Diagnostica PETDiagnostica PETAspetti cliniciAspetti clinici

Annibale VersariAnnibale Versari

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

C-PET

Installazione:Settembre 2000

PET PET Applicazioni clinicheApplicazioni cliniche

OncologiaNeurologiaCardiologia

90%

8% 2%

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

Metabolismo del glucosio

HO O

HOHO OH

18F

18F-fluoro-2-desossi-D-glucosio18F-FDG

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

FDG-PET: quadro normale

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

FDG-PET: quadro patologico

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

Immagine transassiale sagittale coronaletridimensionale

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))

TC: Nodulo polmonare di ndd

PET: Nodulo neoplastico

C.R. 69 aa, m, TC: nodulo polmonare di nddPET: lesione maligna con linfonodi ilari positivi

TCNodulo polmonaredi ndd

PETNeoplasiapolm dx + meta ossee

C.M. Carcinoma polmonare

Necrosi

Tessuto neoplastico

PET Guida per la

Biopsia

LinfomiLinfomi

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

Melanoma:Metastasi unica

CT FDG-PET

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

G.R. 52 a. m

Carcinoma esofageocon meta linfonodaliin sede paraesofagea inferiore e sottoepatica

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

Z.V. 73 aa, f Follow-up di Ca del colon ↑ CEA, Eco e TC neg PET: metastasi emiscavo pelvico destro

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

S.M. 52 a. ne. mammella con meta ascellare

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

I.A. 36 aa, f Follow-up di Ca mammella Markers positivi, CT: neg, PET: meta ascellari dx

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 ) )

K.Z.38 aa, f

TBC

NOVITANOVITA’’

TecnologiaTecnologiaRadiofarmaciRadiofarmaciApplicazioni ClinicheApplicazioni Cliniche

NOVITANOVITA’’

TecnologiaTecnologiaRadiofarmaciRadiofarmaciApplicazioni ClinicheApplicazioni Cliniche

Immagine morfo-funzionale CT PET

TC

PET

Fusione delle

Immagini

TC + PET

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

D.Low “PET e Radioterapia” Reggio Emilia 4-5 Ottobre 2005

Respiratory Gating

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

C-11 Acetato C-11 ColinaKotzerke et al,Nuclearmedizin 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)?

F.E., 16-y., female, HD scleronodular, st. IIIA

PET-0: 25.03.04

PET-2: 30.06.04

PET-6: 08.11.04

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

PET e Radioterapia ?PET e Radioterapia ?

PerchPerchéé ??

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

TACTAC [[1818F] FDG PETF] FDG PET

PET/TAC images fusionPET/TAC images fusion

Lettino piatto

Sistema di Immobilizzazione

Sistemi di posizionamentoLaser

Riproducibilità della posizione del paziente

Fioroni F. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004

Marker di carta assorbenteGoccia di18F-FDG

Markers cutaneiPET - CT

Markers cutanei

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

vescica

rettotumore

Fusione PET-CT CT

M.E. 82 anni Ca cervice uterina: stadiazione

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

Molto importante!!!!!!

Discussione Interdisciplinare

Interprofessionalità

Infermieri

Ausiliari

Amministrativi

Tecnici Sanitari

Medici

Paziente

Grazie per lGrazie per l’’attenzioneattenzione