AZIENDA USL DELLA VALLE D’AOSTA

Dipartimento di diagnostica per immagine e radiologia interventistica

Struttura complessa di MEDICINA NUCLEARE

La Medicina nucleare di Aosta

Chi siamo

4 medici specialisti5 T.S.R.M. (tempo pieno)1 T.S.R.M. (part-time)1 Biologo2 Amministrative2 Ausiliarie

Struttura del reparto

Struttura del reparto

Zona non classificataAccettazioneArchivio, sala mediciStudio del Direttore e dei medici

Zona sorvegliataDensitometria ossea computerizzata

Zona controllataRadiofarmacia e somministrazioneLaboratorio2 sale diagnostiche con Gamma camere

La medicina nucleare è quella branca della medicina che si basa sull’utilizzo a scopo diagnostico e terapeutico di traccianti radioattivi, cioè sostanze “marcate” con radionuclidi (radiofarmaci).

Il loro utilizzo avviene in forma “non sigillata”- in vivo -con la somministrazione al paziente di radiofarmaci che si distribuiscono nell’organismo seguendo le specifiche vie metaboliche.L’”imaging” diagnostico in Medicina Nucleare è cosi il frutto della distribuzione della radioattività nel sistema biologico: prevede perciò la captazione, l’accumulo e la eventuale dismissione del radiofarmaco: il risultato èquindi una informazione diagnostica dal carattere sia funzionale che morfologico.

•La prima applicazione pratica di un radiocompostofu di George de Hevesy nel 1911.•Sospettò che il cibo che gli veniva proposto a pranzofosse regolarmente ottenuto da avanzi dei giorniprecedenti.•Per confermare il sospetto de Hevesy utilizzò unaminuscola quantità di materiale radioattivo nel suopranzo …..•Quando lo stesso cibo gli fu servito… ,”it was radioactive!”

La storia ha dimenticato la sua padrona di casa, ma George de Hevesy ottenne ilpremio Nobel nel 1943 e ilriconoscimento “Atoms for Peace” nel 1959.

La Radioattività: storiaNovembre 1895: Wilhelm Conrad Roentgen, studiando le scariche di corrente nei tubi a vuoto, osserva l’emissione di radiazioni invisibili: i Raggi X.Nel febbraio del 1896, ad opera di E.Frost, i raggi X sono utilizzati in Medicina per diagnosi radiografica.Marzo 1896: Antoine Henry Bequerel verifica che la Pecblenda, minerale di Uranio,causa l’annerimento delle lastre radiografiche in assenza di luce: scopre la radio-attività naturale.1899: Ernest Rutherford identifica due tipi di radiazioni emesse dalla Pecblenda e li chiama raggi α e raggi β; nel 1900 Paul Villard identifica i raggi γ. Nel 1896 Thomas Edison riferisce di danni agli occhi causati dai raggi X. N. Teslaavverte sulla necessità di evitare la permanenza in prossimità dei tubi a raggi X durante il loro funzionamento e D.W. Gage pubblica uno studio sugli effetti dei raggi X: caduta di capelli e lesioni cutanee.Dicembre 1898: Pierre Curie e Maria Slodokovska da alcune tonnellate di Pecblendaestraggono un grammo di un nuovo elemento: il Radio. Henry Becquerel ne riceve in dono una piccola quantità, che ripone nella tasca dei pantaloni. Giunto in laboratorionota una ustione sulla pelle in corrispondenza della tasca.1910 Il padre gesuita Theodor Wulf effettua misure di radioattività al suolo ed in cima alla Torre Eiffel. Nel 1912 Victor Hess scopre i raggi cosmici.

La Radioattività: storiaAnni 10: i ciarlatani entrano nel “business” radioattivo: si brevettano sostanze A base di minerali di radio per la cura dell’artrite e di disfunzioni sessuali: nel 1932il miliardario americano Byers muore in seguito all’assunzione di queste sostanze.Nel 1915 la British Roentgen Society propone i primi standard per la protezione dei lavoratori e della popolazione dagli effetti indesiderati delle radiazioni.1925 Uso della radioterapia per la cura del cancro.1927 Studio degli effetti genetici delle radiazioni.1928 Primo congresso dell’International Comitee on X-ray and Radium Protectionda cui trarrà origine l’ICRP.1938 Strassmann e Meitner scoprono che bombardando l’uranio con neutroni lentiSi può produrre la scissione del nucleo con liberazione di energia: si scopre la Fissione nucleare.1942 Enrico Fermi realizza la “pila” di uranio e grafite CP-1 con la quale dimostra di poter indurre e sostenere in modo controllato la reazione di fissione a catena: nasce il prototipo di reattore nucleare.

APPLICAZIONI DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI

Applicazioni mediche diagnostiche e terapeutiche.

- Produzione di energia da fissione nucleare.

- Misure finalizzate al controllo di processi di produzione industriale, impianti di sterilizzazione, controlli non distruttivi su impianti

-Sicurezza: ad es. ispezioni aeroportuali di bagagli.

- Ricerca industriale, universitaria e medica.

- Agrobiologia.

- Archeologia e tecniche di datazione, geologia e prospezione mineraria.

Gestione del paziente in medicina nucleare e sua radioprotezione

"Life on earth has developed with an ever presentbackground of radiation. It is not something new, inventedby the wit of man: radiation has always been there."

Esposizione alle radiazioni naturali

Le radiazioni di origine naturale,provengono dallospazio (radiazioni cosmiche), dal suolo (elementi naturali radioattivi), dalcarbonio e potassionaturalmente presenti negli alimenti ed acque

Il rischio è il prodotto del pericolo per la probabilità che esso si manifesti.

La probabilità dipende dal tempo e dalla entitàdell’esposizione al pericolo e dalla suscettibilità del soggetto.

Quindi: una cosa molto pericolosa può non essere particolarmente rischiosa.

ESISTE DIFFERENZA TRA PERICOLO E RISCHIO

LE METODICHE DI MEDICINA NUCLEARE SONO SICURE

Ai pazienti vengono somministratequantità di radiofarmaci checomportano DOSI ASSORBITE confrontabili (anche inferiori) a quelle assorbite nel corso di esami di radiologia diagnostica.

γ Camera SPECT/CT

La medicina nucleare è quella branca della medicina che si basa sull’utilizzo a scopo diagnostico e terapeutico di traccianti radioattivi, cioè sostanze “marcate” con radionuclidi (radiofarmaci).

Il loro utilizzo avviene in forma “non sigillata”- in vivo -con la somministrazione al paziente di radiofarmaci che si distribuiscono nell’organismo seguendo le specifiche vie metaboliche. L’”imaging” diagnostico in Medicina Nucleare (IMAGING MOLECOLARE) è cosi il frutto della distribuzione della radioattività nel sistema biologico: prevede perciò la captazione, l’accumulo e la eventuale dismissione del radiofarmaco: il risultato èquindi una informazione diagnostica dal carattere sia funzionale che morfologico.

γ Camera SPECT/CT

Oncologia• Radiofarmaci oncotropi

Cardiologia• Radiofarmaci per lo studio del cuore

• Funzione, perfusione e vitalità miocardiaca

Emergenza• Embolia polmonare, dolore toracico cardiogeno ed infarto

• Colecistite acuta, emergenze renali, neurologiche ed endocrinologiche

• Sanguinamento e traumi addominali

• Infezioni di protesi vascolari

Quando si utilizza ?

• Nefro-Urologia• Radiofarmaci a localizzazione intrarenale con transito renale• Metodiche per lo studio quantitativo della funzione renale,

studio delle uropatie ostruttive, disordini vascolari ed ipertensione

• Trapianto renale• Infezioni e follow-up con particolare riferimento all’età

pediatrica

• Neurologia• Traccianti per lo studio del flusso cerebrale • Studi recettoriali e traccianti emettitori di positroni • Malattie cerebrovascolari, Parkinson, epilessie, demenza di

Alzheimer

• Malattie delle ossa e delle articolazioni• La sc.ossea nello studio delle neoplasie primitive e metastatiche• Sc. ossea nel trauma e nello studio delle protesi ortopediche

• Endocrinologia• Studio della patologia tiroidea, delle paratiroidi, dei surreni

• Studio nelle infezioni• marcature cellulari e farmaci di nuova generazione (leucociti, granulociti, etc )

Sc. M

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SCINTIGRAFIA CON LEUCOCITI MARCATI

Verso unaMedicina “personalizzata”

Imaging molecolare

biologia molecolare

chimica

farmacologia

fisicaingegneria

medicina

radiofarmacia

Molecular Imaging

Il “molecular imaging” si può definire come la misura “invivo” e caratterizzazione di processi biologici a livellocellulare e molecolare.Weissleder & Mahmood, 2001

Le tecniche di “imaging molecolare”, direttamente o indirettamente, registrano la distribuzione nello spazio e nel tempo di molecole o processi cellulari per lo sviluppodi applicazioni in campo diagnostico o terapeutico.Thakur & Lentle, 2005

Molecular Imaging Targets/Probes

mRNA

DNA

mRNA

Receptor Mapping

Enzyme Activity:Inhibition, Conc.,Synthesis

Accumulation viaAA Transport orProtein Synthesis Oligonucleotides

mRNA Binding

Reporter ProbeReporter Gene DNA

AAT

glut 4

Accumulation viaPhosphorylation[18F]FDG

MAb, Fragments HormonesDrugs and Ligands

Peptides

Accumulation viaDNA-Synthesis

InternalizationInternalization

HexokinaseHexokinase

Imaging Modalities: Molecular Imaging Molecular Imaging –– The New ParadigmThe New Paradigm

Anatomy Physiology Molecular

CT

US

MRI

PET

Optical

La PET offre informazioni fisiopatologiche di determinante impatto nella pratica clinica (ad esempio può essere in grado di modificare le scelte terapeutiche in oncologia) e con enormi potenzialità per la comprensione della eziopatogenesi di alcune malattie e sui meccanismi di azione di determinati farmaci.

Con i moderni sistemi PET-CT, può inoltre essere associato, al normale studio PET, un contemporaneo studio morfologico ad alta definizione di tipo radiologico (CT), con significativi vantaggi per le importanti informazioni diagnostico-cliniche aggiuntive.

Tomografia per Emissione di Positroni PET/CT

Molecular Imaging PET/CT

Parkinson’s disease Alzheimer’s disease

Whole body PK

Target PK/PD

Healthy individual

Advanced cancer

FDG-PET nel monitoraggio dellarisposta al trattamento con Imatinib

Basale 24 h 7 gg 2 mesi 5.5 mesi

Dana-Farber Cancer Institute

Ruolo dell’imaging in radioterapia

La grandezza di un mestiere sta forse, in primo luogo, nel vincolo che esso crea fra gli uomini: un solo vero lusso esiste ed è quello dei rapporti umani.

Antoine de Saint Exupery (Terra degli uomini)

L’ESPOSIZIONE ALLA RADIOATTIVITÀ

Sommando i diversi contributi ambientali (di origine naturaleed antropica in condizioni normali ciascun membro della popolazione italiana è esposto mediamente ad una dose efficaceindividuale di circa 4.2 mSv/anno, cui contribuiscono per ¾il fondo naturale e per ¼ le attività antropiche.

Fondo naturale Raggi cosmiciRadioisotopi cosmogeniciRadiazione terrestre

3.1 mSv0.300.010.580.232.0

esternaInterna escl.RadonInterna da Radon

Attività antropiche Pratiche sanitarieTV e computerImpianti nucleariViaggi aereiFall-out di esperimenti nucleariAltre esposizioni di origine tecnologica

1.1 mSv

1.000.010.0010.0020.010.01

A. Pericolo: il pericolo di morire cadendo da una montagna èestremamente più alto rispetto a quello di morire cadendo da un marciapiede.

B. Probabilità: la probabilità di cadere, stando seduti a 10 metri dal precipizio di una montagna, è nettamente più bassa rispetto a quella che esiste stando in equilibrio su di un piede su di un marciapiede.

C. Esposizione: la probabilità di cadere stando in equilibrio su di un piede aumenta all’aumentare del tempo in cui viene tenuta questa posizione.

D. Suscettibilità: la probabilità di cadere stando in equilibrio su di un piede su di un marciapiede è maggiore per una persona anziana e malandata rispetto ad un giovane in buona forma.

FACCIAMO UN ESEMPIO

La paura di volare in aereo è aumentata enormemente dopo l’attacco alle torri gemelle di New York. Ma il rischio di volare è rimasto sostanzialmente immodificato dopo l’11 settembre 2001, essendo collegato prevalentemente ad eventi non terroristici, a partire dalla vetustà degli aereomobili e dalla loro corretta manutenzione. La probabilità di morire in un volo aereo non aumenta linearmente all’aumentare del numero dei voli, potendo “concretizzarsi” anche nel primo viaggio. La probabilità che l’evento terroristico avvenga sul proprio volo è minima e va ad incidere molto marginalmente su di un rischio di morire in aereo che è, tra l’altro, 20 volte più basso rispetto a quello che si corre in auto e 400 volte minore, rispetto a quello collegato all’uso di un motorino.

Trasferendo l’esempio in Medicina Nucleare possiamo affermare senza dubbi che il rischio legato agli esami scintigrafici è estremamente più basso della paura del rischio nei suoi confronti. Nella paura del rischio c’è un altissimo fattore di moltiplicazione irrazionale dovuto all’identificazione delle scintigrafie con Hiroshima e Chernobyl, allo stesso modo per cui molti hanno paura di volare perché collegano questa esperienza ad un’azione di Bin Laden sull’aereo sul quale siano passeggeri.

La paura del rischio fa aumentare irrazionalmente la percezione del rischio stesso.

Paul Erlich 1854 - 1915

“Targeting Proteins”The Magic Bullet

Paul Ehrlich ha utilizzato l’espressione inglese “magicbullet” per la prima volta nella sua “Harben Lecture”.

Il termine tedesco “Zauberkugel” era stato già utilizzatoquando parlava di “sidechains”, il precursore del nostroconcetto di recettore e della caratteristica di farmaci chenon danneggiassero l’organismo ma solo il suo invasore.

Royal Institute of Public Health (London:Lewis, 1908), Experimental Researches on Specific therapy. On immunity with special references to the relationship between distribution and action of antigens, 107.