;45:1838
Captazione FDG in chemioterapia
(linfomi)
E’ possibile sapere precocemente se:• il tumore è sensibile alla terapia in corso (chemiosensibilità)?• la terapia potrà curare il paziente (prognosi)?
ProgressionProgression free free survivalsurvival and PETand PET--2 2 in in advancedadvanced--stagestage HD HD patientspatients
Progression free survival
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 10 20 30 40 50
months from diagnosys
cum
ulat
ive
prop
ortio
n of
sur
viva
l
PET +
PET -
Log-Rank = 111.9 p<0.01
NOVITANOVITA’’
Applicazioni ClinicheApplicazioni ClinicheValutazione precoce della risposta Valutazione precoce della risposta alla chemioterapiaalla chemioterapia
Applicazioni in RadioterapiaApplicazioni in Radioterapia
1960 1970 1980 1990 2000Rx CT RM PET
Development of Radiation Therapy
Conformal Radiotherapy >>> IMRT
Armaroli L.-ASMN- Reggio Emilia
LL’’errore nella definizione del target può essere errore nella definizione del target può essere il piil piùù grave errore grave errore
delldell’’intera catena del trattamento radioterapicointera catena del trattamento radioterapico
Mistakes happen when you do not look carefully first
Iotti C. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
Gli errori si fanno quando non si guarda bene prima
Stadiazione
Localizzazionetarget ed
organi circostanti
Conformazione del fascio
Simulazione(CT)
Calcolo dose ed ottimizzazione fascio
Rimodellamento biologico del target
Verifica del piano e Trattamento
Scelta del fascio
PET in Radioterapia
PET
PET
DIAGNOSI
RISPOSTA
RT
PET in RadioterapiaPET in Radioterapia
Rimodellamento del bersaglio secondo le Rimodellamento del bersaglio secondo le caratteristiche metaboliche del tumore:caratteristiche metaboliche del tumore:Metabolismo glucidicoMetabolismo glucidicoProliferazione cellulareProliferazione cellulareIpossiaIpossia
Rimodellamento biologico del target
Lettino piatto
Sistema di Immobilizzazione
Sistemi di posizionamentoLaser
Riproducibilità della posizione del paziente
Fioroni F. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004
9
31
5467
0
20
40
60
80
2003 2005*20042002
* solo 9 mesi Totale: 161 studi
PET per Piano RadioterapicoEsperienza di Reggio Emilia
Carcinoma Polmonare
Patiente con atelettasia
necrosi necrosi
atelettasia
D’Abbiero N. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003
DosimetriaDosimetria
Dosi assorbite modeste in relazione a:Dosi assorbite modeste in relazione a:
-- emivita breveemivita breve-- tipo di radiazionitipo di radiazioni-- quantitquantitàà somministratesomministrate
Analisi costoAnalisi costo--beneficiobeneficio
L’introduzione di una nuova metodica nella routine quotidiana richiede una accurata analisi costo-beneficio, cioè un confronto fra:
• Benefici per il paziente(guarigione, intervallo libero da malattia, qualitàdi vita, sopravvivenza)
• Vantaggi economici per il Sistema Sanitario Nazionale
PETPETAnalisi costoAnalisi costo--beneficiobeneficio
• Riduzione delle procedure diagnostiche invasive
• Più corretta stadiazione clinica e quindi piùcorretta impostazione terapeutica- riduzione degli interventi chirurgici inutili in pazienti con neoplasie diffuse- possibilità di recupero ad interventi chirurgici curativi di pazienti giudicati inoperabili con le metodiche tradizionali
• Possibilità di prevedere precocemente la risposta alla terapia
PET in OncologiaPET in OncologiaRevisione della letteratura dal 1993 a giugno 2000 su Revisione della letteratura dal 1993 a giugno 2000 su
419 articoli ed abstracts419 articoli ed abstracts
Gambhir SS J Nucl Med 2001Gambhir SS J Nucl Med 2001
SensibilitSensibilitàà : : 84%84%(18.402 pazienti)(18.402 pazienti)
SpecificitSpecificitàà:: 88%88%(14.264 pazienti):(14.264 pazienti):
Modificazione della strategia terapeutica: Modificazione della strategia terapeutica: 30%30%(5062 pazienti)(5062 pazienti)
Sviluppo della PET in ItaliaSviluppo della PET in Italia
0
5
10
1520
25
30
35
40
1993 1995 1997 1999 2001 2003
1 4 5 8
17
36
05000
1000015000200002500030000350004000045000
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
2000 2400 3700 4600 7800
14200
24000
Scanners
Esami
40000
Contributi scientifici su PET/SPECT Contributi scientifici su PET/SPECT al Congresso della al Congresso della
Society of Nuclear Medicine (U.S.A.)Society of Nuclear Medicine (U.S.A.)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
PETSPECT
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