Introduktion till nuklearmedicin
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 1
VAD ÄR DETTA??
•
INTE BILDEN AV ETT SKELETT
•
FUNKTIONEN i cellerna som bygger upp skelettet
•
Nuklearmedicin bygger på cellernas biokemi
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 2
Nuklearmedicin bild ‐ aktivitetsfördelning
•
•
•
Funktionellt upptag
Cellulär lokalisation
Vävnadsspecifik
Nukleär bild
Punkt källor
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 3
Varför nuklearmedicinsk metod?
•
Styrkan hos de ligger i möjligheten att studera funktionen snarare än strukturen hos ett organ. •
Funktionella förändringar innan strukturella förändringar kan urskiljas.
•
Små mängder administreras (~10‐10 g), vilket medför att det system som studeras inte påverkas. •
Detekteringstekniken är non‐
invasiv, d.v.s. man studerar ett förlopp utanför kroppen utan att störa dess biokemi, fysiologi eller anatomi.
•
Tidigare upptäcka sjukdomar och exklusiv diagnostisk
kapacitet, t.ex. perfusion för hjärta, hjärna, njure och lungor, och metabolism för cancer
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 4
Bildgivande system
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 5
Nuklearmedicinsk fysik och teknik
•
In vitro mätningar
Vätskescintillator
Scintillationsdetektor ‐ oftast konstruerad som provväxlare
•
In vivo mätningar
Upptagsmätningar
Aktivitetsfördelningar
Dynamiska helorgansstudier
•
•
•
Enkel detektor (“Single probe”)
Scintigraf ( ffa i U‐länder etc, I‐länder sällan )
Scintillationskamera
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 6
Vanligaste radionukliden
•
99m‐Technetium
Metastabilt tillstånd T1/2 = 6.02 tim
•
Tillräckligt länge för bildhantering men kort för lägre stråldos till patient
•
ren γ sönderfall ‐> lägre stråldos hv = 140 keV: tillräckligt fotoner att fly
från patienten kroppen men de flesta stannade av detektorn
•
Flexibel för märkning (bifogas en
läkemedelsföretag): breda kliniska tillämpningar
•
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 7
Andra vanliga radionuklider
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 8
In vivo diagnostik
•
Statisk studie: •
Dynamisk studie:
Bilder tas med gammakamera över undersökt organ vid en viss optimal tid efter administreringen av radiofarmakat. Följer ett tidsförlopp
Följande parametrar är av diagnostisk betydelse: Konsekutiva bilder registreras med en gammakamera. Radiofarmakat administreras som en bolus
totalt upptag i organet
homogenitet i organupptag organets form. Viktiga parametrar av diagnostisk betydelse: passagevägar
passagetider
passagehastigheter
upptagshastigheter
utsöndringshastigheter.
Detta ger information om morfologi men även funktion. Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 9
Example: Whole Body Images
•
Blood pool
•
Static image
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 10
Dynamiska studier
•
•
•
Dynamiska studier av tidsberoende förlopp
Samla in bilder i olika tidsintervall
Definiera ett ROI och räkna ‘counts’
inom ROI för alla bilder
Data i ett ROI
Tidsintervall
tid
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 11
Blodflöde hjärna (rCBF)
• 99Tcm
HMPAO passerar blodhjärnbarriären och upptag är proportionellt mod blodflödet
•
Lipofil form av 99Tcm HMPAO passerar med ej hydrofil.
•
I blodet övergår HMPAO snabbt till hydrofil form och kan då inte passera. (98% efter 5min). Perfusionsscintigrafi avspeglar då regionalt blodflöde vid tidpunkten för injektion
•
Utredningar
Demens
Stroke
Epilepsi
Alzheimers
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 12
CBF Mätning
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 13
Lymfskintigrafi
•
•
•
Kolloidal radiofarmaka injiceras tex subcutant,
Dränaget till lymfsystemet studeras,
Exempel ‐ bröstcancer:
Sentinel node (första körteln) avbildas med 99Tcm‐Nanocolloid
Vid operation lokaliseras denna körtel med en handdetektor.
Körteln skickas till patolog som undersöker förekomst av tumörceller.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 14
Thyreoideascintigrafi
•
Indikationer: förändringar i sköldkörteln (adenom), struma, bedömning av thyroideastorlek, cancer
•
Utvärdering: visuell bedömning av det regionala upptaget av aktivitet (även kvantitativ utvärdering förekommer)
• 131I eller 99mTc
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 15
Renografi
•
Absolut njurfunktion från uppmätta renogram (aktivitet‐tid kurva representerande räknehastigheten i en region över resp. njure)
•
Glomerulusfiltration studeras med 99mTc‐DTPA (diethylentriaminpentaacetat, vattenlösligt, låg molekylvikt) och når
snabbt njurens tubulussystem genom
glomerulusfiltration.
•
Antagande
Tracern lämnar plasman endast via njurarna. Upptaget kan beräknas så länge tracern ej har lämnat njurparenkymet, dvs innan någon aktivitet uppträder i njurbäckenet.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 16
Utvärdering - Renografi
Tidsintervall
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 17
Lungundersökningar ‐ Perfusion
•
Stora partiklar, större än kapillärernas diameter, > ca 8 m. •
Emboliserar en liten andel av lungkapillärerna efter i.v. injektion och ger en bild av lungans perfusion.
•
Partiklarna bryts ner och fagocyteras dvs emboliseringen ej permanent
•
Makroaggregat av albumin, (MAA) märkt med 99mTc.
•
Antalet injicerade partiklar är c:a 1‐1.5 105 varvid ca 10‐4 av lungkapillärerna blockeras.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 18
Lungundersökningar ‐ Ventilation
•
Patienten får inandas denna blandning via ett munstycke.
•
Blandningen har penetrationsegenskaper som en ren gas och partiklarna adsorberas på alveolernas väggar. Totalt kvarhållen aktivitet är ca 40‐50 MBq.
•
Partiklarnas storlek är <0.005 m. •
Lungbilder bör tas direkt efter tillförseln av det radioaktiva ämnet.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 19
Planar scintigraphy, normal
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 20
Perfusionsdefekt
Ventilation
Perfusion
Anterior
Posterior
RPO
LPO
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 21
Användning av radiofarmaka ”inom hjärtats hålrum”.
•
Första‐passage studie
Dynamisk studie av ”första passagen” genom lilla kretsloppet i hjärtat.
Studera hjärtats anatomi samt förekomst av eventuella shuntar inom hjärtat och de stora kärlen.
Bolusinjektion av ca 400 MBq 99mTc
•
”Jämvikts‐studier”
Hjärtats blodinnehåll under olika delar av hjärtcykeln mäts med 99mTc ‐märkta röda blodkroppar. Information från många olika hjärtcykler adderas när ”spårämnet” kommit i jämvikt med blodvolymen
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 22
Shuntbestämning (vänster‐höger)
•
Dynamisk studie
•
ROI över lungorna
•
Vid shunt recirkulerar aktiviteten
från bolusen
•
Arean för ‘första passage’ och
‘recirkulation’ kan uppskattas.
Qp = Lungblodflödet
Qs = Systematiskt blodflöde
Area1 ‐ Area2
•
Mått på shuntstorlek
Qp/Qs
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 23
Myokard SPECT
•
•
Användning av radiofarmaka för studier av dålig hjärtmuskelgenomblödning (ischemi eller infarkt).
Hjärtmuskelscintigrafi 201Tl
99Tcm‐MIBI (sestamibi, Cardiolite)
99Tcm ‐tetrofosmin (Myoview™)
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 24
Sestamibi (Cardiolite™)
•
Sestamibi används för att studera blodflöde
1‐2% tas upp i hjärtat
Resterande framför allt i lever, gallblåsa och tarmar
•
Spårämnet går igenom cellmembranet i hjärtcellen.
•
Upptagen står i relation till blodflödet
•
Spårämnet binds sedan till inre strukturer i cellen och stannar där.
•
Mätning avspeglar således blodflödet vid injektionstillfället även om mätningen sker någon timme efter.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 25
Inledning ‐ ischemi
•
Blodflödet i kranskärlen, som försörjer hjärtat med blod, är kopplat till ämnesomsättningen.
•
Vid fysiska arbete ökar blodflödet i kärlen med 4‐6 ggr jämfört med vila. •
Stenoser i kärlen begränsar blodflödet
•
Ischemi uppstår
•
Smärtor i brösten – angina pectoris
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 26
Inledning - infakt
•
Infarkt brukar bero på trombos (blodpropp) i koronarkärlen i anslutning till en stenos.
•
I avsaknad av blodflödescirkulation kan del av hjärtmusklen bli helt utan blodflöden
•
Resultat: Vävnadsdöd
Man vill därför mäta blodflödet i
olika delar av muskelvävnaden
utan att direkt påverka hjärtat
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 27
Myokard SPECT
•
Utförande:
Arbetsprov utförs genom tex cykling
Direkt efter görs en tomografisk studie under c:a 25 min
Tre timmar senare görs en viloundersökning på identiskt sätt.
•
Utvärdering:
Reorientering görs så att snitt av
i. Kortaxel
ii. Horisontal långaxel
iii. Vertikal långaxel
•
Bilder av ‘arbete’ och ‘vila’ jämförs.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 28
Normalt myokardscintigrafi
Vilobilder (överst) och arbetsbilder (underst)
Hjärtspets sett ifrån vänster
Spårämnet jämnt fördelat i både vilo‐ och arbetsbilder
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 29
Myokardscintigrafi vid coronar sjukdom
Lågt upptag inom en stor del av vänsterkammaren
I vila är isotopupptaget högre. Provocerad ischemi! I de inre delarna lågt upptag även i vila. Kan vara tecken på permanent myokardskada
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 30
Bull’s eye presentation
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 31
Jämförelse arbete/vila
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 32
Defektens utbredning/storlek
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 33
Defektens svårighetsgrad
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 34
“Gated” SPECT
•
Scintigrafi av hjärtat ger en ”blurrad” bild p.g.a. hjärtats rörelse
•
Delar in hjärtats slag i tidsperioder m.h.a. EKG‐triggning.
•
Bestämning av vänsterkammarens blodvolym och pumpförmåga
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 35
“Gated” SPECT
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 36
“Gated” SPECT
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 37
“Gated” SPECT
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 38
Skelettscintigrafi
•
Teknetiummärkta fosforföreningar difosfonatkomplex såsom MDP (methylendifosfonat)
etylenhydroxidifosfonat (EHDP), pyrofosfat m.fl. •
Kännetecknas av högt benupptag samt lågt mjukvävnadsupptag och snabbt blodclearance.
•
Mekanismen antas vara att radiofarmakat diffunderar ut i extracellulärvätskan kommer i kontakt med benmatrisen varvid det märkta fosfatkomplexet utbytes mot fosfatgrupper i benmatrisen
•
Upptagshastigheten speglar nybildningshastighet för benmatrisen och blodflödet i benvävnaden.
•
Skelettmetastaser, frakturer m.m.
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 39
Skelettscintigafi
Normalt skelettscintigrafi
Metastasering från prostatacancer
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 40
Bone SPECT
Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences Lund/Lund University/Sweden 41
