IMAGING

STRUTTURALE

IMAGING

MOLECOLARE

Radiologia

• TAC

• NMR

• Ecografia

Medicina Nucleare

• Scintigrafia

• SPECT

• PET

IMAGING MEDICOIMAGING MEDICO

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SITUAZIONI CLINICHE NELLE QUALI LE IMMAGINI CON TRACCIANTI SITUAZIONI CLINICHE NELLE QUALI LE IMMAGINI CON TRACCIANTI RADIOATTIVI SONO INDISPENSABILIRADIOATTIVI SONO INDISPENSABILI

Diagnostica differenziale delle sindromi parkinsoniane

Diagnostica differenziale delle demenze

Definizione precoce della sede ed estensione dello ‘stroke’

DD vasculite-sclerosi multipla

Staging/restaging linfomi, ca. colon retto, ca. polmone

Staging osseo etp. prostata ed etp. mammella

Diagnosi acuta embolia polmonare e dolore toracico acutoDiagnosi acuta embolia polmonare e dolore toracico acuto

Inquadramento diagnostico della patologia coronaricaInquadramento diagnostico della patologia coronarica

Valutazione della compromissione renale in varie situazioni (Valutazione della compromissione renale in varie situazioni (pielonefritepielonefrite))

Individuazione del drenaggio linfonodale (Individuazione del drenaggio linfonodale (‘‘linfonodo linfonodo sentinellasentinella’’))

InfezioneInfezione

……

Tecnica di registrazione

Fisiopatologia

Radiofarmaco

tracci

ante

IMAGING

MOLECOLARE

Definizione di Radiofarmaco (1)

Un radiofarmaco è definito come un farmaco radioattivo, che quando viene usato per scopi di diagnosi o terapia non induce risposte fisiologiche nel paziente.

http://lunis.luc.edu/nucmed/tutorial/radpharm/

probe

Definizione di Radiofarmaco (2)

Il disegno di questi composti si basa unicamente sulla funzionefisiologica indagata nell’organo bersaglio.

Le immagini che si producono non risentono della strutturadell’organo ma unicamente della funzione fisiologica.

Il meccanismo di localizzazione può essere da molto semplice(trapping fisico) a molto complesso (Atb-Atg)

http://lunis.luc.edu/nucmed/tutorial/radpharm/

probe

Definizione di Radiofarmaco (3)

Esiste una netta differenza fra radioisotopo e radiofarmaco.

Il I-123 è un radioisotopo con una sua tipica emivita fisica, ma non ha senso parlare di una sua emivita biologica.

Il NaI, invece ha una sua emivita biologica ed una nota distribuzionecorporea.

http://lunis.luc.edu/nucmed/tutorial/radpharm/

probe

http://http://chemlab.pc.maricopa.educhemlab.pc.maricopa.edu//periodicperiodic//foldedtable.htmlfoldedtable.html

0.976 Mev0.724 Mev

0.638 Mev

0.364 Mev

0.080 Mev

β- 0.25 Mev (2.8 %)

0.164 Mev

β- 0.335 Mev (9.3 %)

β- 0.608 Mev (87.2 %)

β- 0.812 Mev (0.7 %)

I131

53

Xe (stable)131

54

O

NH

O

O

CH3

OH

N

O

NH

O

O

123I

OH

OH

N

Iodo-deossiUridina (IUdR) Timidina

http://http://chemlab.pc.maricopa.educhemlab.pc.maricopa.edu//periodicperiodic//foldedtable.htmlfoldedtable.html

2-[18F]Fluoro-2-deossiglucosio (FDG)

TRACCIANTI PER IMAGING ONCOLOGICO

Metabolismo energetico (FDG)

Apporto metaboliti (aminoacidi)

Genoma (Oligonucleotidi e reporter)

Recettori (Steroidi)

Ossigenazione (Misonidazolo-18F-MISO)

Precursori (colina, acetato)

Acidi nucleici (Timidina)

IPOSSIA E TUMORI

Bassi livelli di O2 sono associati conRadioresistenzaRipresa di malattiaCattiva prognosi

F

OH

NO2

N N

FMISO

RNO2

MEMBRANE

RNO2 1e RNO25e RNH2

Retention

CH2CH2

Radioprotezione AIMN

Aspetti generali dei radiofarmaci

FARMACO: “Ogni sostanza o composizione presentata come avente proprietà curative o profilattiche delle malattie umane o animali , nonché ogni sostanza o composizione da somministrare all’uomo o all’animale allo scopo di stabilire una diagnosi medica o di ripristinare, correggere o modificare funzioni organiche o dell’animale” (D.Lvo 178 del 1991).Quindi

• i radiofarmaci prodotti commercialmente sottostanno alla legislazione dei farmaci;

• i radiofarmaci di produzione non commerciale (PET) seguono la normativa richiesta per la preparazione ed utilizzo dei prodottimagistrali.

Scintillation planar imaging

Radiogallio

Single Photon Emission Tomography (SPECT)

511 Kev

511 Kev

18F Nucleus

Electron

Gamma ray 511 KeV

Gamma ray 511 KeV

180°

99mTc Nucleus

Gamma ray

Positron emission

Single Photon emission

Positron

Coincidenza

Collimatore

PET SPECT

Vantaggi- Risoluzione spaziale superiore (4 mm) - Minor costo

- Maggiore disponibilità di traccianti molecolari - Studio di metabolismi più lenti

Svantaggi-Costo elevato e ciclotrone (o fornitura) - Risoluzione limitata (8-10 mm)

- Elevata esposizione alle radiazioni - Limitata disponibilità di traccianti funzionali e molecolari

PET CON FLUORODEOSSIGLUCOSIO

NORMALE ALZHEIMER

Sin

Sin

amartoma

carcinoma

Combining functional and anatomical imaging

Grosseto, settembre 1999

• Single acquisition console: PET and CT control• Separate PET and CT processing capabilities• Single table• Allegro PET, dual-slice CT

Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2003

David W. Townsend, J Nucl Med 2004 45: 4S-14S

Osman Ratib, J Nucl Med 2004 45: 46S-55S

Osman Ratib, J Nucl Med 2004 45: 46S-55S

EvoluzioneEvoluzione temporaletemporale dellodello statostato di di malattiamalattia

stato di malattia

alterazionefunzionale

alterazionestrutturale

alterazioneimmaginestrutturale

alterazioneimmaginefunzionale

alterazionestato di

benessere : sintomo

Tempo (minuti, ore, giorni, mesi)

Berrouschot J, J Cereb Blood Flow Metab. 1998 Aug;18(8):921-9

SPECT on admission (ECD)CT day 7CT on admission

R. hemiparesis, aphasia

probe

Bio-Molecular imaging

r a

ge

t

t

anatomical structure

Ct: f (specific cellular function/espression)e.g. receptors, synthetic activity, gene espression

Ct

K. Tatsh, Nucl Med Comm 2000

FDG

FP-CIT

ControlPS

NaI: ioduro di sodio

II compartimentoIodio Organico Tiroideo

Quantità totaleda 5.000 a 10.000 μg Tasso50 μg/d

III compartimentoIodio Organico Extratiroideo

Quantità totale: 500 μgVolume: 10 l (14%bw)

Concentrazione: 50 μg/l

Tasso12.5 μg/d

I compartimentoIodio Inorganico Extratiroideo

Quantità totale: 50 μgVolume: 25 l (35%bw)Concentrazione: 2 μg/l

30 ml/min48 l/d

150 μg/dIodio alimentare

18 ml/min

25 l/d

50 μg/d

37.5 μg/d75%

Iodio Urinario Iodio Fecale

Filetti S et al. Eur J Endocr 1999 141:443

Eskandari S J Biol Chem. 1997

Radioactive Iodine

Isotopo Emivita Energia gamma Dose assorb(mrem/uCi)

________________________________________________________________________________

123I 13.3 h 159 7.5131I 8.0 d 365 800

TcO4

TcO4-

NIS

Eskandari S J Biol Chem. 1997

Radioisotopi per scintigrafia tiroidea

Isotopo Emivita Energia gamma Dose assorbKeV (mrem/uCi)

________________________________________________________________________________

123I 13.3 h 159 7.5131I 8.0 d 365 80099mTc 6 h 140 1.0

I sotto forma di NaI-

Tc sotto forma di TcO4-

Nodulo tiroideo

• 5-10% di probabilità di sviluppare un nodulo della tiroide nel corso dellla vita• almeno 1/3 delle donne hanno 1 nodulo della tiroide• i casi di cancro della tiroide sono lo 0.004% annuo (12,000 per anno negli U.S.A.)

http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html

Linee guida della American Association of Clinical Endocrinology

Probabilità di carcinoma della tiroide su nodulo tiroideo•Benignità

• Storia familiare di tiroidite autoimmune• Storia familiare di noduli benigni o gozzo• Sintomi di iper od ipotiroidismo• Dolore e tumefazione associati al nodulo• Nodulo soffice, mobile, liscio• Gozzo multinodulare senza un nodulo predominante

•Malignità• Età <20 a. o >70 a.• Due volte più probabile nel maschio• Disfagia o raucedine• Storia di irradiazione nella regione del collo durante la infanzia o la adolescenza• Nodulo duro, fisso, irregolare• Linfonodi latero-cervicali• Storia pregressa di cancro della tiroide

http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html

Linee guida della American Association of Clinical Endocrinology

Strumenti diagnostici per l’inquadramento del nodulo tiroideo

•Diagnostica di laboratorio•Scintigrafia tiroidea•Ecografia tiroidea•Risonanza magnetica e TAC•FNA

http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html

Linee guida della American Association of Clinical Endocrinology

Scintigrafia tiroidea

Nodulo “freddo” con captazione ridotta rispetto al parenchima circostanteNodulo “normocaptante” con captazione ugualeNodulo “caldo” con captazione aumentata od esclusiva

• Indagine di primo livello nei casi di• Gozzo nodulare asimmetrico• Ipertrofie lobari che simulano noduli o masse• Masse retrosternali• Tiroide ectopica

• Secondo livello nei casi di• TSH soppresso• FNA negativo se si voglia intraprendere terapia con T4• In caso di FNA sospetto o non diagnostico

E’ comnque uno strumento molto utilizzato dato che molti clinici lo conoscono bene e ne sanno interpretare i risultati

http://www.aace.com/clin/guides/nodule.html

Nodulo “freddo”

Donna di 23 a. con ingrandimento del lobo sin.

http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c71

Nodulo “freddo”

Pt. is a 61 year-old female with suppressed TSH, and a diffusely enlarged thyroid. The patient denies weight loss, tremors, palpitations, restlessness, or heat intolerance. Thyroid function tests reveal the following values:

Free T4 11.9 pmol/L (nl 10.3 - 30.6)Free T3 317 PG/DL (nl 230 - 420)TSH 0.16 uIU/m (nl .51 - 4.90)

Thyroid uptake and a thyroid pertechnetate scan were requested.

http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c78

Toxic multinodular goiter

64 y.o. WF with suppressed TSH (.07 ), normal T3/T4, and a 1cm palpable nodule in the right lobe of the thyroid gland.

http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c83

Toxic adenoma

Pt is a 72 y.o. female with heat intolerance, weight loss, palpitations, and tremulousness. Physical exam shows a nontender, enlarged, regularly contoured gland of approximately twice normal size. No nodules were appreciated.The TSH is suppressed to less than 0.01 uIU/ml.

http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c1

Greaves disease

Paz. femmina di 51 a. con ipertiroidismoBenessere fino ad 1 mese fa, poi perdita di peso, stancabilità, inappetenza, dolore e tumefazionecervicale. Non sintomi oculari. Tachicardia e calore cutaneo.FT4 3.4 ng-dl (0.8-1.8 ng/dl), TSH 0.01 uU/ml (0.4-5.5 uU/ml)

http://gamma.wustl.edu/tr007te122.html

Tiroidite subacuta

0 2 4 6 8 10 24mesi

Iper

Eu

Ipo

Guarigione

Normalità

T3

T4

TSH

Radioactive Iodine Treatment

Radioactive iodine is the most widely recommended permanent treatment of hyperthyroidism. This treatment takes advantage of the fact that thyroid cells are the only cells in the body which have the ability to absorb iodine. In fact, thyroid hormones are experts at doing just that. By giving a radioactive form of iodine gives off a poisonous type of radiation, the thyroid cells which absorb it will be damaged or killed.Because iodine is not concentrated by any other cells in the body, there is very little radiation exposure (or side effects!) for the rest of the body.Radioiodine can be taken by mouth without the need to be hospitalized.This form of therapy often takes one to two months before the thyroid has been killed, but the radioactivity medicine is completely gone from the body within a few days. The majority of patients are cured with a single dose of radioactive iodine...........

http://www.endocrineweb.com/hyper4.html

0.976 Mev0.724 Mev

0.638 Mev

0.364 Mev

0.080 Mev

β- 0.25 Mev (2.8 %)

0.164 Mev

β- 0.335 Mev (9.3 %)

β- 0.608 Mev (87.2 %)

β- 0.812 Mev (0.7 %)

I131

53

Xe (stable)131

54

CARATERISTICHE FISICHE DEL 131I UTILI AI FINI TERAPEUTICI

• Il 131I emette particelle beta che depositano il 90% della loro energia in una sferadi meno di 1 mm di diametro.

• Il 131I emette particelle gamma che vengono sfruttate per la registrzionedall’esterno e che partecipano alla dose dissipata per meno del 10% (e su raggio molto più)

• Il 131I decade con T/2 di 8 giorni che rende possibile il trattamento nei pazientiambulatoriali

• L’energia emessa nel decadimento del 131I è sufficientemente penetrante per omogeneizzare spazialmente la dose tissutale

TRATTAMENTO CON RADIOIODIO PER PATOLOGIA TIROIDEA NON-NEOPLASTICA

Malattia di Graves che recidivi dopo un ciclo completo di terapia con tireostatici

Gozzo multinodulare tossico

Adenoma tossico

CARATTERISTICHE DEL TATTAMENTO CON I-131 NELL’IPERTIROIDISMO

Miglioramento dei sintomi entro 4-6 sett. e risoluzione in 10-12 sett.

Possibilità di insorgenza di ipotiroidismo già dopo 12 sett., complicanza inevitabile nei paz. con m. di Graves, rara nel gozzo multinodulare tossico ed eccezionale nei portatori di A. Tossico

EFFETTI COLLATERALI DEL TATTAMENTO CON I-131 NELL’IPERTIROIDISMO

Non vi sono effetti da carico di I: le preparazioni carier-free sono circa 8 ng di iodio/mCi

Rari sintomi di tiroidite attinica

Accentuazione dei sintomi in 1% entro 3-5 gg. dalla dose

Non incremento significativo dei casi di carcinoma della tiroide fra i trattati

Non incremento significativo delle leucemie

Oftalmopatia post-trattamento del 20% (pari alla post-chirurgica e post-tireostatica)

Impossibile la valutazione statistica dei rari casi di danno al ricorrente ed alle paratiroidi

Prassi di esecuzione del trattamento con radioiodio per ipertiroidismo

Controllo di effettiva corrispondenza coni criteri di inclusione (recidiva di Graves)

Controllo valori di emocromo

Esecuzione di curva di captazione del radioiodio per stimare la dose da somministrare

In caso di donna in età fertile, valutare la possibilità di stato di gravidanza

Consenso informato del paziente

Istruzioni per il comportamneto (Radiation Protection 97 della European Commission)

The patient is an 83 year old female with a distant history of papillary thyroid cancer, status postsub-total thyroidectomy in 1985. Pt had been lost to follow up and was being seen in the endocrine clinic for routineevaluation. Whole body iodine scintigraphy was requested.

http://160.151.63.50/cgi-win/nuclear.exe?c93

Thyroid carcinoma with lung metastases

Radioactive Iodine Treatment

Radioactive iodine is the most widely recommended permanent treatment of hyperthyroidism. This treatment takes advantage of the fact that thyroid cells are the only cells in the body which have the ability to absorb iodine. In fact, thyroid hormones are experts at doing just that. By giving a radioactive form of iodine gives off a poisonous type of radiation, the thyroid cells which absorb it will be damaged or killed. Because iodine is not concentrated by any other cells in the body, there is very little radiation exposure (or side effects!) for the rest of the body. Radioiodine can be taken by mouth without the need to be hospitalized. This form of therapy often takes one to two months before the thyroid has been killed, but the radioactivity medicine is completely gone from the body within a few days. The majority of patients are cured with a single dose of radioactive iodine.The only common side effect of radioactive iodine treatment is underactivity of the thyroid gland. The problem here, is that the amount of radioactive iodine given kills too many of the thyroid cells so that the remaining thyroid does not produce enough hormone, a condition called hypothyroidism. There is no evidence that radioactive iodine treatment of hyperthyroidism causes cancer of the thyroid gland or other parts of the body, or that it interferes with a woman's chances of becoming pregnant and delivering a healthy baby in the future. It is also important to realize that there are different types of radioactive iodine (isotopes).

http://www.endocrineweb.com/hyper4.html