Martin Emanuelsson
Sköldkörtelstudier – en CAT och råttalek
Sköldkörteln är en hormonproducerande, mjuk körtel som använder jod för att
producera hormon. Sköldkörteln är därför den del av kroppen som absorberar högst
andel av den jod vi dagligen får i oss. De hormon som sköldkörteln producerar kallas
T3 och T4 och har en central betydelse för reglering av kroppens cellaktivitet och
vävnadstillväxt. Sjukdomar på sköldkörteln går under samlingsnamnet struma och
resulterar antingen i under- eller överproduktion av sköldkörtelhormon.
Ett sätt att undersöka sköldkörteln är att använda den radioaktiva isotopen 124I och en
teknik kallad PET – Positron Emissions Tomografi. Eftersom sköldkörteln absorberar
jod naturligt absorberas även de radioaktiva jodisotoperna. En PET-kamera är
uppbyggd av detektorer placerade i en ring runt patienten. När 124I sönderfaller sänds
en positron ut, som omedelbart reagerar med en elektron i kroppen. När detta
inträffar, sänds två stycken fotoner med en exakt bestämd energi ut från den plats där
positronen och elektronen reagerade. Dessa fotoner är av samma typ av strålning som
synligt ljus, och registreras av PET-kamerans detektorer. När miljontals fotoner har
registrerats kan en bild av sköldkörteln skapas, och antalet registrerade fotoner blir ett
mått på sköldkörtelns funktion och ger ett kvantitativt resultat för hur mycket jod som
absorberats av sköldkörteln. Problemet med PET-tekniken är att upplösningen är för
dålig för att ge korrekt information om sköldkörtelns volym, vilket är viktigt
exempelvis vid uträkning av hur hög stråldos sköldkörteln har utsatts för. En teknik
med hög upplösning är datortomografi (computed tomography, förkortas CT eller
CAT), där röntgen används för att skapa högupplösta bilder av kroppen.
Syftet med arbetet har varit att utveckla en modell där PET- och CT tekniken
kombineras för att studera sköldkörteln på råttor med maskiner speciellt avsedda för
djurstudier, för att på så sätt studera sköldkörtelns funktion och bestämma dess volym.
En välutvecklad djurmodell kan ersätta patientstudier och öka förståelsen för
sköldkörtelns sjukdomar, men kan också vara av vikt för förberedande studier inför
behandling av sköldkörteln med radioaktiva jodisotoper. I arbetet ingick att avbilda
sköldkörteln och bestämma dess volym med hjälp av CT, genom att spruta in
kontrastmedel i blodomloppet för att på så sätt kunna avbilda sköldkörteln. Detta har
hittills aldrig gjorts och resultatet var mycket lyckat, resulterande i exakta volymer för
de sköldkörtlar som studerats.
Resultatet av studien visar att studier av råttor kan ge ett korrekt resultat för hur
mycket jod som absorberats av sköldkörteln och samtidigt ge korrekt information om
sköldkörtelns volym. Studien visar därmed att djurstudier är ett bra komplement till
patientstudier och kan öka förståelsen om sköldkörtelns sjukdomar, samt ge
information inför behandling med radioaktiva jodisotoper.
Handledare: Henrik Hussein El-Ali
Examensarbete 20 p i Medicinsk strålningsfysik Ht 2006
Institutionen för kliniska vetenskaper, Avdelningen för Medicinsk strålningsfysik, Lunds universitet
Martin Emanuelsson
Development of an animal in vivo 124I-MicroPET/MicroCAT
imaging model of the thyroid
To our knowledge a biomedical model for validation of combined MicroPET/MicroCAT studies of the
thyroid with 124I has not yet been developed. Such an in vivo physiological rat model could be of great
interest for enhancing the possibilities of studying common thyroid diseases realistically and
repeatedly. Furthermore, a well developed, realistic, and flexible model can also be of great importance
for studies of pre 131I-therapy dose calculations.
Seven adult, healthy Wistar rats (354 – 533.4 g) were used for thyroid imaging performed with the
MicroCAT II scanner (Siemens Medical Solutions USA, Inc.) and the MicroPET scanner (Focus 120,
Siemens Medical Solutions USA, Inc.). The rats were anesthetized with Hypnorm/Dormicum and
divided into four groups, each group receiving injections of ~20 MBq, ~10 MBq, ~5 MBq and ~0.7
MBq of 124I-NaCl solution. The rats were scanned in the MicroPET for 40 minutes at approximately 0,
3, 24, 48 and 72 hours post injection. The acquired MicroPET images were analyzed using the ASIPro
toolbox (Siemens Medical Solutions USA, Inc.). A 6.5-minute MicroCAT scan was acquired directly
after the last MicroPET scan, using a volume of 4-5 ml of a contrast agent (Ultravist® 300 mg I/ml)
continuously injected in the lateral tail vein during the entire scan time. The Amira 4.1 analysis
program (Mercury Computer Systems) was used for image evaluations. For control of the system
performance, a phantom mimicking the thyroid was designed and scanned with the same protocols as
for the rats.
Volumetric measurements based on the MicroCAT images showed a difference in thyroid volume
ranging from 34.3 – 70.6 μl in the seven rats. The wide span in thyroid volume between the individual
rats demonstrates the importance of a good volume measuring technique. Corresponding measurements
based on MicroPET images proved that MicroPET images alone cannot be used for correct volume
determination of the thyroid due to the limitation in the resolution. These results indicate that a
combination between MicroCAT and 124I-MicroPET is necessary for an accurate thyroid imaging.
Measurements of the distribution of 124I in the thyroid showed a maximum uptake of 4.0 – 6.2% of
administrated activity at 24 h post infusion. Furthermore the study shows that this physiological model
could be applied for absorbed dose measurements, resulting in absorbed doses to the rats’ thyroids
ranging from 5.2 – 225.7 Gy. These are the maximum absorbed dose to the thyroid, but because of
technical problems the minimum absorbed dose could not be calculated. The model could however be
suitable for further in vivo studies of the thyroid e.g. pre 131I-therapy absorbed dose calculations.
Advisor: Henrik Hussein El-Ali
Degree project 20 credits in Medical Physics. Autumn 2006
Department of clinical sciences, Section of Medical Physics, Lund University
