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IMAGING
STRUTTURALE
IMAGING
MOLECOLARE
Radiologia
• TAC
• NMR
• Ecografia
Medicina Nucleare
• Scintigrafia
• SPECT
• PET
IMAGING MEDICOIMAGING MEDICO
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SITUAZIONI CLINICHE NELLE QUALI LE IMMAGINI CON TRACCIANTI SITUAZIONI CLINICHE NELLE QUALI LE IMMAGINI CON TRACCIANTI RADIOATTIVI SONO INDISPENSABILIRADIOATTIVI SONO INDISPENSABILI
Diagnostica differenziale delle sindromi parkinsoniane
Diagnostica differenziale delle demenze
Definizione precoce della sede ed estensione dello ‘stroke’
DD vasculite-sclerosi multipla
Staging/restaging linfomi, ca. colon retto, ca. polmone
Staging osseo etp. prostata ed etp. mammella
Diagnosi acuta embolia polmonare e dolore toracico acutoDiagnosi acuta embolia polmonare e dolore toracico acuto
Inquadramento diagnostico della patologia coronaricaInquadramento diagnostico della patologia coronarica
Valutazione della compromissione renale in varie situazioni (Valutazione della compromissione renale in varie situazioni (pielonefritepielonefrite))
Individuazione del drenaggio linfonodale (Individuazione del drenaggio linfonodale (‘‘linfonodo linfonodo sentinellasentinella’’))
InfezioneInfezione
……
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Tecnica di registrazione
Fisiopatologia
Radiofarmaco
tracci
ante
IMAGING
MOLECOLARE
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Definizione di Radiofarmaco (1)
Un radiofarmaco è definito come un farmaco radioattivo, che quando viene usato per scopi di diagnosi o terapia non induce risposte fisiologiche nel paziente.
http://lunis.luc.edu/nucmed/tutorial/radpharm/
probe
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Definizione di Radiofarmaco (2)
Il disegno di questi composti si basa unicamente sulla funzionefisiologica indagata nell’organo bersaglio.
Le immagini che si producono non risentono della strutturadell’organo ma unicamente della funzione fisiologica.
Il meccanismo di localizzazione può essere da molto semplice(trapping fisico) a molto complesso (Atb-Atg)
http://lunis.luc.edu/nucmed/tutorial/radpharm/
probe
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Definizione di Radiofarmaco (3)
Esiste una netta differenza fra radioisotopo e radiofarmaco.
Il I-123 è un radioisotopo con una sua tipica emivita fisica, ma non ha senso parlare di una sua emivita biologica.
Il NaI, invece ha una sua emivita biologica ed una nota distribuzionecorporea.
http://lunis.luc.edu/nucmed/tutorial/radpharm/
probe
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http://http://chemlab.pc.maricopa.educhemlab.pc.maricopa.edu//periodicperiodic//foldedtable.htmlfoldedtable.html
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0.976 Mev0.724 Mev
0.638 Mev
0.364 Mev
0.080 Mev
β- 0.25 Mev (2.8 %)
0.164 Mev
β- 0.335 Mev (9.3 %)
β- 0.608 Mev (87.2 %)
β- 0.812 Mev (0.7 %)
I131
53
Xe (stable)131
54
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O
NH
O
O
CH3
OH
N
O
NH
O
O
123I
OH
OH
N
Iodo-deossiUridina (IUdR) Timidina
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http://http://chemlab.pc.maricopa.educhemlab.pc.maricopa.edu//periodicperiodic//foldedtable.htmlfoldedtable.html
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2-[18F]Fluoro-2-deossiglucosio (FDG)
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TRACCIANTI PER IMAGING ONCOLOGICO
Metabolismo energetico (FDG)
Apporto metaboliti (aminoacidi)
Genoma (Oligonucleotidi e reporter)
Recettori (Steroidi)
Ossigenazione (Misonidazolo-18F-MISO)
Precursori (colina, acetato)
Acidi nucleici (Timidina)
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IPOSSIA E TUMORI
Bassi livelli di O2 sono associati conRadioresistenzaRipresa di malattiaCattiva prognosi
F
OH
NO2
N N
FMISO
RNO2
MEMBRANE
RNO2 1e RNO25e RNH2
Retention
CH2CH2
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Radioprotezione AIMN
Aspetti generali dei radiofarmaci
FARMACO: “Ogni sostanza o composizione presentata come avente proprietà curative o profilattiche delle malattie umane o animali , nonché ogni sostanza o composizione da somministrare all’uomo o all’animale allo scopo di stabilire una diagnosi medica o di ripristinare, correggere o modificare funzioni organiche o dell’animale” (D.Lvo 178 del 1991).Quindi
• i radiofarmaci prodotti commercialmente sottostanno alla legislazione dei farmaci;
• i radiofarmaci di produzione non commerciale (PET) seguono la normativa richiesta per la preparazione ed utilizzo dei prodottimagistrali.
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Scintillation planar imaging
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Radiogallio
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Single Photon Emission Tomography (SPECT)
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511 Kev
511 Kev
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18F Nucleus
Electron
Gamma ray 511 KeV
Gamma ray 511 KeV
180°
99mTc Nucleus
Gamma ray
Positron emission
Single Photon emission
Positron
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Coincidenza
Collimatore
PET SPECT
Vantaggi- Risoluzione spaziale superiore (4 mm) - Minor costo
- Maggiore disponibilità di traccianti molecolari - Studio di metabolismi più lenti
Svantaggi-Costo elevato e ciclotrone (o fornitura) - Risoluzione limitata (8-10 mm)
- Elevata esposizione alle radiazioni - Limitata disponibilità di traccianti funzionali e molecolari
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PET CON FLUORODEOSSIGLUCOSIO
NORMALE ALZHEIMER
Sin
Sin
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amartoma
carcinoma
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Combining functional and anatomical imaging
Grosseto, settembre 1999
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• Single acquisition console: PET and CT control• Separate PET and CT processing capabilities• Single table• Allegro PET, dual-slice CT
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Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2003
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David W. Townsend, J Nucl Med 2004 45: 4S-14S
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Osman Ratib, J Nucl Med 2004 45: 46S-55S
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Osman Ratib, J Nucl Med 2004 45: 46S-55S
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EvoluzioneEvoluzione temporaletemporale dellodello statostato di di malattiamalattia
stato di malattia
alterazionefunzionale
alterazionestrutturale
alterazioneimmaginestrutturale
alterazioneimmaginefunzionale
alterazionestato di
benessere : sintomo
Tempo (minuti, ore, giorni, mesi)
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Berrouschot J, J Cereb Blood Flow Metab. 1998 Aug;18(8):921-9
SPECT on admission (ECD)CT day 7CT on admission
R. hemiparesis, aphasia
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probe
Bio-Molecular imaging
r a
ge
t
t
anatomical structure
Ct: f (specific cellular function/espression)e.g. receptors, synthetic activity, gene espression
Ct
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K. Tatsh, Nucl Med Comm 2000
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FDG
FP-CIT
ControlPS
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NaI: ioduro di sodio
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II compartimentoIodio Organico Tiroideo
Quantità totaleda 5.000 a 10.000 μg Tasso50 μg/d
III compartimentoIodio Organico Extratiroideo
Quantità totale: 500 μgVolume: 10 l (14%bw)
Concentrazione: 50 μg/l
Tasso12.5 μg/d
I compartimentoIodio Inorganico Extratiroideo
Quantità totale: 50 μgVolume: 25 l (35%bw)Concentrazione: 2 μg/l
30 ml/min48 l/d
150 μg/dIodio alimentare
18 ml/min
25 l/d
50 μg/d
37.5 μg/d75%
Iodio Urinario Iodio Fecale
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Filetti S et al. Eur J Endocr 1999 141:443
Eskandari S J Biol Chem. 1997
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Radioactive Iodine
Isotopo Emivita Energia gamma Dose assorb(mrem/uCi)
________________________________________________________________________________
123I 13.3 h 159 7.5131I 8.0 d 365 800
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TcO4
TcO4-
NIS
Eskandari S J Biol Chem. 1997
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Radioisotopi per scintigrafia tiroidea
Isotopo Emivita Energia gamma Dose assorbKeV (mrem/uCi)
________________________________________________________________________________
123I 13.3 h 159 7.5131I 8.0 d 365 80099mTc 6 h 140 1.0
I sotto forma di NaI-
Tc sotto forma di TcO4-
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Nodulo tiroideo
• 5-10% di probabilità di sviluppare un nodulo della tiroide nel corso dellla vita• almeno 1/3 delle donne hanno 1 nodulo della tiroide• i casi di cancro della tiroide sono lo 0.004% annuo (12,000 per anno negli U.S.A.)
http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html
Linee guida della American Association of Clinical Endocrinology
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Probabilità di carcinoma della tiroide su nodulo tiroideo•Benignità
• Storia familiare di tiroidite autoimmune• Storia familiare di noduli benigni o gozzo• Sintomi di iper od ipotiroidismo• Dolore e tumefazione associati al nodulo• Nodulo soffice, mobile, liscio• Gozzo multinodulare senza un nodulo predominante
•Malignità• Età <20 a. o >70 a.• Due volte più probabile nel maschio• Disfagia o raucedine• Storia di irradiazione nella regione del collo durante la infanzia o la adolescenza• Nodulo duro, fisso, irregolare• Linfonodi latero-cervicali• Storia pregressa di cancro della tiroide
http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html
Linee guida della American Association of Clinical Endocrinology
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Strumenti diagnostici per l’inquadramento del nodulo tiroideo
•Diagnostica di laboratorio•Scintigrafia tiroidea•Ecografia tiroidea•Risonanza magnetica e TAC•FNA
http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html
Linee guida della American Association of Clinical Endocrinology
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Scintigrafia tiroidea
Nodulo “freddo” con captazione ridotta rispetto al parenchima circostanteNodulo “normocaptante” con captazione ugualeNodulo “caldo” con captazione aumentata od esclusiva
• Indagine di primo livello nei casi di• Gozzo nodulare asimmetrico• Ipertrofie lobari che simulano noduli o masse• Masse retrosternali• Tiroide ectopica
• Secondo livello nei casi di• TSH soppresso• FNA negativo se si voglia intraprendere terapia con T4• In caso di FNA sospetto o non diagnostico
E’ comnque uno strumento molto utilizzato dato che molti clinici lo conoscono bene e ne sanno interpretare i risultati
http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html
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Nodulo “freddo”
Donna di 23 a. con ingrandimento del lobo sin.
http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c71
Nodulo “freddo”
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Pt. is a 61 year-old female with suppressed TSH, and a diffusely enlarged thyroid. The patient denies weight loss, tremors, palpitations, restlessness, or heat intolerance. Thyroid function tests reveal the following values:
Free T4 11.9 pmol/L (nl 10.3 - 30.6)Free T3 317 PG/DL (nl 230 - 420)TSH 0.16 uIU/m (nl .51 - 4.90)
Thyroid uptake and a thyroid pertechnetate scan were requested.
http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c78
Toxic multinodular goiter
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64 y.o. WF with suppressed TSH (.07 ), normal T3/T4, and a 1cm palpable nodule in the right lobe of the thyroid gland.
http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c83
Toxic adenoma
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Pt is a 72 y.o. female with heat intolerance, weight loss, palpitations, and tremulousness. Physical exam shows a nontender, enlarged, regularly contoured gland of approximately twice normal size. No nodules were appreciated.The TSH is suppressed to less than 0.01 uIU/ml.
http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c1
Greaves disease
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Paz. femmina di 51 a. con ipertiroidismoBenessere fino ad 1 mese fa, poi perdita di peso, stancabilità, inappetenza, dolore e tumefazionecervicale. Non sintomi oculari. Tachicardia e calore cutaneo.FT4 3.4 ng-dl (0.8-1.8 ng/dl), TSH 0.01 uU/ml (0.4-5.5 uU/ml)
http://gamma.wustl.edu/tr007te122.html
Tiroidite subacuta
0 2 4 6 8 10 24mesi
Iper
Eu
Ipo
Guarigione
Normalità
T3
T4
TSH
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Radioactive Iodine Treatment
Radioactive iodine is the most widely recommended permanent treatment of hyperthyroidism. This treatment takes advantage of the fact that thyroid cells are the only cells in the body which have the ability to absorb iodine. In fact, thyroid hormones are experts at doing just that. By giving a radioactive form of iodine gives off a poisonous type of radiation, the thyroid cells which absorb it will be damaged or killed.Because iodine is not concentrated by any other cells in the body, there is very little radiation exposure (or side effects!) for the rest of the body.Radioiodine can be taken by mouth without the need to be hospitalized.This form of therapy often takes one to two months before the thyroid has been killed, but the radioactivity medicine is completely gone from the body within a few days. The majority of patients are cured with a single dose of radioactive iodine...........
http://www.endocrineweb.com/hyper4.html
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0.976 Mev0.724 Mev
0.638 Mev
0.364 Mev
0.080 Mev
β- 0.25 Mev (2.8 %)
0.164 Mev
β- 0.335 Mev (9.3 %)
β- 0.608 Mev (87.2 %)
β- 0.812 Mev (0.7 %)
I131
53
Xe (stable)131
54
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CARATERISTICHE FISICHE DEL 131I UTILI AI FINI TERAPEUTICI
• Il 131I emette particelle beta che depositano il 90% della loro energia in una sferadi meno di 1 mm di diametro.
• Il 131I emette particelle gamma che vengono sfruttate per la registrzionedall’esterno e che partecipano alla dose dissipata per meno del 10% (e su raggio molto più)
• Il 131I decade con T/2 di 8 giorni che rende possibile il trattamento nei pazientiambulatoriali
• L’energia emessa nel decadimento del 131I è sufficientemente penetrante per omogeneizzare spazialmente la dose tissutale
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TRATTAMENTO CON RADIOIODIO PER PATOLOGIA TIROIDEA NON-NEOPLASTICA
Malattia di Graves che recidivi dopo un ciclo completo di terapia con tireostatici
Gozzo multinodulare tossico
Adenoma tossico
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CARATTERISTICHE DEL TATTAMENTO CON I-131 NELL’IPERTIROIDISMO
Miglioramento dei sintomi entro 4-6 sett. e risoluzione in 10-12 sett.
Possibilità di insorgenza di ipotiroidismo già dopo 12 sett., complicanza inevitabile nei paz. con m. di Graves, rara nel gozzo multinodulare tossico ed eccezionale nei portatori di A. Tossico
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EFFETTI COLLATERALI DEL TATTAMENTO CON I-131 NELL’IPERTIROIDISMO
Non vi sono effetti da carico di I: le preparazioni carier-free sono circa 8 ng di iodio/mCi
Rari sintomi di tiroidite attinica
Accentuazione dei sintomi in 1% entro 3-5 gg. dalla dose
Non incremento significativo dei casi di carcinoma della tiroide fra i trattati
Non incremento significativo delle leucemie
Oftalmopatia post-trattamento del 20% (pari alla post-chirurgica e post-tireostatica)
Impossibile la valutazione statistica dei rari casi di danno al ricorrente ed alle paratiroidi
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Prassi di esecuzione del trattamento con radioiodio per ipertiroidismo
Controllo di effettiva corrispondenza coni criteri di inclusione (recidiva di Graves)
Controllo valori di emocromo
Esecuzione di curva di captazione del radioiodio per stimare la dose da somministrare
In caso di donna in età fertile, valutare la possibilità di stato di gravidanza
Consenso informato del paziente
Istruzioni per il comportamneto (Radiation Protection 97 della European Commission)
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The patient is an 83 year old female with a distant history of papillary thyroid cancer, status postsub-total thyroidectomy in 1985. Pt had been lost to follow up and was being seen in the endocrine clinic for routineevaluation. Whole body iodine scintigraphy was requested.
http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c93
Thyroid carcinoma with lung metastases
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Radioactive Iodine Treatment
Radioactive iodine is the most widely recommended permanent treatment of hyperthyroidism. This treatment takes advantage of the fact that thyroid cells are the only cells in the body which have the ability to absorb iodine. In fact, thyroid hormones are experts at doing just that. By giving a radioactive form of iodine gives off a poisonous type of radiation, the thyroid cells which absorb it will be damaged or killed. Because iodine is not concentrated by any other cells in the body, there is very little radiation exposure (or side effects!) for the rest of the body. Radioiodine can be taken by mouth without the need to be hospitalized. This form of therapy often takes one to two months before the thyroid has been killed, but the radioactivity medicine is completely gone from the body within a few days. The majority of patients are cured with a single dose of radioactive iodine.The only common side effect of radioactive iodine treatment is underactivity of the thyroid gland. The problem here, is that the amount of radioactive iodine given kills too many of the thyroid cells so that the remaining thyroid does not produce enough hormone, a condition called hypothyroidism. There is no evidence that radioactive iodine treatment of hyperthyroidism causes cancer of the thyroid gland or other parts of the body, or that it interferes with a woman's chances of becoming pregnant and delivering a healthy baby in the future. It is also important to realize that there are different types of radioactive iodine (isotopes).
http://www.endocrineweb.com/hyper4.html