AnnibaleAnnibale VersariVersariUnità Operativa di Medicina Nucleare Unità Operativa di Medicina Nucleare –– Centro PETCentro PET

AziendaAzienda OspOsp. Arcispedale S.. Arcispedale S.MariaMaria NuovaNuova –– Reggio EmiliaReggio Emilia

IntegrazioneIntegrazionedell’dell’imagingimaging

morfologico e metabolico morfologico e metabolico in Radioterapiain Radioterapia

PETPETPPositronositron EEmissionmission TTomographyomographyPPositroneositrone particellaparticella ++

EEmissionemissione e.m.e.m.

TTomografiaomografia rilevazione dei segnali contrapposti in rilevazione dei segnali contrapposti in ““coincidenzacoincidenza”” e ricostruzione, secondo i 3 assi e ricostruzione, secondo i 3 assi ortogonali, del corpo in ortogonali, del corpo in totototo o di segmenti (cervello, o di segmenti (cervello, torace, pelvi ecc.) torace, pelvi ecc.)

= 511 KeV = 511 KeV

+

-

PETPET

La PET La PET valuta gli aspetti valuta gli aspetti fisiologici e biochimicifisiologici e biochimicipiuttosto che quelli anatomicipiuttosto che quelli anatomici

offre una prospettiva diversa della malattiaoffre una prospettiva diversa della malattia(caratterizzazione biologica)(caratterizzazione biologica) ponendo le ponendo le premesse per una premesse per una diagnosidiagnosi

-- più precocepiù precoce-- più precisapiù precisa

Caratteristiche fisiche Caratteristiche fisiche deidei emettitoriemettitori

IsotopoIsotopo TT1/21/2 ((minmin)) EmissioneEmissione

1818FF 109.80109.80 ++ ((96.9%)96.9%)1111CC 20.3820.38 ++ (99.8%)(99.8%)1515OO 2.032.03 ++ (99.8%)(99.8%)1313NN 9.969.96 ++ (100%)(100%)

Metabolismo del glucosio

18F-fluoro-2-desossi-D-glucosio

18F-FDG

Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti sani

SANGUE - TESSUTO

glucosio glucosio

18FDG 18FDG

esochinasi

G-6-P-asi

3esochinasi

G-6-P-asi

18FDG-6-PO4

=

=

G-6-PO4

G-1-PO 4

glicogeno

F-6-PO 4

CO 2+H2OMem

bran

a ca

pilla

re

1818FF--FDG in Oncologia FDG in Oncologia Perché?Perché?

La trasformazione maligna della maggior parte delle La trasformazione maligna della maggior parte delle cellule si associa ad un elevato consumo di glucosiocellule si associa ad un elevato consumo di glucosio

L’incremento del consumo di glucosio è maggiore nei L’incremento del consumo di glucosio è maggiore nei tumori a rapida crescita e più aggressivitumori a rapida crescita e più aggressivi

La captazione di FDG è legata al numero di cellule La captazione di FDG è legata al numero di cellule vitalivitali

Metabolismo di Glucosio ed FDG nei tessuti neoplastici

SANGUE - TESSUTO

glucosio glucosio

18FDG 18FDG

esochinasi

G-6-P-asi

3esochinasi

G-6-P-asi

18FDG-6-P4=

=

G-6-P

G-1-PO 4

glicogeno

F-6-PO 4

CO 2+H2OMem

bran

a ca

pilla

re

PET e Radioterapia ?PET e Radioterapia ?

Perché ?Perché ?

L’errore nella definizioneL’errore nella definizione del targetdel target può essere può essere il piùil più gravegrave erroreerrore

dell’interadell’intera catena delcatena del trattamento radioterapicotrattamento radioterapico

Mistakes happen when you donot look carefully first

Iotti C. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004

Gli errori si fanno quando non si guarda bene prima

PET in Radioterapia

Stadiazione

Localizzazionetarget ed

organi circostanti

Conformazionedel fascio

Simulazione(CT)

Calcolo dose ed ottimizzazione fascio

Rimodellamento biologicodel target

Verifica del piano e Trattamento

Scelta del fascio PET

PETRISPOSTA

RT

DIAGNOSI

PET in RadioterapiaPET in Radioterapia

RimodellamentoRimodellamento del bersaglio secondo le del bersaglio secondo le caratteristiche metaboliche del tumore:caratteristiche metaboliche del tumore:Metabolismo glucidicoMetabolismo glucidicoProliferazione cellulareProliferazione cellulareIpossiaIpossia

Rimodellamento biologico del target

PETPET

Risoluzione spaziale inferiore a CT e MRIScarsità di riferimenti anatomiciNumerosi e variabili foci di captazione fisiologica di

FDG

Un attento confronto con CT or RMI è indispensabile per evitare errori

(in modo particolare nei tumori del distretto capo-collo)

TC

PET

Fusionedelle

Immagini

TC + PET

LaLa valutazione combinata valutazione combinata migliora l’accuratezzamigliora l’accuratezza didi

PET e CTPET e CTStadiazione linfonodale dei tumoridi capo e collo

ACCURATEZZACT 0.81PET 0.91CT + PET 0.97

Zimny 2002

TACTAC [[1818F] FDG PETF] FDG PET

PET/TACPET/TAC imagesimages fusionfusion

Riproducibilità della posizione del paziente

Lettinopiatto Sistemi di posizionamento

LaserSistema di Immobilizzazione

Fioroni F. “PET and Radiation Therapy” - SNM Meeting Filadelfia , Giugno 2004

Markers cutaneiPET

Goccia di18F-FDGMarker di carta assorbente

Markers cutanei

CT/PETImmagine morfo/funzionale

CT PET PET/CT

V.M. 51 anniCa mammario operatoIncremento CA 15.3

CT-PET: chiara localizzazione delle lesioni

Fazio F. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003 HSR Milano

Localizzazione Anatomica LesioniLocalizzazione Anatomica Lesioni

PET (+TC)PET (+TC)(n =196)

PET/TCPET/TC(n = 207)(n =196) (n = 207)

LocalizzabiliLocalizzabili 166/196166/196 200/207200/207

(non ambigue)(non ambigue) (84.7%)(84.7%) (96.6%)(96.6%)

Fazio F “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003

PET in Radioterapia OncologicaPET in Radioterapia OncologicaPrincipali indicazioniPrincipali indicazioni

Carcinoma polmonare “non a piccole cellule”Carcinoma polmonare “non a piccole cellule”Carcinoma del collo uterinoCarcinoma del collo uterinoTumori del capoTumori del capo--collocollo

In evoluzioneIn evoluzioneCarcinoma del pancreasCarcinoma del pancreasCarcinoma della prostataCarcinoma della prostata

CarcinomaCarcinomaPolmonarePolmonare

ResultsResultsLungLung cancercancer

PatientsPatientsNN %%

StageStage changechange 10/2610/26 3838ManagementManagement changechange 13/2613/26 5050

Radiation therapyRadiation therapy 15/2615/26 5858RadiotherapyRadiotherapy planplan changechange 6/156/15 4040

Versari A et al, Eur J Nucl Med, 2002

Paziente con atelettasia

atelettasia

C.M. Carcinoma polmonare

CarcinomaCarcinomadella cervice uterinadella cervice uterina

Tumori GinecologiciTumori GinecologiciImpatto della PET Impatto della PET

sulla gestione del pazientesulla gestione del paziente22 pazienti

PazientiPazientinn %%

Variazione di stadioVariazione di stadio 6/226/22 2727Variazione di terapiaVariazione di terapia 11/2211/22 5050

RadioterapiaRadioterapia 9/229/22 4141Variazione piano Variazione piano radioterapicoradioterapico 2/92/9 2222

Versari A et al, Eur J Nucl Med, 2002

vescica

rettotumore

Fusione PET-CT CT

M.E. 82 anni Ca cervice uterina: stadiazione

LN Pelvico

Fusione PET-CT

Lettino piatto

V.F.45 anni

Ca Cervice

Stadiazione

P.G. 58 anni

Ca Cervice uterina

Stadiazione

PET: meta linfonodi iliaci e para-aortici

Carcinoma della Cervice uterinaCarcinoma della Cervice uterinaFDGFDG--PET e PianoPET e Piano RadioterapicoRadioterapico

IMRT sottoIMRT sotto guidaguida PETPETpermettepermetteunun trattamentotrattamento a dosea dose

modulatamodulatainin pazientipazienti conconlinfonodi paraaortici positivilinfonodi paraaortici positivi

Mutic S et al, Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003

TumoriTumoridel capodel capo--collocollo

FDGFDG--PET:PET: TumoriTumori del capodel capo--collocolloRicercaRicerca didi metastasi linfonodali laterometastasi linfonodali latero--cervicalicervicali

PET CTPET CTSensitivity 78% 57%Specificity 100% 90%PPV 100% 80%NVP 78% 75%Accuracy 92% 76%

Myers et al., 1998

MM NO. PET POS

5 44 10 (23%)

6-10 29 24 (83%)

>10 41 41 (100%)

Total 114 75 (66%)Crippa et al, 2000

Carcinoma laringeo

T1N2M0 NasopharynxT1N2M0 NasopharynxCarcinoma

del rinofaringe

CarcinomaCarcinomadella prostatadella prostata

??

CT

80 y/o man pre-RT

C-11 acetate F-18 FDG

Miller T. “PET and Radiation Theraphy” Reggio Emilia Ottobre 2003

C-11 Acetate C-11 CholineKotzerke et al,Nuclearmedizin 2003

CarcinomaCarcinomadel pancreasdel pancreas

Carcinoma Pancreatico

IpossiaIpossiatumoraletumorale

IPOSSIA TUMORALEIPOSSIA TUMORALE

La rapida crescita del tumore può generare una La rapida crescita del tumore può generare una discrepanza fra la massa neoplastica e la discrepanza fra la massa neoplastica e la

vascolarizzazionevascolarizzazione

Insufficienza del flusso ematicoInsufficienza del flusso ematicoin alcune aree del tumorein alcune aree del tumore

Aree di Aree di ipossiaipossia

Ridotta sensibilità alla RadioterapiaRidotta sensibilità alla Radioterapia

IpossiaIpossia TumoraleTumoraleRadiofarmaciRadiofarmaci PETPET

18F-fluoromisonidazolo (18F-FMISO)

60Cu-diacetyl-bis(N(4)-methylthiosemicarbazone (60Cu-ATSM)

MeccanismoMeccanismo didi captazionecaptazioneTessuto ischemicoTessuto ischemico:: bioriduzionebioriduzione ee deposizionedeposizioneTessuto benTessuto ben--ossigenatoossigenato:: rapida rimozionerapida rimozione

PET e carcinomaPET e carcinoma della cervice uterinadella cervice uterinaIpossiaIpossia TumoraleTumorale

6060CuCu--ATSMATSM--PETPET

Intensa captazioneRecidiva a 6 mesi

Bassa captazioneLibero da malattia a 23 mesi

DehdashtiDehdashti F et al., F et al., IntInt J Radiation Oncology J Radiation Oncology BiolBiol Phys, 2003 Phys, 2003

TumoriTumori di capo edi capo e collocolloIpossiaIpossia

LaLa captazionecaptazione didi FMISOFMISO correlacorrela con la pO2 delcon la pO2 del tumoretumore

median pO2 [mmHg]403020100-10

3

2

1

tum

or/m

uscl

e ra

tio 2

h

FDG SUV

• 8.6

pO2 mediana• 9.7 mmHg

T/M* FMISO

• 2.2*tumour / muscleratio at 2h p.i.

((ZimnyZimny 2002)2002)

FDGFDG--PETPETCasistica totale: 87 Casistica totale: 87 pazpaz.oncologici.oncologici

PazientiPazienti

nn %%ModificazModificaz. stadio. stadio 26/8726/87 3030ModificazModificaz. terapia. terapia 37/8737/87 4343

RadioterapiaRadioterapia 43/8743/87 4949ModificazModificaz. piano di trattamento . piano di trattamento 13/4313/43 3030

VersariVersari AA etet alal EurEur JJ NuclNucl MedMed 20022002

Casistica Medicina Nucleare ASMN – Radioterapia Ist.Ricerca sul Cancro di Candiolo –TOperiodo Dic.2000-Dic.2001

Sviluppo della PET in ItaliaSviluppo della PET in Italia

0

5

10

1520

25

30

35

40

1993 1995 1997 1999 2001 2003

1 4 5 8

17

36

05000

1000015000200002500030000350004000045000

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

2000 2400 3700 4600 7800

14200

24000

Scanners

Examinations 40000

FDGFDG--PET in RadioterapiaPET in RadioterapiaConclusioniConclusioni

–– Scelta più accurata dei pazienti da trattareScelta più accurata dei pazienti da trattare

–– Miglior definizione del campo di irradiazioneMiglior definizione del campo di irradiazione

–– DefinizioneDefinizione anatomoanatomo--funzionale del volume funzionale del volume bersagliobersaglio

–– Ottimizzazione dei piani di trattamento inOttimizzazione dei piani di trattamento inRadioterapiaRadioterapia ConformazionaleConformazionale-- aumento della dose sulla lesione neoplastica vitaleaumento della dose sulla lesione neoplastica vitale-- riduzione della dose di radiazione agli organi sensibiliriduzione della dose di radiazione agli organi sensibili

Mistakes happen when you do not

look carefully first

A promiseIn the PET

Without PET

With PETe

RadioterapiaRadioterapia

PETPET

3rd

2007

Grazie per l’attenzionee arrivederci

a