Medicina Nuclear: SPECT y PET. Aspectos generales. Prof. Agdo. Dr. Omar Alonso Centro de Medicina Nuclear, Hospital de Clínicas. Octubre, 2006.

Radiactividad En 1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy, sugirieron que el ritmo con que una sustancia radiactiva emitía partículas radiactivas disminuía exponencialmente con el tiempo.

Algo de historia Trazadores radiactivos: Georg de Hevesy (Premio Nobel de Física en 1943). Los diferentes isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas. El reemplazo de uno por otro en una molécula no modifica, por consiguiente, la función de la misma. Sin embargo, la radiación emitida permite detectarla, localizarla, seguir su movimiento e, incluso, dosificarla a distancia.

Aplicaciones biológicas El trazado isotópico ha permitido estudiar así, sin perturbarlo, el funcionamiento de todo lo que tiene vida, desde el nivel celular al orgánico. En biología, numerosos adelantos realizados en el transcurso de la segunda mitad del siglo XX están vinculados a la utilización de la radioactividad: funcionamiento del genoma (soporte de la herencia), metabolsimo celular, fotosíntesis, transmisión de mensajes químicos (hormonas y neurotransmisores).

Aplicaciones médicas Medicina Nuclear: rama de la medicina que emplea isótopos radiactivos adecuados a fines diagnósticos, terapéuticos y de investigación médica. Radioterapia: rama de la medicina que aprovecha la capacidad de algunas radiaciones en producir muerte celular (tratamiento del cáncer).

 Radiación X - X 

RADIOLOGÍA MEDICINA NUCLEAR

DIFERENCIAS ENTRE MN Y RADIOLOGIA Imágenes por transmisión Radiología Imágenes por transmisión Tomografía Convencional CENTELLOGRAFIA PLANAR Imágenes por emisión SPECT PET

Diferencias de densidad Diferencias de metabolismo DIFERENCIAS ENTRE MN Y RADIOLOGIA Radiología Diferencias de densidad Tomografía Convencional CENTELLOGRAFIA PLANAR Diferencias de metabolismo SPECT PET

Radioisótopos monofotónicos más usados 201Tl T1/2 = 73.1 horas. E =  135,167 KeV, . 67Ga T1/2 = 78.3 horas. E =  93, 185, 300 KeV. 99mTc T1/2 = 6,02 horas. E =  140 KeV.

Radiofármacos Con fines diagnósticos: Formas de administración: No tienen efecto farmacológico. Se usan en cantidades de trazador. No presentan reacciones adversas. Detección de radiación gama. Formas de administración: Intravenosa. Oral. Intratecal. Por inhalación. Por instilación.

Radiofármacos Con fines terapéuticos: No tienen efecto farmacológico. Se usan dosis elevadas. Efecto depende de radiación beta. Formas de administración: Intravenosa. Intraarterial. Intracavitaria.

Radioprotección. Las dosis de irradiación son muy bajas. Un estudio promedio equivale a un procedimiento radiológico convencional. Estudios Rx dinámicos contrastados producen mayor irradiación. 99mTc - contraindicación relativa en el embarazo. 131I - contraindicación absoluta en el embarazo.

Detección Cámara de ionización: Detector de centelleo: Semiconductor: Calibrador de dosis. Detector de centelleo: Contadores de pozo. Gamacámara planar y tomográfica (SPECT). Semiconductor: Sonda quirúrgica.

ÓRBITA ELÍPTICA vs. CIRCULAR

67Ga: diagnóstico de masas residuales 50%-83% de de linfomas con afectación mediastinal (fundamentalmente EH) y un 30%-50% de pacientes con afectación abdominal, muestran masa residual por radiografía o TAC. ¿Cicatriz o tumor viable?

¿Cicatriz o enfermedad residual?

¿Enfermedad pulmonar residual?

¿Enfermedad residual?

1 1 2 2 3 3

PATRONES DE PERFUSIÓN NORMAL REVERSIBLE FIJO

¿Qué significa Gated SPECT ? Adquisición tomográfica sincronizada con el ECG, que permite obtener imágenes dinámicas del ciclo cardíaco. La onda R es la “puerta” o “gate” que habilita iniciar la adquisición.

Gated SPECT - adquisición

ATENUACIÓN DIAFRAGMÁTICA

SPECT cerebral normal

ENF.ALZHEIMER PRECOZ

ENF ALZHEIMER TARDIA

Desvío del normal - Depresión

Detector de Coincidencia ¿Qué es el PET? El “Positron Emission Tomography” es un procedimiento de diagnóstico imagenológico no invasivo capaz de evaluar in vivo la actividad metabólica de varios órganos del cuerpo humano. nucleo inestable, e.g. C-11 P N Se marcan compuestos biológicamente activos con radioisótopos emisores de positrones (sin alterar su comportamiento biológico). 2) El fármaco se localiza en el paciente. N decaimiento ß + : p  n + e+ + e 3) El radioisótopo decae y emite un positrón. P N 4) El positrón es detenido por el tejido y forma un positronium con un electrón libre. e 5) El positronium se anquila en dos fotones de 511 keV de sentido opuesto (180º ± 0.5º). 1-2 mm 511 keV  6) Los pares de fotones son detectados Detector de Coincidencia D (colimación electronica) e + e- E = m • c2

REACCION DE ANIQUILACION DETECCION POR COINCIDENCIA

DISPOSITIVOS DE PRODUCCION CICLOTRONES INDICADOR Trazador Metabolismo 18F-FDG Síntesis proteica 11C-Metionina Síntesis de DNA 11C-Timidina Flujo sanguíneo 15O-Agua Hipoxia celular 18F-FMISO Proliferación celular 18F-[FLT] RADIONUCLIDOS EMISORES DE POSITRONES

COMPLEJIDAD - COSTO ELEVADO DISPONIBILIDAD REDUCIDA TECNICA DE MEDICINA NUCLEAR METABOLICA (VIABILIDAD CELULAR)  MORFOLOGICAS ALTA SENSIBILIDAD / ACEPTABLE ESPECIFICIDAD NO INVASIVA CUERPO ENTERO CUANTIFICACION ABSOLUTA / RELATIVA COMPLEJIDAD - COSTO ELEVADO DISPONIBILIDAD REDUCIDA

RADIOTRAZADOR ESTRELLA CAPACIDAD PROLIFERATIVA CAPTACION FDG VIABILIDAD CELULAR CAPACIDAD PROLIFERATIVA

Indice captación tumor SUV= ---------------------------- Dosis / Peso paciente SUV > 2.5 Malignas SUV < 2.5 Benignas SUV = 1.0 SUV = 3,9

NODULO PULMONAR SOLITARIO CANCER DE PULMON CANCER DE ESOFAGO CANCER COLORRECTAL MELANOMA LINFOMAS TUMORES DE CABEZA Y CUELLO TUMORES DE TIROIDES CANCER DE MAMA CANCER DE OVARIO TUMORES DEL SNC OTRAS INDICACIONES DIAGNOSTICO INICIAL SOSPECHA DE RECIDIVA RESPUESTA A LA TERAPIA

EA de inicio EA severa INDICACIONES NEUROLOGIA DIAGNOSTICO PRECOZ DEMENCIAS EA de inicio EA severa

INDICACIONES NEUROLOGIA LOCALIZACION DEL FOCO EPILEPTOGENO

Viabilidad miocárdica (Miocardio Hibernado) INDICACIONES CARDIOLOGIA ESTUDIO DE VIABILIDAD CELULAR < Mismatch > Viabilidad miocárdica (Miocardio Hibernado) Reducción Flujo Metabolismo conservado Tejido recuperable 13NH3 FDG

AGENCIA EVALUACION TECNOLOGIAS SANITARIAS nº46 Noviembre de 2005 96,2% 92,3%

AGENCIA EVALUACION TECNOLOGIAS SANITARIAS nº46 Noviembre de 2005 88,1% 75,9% 78,5%

FUSION DE IMAGENES PET/RM

FUSION DE IMAGENES PET/TAC

EQUIPO HIBRIDO PET/TAC CONCEPTOS GENERALES

PET TAC FUSION

COMBINACION PET/TAC Philips Gemini Siemens Biograph GE Discovery + =

EQUIPO HIBRIDO PET/TAC VENTAJAS PET/TAC reduce tiempo adquisición Mejora localización de las lesiones Permite planificación de radioterapia Permite biopsias dirigidas Mejora la decisión terapéutica Costo-eficaz?, dosimetría? Exactitud diagnóstica? HECHOS OPINIONES CUESTIONES

LOCALIZACION TUMOR PRIMARIO Atelectasia Tumor viable

CARACTERIZACION ADENOPATIAS TAC Ganglios > 1 cm PET/TAC Captación FDG

PLANIFICACIÓN DE LA RADIOTERAPIA

PLANIFICACIÓN DE LA RADIOTERAPIA PLANIFICACIÓN PET-TC PLANIFICACIÓN TAC

PLANIFICACIÓN DE LA RADIOTERAPIA Cambios en el manejo RT: 26%-100% NSCLC Cambios PTV: Disminución 21%-36% Aumento 15%64% Reducción de la toxicidad del tejido normal (menos frecuencia de neumonitis) 17-27% disminución 20 Gy (V20) Paulino SNM 2003; 33(3)_238-430

INVESTIGACION / EXPERIMENTACION MICROPET

INVESTIGACION / EXPERIMENTACION MICROPET