1

MB 2/2011 1

512 keV

512 keV

180°

Martin BiermannFørsteamanuensis Kst. seksjonsoverlege, NM/PET-senterRad. avd., Haukeland universitetssykehusSeksjon for radiologi, Inst. for kirurgiske fagUniversitet i Bergen

Nukleærmedisin

Bruk av åpne radioaktive stoff i diagnostikk og terapi

Grunnkurs i radiologi: Gruppeundervisning i 3. studieår

MB 2/2011 2

Undervisningsplan nukleærmedisin

• Forelesning:– Nukleærmedisin + PET

– Øvrige Nettforelesninger

Nukleærmedisin

MB 2/2011 3

Undervisningsplan nukleærmedisin

• Forelesning (3. år):– Nukleærmedisin + PET

– Nettforelesninger

• Gruppeundervisning (3. år):– 2 timer om konvensjonell nukleærmedisin (i dag)

– 2 timer om PET

• Eksamensforberedende undervisning (6. år):– 2 dobbeltimer: organ imaging; tumour imaging

– 2 nettforelesninger, kasusliste + veileder

• Eksamen (6. år):– Inkluderer flervalgsspørsmål om NM + PET

Nukleærmedisin

MB 2/2011 4

• Undervisning 3. år:– Nukleærmedisin + PET

– Gruppeundervisning NM + PET

• Undervisning 6. år:– 2 nettforelesninger

– Kasusliste i PACS + veileder

• Litteratur (opsjonal):– Rootvelt, 2. oppl. 2005

Læringsmidler nukleærmedisinNukleærmedisin

MB 2/2011 5

Gruppeundervisning: Læringsmål

Lære og forstå:

• særtrekk av nukleærmedisin/PET versus konvensjonell radiologisk bildediagnostikk

• hvordan nukleærmedisinske bilder er tatt

• hvordan ser vi på nukleærmedisinske bilder ?

• hva gjør vi for å kunne se på dem ?

Nukleærmedisin

MB 2/2011 6

Gruppeundervisning: Emner

• Særtrekk av nukleærmedisin:– radioaktive legemidler: tracerprinsippet– kontrast + helkroppsinformasjon

• Bildeakkvirering– 2D (planar) v. 3D (SPECT)– statisk v. dynamisk

• Bildeprosessering og -interpretasjon– thyreoidea: statisk, 2D– skjelett: statisk, 2D/3D– nyre: dynamisk– hjerte: funksjonsundersøkelse (stress og hvile)

Nukleærmedisin

2

MB 2/2011 7

Røntgen versus nukleærmedisin/PET

anatomisk bilde metabolisk bilde

gamma-kamera/PET-kamera

radioaktivtlegemiddel

pasient

røntgenrør

filmPåvise endringer i metabolisme

før anatomi er påvirket

Nukleærmedisin

MB 2/2011 8

KontrastNukleærmedisin og PET

handler om

Helkropps

informasjon

Nukleærmedisin

MB 2/2011 9

Radiofarmaka

Target• cellemembran

• reseptor

• transportsystem

• antigen...

Signaldannelse• radionuklid

Carrierbiologisk tracer:molekyl med egnet farmako-kinetikk

Linker/Spacer• kovalent binding

• kompleksbinding...

Carrier + linker + signaldannende del kan være én: I-131…K. Kopka, Univ.Münster

Nukleærmedisin

MB 2/2011 10

Tracerprinsippet• Når en bruker spormengder (tracer dose) av

en merket substans (= tracer) kan en påvise/måle metaboliske prosesser uten å påvirke dem

I-127 (stabil)

I-131 (radioaktiv)Gl. thyreoidea

follikkel Tc-99m-TcO4

(radioaktiv)

follikkelcelle Na+-I--symporter

Nukleærmedisin

MB 2/2011 11

Gammakamera v. PET

PETGammakamera

Nukleærmedisin

MB 2/2011 12

Anger-kamera

krystall

kollimator

fotomultiplikatorer

koordinat-computer

signal:• koordinater (x, y) • energi (z)

Nukleærmedisin

3

MB 2/2011 13

Akkvirering

• > 60 projeksjoner (2D)rundt pasienten

• ca. 30 min

SPECT = Single Photon Emission Computed Tomography

Nukleærmedisin

MB 2/2011 14

Rekonstruksjon (3D)

• tilbake-projeksjon

• filtrering:

”Filtered backprojection”

SPECT

Akkvirering

• > 60 projeksjoner (2D)rundt pasienten

• ca. 30 min

Nukleærmedisin

MB 2/2011 15

ThyreoideascintigrafiProtokoll

• i. v. injeksjon– 75 MBq Tc-99m-TcO4

– tas opp via Natriumjodid-transporter (NIS)

• scintigrafi (20 min p. i.)

1 projeksjon forfra

Nukleærmedisin

MB 2/2011 16

Thyreoideascintigrafi

normal

størrelse struma

opptak Graves sykdom

thyreoiditt, jodkontam.

knuter ”varm” (toksisk) knute:hormonproduserenderadiojodbehandling (!)

”kald” knute:ca. 10 % malign, OP

Nukleærmedisin

MB 2/2011 17

Toksisk struma

unifokalTc-opptak 3.8 %

multifokalTc-opptak 2.9 %

disseminertTc-opptak 2.3 %

thyreoideascintigrafi:opptak selv ved supprimert TSH Univ. Münster

Nukleærmedisin

MB 2/2011 18

Objektstørrelse i NM

Objekt

Røntgen

NM

”Objektstørrelse” i NM er avhengig av terskelen

Nukleærmedisin

4

MB 2/2011 19

Radiojodterapi: thyreoideaadenom

„Varm“ thyreoideaknute

– autonom produksjon av tyroksin

– TSH supprimert

Etter I-131-behandling

– „målsøkende terapi“

– normal funksjon av gjenværende kjertel

Etter: Becker i Köbberling (red.) Struma, Springer, 1990.

1 mm

Univ. Münster

Nukleærmedisin

MB 2/2011 20

SkjelettscintigrafiProtokoll

• i. v. injeksjon– 750 MBq Tc-99m-MDP

”bone-seeking agent”

• tracer fordeler seg:1. arteriell fase (20 s)

2. bløtvevsfase (5 – 30 min)

3. skjelettfase (> 3 t)

• scintigrafi (3 t. p. i.):tømme blære før scintigr.2 projeksjoner ant. + post.

Nukleærmedisin

MB 2/2011 21

Skjelettscintigrafi normale funn

kvinne 50 årant. post.

gutt 7 årant. post.

Nukleærmedisin

MB 2/2011 22

SPECT-CT

CTSPECT

Nukleærmedisin

MB 2/2011 23

Isotoprenografi (dynamisk)Protokoll

• Tc-99m-MAG3 (100 MBq)

tubulær sekresjon

• pasientforberedelse:– Krea < 4mg/dl/350µmol/l

– ingen rø.-kontrast 48 t

– ingen NSAID i 6 t

– godt hydrert etter frokost/middag

– venoflon hos barn

• dyn. scintigrafi (36 min)

• furosemid 18 min p. i.

• blodprøver (2 venoflon):MAG3-clearance

Nukleærmedisin

MB 2/2011 24

• forløp:– 3 faser

• parametre:– opptakssfase:

• funksjonssidefordeling

• tpeak < 3 -5 min

– utskillingsfase:• t1/2 < 15 min

• T20 min/Tmax < 0.3

Renogrammer

60 - 100 s

100 %

30 %

45 – 55 %

tpeak

t1/2

konsentrasjon

ekskresjon

vaskulær

Schicha (2003) Nuklearmedizin, Schattauer

Nukleærmedisin

5

MB 2/2011 25

Unormale renogrammer

• normal type

• ”klatre-type”– obstruksjon

– nyre fungerer fortsatt

• ”isostenuri-type”– skadet nyre, som ikke konsentrerer tracer

• ”nefrektomi-type”– aktivitet over nyre = bakkgrunn

Schicha (2003) Nuklearmedizin, Schattauer

Nukleærmedisin

MB 2/2011 26

Myokardischemi

Hvile Stress

Stenose

normal

maks. vasodilatasjon”coronary steal”

ischemi

vasodilatasjon

Nukleærmedisin

MB 2/2011 27

• Opptak i myokard:– forutsetter myokardets vitalitet:

cellemembran, mitokondria, K+-Na+-pumpe

– (omtrent) proporsjonalt med myokardperfusjon

• Thallium-201:– K+-Na+-pumpe

– redistribusjon stress hvile

• Tc-99m-MIBI, Tc-99m-tetrofosmin:– lipofil, opptak i mitokondria

– ”stay put” – ingen redistribusjon

Radioaktive perfusjonsmarkøreNukleærmedisin

MB 2/2011 28

Hjertescintigrafi

Protokoll

• Tc-99m-tetrofosmin/-MIBI:– tas opp i (hjerte-)muskel (mitochondria)

• i. v. injeksjon under ”stress” (250 MBq):

– arbeids-EKG på sykkelergometer ellerfarmakologisk stress (dipyridamol/adenosin)

– opptak der perfusjon er bra

– SPECT 30 min p. i.

• i. v. injeksjon i hvile (750 MBq)

– opptak i hele muskel (ikke i infarktvev)

– SPECT 30 min p. i.

Nukleærmedisin

MB 2/2011 29

Hjertescintigrafi: snittplanNukleærmedisin

MB 2/2011 30

Koronaranatomi

www.texasheartinstitute.org

Nukleærmedisin

6

MB 2/2011 31

Myokardischemi og prognose

reversible defekter

fikse defekter

normal studie

Bodenheimer (1994) Am J Cardiol 74:1196-200

Nukleærmedisin

MB 2/2011 32

Koronarsykdom og normal scintigrafi

Studie Pasienter (n) Kardialehendelser (% per året)

Brown & Rowen 1993 75 0,7Abdel-Fattah 1994 97 1,1Doat 1994 52 0,7Wahl 1985 8 0Pamelia 1985 22 3,2Younis 1989 36 0Chatyiioannou 1999 86 0

Totalt 376 0,7

Brown (2006) In: Iskandrian, Nuclear Cardiac imaging, OUP

Nukleærmedisin

MB 2/2011 33

Nukleærmedisin

• Medisinsk bruk av åpne radioaktive stoffer

• Tracerprinsipp:– Radioaktive stoffer i spormengder avbilder

metaboliske prosesser uten å påvirke dem

• Diagnostikk– Spesifikke metoder for nesten ethvert organsystem

– Endringer i metabolisme kan ofte påvises før disse påvirker morfologi (”functional imaging”)

– PET/PET-CT: samme prinsipper, men bedre bilder

• Terapi– ”målsøkende” stråleterapi

Nukleærmedisin

MB 2/2011 34

Nukleærmedisin

MB 2/2011 35

• Eksponensiell desintegrasjon:A(t) = A(0) e-*t

Radioaktivitet

• Ustabile atomkjerner omdannes til nye nuklider og emitterer energi i form av stråling

http://hyperphysics. phy-astr.gsu.edu

– Halveringstid t1/2 = tid der ½ av nuklid/stråling er igjen

– Aktivitet A(t) = antall desintegrasjoner per tidsenhet1 Bq = 1/s 1 mCi = 37 MBq

Nukleærmedisin

MB 2/2011 36

Typer av radioaktiv stråling• (gamma) = høyenergetiske fotoner

– elektromagnetisk - ligner røntgenstråling

– brukes diagnostisk - gammakamera

• - (beta minus) = hastige elektroner– partikkelstråling

– rekkevidde i vevet maks. 1 – 2 mm”målsøkende terapi”

• b+ (beta plus) = positroner = anti-elektroner– etter 1 – 2 mm kollisjon med 1 elektron:

annihilasjonsstråling

– PET ring skanner

• (alfa), nøytron…

511 keV

511 keV

180°

Tc-99m140 keV

Nukleærmedisin

7

MB 2/2011 37

Fremstilling av radiofarmaka• Kjernereaktor: I-131…

• Syklotron + Radiokjemi:– produksjon 1 – 2 ganger daglig: F18-FDG…

• Tc-99m-Generator + ferdige sett for merking:

Nukleærmedisin

MB 2/2011 38

Det nye NM/PET-senteret i BergenNukleærmedisin

MB 2/2011 39

Læringsmidler: Litteratur

2. oppl. 2005

For tiden den besteinnføringen i faget- pensum

5. oppl. 2006

Optimal introdukjson fornukleærmedisinere

3. oppl. 2004

Referanseverk i 2 bind

Nukleærmedisin

MB 2/2011 40

Thyreoidea-autonomi• Årsaker: jodmangel, genetisk…

• TSH, vekstfaktorer:– struma diffus vekst

– knute(r) klonal vekst

– autonomi:hormonproduksjon til tross for TSH supprimert

Etter: Pfannenstiel (1999) SchilddrüsenkrankheitenBerliner Med.Verlagsanstalt

hormon produsertav det normale vevet

hormon produsertav det autonome vevet

Nukleærmedisin

MB 2/2011 41

”Stress”

• Sykkelergometer

• Farmakologisk:– Vasodilatasjon (utnytter steal-effekt):

• Dipyridamol (0,56 mg/kg/min i 5 min):kontraindisert i KOLS; antidot teofyllin

• Adenosin (140 µg/kg/min i 5 min):

cave: AV-blokkmer symptomer (svimmel, uvel) enn dipyridamol,men effekten instant reversibel etter seponering

– Adrenalin-analoga:• Dobutamin (opptil 40 µg/kg/min):

også hos KOLS-pasienter

Nukleærmedisin