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Medicina Nuclear: SPECT y PET. Aspectos generales. Prof. Agdo. Dr. Omar Alonso Centro de Medicina Nuclear, Hospital de Clínicas. Octubre, 2006. Radiactividad En 1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy, sugirieron que el ritmo con que una sustancia radiactiva emitía partículas radiactivas disminuía exponencialmente con el tiempo. Algo de historia Trazadores radiactivos: Georg de Hevesy (Premio Nobel de Física en 1943). Los diferentes isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas. El reemplazo de uno por otro en una molécula no modifica, por consiguiente, la función de la misma. Sin embargo, la radiación emitida permite detectarla, localizarla, seguir su movimiento e, incluso, dosificarla a distancia. Aplicaciones biológicas El trazado isotópico ha permitido estudiar así, sin perturbarlo, el funcionamiento de todo lo que tiene vida, desde el nivel celular al orgánico. En biología, numerosos adelantos realizados en el transcurso de la segunda mitad del siglo XX están vinculados a la utilización de la radioactividad: funcionamiento del genoma (soporte de la herencia), metabolsimo celular, fotosíntesis, transmisión de mensajes químicos (hormonas y neurotransmisores). Aplicaciones médicas Medicina Nuclear: rama de la medicina que emplea isótopos radiactivos adecuados a fines diagnósticos, terapéuticos y de investigación médica. Radioterapia: rama de la medicina que aprovecha la capacidad de algunas radiaciones en producir muerte celular (tratamiento del cáncer). Radiación X X RADIOLOGÍA MEDICINA NUCLEAR DIFERENCIAS ENTRE MN Y RADIOLOGIA Radiología Imágenes por transmisión Tomografía Convencional CENTELLOGRAFIA PLANAR SPECT PET Imágenes por emisión DIFERENCIAS ENTRE MN Y RADIOLOGIA Radiología Diferencias de densidad Tomografía Convencional CENTELLOGRAFIA PLANAR SPECT PET Diferencias de metabolismo Radioisótopos monofotónicos más usados 99mTc 201Tl T1/2 = 6,02 horas. T1/2 = 73.1 horas. E = 140 KeV. E = 135,167 KeV, . 67Ga T1/2 = 78.3 horas. E = 93, 185, 300 KeV. Radiofármacos Con fines diagnósticos: No tienen efecto farmacológico. Se usan en cantidades de trazador. No presentan reacciones adversas. Detección de radiación gama. Formas de administración: Intravenosa. Oral. Intratecal. Por inhalación. Por instilación. Radiofármacos Con fines terapéuticos: No tienen efecto farmacológico. Se usan dosis elevadas. Efecto depende de radiación beta. Formas de administración: Intravenosa. Intraarterial. Intracavitaria. Radioprotección. Las dosis de irradiación son muy bajas. Un estudio promedio equivale a un procedimiento radiológico convencional. Estudios Rx dinámicos contrastados producen mayor irradiación. 99mTc 131I - contraindicación relativa en el embarazo. - contraindicación absoluta en el embarazo. Detección Cámara de ionización: Calibrador de dosis. Detector de centelleo: Contadores de pozo. Gamacámara planar y tomográfica (SPECT). Semiconductor: Sonda quirúrgica. ÓRBITA ELÍPTICA vs. CIRCULAR 360º vs. 180º 67Ga: diagnóstico de masas residuales 50%-83% de de linfomas con afectación mediastinal (fundamentalmente EH) y un 30%-50% de pacientes con afectación abdominal, muestran masa residual por radiografía o TAC. ¿Cicatriz o tumor viable? ¿Cicatriz o enfermedad residual? ¿Enfermedad pulmonar residual? ¿Enfermedad residual? 1 1 2 3 2 3 PATRONES DE PERFUSIÓN NORMAL REVERSIBLE FIJO ¿Qué significa Gated SPECT ? Adquisición tomográfica sincronizada con el ECG, que permite obtener imágenes dinámicas del ciclo cardíaco. La onda R es la “puerta” o “gate” que habilita iniciar la adquisición. Gated SPECT - adquisición ATENUACIÓN DIAFRAGMÁTICA SPECT cerebral normal ENF.ALZHEIMER PRECOZ ENF ALZHEIMER TARDIA Desvío del normal - Depresión ¿Qué es el PET? El “Positron Emission Tomography” es un procedimiento de diagnóstico imagenológico no invasivo capaz de evaluar in vivo la actividad metabólica de varios órganos del cuerpo humano. 1) Se marcan compuestos biológicamente activos con PNP inestable, radioisótopos emisores de positrones (sin alterar su N P nucleo N e.g. C-11 N P comportamiento biológico). PNPN 2) El fármaco se localiza en el paciente. decaimiento ß + : p n + e+ + e 3) El radioisótopo decae y emite un positrón. 4) El positrón es detenido por el tejido y forma un positronium con un electrón libre. 5) El positronium se anquila en dos fotones de 511 keV de sentido opuesto (180º ± 0.5º). 6) Los pares de fotones D son detectados (colimación electronica) e 1-2 mm e+ PNP N P N NN PNP E = m • c2 Detector de Coincidencia D REACCION DE ANIQUILACION DETECCION POR COINCIDENCIA DISPOSITIVOS DE PRODUCCION CICLOTRONES RADIONUCLIDOS EMISORES DE POSITRONES INDICADOR Trazador Metabolismo Síntesis proteica Síntesis de DNA Flujo sanguíneo Hipoxia celular Proliferación celular 18F-FDG 11C-Metionina 11C-Timidina 15O-Agua 18F-FMISO 18F-[FLT] • TECNICA DE MEDICINA NUCLEAR • METABOLICA (VIABILIDAD CELULAR) MORFOLOGICAS • ALTA SENSIBILIDAD / ACEPTABLE ESPECIFICIDAD • NO INVASIVA • CUERPO ENTERO • CUANTIFICACION ABSOLUTA / RELATIVA COMPLEJIDAD - COSTO ELEVADO DISPONIBILIDAD REDUCIDA RADIOTRAZADOR ESTRELLA CAPTACION FDG VIABILIDAD CELULAR CAPACIDAD PROLIFERATIVA SUV= Indice captación tumor ---------------------------Dosis / Peso paciente SUV > 2.5 SUV < 2.5 SUV = 1.0 SUV = 3,9 Malignas Benignas • DIAGNOSTICO INICIAL • SOSPECHA DE RECIDIVA • RESPUESTA A LA TERAPIA • • • • • • • • • • • • NODULO PULMONAR SOLITARIO CANCER DE PULMON CANCER DE ESOFAGO CANCER COLORRECTAL MELANOMA LINFOMAS TUMORES DE CABEZA Y CUELLO TUMORES DE TIROIDES CANCER DE MAMA CANCER DE OVARIO TUMORES DEL SNC OTRAS INDICACIONES INDICACIONES NEUROLOGIA DIAGNOSTICO PRECOZ DEMENCIAS EA de inicio EA severa INDICACIONES NEUROLOGIA LOCALIZACION DEL FOCO EPILEPTOGENO INDICACIONES CARDIOLOGIA ESTUDIO DE VIABILIDAD CELULAR 13NH 3 FDG Reducción Flujo Metabolismo conservado < Mismatch > • Viabilidad miocárdica (Miocardio Hibernado) Tejido recuperable AGENCIA EVALUACION TECNOLOGIAS SANITARIAS nº46 Noviembre de 2005 96,2% 92,3% AGENCIA EVALUACION TECNOLOGIAS SANITARIAS nº46 Noviembre de 2005 88,1% 75,9% 78,5% FUSION DE IMAGENES PET/RM FUSION DE IMAGENES PET/TAC EQUIPO HIBRIDO PET/TAC CONCEPTOS GENERALES TAC FUSION PET COMBINACION PET/TAC Philips Gemini Siemens Biograph GE Discovery + = EQUIPO HIBRIDO PET/TAC VENTAJAS HECHOS PET/TAC reduce tiempo adquisición Mejora localización de las lesiones OPINIONES Permite planificación de radioterapia Permite biopsias dirigidas Mejora la decisión terapéutica CUESTIONES Costo-eficaz?, dosimetría? Exactitud diagnóstica? LOCALIZACION TUMOR PRIMARIO Atelectasia Tumor viable CARACTERIZACION ADENOPATIAS TAC Ganglios > 1 cm PET/TAC Captación FDG PLANIFICACIÓN DE LA RADIOTERAPIA PLANIFICACIÓN DE LA RADIOTERAPIA PLANIFICACIÓN TAC PLANIFICACIÓN PET-TC PLANIFICACIÓN DE LA RADIOTERAPIA Cambios en el manejo RT: 26%-100% NSCLC Cambios PTV: Disminución 21%-36% Aumento 15%64% Reducción de la toxicidad del tejido normal (menos frecuencia de neumonitis) 17-27% disminución 20 Gy (V20) Paulino SNM 2003; 33(3)_238-430 INVESTIGACION / EXPERIMENTACION MICROPET INVESTIGACION / EXPERIMENTACION MICROPET