PRIMENA POZITRONSKE EMISIONE TOMOGRAFIJE (PET) U DIJAGNOSTICI KARDIOVASKULARNIH BOLESTI
Prof. dr Dragana Šobić-Šaranović
POZITRONSKA EMISIONA TOMOGRAFIJA PET
Zasniva se na primeni jedinjenja koja su obeležena pozitronskim emiterima
Vizuelni prikaz i kvantitativno merenje biodistribucije pozitronskih radionuklida u ljudskom telu
Jedinstvena mogućnost in vivo otkrivanja, praćenja
i kvantifikacije fizioloških i receptorskih procesa u organizmu
Anihilacija 51 1 k eV
5 1 1 k eV γ
Pozitron(
PET/CT skeneri
Kardiološki PET • Perfuzija • Metabolizam • Pre & Post sinaptički autonomni nervni sistem • • • • •
Drugi srčani receptori Karakterizacija aterosklerotičnog plaka Evaluacija angiogeneze Detekcija hipoksije Evaluacija terapije matičnim
ćelijama
PET radiofarmaci u kardiologiji Protok krvi
Metabolizam
• 13NH3 • H215O
• • •
82Rb
•
18F-FDG-
“uptake” Glc, heksokinaza
11C-glukoza11C-acetat-
metabolizam glukoze okidativni metabolizam
11
•
C-palmitat- metabolizam masnih kiselina
Inervacija • • •
18F-dopamin 11C-hidroksiepinefrin 11C-
epinefrin
Receptori
β adrenergički receptori
•
11C-CGP12177-
•
11C-
MQNB- muskarinski receptori
PET radiofarmaci koji se koriste za procenu miokardnog protoka Način Radiofarmak
T/2
proizvodnje % Ekstrakcije RF
O-15 voda
2.4 min
ciklotron
100%
N-13 amonijak
9.8 min
ciklotron
95%
Rubidijum-82
78 sec
generator
50%
Procena miokardnog metabolizma Glucose / 18F-deoxyglucose
G LUT 1 , G LUT 4
Free Fatty Acid C D36 Tr ans porter prote in
Hexokinase
Glucose-6-phospate
A naerobic Glycolysis Lactate
Acyl-CoA
Glycerides
Pyruvate
B eta - Ox idation Acetyl-CoA
TCA C ycle & Ox idative P hos phorylation
CO2
Procena miokardnog metabolizma
(18F-FDG) -akumulira se proporcionalno “uptake” glukoze u srčanom
mišiću Plazma FDG
k1 k2 transport
Tkivo FDG
k3 k4
Tkivo
Tkivo
FDG-6-P
fosforilacija
defosforilacija
Indikacije za
kardiološki PET
Prethodni suboptimalni kvalitet SPECTa Prethodni SPECT nalazi se ne slažu sa
kliničkim nalazima
Bolesnici suboptimalni za druge dijagnostičke procedure SPECT/SEHO (gojazni, bačvast grudni koš, žene sa velikim dojkama) Asimptomatski pacijenti sa visokim kalcijum “score” na CT-u
Kardiološki PET • Test na ishemiju • Test na vijabilnost
Kardiološki PET • Test na ishemiju: - Rubidijum-82: lošija rezolucija i lošija ekstrakcija od N-13 amonijak, zbog
T/2 veoma je teškotoga uraditi test opterećenja, pa se umesto izvodi farmakološki test. - N-13 amonijak: može se izvesti test opterećenja mada tim lekara mora da bude kratkog
veoma koordinisan; u ~10% zdravih pacijenata postoji artefakt u vidu perfuzionog defekta na lateralnom zidu.
PET Stres/Rest Atenuacija
Perfuzija Rest i Stres Adenosine Stres
Rb-82 /
13NH
0 2 4
PET
3
13 Gated PET
Rb-82 /
13NH
18
3
21 Gated PET
25
30
min
Kardiološki PET
Cuocolo A. et al. Curr Cardiovasc Imaging Rep 2011;4:227- 23
Adenosine-stres
i rest Rb-82 PET
Brigham and Women’s Hospital
Multislice CT koronarna angiografija fuzija sa PET perfuzijom LAD stenosis
LCX stenosis
RCA stenosis
Test na vijabilnost • FDG PET predstavlja ,,zlatni
standard” za procenu vijabilnosti
miokarda • Posebno je koristan kod pacijenata sa disfunkcijom leve komore
Test na vijabilnost • Miokard ima nekoliko meh anizama adaptacije na nastanak miokardne ishemije bez obzira da li je nastala usled akutne
okluzije koronarne arterije ili hronične
•
hipoperfuzije.
Nažalost bez obzira na postojanje tih
mehanizama (hibernacije, staninga ili ishemijskog prekondicioniranja), ishemija vodi nastanku disfunkcionalnog miokarda.
• Disfunkcija može biti reverzibilna ili ne.
Metabolička oštećenja kod Hibernisanog Miokarda • Količina visoko energetskih fosfata (CP and ATP) se smanjuje za ~65%1 • Količina glukozo-6-fosfata se povećava za ~20%2 • Nivo laktata se povećava ~11 puta 1 • Glucose transporter 1 (GLUT1) GLUT1 gene expression ~3 puta povećan3 GLUT1 mRNA ~ 2 puta povećan4
1Elsässer
et al, J Amer Coll Cardiol 2002;39:1189; 2Vogt et al, FEBS Letters 2002;517:245; 3Depré et al, Circ Res 2004; 95:433 and 4Brosius et al, Am J Cardiol 1997; 80:77A
Progresivno Normalan
oštećenje hibernisanog miocita Funkcionalno izmenjen
Gubitak kontraktilne funkcije; metaboličko oštećenje ;povećano preuzimanje Glc
Struktruno izmenjen
Gubitak kontraktilnih i gradivnih ćelijskih proteina, ćelijska atrofija
Ćelijska smrt
Ćelijska smrt (apoptosis, autofagocitoza); Zamena fibroznim ćelijama
Kardiološki PET/CT test vijabilnosti
10-15 mCi N-13 amonijaka i.v. 10 mCi FDG i.v.
Davanje glukoze
0
Slika metabolizma
Slika perfuzije
8-10
~5
15-20
50-60
8-10 PET/CT
PET/CT
15-20
min
Kardiološki PET/CT test vijabilnosti • I Normalna perfuzija i metabolizam = vijabilan miokard • II Oštečena =(smanjena) perfuzija metabolizam ,, matched defect”i =smanjen nevijabilan region • III Oštećena perfuzija, normalan ili povišen metabolizam = ,,flow-metabolism mismatch” = vijabilan region
PET/CT vijabilnost
PET/CT perfuzija i vijabilnost “mismatch” Stress 13
NH3 Perfusion
18
FDG Viability
Rest 13
NH3 Perfusion
18
FDG Viability
•Bolesnik je kandidat za revskularizaciju na LAD.
Source: Data Courtesy of University of Michigan
,,Polarna mapa” za analizu miokardne vijabilnosti N-13 amonijak
F-18 FDG
Razlika
Razilka ≥ 15% između FDG and NH3 = vijabilnost
Perfuziono metaboličke karakteristike i srčana smrt: značaj veličine neslaganja 261 bolesnik, LVEF<40%, N-13 amonijak and F-18 FDG PET, 2.1 godina praćenja, 40 srčanih smrti
Revaskularizacija u 94 bolesnika (30±5% LVEF) Medikamentna terapija u 167 bolesnika (29±5% LVEF) Nezavisni prediktori srčane smrti prema multivarijantnoj analizi • • •
starost p< 0.005 LBBB p< 0.001 veličina “Mismatch” p< 0.001 Desideri et al, J Am Coll Cardiol 2005 (Oct);46:1264
Veličina neslaganja i rizik od srčane smrti 0.3
log Relative Hazard
0.2 Neslaganje
< 20% HR 0.97 Rizik se ne
povećava Neslaganje > 20% HR 3.21 Rizik je 0.1 povećan 0.0
-0.1 0
5
10
15
20
25
neslaganje (%) Des ideri et al, J A m C oll C ardi ol 2005 (Oc t); 46:1264
Metode za procenu miokardne vijabilnosti • Procena kontraktilne rezerve (SEHO/MR) • Procena integriteta sarkoleme (201 TlSPECT) • Procena miokardne perfuzije i integriteta mitohondrijalne membrane (sesta-MIBI, tetrofosmin SPECT) • Procena miokardnog metabolizma (PET) • Procena integriteta ćelijske membrane (kontrastni MR)
Sn i Sp različitih metoda za procenu miokardne vijabilnosti Metod
Sn%
Sp%
PET 201Tl (rest redistribucija) 201Tl (reinjekcija) 99m Tc Dobutaminski SEHO
93 86 88 81 81
58 59 50 66 80
Prednosti
kardiološkog PET-a u odnosu na SPECT
• Bolja prostorna rezolucija • Bolja vremenska rezolucija • Mogućnost procene apsolutne kvantifikacije miokardnog protoka • Brže izvodjenje • Manja izloženost zračenju
Izloženost zračenju
European Council of Nuclear Cardiology (ECNC) Eur J Nucl Med Mol Imaging 2008
Mane kardiološkog PET-a • Ograničena upotreba (svi centri nemaju PET/CT) • Veći troškovi (instrumentacija; ,,bebi” ciklotron/ generator)
Infekcije i inflamacije u kardiologiji
• Bolesti miokarda – Sarkoidoza – Miokarditis
• Bolesti perikarda i epikarda – Perikarditis – Epiperikarditis
• Bolesti krvnih sudova – Ateroskleroza – Vaskulitis: Takayasu arteritis, Giant cell arteritis..
Miokarditis: pre i nakon terapije (18F-FDG)
RadioGraphics 2011; 31:1271–1286
Sarkoidoza srca (18F-FDG)
Sarkoidoza srca
Takayasu arteritis: (18F-FDG)
RadioGraphics 2011; 31:1271–1286
Areteritis velikih krvnih sudova (18F-FDG PET)
Pre lečenja Wenger et al, Circulation 2003;107:923
Nakon lečenja niskim dozama kortikosteroida i azotioprina
