PET-TC
• La PET evidenzia anomalie della attività metabolica
• Imaging molecolare
• Diagnostica differenziale
• Staging oncologico
• Follow-up
• Nella PET-TC si ottiene una accurata
localizzazione delle aree di ipercaptazione rispetto alla PET da sola
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PET-TC
La PET si basa sulla rilevazione dei fotoni di annichilimento (γ) che alcuni radionuclidi (F-18) rilasciano quando emettono positroni che interagiscono mediante l’annichilimento con gli
elettroni
I fotoni hanno una energia di 511 keV e sono rilevati da cristalli scintillatori
511 keV rappresentano l’energia
equivalente alla massa di un elettrone in relazione al principio della
conservazione dell’energia
• F-18 viene prodotto in un ciclotrone bombardando l’acqua arricchita O-18 con protoni accelerati
• Ioni idrogeno carichi negativamente sono accelerati nel ciclotrone fino a raggiungere 8 MeV di energia quando gli elettroni orbitali sono rimossi
• Il successivo flusso di ioni idrogeno (H)carico + o fascio
protonico è indirizzato verso una camera in cui è contenuta l’acqua arricchita O-18c
I protoni innescano una reazione nucleare con O-18 per formare F-18 H2(O-18) + H-1 + energia H2(F-18)
F-18 è un radioisotopo instabile e ha una emivita di 109 minuti e decade emettendo un neutrino (ν) e un positrone (β+)
F-18 O-18 + β+ + ν
Il positrone interagisce mediante una reazione di annichilazione con l’elettrone rilasciando energia
β+ + e− 0,511-MeV γ + 0,511-MeV γ
Per produrre 400-500 mCi di F-18 da 0,3 ml di acqua arricchita O-18 ci vogliono circa 20-20 minuti
Il Fluoro-desossiglucosio 18F-FDG è il radiofarmaco principer della medicina nucleare
Segue il metabolismo degli zuccheri inizia la glicolisi ma non è
riconosciuto dal II enzima del ciclo e rimane bloccato nella cellula. In particolare le cellule neoplastiche hanno una elevata attività glicolitica e immagazzineranno quindi maggiori quantità di radiofarmaco
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• L’entità dell’uptake è direttamente
proporzionale all’attività metabolica del tumore
• Il positrone è in pratica un elettrone carico
positivamente che annichilisce con un elettrone pochi millisecondi dalla sua emissione generando due fotoni di 511 keV che andranno in direzione opposta
• Saranno questi due fotoni ad essere catturati da parte di cristalli a scintillazione
• La maggior parte utilizza oggi cristalli di
germinato di bismuto (BGO), ortosilicato di lutezio (LSO)
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• La traiettoria obliqua dei fotoni di
annichilimento può penetrare più di un
singolo detettore sito in periferia. E’ questo il radial blurring
Il range medio del positrone (a nella figura) è la piccola distanza che può compiere la particella in virtù della sua energia cinetica. La distanza è
piccola per strutture dense (osso) ma ampia per aria e acqua (1,4 mm) maggior costituente
dell’uomo. Ciò comporta una degradazione nella risoluzione spaziale dell’immagine, poichè la
rivelazione dei fotoni in coincidenza elettronica
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La sede della differente posizione prima e dopo l’annichilimento è alla base del range che limita la risoluzione spaziale della PET (5 mm)
Deviazione angolare. L’emissione dei fotoni di annichilazione non avviene esat- annamente back-to-back, ma si ha una piccola deviazione angolare. Tenendo conto del solo range◦◦moto termico delle particelle si dovrebbe avere emissione dei fotoni a 180 ± 0,25 , ma ci`o non concorda con i risultati sperimentali (De Benedetti et al, 1950). In effetti, la deviazione angolare `e maggiore ed `e dovuta all’instaurarsi di uno stato legato elettrone-positrone, chiamato positronio. Tale stato legato può interagire con elettroni esterni, annichilando con essi(pick-off) e provocando l’aumento della dispersione angolare dei fotoni. La distribuzione angolare (in acqua) appare come una Gaussiana con FWHM ≈ 0,5◦ .
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• I due fotoni emessi penetrano nei tessuti molli. Il punto di annichilimento non è necessariamente alla stessa distanza dalla corona dei detettori per entrambi i fotoni.Quindi, sebbene coincidenti, i due fotoni vengono registrati non nello stesso istante.
• Fotoni conincidenti sono quelli registrati
simultaneamente in una finestra temporale di solito di 6-12 nsec
Fotoni al di fuori di questa finestra temporale sono considerati come singoli
• La PET ed il gantry possono essere separati (foto) o sullo stesso dispositivo (partial- ring scanner)
• Apertura del gantry: 70 cm (60 cm per partial-ring)
• Tempo minimo di rotazione del gantry: 0.8 sec
•Tempo massimo di rotazione del gantry: 1.5 sec
• Risoluzione spaziale “in-plane” della TC: 0.32 mm
•Il gantry non ha “tilt capability”, differenza delle normali TC WWW.SLIDETUBE.T
Preparazione del pz
• Digiuno dalle 4-6 h precedenti l’esame per aumentare l’uptake di FDG da parte del tumore e diminuire quello da parte del cuore
• Evitare caffè ed alcoolici, ma non acqua
• Evitare sforzi muscolari nelle ore precedenti l’esame
• Prima dell’iniezione di FDG la glicemia deve tassativamente essere < 150 mg/dl
• Opacizzare l’intestino con contrasto iodato per os nei pz oncologici (no se neoplasia è del testa-collo)
• Dose tipica di FDG: 10 mCi (dopo l’iniezione il pz deve limitare ogni attività muscolare per minimizzare il fisilogico uptake muscolare)
• Non esistono controindicazioni alla somministrazione di FDG
• Imaging inizia 60 min dopo iniezione FDG
• Pz deve portare braccia sopra la testa (tranne per neoplasia testa-collo). In alternativa, braccia lungo i fianchi
• L’acquisizione PET (30-45 min) segue quella TC (60-70 sec)
Tecnica TC
• Acquisizione dopo aver somministrato 125 mL mdc in soluzione iodata a bassa osmolarità ad una velocità di 4mL/sec
• Acquisizione procede dalla testa alla sinfisi pubica
• Ampiezza del collimatore: 5 mm
• Pitch: 1.5
• Tempo di rotazione del gantry: 0.8 sec
• “Field of view”: 50 cm
• Ricostruzione: 2.4 mm
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Tecnica PET
• Vengono programmate circa 6-7 posizioni (nella foto: rettangoli verdi che si sovrappongono) del lettino per la scansione total body
• L’acquisizione per ogni posizione dura 5-7 min
• La massima altezza del pz che può essere acquisita è 145 cm
• Ogni posizione del lettino misura 15.5 cm in senso cranio-caudale
• Il lettino si muove di 11.5 cm dopo l’acquisizione per ogni singola posizione del lettino
• Ne consegue un overlap di 4 cm
• Il “field of view” è di 58.5 cm
• La risoluzione spaziale è di 5 mm
• La ricostruzione è eseguita a 2.4 mm
Interpretazione delle immagini
• Le immagini devono essere corrette per via dell’attenuazione pari a 511 KeV, che interessa i fotoni quando passano attraverso i tessuti del pz
• La PET-TC usa i dati ottenuti dalla TC per correggere le variabili di attenuazione.
• Dopo la ricostruzione, le immagini TC, corrette e non-corrette per le variabili di attenuazione ottenute dal protocollo unificato della TC e della PET vengono trasferite, integrate e visualizzate sulla piattaforma del software Syngo.
• In tal modo le immagini TC e PET possono essere visualizzate
singolarmente, fuse insieme e ricostruite sui vari piani.
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• Esistono diversi metodi per discriminare
l’uptake di FDG da parte dei tessuti normali rispetto a quelli neoplastici: ispezione visiva, SUV, tasso metabolico del glucosio.
• Il più usato è l’ispezione visiva attraverso la comparazione delle immagini PET e TC, e di quelle fuse TC-PET.
• Il SUV è utilizzato per la semiquantificazione dell’uptake del FDG.
• Il SUV di un tessuto può essere espresso in termini di massimo, minimo o medio nella singola ROI
• Neoplasie maligne: SUV > 2.5-3.0
• Tessuti normali: SUV di 0.5-2.5
• Il valore di SUV cambia nel tempo. Pertanto bisogna sempre documentare l’intervallo di tempo tra
l’iniezione e l’esecuzione dell’esame.
• E’ bene sempre conoscere il valore di SUV precedente eventuali terapie antineoplastiche, per confrontarlo con quello ottenuto dopo le terapie citoriduttive
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Applicazioni cliniche
• Diagnosi, staging e FUP di:
• Carcinoma polmonare non a piccole cellule e nodulo polmonare solitario
• Linfoma
• Carcinoma esofageo e colon-rettale
• Melanoma
• Neoplasie del distretto testa-collo
• Carcinomi mammari
• Carcinoma squamoso della tonsilla
diagnosticato con TC-PET dopo aver eseguiuto l’istologico di un linfonodo laterocervicale
metastatico
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Caratterizzazione di un nodulo polmonare
solitario. Istologico:
carcinoma non a piccole cellule scarsamente
• Melanoma metastatico a livello dei tessuti paraspinali di sinistra e di D8.
• Le teste di freccia indicano un arterfatto da movimento cardiaco
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• Carcinoma polmonare non a piccole cellule.
Voluminoso linfonodo sottocarenale privo di metabolismo e di significato reattivo (freccia).
Voluminoso linfonodo ilare metastatico (freccia ondulata)
• Stadiazione di linfoma a cell B con compressione di L4
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• Caratterizzazione di un carcinoma polmonare.
L’area ipercaptante nell’ambito della più estesa massa polmonare è quella su cui preferenzialmente deve mirare un
campionamento bioptico.
• Recidiva di carcinoma colon-rettale in sede dell’anastomosi chirurgica
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• Recidiva di carcinoma esofageo trattato chirurgicamente
• Recidiva linfonodale ascellare di carcinoma mammario trattato chirurgicamente con
mastectomia radicale e dissezione linfonodale ascellare. Una metastasi è presente anche in corrispondenza della testa omerale.
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Fibrosi residua dopo CHT per LNH. Si noti l’assenza di attività metabolica
Fibrosi post CHT per Linfoma a grandi cellule B.
Presenza di linfonodi mediastinici considerati
patologici secondo i criteri dimensionali, e circondati da una massa fibrosa priva di attività
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Limiti ed artefatti della PET-TC
• Artefatti dovuti a movimenti del paziente tra
l’acquisizione TC e PET. Pertanto è sempre bene istruire il pz a restare immobile!!!
• Accorgimenti utili: sistemare il pz in posizioni per lui comode; assisurarsi che non debba andare in bagno (vescica deve essere svuotata prima dell’inizio
dell’esame oppure cateterizzare il pz!!!)
• Il movimento cardio-respiratorio e peristaltico intestinale non possono essere aboliti
• Movimenti del pz eseguiti tra l’acquisizione TC e quella PET appaiono come “mismatch” tra le due serie di
• Artefatti possono aversi anche per la presenza oggetti altamente attenuanti (es. protesi
d’anca, PMK, impianti dentari, ecc)
• Se nell’area adiacente una struttura altamente attenuante (es protesi) appare un arterfatto, le immagini non-corrette mostreranno una regione foto penica nonostante questa possa mostrare un aumentato uptake nelle immagini corrette.
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• Artefatti possono aversi anche come aumentato uptake muscolare se il pz nei giorni precedenti ha eseguto attività fisica intensa.
• Per discriminare tale artefatto da una neoplasia si ricerca una massa o un nodulo nel contesto del muscolo.
• Inoltre se l’uptake è dovuto all’attività fisica, esso è bilaterale e simmetrico. Non focale!!!
• Occasionalmente, si può avere attività muscolare asimmetrica dovuta alla paralisi di un gruppo
Misregistration artifact dovuto al movimento del paziente nell’intervallo di tempo tra l’esecuizone della TC e l’esecuzione della PET.
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• Artefatto da correzione dell’attenuazione. Le immagini non corrette (destra) non mostrano l’iperattività in corrispondenza della vena
ascellare (sinistra), in cui è stato iniettato il mdc
• Artefatto da correzione dell’attenuazione,
causato dalla presenza di un PMK. A sinistra è presente l’iperattività metabolica nelle
immagini corrette. A destra, nelle immagini non corrette, scompare l’ipermetabolismo.
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• Artefatto da iperattività muscolare. Si noti la simmetria.
• Paralisi della corda vocale di sinistra
• da infiltrazione del nervo laringeo ricorrente
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Vantaggi della TC-PET rispetto alla sola PET
• Migliore localizzazione anatomica di piccole aree captanti
• Consente di distinguere strutture che
normalmente mostrano un’ampia captazione da quelle con attività metabolica aumentata in
maniera abnorme
• Combinazione di imaging spaziale (TC) con imaging funzionale (PET)
• Possibilità di ottenere correzioni dell’attenuazione di immagine per via quantitativa o
• Metastasi epatiche e peritoneali da carcinoma ovarico con incremento del CA-125, dopo
resezione chirurgica e chemioterapia adiuvante.
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• Linfoma a grandi cellule B: falso positivo a livello del cieco, sede di fisiologica attività metabolica
• ALCUNI ESEMPI DI PATOLOGIE…
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• TEP polmonare Aneurisma ACM
• Apparato urinario
• 18F-FDG è un analogo del glucosio ma al contrario di questo non viene riassorbito a livello dei tubuli renali
• Stasi urinaria
• Sensibilità per RCC 66%
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• Pancreas
• Spesso la PET è negativa nella fase iniziale del tumore del pancreas
• Aree di pancreatite focale possono dare dei falsi positivi
Surreni
Sensibilità/specificità prossime al 100%
Fare riferimento all’uptake del fegato
Brown Fat
Apparato gastrointestinale
Variabile
Esofago generalmente ipocaptante
Piccolo intestino ipocaptante
Colon di destra e ano-retto “avidi”
Anche in assenza di un corrispettivo TC ogni aumento della captazione a livello del colon va indagato
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• Diverticolite
Attività fisiologica
• Osso
• La displasia fibrosa e la fase attiva del Paget sono ipermetaboliche
• PET eccellente per la colonna
• La TC valuta meglio le lesioni corticali mentre la PET le lesioni midollari
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• Lesioni non captanti (ipometaboliche)
• Alcuni tipi di RCC e linfoma
• Tumori neuroendocrini e carcinoidi
• Ad mucinoso del colon
• Ca bronchioloalveolare
• Ca prostata
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• Perché la PET-TC?
• Se si fa riferimento alla “lesion detectability”
• LO STUDIO PET-TC E’ PIU’ ACCURATO
• Della sola PET
• Della TC con mdc
• Della PET e della TC effettuate in due fasi distinte
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• QUANDO E’ UTILE LA PET??
• Distretti anatomici di particolare complessità (capo-collo, addome, pelvi)
• Situazioni di alterata anatomia (dopo chirurgia)
• Pianificazione di radioterapia
• Radiofarmaci specifici (11-C-Colina)
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• Lesione polmonare resecabile??
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• Possibilità di pianificare la RT
• IL lettino deve essere uguale a quello della PET
