Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) ve Tümör Görüntüleme Nalan alan Selçuk Nükleer Tıp Anabilim Dalı

Pozitron Emisyon Tomografisi Giriş PET, insan vücuduna verilen pozitron yayıcı radyofarmasötiklerden yayılan özel nitelikli gama ışınlarını saptayarak, vücut içerisindeki dağılımlarını belirleyen ve bunu üç farklı uzaysal düzlemde (transaksiyel, koronal ve sagital) kesitsel görüntülere çeviren bir nükleer tıp yöntemidir.

Pozitron Emisyon Tomografisi Giriş PET yönteminin en önemli özelliği ve radyolojik tomografi tekniklerinden temel farkı, yapısal (anatomik) detaydan daha çok, fonksiyonel/metabolik aktiviteyi göstermeye yönelik olmasıdır. Kullanılan radyofarmasötiğin özelliğine göre değişik metabolik/fonksiyonel parametreler PET yöntemi ile invivo olarak görüntülenir.

Pozitron Emisyon Tomografisi Giriş PET yöntemi PET yönteminin uzaysal görüntü rezolüsyonu radyolojik tomografi yöntemlerine göre daha düşüktür. Ancak, henüz yapısal değişikliklerin oluşmadığı erken dönemlerdeki fonksiyonel/metabolik değişiklikleri saptayabildiği için erken tanı potansiyeli taşır. Bilinen yapısal değişikliklerin metabolik ve/veya biyokimyasal aktivitelerini ortaya koyarak ayırıcı tanıya yardımcı olur.

Pozitron Emisyon Tomografisi Temel prensipler PET, diğer nükleer tıp yöntemleri gibi “emisyon” tekniğine dayalı bir görüntüleme sistemidir. Hastaya verilen bir radyonüklid/radyofarmasötikten yayılan gama ışınları dışarıdan saptanarak vücut içerisindeki dağılımları ölçülür/görüntüye çevrilir. PET teknolojisinin klasik nükleer tıp yöntemlerinden farkı Kullanılan radyonüklidler (pozitron) yayıcılar Farklı görüntüleme sistemleri (PET kamera)

Pozitron Emisyon Tomografisi Temel prensipler PET’de kullanılan radyonüklidler İnsan uygulamalarında başlıca kullanılan pozitron yayıcı radyonüklidler Flor (F)-18, Karbon (C)-11, Nitrojen (N)-13 ve Oksijen (O)-15’dir. Pozitron yayıcı radyonüklidler Siklotron adı verilen sistemlerde yapay olarak oluşturulurlar. Çekirdeklerinde proton (pozitif yük) fazlalığı vardır. Kararlı hale geçmek için bozunurken çekirdekten pozitif yüklü bir elektron (pozitron) partikülü fırlatırlar.

Pozitron Emisyon Tomografisi Temel prensipler Pozitron partikülü ortamda kısa bir mesafe ilerledikten sonra başka bir atomun gerçek (negatif yüklü) elektronu ile çarpışır. İki kütle de yok olur ve enerjiye dönüşerek birbirine zıt hareket eden 511 kiloelektronVolt (keV) sabit enerjide iki gama ışını oluşur. Bu olay “pozitron yokolması” veya “çift oluşumu” olarak isimlendirilir.

Pozitron Emisyon Tomografisi Temel prensipler C-11, N-13 ve O-15 radyonüklidleri Çok kısa yarı ömürlüdürler. Taşınmaları ve dağıtımları mümkün değildir. F-18 ve bununla işaretlenmiş radyofarmasötikler Nispeten uzun yarı ömürlü (110 dakika) Belirli mesafelere dağıtılması mümkündür.

Pozitron Emisyon Tomografisi Temel prensipler Pozitron yayıcı izotoplar Kısa yarı ömürlüdür. Yüksek enerjili gama fotonları vardır. Biyojenik niteliktedirler. Bu elementlerin kararlı izotopları bir çok biyolojik moleküllerin yapılarında bulunmaktadır. Pozitron yayıcı izotoplar ilgili biyolojik moleküle kolayca bağlanabilmektedir. Organizma içerisindeki değişik biyokimyasal ve metabolik olayları izleyebilecek radyofarmasötiklerin üretilebilmesi potansiyeli sunarlar.

Pozitron Emisyon Tomografisi PET kamerası Nükleer Tıpta kullanılan konvansiyonel gama kameradan farklı olarak daha çok BT cihazına benzerler. Dairesel tarzda dizayn edilmiştir. Deteksiyon ünitesinin iç yüzeyi yüksek enerjili gama ışınlarını (511 keV) durdurabilecek nitelikteki kristal paketlerinden (BGO, LSO vb) oluşmuştur.

Pozitron Emisyon Tomografisi PET kamerası Karşılıklı iki dedektör ancak aynı anda foton saptarsa bunun bir “çift oluşum” olayı olduğunu algılar ve sisteme kaydeder (elektronik deteksiyon) Klasik gama kameralardan farklı olarak Kollimatör kullanımına gerek kalmaz Görüntü kalitesi (uzaysal rezolüsyon) çok daha iyidir invivo radyofarmasötik konsantrasyonunun mutlak ölçümüne olanak tanır.

Pozitron Emisyon Tomografisi PET kamerası Coincidens PET kamera Tam dedektörlü olmayan PET kamera Tam dedektörlü PET kamera PET&CT kamera

Pozitron Emisyon Tomografisi PET kamerası

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG biyodağılımı FDG tıpkı D-glukoz gibi hücre membranından geçerek heksokinaz enzimi ile FDG-6-fosfat’a fosforilize edilir, ancak bu kademeden sonra katobolize edilemez ve hücre içinde birikir. FDG damar doku FDG-6-P Glukoz G-6-P

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG biyodağılımı Glukoz kullanımı ve metabolizması artmış dokular PET görüntülerinde normal dokulara göre daha yüksek sayım konsantrasyonu gösteren hipermetabolik odaklar olarak, Glukoz metabolizması azalmış dokular PET görüntülerinde normal dokulara göre daha düşük sayım konsantrasyonu gösteren hipometabolik odaklar olarak gözükürler.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG biyodağılımı Beyin gri korteksteki yüksek miktarda glukoz kullanımından dolayı beyin çok yoğun FDG tutar. Myokard tutulumu hastanın açlığı ile ilişkili olarak değişir. Toklukta glukoz kullanımı arttığı için myokarddaki FDG tutulumu daha belirgindir. Uzun süreli açlıklarda myokard tutulumu çok azalır. Karaciğer daha düşük yoğunlukta, ancak homojen olarak FDG tutar. Mide ve barsak tutulumları kişiden kişiye değişkenlik gösterebilir. İskelet kasları özellikle aktivasyon durumunda iseler çok yoğun FDG tutarlar.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET görüntüleme tekniği FDG-PET hasta minimum 4 saat aç iken yapılır. FDG-PET çalışması için glukoz seviyesinin 70-150 mg/dl olması istenir. Glukoz seviyesi uygun ise damar yolu açılarak 10 mCi FDG enjekte edilir. FDG enjeksiyonundan sonra için 1 saat bekletilir. Bekleme süresinin sonunda klasik bir PET çalışmasında tabanından uyluk bölgesine kadar olan alan (tüm vücut) görüntülenir.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET görüntüleme tekniği Görüntüleme süresi konvansiyonel PET kameralarda yaklaşık bir saattir (modern PET/CT kameralarda ise 15 dakikadır). Malign melanomlarda veya beyin-periferik alt ekstremite metastazı şüphelenilen kanserlerde diğer vücut bölgeleri de taranır.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET görüntüleme tekniği Onkolojik bir çalışma sonucunda hastanın alacağı tüm vücut dozu 7.8-10 mSv; kritik organ olan mesane dozu ise 40-60 mSv’dir. Radyasyon dozunun düşük olması nedeniyle FDG-PET çalışmaları küçük çocuklara da uygulanabilmekte Gerekirse kısa süre aralıklarla tekrarlanabilmektedir.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET görüntülerinin yorumlanması

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET görüntülerinin yorumlanması

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET görüntülerinin yorumlanması FDG tümöre spesifik bir ajan değildir. FDG-PET görüntülerinde izlenen hipermetabolik odaklar her zaman tümöral bir odağı yansıtmaz. En sık karşımıza çıkan yanlış pozitiflik sebepleri akut ve granülomatöz infeksiyon odaklarıdır. Nadir görülen ve düşük glukoz afiniteli bazı habis tümörler yeterli FDG uptake’i göstermeyebilirler. Bronkoalveoler kanserler, karsinoidler ve musinöz kanserler en sık raslanan yanlış negatiflik nedenleridir.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar FDG-PET yönteminin onkolojideki temel endikasyonları Şüpheli bir kitlede habaset araştırması Bilinen tümörlerde evrelendirme Tedavi sonrası takip ve nükslerin erken tanısı Tedaviye cevabın belirlenmesi Primer tümör grade’lemesi ve prognoz tayini Bilinen bir kitlede biyopsi yerinin belirlenmesi Radyoterapi planlanması

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Şüpheli bir kitlede habaset araştırması

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Bilinen tümörlerde evrelendirme Yeni tanı konan kanserlerde tümörün bölgesel lenf nodlarına yayılımının ve uzak metastazlarının belirlenmesi (ilk evrelendirme) Tedavi edilmiş kanserlerde rezidiv ve/veya nükslerin ve de metastazların belirlenmesi (yeniden evrelendirme) FDG-PET’in eklenmesiyle hastaların % 15-30’inde konvansiyonel yöntemlerle yapılan evrelendirme değişmektedir.

FDG PET in the Initial Evaluation of Colorectal carcinoma There are ~133,200 new cases/year in the US. Diagnosis based on colonoscopy Preoperative staging: intraoperatively Preoperative staging with FDG PET: Good sensitivity for detection of primaries, F+ inflammatory bowel disease Poor performance for regional LN involvement Better sensitivity and specificity than CT for detection of hepatic metastases

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Bilinen tümörlerde evrelendirme Hodgkin Lenfoma. tedavi öncesi ve tedavi sonrası

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Tedavi sonrası takip ve nükslerin erken tanısı Ameliyat ve/veya radyoterapi sonrası vücudun anatomik bütünlüğü bozulduğu için BT veya MR’ın yorumu zorlaşmaktadır. Radyoterapi ve/veya ameliyat sonrası gelişen nedbe ve/veya fibroz dokusunun rezidüel hastalıktan veya nükslerden ayırt edilmesi bu yöntemlerde önemli problem olarak karşımıza çıkmaktadır FDG-PET temel olarak glukoz metabolizmasının gösterdiği için anatomik yapının bozulmasından etkilenmez. Nedbe veya nekroz dokusunda glukoz metabolizmasının düşük olması nedeniyle bu yöntemle tümör nüksleri kolayca ayırt edilebilmektedir.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Tedavi sonrası takip ve nükslerin erken tanısı Konvansiyonel görüntüleme yöntemlerinin negatif olmasına rağmen tümör belirteçlerinin yükseldiği durumlarda nüks araştırması Opere kolon ca. BT ve MR normal Açıklanamayan CEA yüksekliği.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Tedaviye cevabın belirlenmesi Klasik olarak radyoterapi veya kemoterapi sonrasında anatomik görüntüleme yöntemlerinde kitlenin küçülmesi ile tedaviye cevabın oluştuğu kabul edilmekle birlikte; BT’de negatif olarak kabul edilen 1 cm’den küçük lenfadenopatilerin aktif tümör dokusu içerdiği, BT’de 1 cm’den büyük olduğu halde tümör dokusu içermeyen lenfadenopatilerin varlığı FDG ile tespit edilebilmektedir. Kemoterapinin erken dönemlerinde FDG uptake’inin azalması tedaviye iyi cevabın bir kanıtıdır. Kemoterapiye rağmen FDG uptake azalmayan tümörlerde uygulanan tedavi şeklinin değiştirilmesi önerilmektedir.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Tedaviye cevabın belirlenmesi

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Primer tümör grade’lemesi ve prognoz tayini Bir çok tümörde FDG tutulumu yoğunluğu arttıkça tümörün agressifleştiği ve prognozun kötüleştiği bilinmektedir Bilinen bir kitlede biyopsi yerinin belirlenmesi Heterojen kitlelerde FDG-PET ile metabolik olarak en aktif bölgeler belirlenerek biyopsiye yön verilebilmektedir.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkolojik endikasyonlar Bilinen bir kitlede biyopsi yerinin belirlenmesi

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkoloji dışı endikasyonlar Nörolojik endikasyonlar Cerrahi tedavi düşünülen medikal tedaviye dirençli epileptik odakların lokalizasyonu İnteriktal safhada epileptik odak normal beyin dokusuna FDG-PET’de göre daha hipometabolik gözükür. İktal dönemde yapılan beyin perfüzyon SPECT çalışmasında epileptik odak normal beyin dokusuna hipermetabolik gözükür. Alzheimer hastalığının erken tanısı ve diğer tip demanslardan ayırıcı tanısı Bilateral simetrik olarak parieto-oksipital korteksde glukoz metabolizmasının azalması Alzheimer hastalığının erken dönemi için tipik bir bulgudur.

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkoloji dışı endikasyonlar Kardiyolojik endikasyon - Canlı myokard dokusunun gösterilmesi

Pozitron Emisyon Tomografisi FDG-PET onkoloji dışı endikasyonlar Kardiyolojik endikasyon Canlı myokard dokusunun gösterilmesi Canlı myokard dokusu içeren bölgelerin kasılma fonksiyonları revaskülarizasyon tedavisinden sonra iyileşme şansına sahiptir. Myokard perfüzyon SPECT incelemesinde hipoperfüze olarak izlenen ve enfarktüs olarak değerlendirilen alanların FDG-PET çalışmasında viable olduğu izlenebilmektedir.