Skip to main content
1 Inleiding
- detectie stoornissen
- 1 moleculair
- 2 fysiologisch
- 3 structureel (anatomisch)
Basisprincipes
- doelen
- diagnose
- radionuclide therapie (RNT)
- = metabole therapie
- o.b.v. en deeltjes
- details: zie latere keuzevakken
- tracer = radiofarmaca
- twee onderdelen
- farmacon / ligand / vectormolecule: moleculaire substantie
- radionuclide: radioactief label
- heel lage dosis (nmol-pmol)
- cf. farmacologisch (umol-mmol)
- eigenschappen
- sensitiviteit: hoog
- specificiteit: variabel
- dopamine transport: hoog
- botaanmaak: lager
- glucosemetabolisme: lager
- radioactiviteitsdistributie
- standard uptake value (SUV)
- volledig kwantitatief
Radiofarmaca
- deeltjesstraling
- soorten
-
: heliumkern (2p + 2n)
-
: elektron
-
: positron
- voorbeelden (halfleven)
-
(20min)
-
-
-
(2u)
- meest gebruikt (98%)
- positron range: 1mm
-
(1u)
-
(3.3d)
- allemaal 1 neutron te weinig
- verval: proton -> neutron + positron
- productie: cyclotron
- enkel diagnostisch
- doel
- diagnose
- therapie (RNT)
- hoge lineaire energie transfer (LET)
- hogere dosis nodig
- toepassing: schildklier, neuro-endocriene tumoren, prostaatkanker, ...
- gammastraling
- soorten
-
: foton
-
- m = metastabiel
- halfleven = 6.02u
- stralingsenergie: 140 keV
- productie
- doel
- enkel diagnose?
- lage LET, dus weinig interactie met omgeving
- aanmaak radionucliden
- via verval in kernreactor
- rechtstreeks via cyclotron (= deeltjesversneller)
- good manufacturing practice (GMP)
- bijwerkingen: verwaarloosbaar (1-3/100 000)
Gammacamera, SPECT, PET, hybride beeldvorming
Gammacamera, SPECT
- gammacamera = Anger camera
- kop: 40cm x 50cm
- onderdelen
- gantry (houder)
- collimator
- loden plaat met gaatjes
- doel: enkel loodrechte straling
- scintillatiekristal ()
- gammastraling -> lichtflits
- "scintigrafie"
- photomultiplier (PM)
- lichtflits -> elektrisch signaal
- opname
- statisch vs dynamisch (doorheen tijd)
- getriggerd/gating (o.b.v. ECG, ...)
- planair vs whole-body scan
- single photon emission CT (SPECT)
- gammacamera rond patient draaien voor 3D beeld
- single photon vs PET (twee fotonen)
positron emission tomography (PET)
- annihilatie
- positron + elektron
-
photons (~180 graden)
- onderdelen
- ring van scintillatiekristallen
- geen collimator nodig
- alternatief: coincidentie (twee fotonen binnen 1 ps)
- veel gevoeliger
- betere ruimtelijke resolutie (3-5mm)
- werking (minder belangrijk)
- line of response (LOR)
- time of flight (TOF)
- verschil in reistijd tussen twee fotonen
- zorgt voor betere plaatsbepaling op LOR
- duur
- whole body FDG scan: 8-15min
- meerdere ringen -> sneller
Beeldreconstructie en dataprocessing
- wiskundige beeldreconstructie
- processing
- dynamische info
- kwantitatieve info
- nier afvloei percentage
- hart
- ejectiefractie
- slagvolume
- receptorconcentraties
- glucosemetabolisme in hersenkernen
Hybride beeldvorming
- hogere accuracy
- enige type op de markt tegenwoordig
- soorten
- PET-CT
- SPECT-CT
- PET-MR (sinds 2021 in gebruik in UZ Leuven)
Stralingsbelasting en elementen van radioprotectie
- ALARA: as low as reasonably achievable
- geabsorbeerde dosis (in Gray = J/kg)
- equivalente dosis
- effectieve dosis (in Sv)
- i.f.v.
- geabsorbeerde dosis
- type straling
- gevoeligheid organen
- wettelijke limieten
- publiek: 1 mSv/jaar
- excl. voorgeschreven onderzoeken
- stralingswerkers: 20 mSv/jaar
- banaan < RX hand/tand < RX thorax < vliegtuig < background (1y) < PET < CT
- omgeving: 2-3 mSv/jaar
- 80% van stralingsbelasting
- PET/SPECT: typisch 0.5 - 5 mSv
- vergelijkbaar met CT thorax of abdomen
- oude technieken: hoger
- soms ook veel lager (uSv)
- examen: wat zijn de twee soorten effecten van straling?
- stochastisch (genetisch)
- lage dosis
- frequentie stijgt met dosis
- impact/ernst constant
- deterministisch (somatisch)
- hogere dosis
- frequentie: S curve (0-100%)
- ernst stijgt met dosis
- verschillend per patient
- boven threshold -> effect
- natuurlijke en humane stralingsbelasting
- totaal: 4 mSv/jaar in Belgie
- natuurlijk: 2.5 mSv/jaar
- kosmos
- aardstraling
- (!) inhalatie: 1.4 mSv/jaar
- ingestie
- humaan
- industrieel: ~0
- (!) medisch: 1.5 mSv/jaar
- ioniserende straling
- indirect (via vrije radicalen)
- direct
- (!) twee modellen
- linear no-threshold hypothesis (LNT)
- extrapolatie van hoge naar lage straling
- conservatief
- officiele richtlijnen (FANC, EU, USA, ...)
- wel drempel?
- onder drempel: geen schade
- DNA reparatiemechanismen
- drempeleffecten
- hormesis: meer reparatie na lage blootstelling
- absoluut risico
- o.b.v. LNT hypothese
- fatale kankerrisico-coëfficiënt
- kans op ontwikkeling van een onbehandelbare kanker per hoeveelheid effectieve dosis
- 0.05/Sv
- voorbeeld: 10 mSv -> risico 1 / 20 000 (?)
- cf. 1/4 - 1/5 kans om kanker te krijgen
- levensverwachting op populatieniveau
- loss of life expectancy (LLE)
- 10 mSv -> -2d
- 1 pak/dag roken -> -2441d
- toediening
- meestal IV
- oraal
- inhalatie
- na procedure: veel drinken om sneller uit te scheiden
- externa blootstelling
- o.a. medische personeel
- i.f.v. afstand (), duur
- dosimeter verplicht bij reguliere blootstelling
- niet buiten afdelingen radiologie en nucleaire
- radioprotectie bij radionucliden
- uitwendige bestraling
- 3 factoren
- tijd
- afstand (inverse square law)
- afscherming
- de minimis principe
- geen benedengrens (LNT hypothese)
- maar heel lage belasting buiten specifieke diensten
- inwendige bestraling: ???
- nuclear fallout
2 Moleculaire beeldvorming in de oncologie
- SPECT: conventioneel
- PET: meer en meer gebruikt
FDG PET
- FDG = -fluorodeoxyglucose
- meest gebruikt
- verhoogd glucose metabolisme
- waar
- snel delende tumoren
- FDG aviditeit
- minimale kritische massa (~5mm diameter) nodig
- hersenen (25% glucoseverbruik)
- kan hersentumoren verbergen
- blaas / nieren (excretieroute)
- actieve spieren
- lacterend borstweefsel
- bruin vet
- darm bij inname orale antidiabetica (metformine)
- meer glucose transporters
- meer hexokinase activiteit (in glycolyse)
- m.b.v. ATP
- glucose -> glucose-6-P
- FDG -> FDG-6-P
- verloop onderzoek
- patient nuchter (glycemie < 200 mg/dl)
- IV toediening
- 60min wachten
- blaas ledigen
- schuif patient door scanner
- 10-15min
- standaard: van pelvis naar hoofd
- kwantificeren
- niet routine
- nodig
- seriele meting
- arterieel bloedstaal
- alternatief: SUV
- activiteit per kg per ingespoten activiteitseenheid
- SUV tumor: 5-15
- indicaties / toepassingen
- diagnose en stadiering
- bevestigen bij onzekere letsels
- stadiering a.h.v. TNM classificatie
- Tumor status
- matige additionele waarde FDG PET
- lymph Nodes
- belangrijke additionele waarde FDG PET
- Metastasen
- zeer belangrijke additionele waarde FDG PET
- opvolging therapie
- twee criteria
- morfologisch
- gebruikt in clinical trials
- metabole activiteit
- meten a.h.v. FDG PET
- eerder detecteerbaar
- betere correlatie met overlevingskans
- opgepast: soms nog hoge activiteit post-therapeutisch door inflammatoire response
- tumoraal recidief
- routine onderzoeken bij opvolging
- klinisch
- tumormerkers in bloed
- bevestiging na initiele aanwijzing via FDG PET
- grotendeels terugbetaald door RIZIV
- nog voor meer indicaties sinds 2016
- veel betere sensitiviteit en specificiteit van FDG PET-CT t.o.v. conventioneel
- factoren voor gevoeligheid =? sensitiviteit
- FDG aviditeit
- omgevend weefsel
- bv. moeilijker in hersenen
- kritische massa
- factoren voor specificiteit
- opname in macrofagen (inflammatie, infectie)
- opname in benigne letsels
- opname in normale structuren
- spier
- urinair
- darm
- bruin vet
non-FDG PET
- (!) F-FET: hersenen (AZ analogen)
- Ga-PSMA: prostaat
- (!) F-PSMA: prostaat
- Lu-PSMA: prostaat
- Ga-DOTATOC: NETs
- (!) F-AIF-octreotide: NETs
- Ga-FAPI: colorectaal, prostaat
- F-FAPI
-PSMA of -choline bij prostaatcarcinoom
- initiele therapie
- opvolging via PSA waarden in bloed
- recidief
- lokaal
- lymfeklieren in klein bekken
- metastasen (vooral bot)
- FDG ongeschikt
- beperkte glucose activiteit
- te dicht bij blaas
- voor 2016: visualiseren fosfolipidensynthese a.h.v. choline
- onderdeel van celmembraan
- verhoogd bij celproliferatie
- na 2016: prostaat specifiek membraan antigen (PSMA)
- veel gevoeliger
- analogen beschikbaar met zeer lage urinaire excretie
- ook nuttig voor primaire staging
-DOTATATE bij neuro-endocriene tumoren (NETs)
- lage incidentie, lange overleving
- daardoor wel relatief hoge prevalentie
- FDG niet geschikt wegens trage groei
- upregulation van somatostatine receptoren (SSR-2) in tumorcellen
- behandeling a.h.v somatostatine
- vroeger: SPECT a.h.v. -octreotide
- sinds 2018 terugbetaald: PET a.h.v. -DOTATATE
- hogere gevoeligheid en accuracy dan SPECT
- toekomst (>= 2022): -AIF-DOTA
-FET of -Methionine bij hersentumoren
- FDG: moeilijk verschil te zien met actieve grijze stof
- alternatief: aminozuur analogen
- tumor: overexpressie van LAT-2 aminozuur transporter
- merkers
-
-fluoroethyltyrosine (FET)
-
-Methionine (Met)
- functies
- detectie
- staging
- gradering
- prognose
- richten van stereotactische biopsie
- geen interferentie door inflammatie
- helpt bij differentiaaldiagnose
- necrose door bestraling
- oedeem
- tumorrecidief
-FAPI voor tumor micro-omgeving
- fibroblast activator proteine inhibitor (FAPI)
- in ontwikkeling
- doel: kwantificeren van activiteit in stroma rond tumor
- beter voor staging en monitoring
SPECT
(Bij-)schildkliertumoren
- schildklier
- a.h.v.
- via whole body opname of SPECT/CT
- bijschildklier
- combinatie en -sestaMIBI
- eerste detecteert alleen schildkliertumoren
- tweede detecteert beide
- digitale subtractie: bijschildklier = tweede - eerste
- planair/SPECT
- SPECT/CT voor lokalisatie t.b.v. chirurg
Carcinoid tumoren en medullair schildkliercarcinoom
- tumoren uit neurale lijst (embryonaal)
- noradrenaline analogen
- Meta-iodobenzylguanidine (MIBG) gelabeld met
- PET alternatieven
-
-DOTATATE
-
-MFBG
- voordelen
- betere beeldkwaliteit
- gevoeliger
- geen bescherming schildklier nodig
Sentinel node (SN) scintigrafie
- meest gebruikt binnen SPECT
- vooral bij borstkanker en melanoom
- hoof-hals
- peniscarcinoom
- vulvacarcinoom
- sentinel node = eerste drainerende lymfeknoop
- gezond -> downstream lymfeknopen ook gezond
- doel: sentinel node lokaliseren voor anatomopathologisch onderzoek
- hoe
- injectie van -nanocolloid in tumor
- lokalisatie sentinel node met gamma probe (geluid)
- extra: kleurstof inspuiten voor visueel signaal
- extra: SPECT/CT voor 3D lokalisatie
- detectie: 95%
- false positives (0-5%)
- false negatives
- sampling error bij histopathologie
- obstructie door tumor
- andere toepassing van tracer: oorzaak lymfoedeem opsporen m.b.v. lymfescintigrafie
3 Basisprincipes van RNT (theranostics)
- inwendige afgifte straling
- weinig bijwerkingen
- werking: DNA beschadiging (enkel of dubbel breuk)
- voordelen
- selectiviteit (zoals uitwendige bestraling)
- systemische benadering (zoals chemo of immunotherapie)
- theranostics
- companion diagnostic (tracer)
- eerste diagnostische dosis toedienen
- check opname in tumoren
- daarna pas therapeutische dosis
- verloop
- ambulant bij lage dosis
- korte opname bij hogere dosis
- tot gedaald naar 20 uSv op 1m
therapie
- indicaties
- hyperthyreoidie (Graves)
- dosis: 150 - 1000 MBq
- even effectief als chirurgie
- effect vanaf 3-6m
- (papillair of folliculair) schildklier carcinoom
- vormen?
- toxisch adenoom
- multinodulair toxisch struma
- multinodulair non-toxisch struma met verkleining schildklier
- eerst (sub)totale thyreoidectomie
- wacht 4-5w
- recombinant TSH toedienen
- hoge "ablatiedosis" 131I (GBq)
- schakelt resterend weefsel en metastasen uit
- start met schildklierhormoon medicatie
- onderdrukt ook TSH productie
- bijwerkingen (gaan spontaan over)
- thyreoiditis
- speekselklierontsteking
- gastritis
- na prostaat- of borstkanker
- terugbetaald voor prostaatkanker
- alfastraler radium-223
- calcium analoog
- korte dracht -> heel beperkte beenmergonderdrukking
- overleving: +3m
- 6 IV injecties om de 4 weken
- milde bijwerkingen
Behandeling van neuro-endocriene tumoren ( of -DOTATATE)
- neuro-endocriene tumoren (NETs)
- somatostatine (SS)
- receptoren: SSR2 en SSR5
- analoog: octreotide
- al langer gebruikt voor symptoombestrijding
- nieuw: peptide receptor radionuclide therapie (PRRT)
- behandeling i.p.v. enkel symptoombestrijding
- beta stralers
- 90-yttrium
- 177-lutetium
- ook gamma straler
- beeldvorming voor (dosimetrie) en na therapie
- dosis: 7 GBq
- na 4-6u opnieuw onder wettelijke limiet
- binden aan octreotide derivaten (DOTATOC/DOTATATE)
- 4x per 2 maanden
Behandeling van prostaatcarcinoom met of -PSMA
- gemetastaseerd
- castraat-resistent
- prostaat specifiek membraan antigen (PSMA)
- veelbelovend
- overleving: 3-4m extra
- iets meer bijwerkingen dan huidige standard of care (SOC)
- terugbetaald sinds 2021
4 Moleculaire beeldvorming van infectie en inflammatie
4.1 Gemerkte WBC scintigrafie
- enkel infectie
- vooral neutrofielen
- merkers
- 99m-Tc
- 111-In (minder gebruikt)
- in vivo (immuno scintigrafie)
- a.h.v. antistoffen tegen WBC (99m-Tc-leukoscan)
- in vitro
- 50ml bloed afnemen
- merken met 99m-Tc + hexamethylpropyleen amine oxime (HMPAO)
- heel hoge specificiteit
- maar normaal beenmerg kan ook product opnemen
- niet voor infectie wervelkolom
4.2 FDG PET bij infectie en inflammatie
- infectie + inflammatie
- WBC verbruiken meer glucose
- 18F-FDG
- minder voorbereiding nodig dan 4.1
- hogere spatiele resolutie
- diagnose van
- fever of unknown origin (FUO)
- 50% diagnostische opbrengst
- 1/3 tumor
- 1/3 infectie/inflammatie
- 1/3 varia
- PET-CT > PET (vooral specificiteit)
- septicemie of bacteriemie (o.a. endocarditis)
- spondylodiscitis (tussenwervelschijven), vertebrale/perifere osteomyelitis
- sarcoidose
- spectrum: vasculitis-polymyalgia rheumatica
- indicaties
- orthopedie
- vasculaire grafts
- vasculitis
- FUO
- sarcoidose
- AIDS
- TBC
- reumatologie
5 Moleculaire beeldvorming van de hersenen
5.1 Basisprincipes
- 2% gewicht
- 25% glucloseverbruik
- in kaart brengen van ...
- specifieke processen
- neurotransmissie
- transporters
- receptoren
- vrijzetting
- pathologische eiwit deposities
- microgiale activatie (bij inflammatie)
- neurale activiteit
- perfusie
- perfusieSPECT
- lipofiele radiofarmaca
- omzetting naar polair na BBB passage
- snel actief en gefixeerd: 30-60s
- maakt dus "momentopname" vlak na injectie
- interessant bij epilepsie
- scan kan uren nadien afgenomen worden
- tracers
- 99mTc-ECD (ethyleen cysteine dimeer)
- 99mTc-HMPAO (hexamethylpropyleenamine oxime)
- normaal resultaat
- homogene distributie in grijze stof
- minder opname in witte stof
- PET
- hoge spatiale resolutie
- tracer:
- halflife: heel kort (2 min)
- enkel in gespecialiseerde centra
- voordeel: verschillende metingen kort na elkaar
- meet niet: neuronale activiteit (zoals men vroeger dacht)
- meet wel: astroglial glutamate transport -> synaptic activity ~ metabolisme ~ perfusion
- CT/MRI: gevoeliger en specifieker dan perfusieSPECT
- (glucose)metabolisme
- FDG PET
- scan 30 min na injectie
- geeft dus gemiddeld beeld i.p.v. momentopname
- normaal resultaat: idem (homogeen in grijze stof)
- visualisatie: corticale oppervlakteprojecties
- absolute bepaling
- differentiatie coma
- bewust
- locked in
- minimaal bewust
- vegetatief
- koppeling perfusie-metabolisme
- hersentumoren
- zie hoger
- geen FDG
- aminozuur analogen
- 11C-methionine
- 18F-fluoroethylthyrosine (FET)
- 177Lu/90Y/18F octreotide voor NETs
5.2 Klinische indicaties
5.2.1 Dementie
- TODO slide 13 - 50 + cursustekst
- FDG PET
- amyloid PET
- PIB
- laag -> stabiel MCI
- hoog -> evolutie naar Alzheimers
- geen normaal deel van veroudering
- oorzaken
- neurodegeneratief
- vooral Alzheimer's (AD)
- voorstadium: milde cognitieve beperking (MCI)
- diagnose
- 70-80% concordantie met anatomopathologie (post mortem)
- nog veel lager bij andere vormen
- pathological sequence
- preclinical markers (10-20 jaar)
- CSF A beta
- amyloid
- CSF tau
- MRI imaging (structureel)
- varianten
- geheugen (meestal)
- taal
- visueel
- gedrag
- Lewy bodies (DLB)
- frontotemporal (FTD)
- acquired
- vasculair (VaD)
- FLAIR MRI
- grade 1: normal
- grade 2: normal above 70yo
- grade 3: abnormal
- ...
- geen genezing
- wel symptoombestrijding
- anti-amyloid immunotherapie?
- protein deposities
- Alzheimer
- beta amyloid plaques
- tau -> neurofibrillary tangles
- ubiquitin positiv
- alpha-synuclein -> Lewy body
5.2.2 Bewegingsstoornissen / Parkinson's (IPD)
- substantia nigra
- dopamine
- nigrostriatale baan
- verloop
- motor vs non-motor symptomen
- motor
- niet te verwarren met essentiele tremor
- non-motor
- 10 jaar preklinisch
- prodromal Parkingson's disease
- non-motor (slaap, psychologisch)
- 20 jaar klinisch
- dopamine D2 PET
- cocaine
- blokkeert dopamine transporter
- minder reuptake in presynaptic neuron
- dus overaanbod aan dopamine
- activeert specifieke hersenregio's
- putamen
- nucleus caudatus
- (ventraal striatum)
- Parkingson: gebieden veel minder actief
- in klinische testen
- vervang cocaine door analoge tracers
- brain-heart PET in Lewy Body diseases
- minder belangrijk
- body first PD
- start in darm
- via hart: cardiale innervatie
- brain first PD
- start in hersenen (amygdala)
- novel targets
- 18F FE-PE2I
- minder actief in hersenen bij PD
- 18F MFBG
- minder actief in hart bij PD
- detecteerbaar 15-20 jaar voor klinische diagnose
5.2.3 Epilepsie
6 Moleculaire beeldvorming van het skelet
- heel veel gebruikt
- zeer hoge sensitiviteit
- zeer hoge negatief predictieve waarde
- snel detecteerbaar
- lage specificiteit
- tumor?
- inflammatie?
- degeneratief?
- combinatie SPECT/CT kan helpen
- tracers voor botmatrix
- SPECT: 99mTc -> bisfosfonaten
- 99mTc-MDP
- HDP = hydrogen-difosfonaat
- MDP = ?
- total body scan na 3u
- PET: 18F -> fluoride
- Na18F
- total body scan na 30-60min
- verhoogde opname tracer
- reactief nieuw bot (fractuur, ...)
- maligne nieuw (tumor)
- verhoogde doorbloeding (osteoma (benigne))
- verlaagde opname tracer
- avasculaire necrose
- infarcten
- osteolytische metastasen
- bestraling
- indicaties
- trauma
- gewrichtslijden
- lage rugpijnn
- vasculaire pathologie
- infectie
- metabole skeletziekten
- bottumoren
- onderverdeling 1
- benigne
- maligne
- primair: sarcoma
- secundair: metastaten
- onderverdeling 1
- osteolytisch (afbraak)
- activatie osteoclasten
- minder zichtbaar op botscan
- myeloom (beenmerg kanker)
- nierkanker
- osteosclerotisch (aanmaak)
- activatie osteoblasten
- longkanker
- borstkanker
- prostaatkanker
- bot scan "overstages" relative to PSMA
7 Moleculaire beeldvorming in andere orgaansystemen
Schildklier
- hormonen
- onderzoek
- anamnese
- klinisch onderzoek
- morfologie -> echografie
- functie -> nucleair
- zelden: CT / MRI
- eventueel biopsie
- struma = kropgezwel
- tracers
- 123I
- 131I
- ook beta straling -> enkel therapeutisch
- 99mTc
- gelijkaardig aan I (negatief geladen, even groot)
- gemakkelijker beschikbaar
- (FDG PET)
- "toxisch": te veel schildklier hormoon
Bijschildklier = parathyroid
- calcium huishouding
- SPECT/CT + echo
- PET + CT/MR
Longen - longembolen (klonter)
- = pulmonary embolism (PE)
- V/Q: ventilatie-perfusie onderzoek
- hoge sensitiviteit en specificiteit
- tracers
- ventilatie: gas
- 81mKr: edelgas, duur
- 99mTc aerosol ("Technegas")
- perfusie (IV)
- 99mTc-microspheres
- 99mTc-MAA (macro-aggregaten)
- blijven vastzitten in kleinste capillairen
- voorbeeld
- scenario 1
- scenario 2: geen longembool, doorbloeding normaal
- scenario 3: geen longembool
- scenario 4: tumor, pleuravocht
- alternatief: CT angiografie
- voordelen
- 24/7 beschikbaar
- snel
- ook bij kritisch ziekte patienten
- nadelen
- contrast nodig
- meer straling
- iets lagere sensitiviteit
Hart - myocardial perfusion imaging (MPI)
- doel: myocard ischemie prognose
- hoog risico -> verwijzen naar invasieve strategie
- laag risico -> vermijden onnodige onderzoeken
- perfusie: zeer vroege indicator voor ischemie
- bloedvoorziening myocard door coronairen
- in rust: 85% vernauwing geen probleem
- inspanningstest: al problemen bij 50% vernauwing
- coronaire flow reserve (CFR)
- SPECT
- 99mTc-sestaMIBI
- rust vs stress: fietsproef
- polaire voorstelling
- hoge NPV
- uitsluiter
- best bewezen niet-invasieve predictor van "hard cardiac events"
- (PET ook mogelijk)
Nieren
Gastro-intestinaal stelsel