PET-TC: STATO DELL'ARTE E PROSPETTIVE. PET-TC: ART AND PROSPECTS STATUS
PET-TC: STATO DELL'ARTE E PROSPETTIVE. Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questa applicazione. / PET-TC: ART AND PROSPECTS STATUS. The process of the ENEA RM2012A000637 patent is very useful in this application.
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
La Tomografia per Emissione di Positroni (PET) è une metodica di diagnostica per immagini che permette di studiare il metabolismo cellulare. La possibilità di valutare il metabolismo dei tessuti ha consentito, utilizzando in particolare quale tracciante il fluoro-desossiglucosio marcato con Fluoro-18 (18F-FDG), di identificare le lesioni neoplastiche maligne con elevata accuratezza. Questo ha determinato negli ultimi anni una vera esplosione delle indicazioni per l'esecuzione della PET in ambito diagnostico, sia per stadiazione, che per valutazione di risposta alla terapia, sia per dimostrazione di ripresa di malattia.
Le immagini PET sono ottenute mediante tomografi PET, che consentono di ottenere sezioni tomografiche di tutto il corpo. Le immagini PET tuttavia non forniscono precise informazioni anatomiche, per cui risulta talvolta difficoltoso localizzare le lesioni ipermetaboliche e quindi interpretare correttamente i reperti, distinguendo con sicurezza le aree di aumentata concentrazione radioattiva patologiche da quelle fisiologiche.
Si è pertanto avvertita l'esigenza in molti casi di valutare le immagini della PET congiuntamente con le immagini anatomiche fornite dalla TC. Ciò si verifica soprattutto quando i reperti riguardano distretti corporei che presentano una notevole complessità delle strutture anatomiche.
Questo problema ha trovato una soluzione ottimale con l'introduzione di sistemi dedicati ibridi, i tomografi PET-TC, che permettono di ottenere contemporaneamente immagini metaboliche ed immagini anatomiche e di realizzare quindi immagini di fusione di elevata qualità. La valutazione integrata delle informazioni della PET e della TC rende sicuramente più rapida e precisa la localizzazione ed interpretazione delle lesioni, con diminuzione dei falsi positivi ed aumento della accuratezza diagnostica.
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
La PET CT (Positron Emission Tomography - Computed Tomography), Tomografia ad Emissione di Positroni, è uno degli strumenti diagnostici più innovativi, che sta conoscendo sempre maggiori consensi tra i clinici per le diverse applicazioni diagnostiche.
Le applicazioni cliniche principali della PET CT interessano i seguenti campi:
Le applicazioni cliniche principali della PET CT interessano i seguenti campi:
Le PET CT sono macchine di Diagnostica per Immagini costituite da un tomografo PET (Tomografia ad Emissione di Positroni) ed un tomografo TAC Spirale (Tomografia Assiale Computerizzata).
La TAC fornisce una accurata visualizzazione anatomica di sezioni trasversali del corpo umano, e consente di individuare neoplasie che abbiano già causato delle alterazioni morfologiche di un tessuto o di un organo; la PET CT consente l'individuazione di alterazioni di tipo metabolico, caratteristiche dei tumori.
TAC e Risonanza Magnetica forniscono preziose immagini morfologiche, ma non possono chiarire la natura di una lesione. La PET CT, essendo un esame prevalentemente funzionale, consente di definire in termini di metabolismo cellulare la natura di una lesione. In oncologia con la PET CT è pertanto possibile differenziare le lesioni tumorali da lesioni di altra natura, nonché, nello studio delle lesioni tumorali accertate, analizzare l'evoluzione della malattia anche dopo l'asportazione del tumore primitivo, e monitorare l'efficacia di una terapia antitumorale.
L'esame comporta per il paziente la somministrazione in vena di isotopi emittenti positroni (in seguito chiamati radiofarmaci e/o traccianti) e per il resto si svolge come una TAC.
Il tracciante di gran lunga più utilizzato è il 18-fluorodesossiglucosio, sigla 18-FDG, pertanto la descrizione si riferisce appunto ad una PET CT con 18-FDG; nel caso di utilizzo di altri traccianti sono fornite specifiche informazioni alla voce "Radiofarmaco".
L'esame mediante la PET CT permette di individuare estensione e localizzazione della patologia e contestualmente pianificare anche i trattamenti radioterapici.
Integrandosi perfettamente con i sistemi di radioterapia oncologica (Micromultileaf, Cyberknife, Tomotherapy), la PET CT consente di predisporre tempestivamente piani di trattamento ottimizzati per irradiare selettivamente i tessuti tumorali metabolicamente attivi, risparmiando al massimo i tessuti sani.
Integrandosi perfettamente con i sistemi di radioterapia oncologica (Micromultileaf, Cyberknife, Tomotherapy), la PET CT consente di predisporre tempestivamente piani di trattamento ottimizzati per irradiare selettivamente i tessuti tumorali metabolicamente attivi, risparmiando al massimo i tessuti sani.
Mediante i radioisotopi è quindi possibile esplorare il metabolismo cellulare che spesso nelle cellule tumorali si differenzia da quello del tessuto normale. Ne consegue che il principale impiego della PET CT è nello studio dei tumori, per precisarne la natura e l'estensione o per differenziarli da altre malattie, anche quando questo non sia possibile con altre indagini.
La Tomografia per Emissione di Positroni (PET) è une metodica di diagnostica per immagini che permette di studiare il metabolismo cellulare. La possibilità di valutare il metabolismo dei tessuti ha consentito, utilizzando in particolare quale tracciante il fluoro-desossiglucosio marcato con Fluoro-18 (18F-FDG), di identificare le lesioni neoplastiche maligne con elevata accuratezza. Questo ha determinato negli ultimi anni una vera esplosione delle indicazioni per l'esecuzione della PET in ambito diagnostico, sia per stadiazione, che per valutazione di risposta alla terapia, sia per dimostrazione di ripresa di malattia.
Le immagini PET sono ottenute mediante tomografi PET, che consentono di ottenere sezioni tomografiche di tutto il corpo. Le immagini PET tuttavia non forniscono precise informazioni anatomiche, per cui risulta talvolta difficoltoso localizzare le lesioni ipermetaboliche e quindi interpretare correttamente i reperti, distinguendo con sicurezza le aree di aumentata concentrazione radioattiva patologiche da quelle fisiologiche.
Si è pertanto avvertita l'esigenza in molti casi di valutare le immagini della PET congiuntamente con le immagini anatomiche fornite dalla TC. Ciò si verifica soprattutto quando i reperti riguardano distretti corporei che presentano una notevole complessità delle strutture anatomiche.
Questo problema ha trovato una soluzione ottimale con l'introduzione di sistemi dedicati ibridi, i tomografi PET-TC, che permettono di ottenere contemporaneamente immagini metaboliche ed immagini anatomiche e di realizzare quindi immagini di fusione di elevata qualità. La valutazione integrata delle informazioni della PET e della TC rende sicuramente più rapida e precisa la localizzazione ed interpretazione delle lesioni, con diminuzione dei falsi positivi ed aumento della accuratezza diagnostica.
Va osservato inoltre che i tomografi PET sono strumenti con una produttività non elevata, anche perché per l'esecuzione di esami di qualità ottimale, è necessario acquisire oltre alle emissive anche immagini trasmissive, che richiedono circa 10 minuti per paziente. Le immagini trasmissive permettono peraltro di effettuare la correzione per l'attenuazione delle immagini emissive, che comporta un rilevante ed irrinunciabile miglioramento della qualità delle immagini PET. I tomografi PET-TC, costituiti da un tomografo PET di alta fascia e da una TC spirale multi-slice, rendono possibile l'effettuazione di una registrazione in successione delle immagini trasmissive e delle immagini emissive, consentendo una riduzione drastica dei tempi di acquisizione dei dati trasmissivi, che scendono a meno di un minuto, con un significativo aumento della produttività complessiva di circa il 25%.
La bassa produttività dei tomografi PET ha determinato un interesse da parte delle industrie nel ricercare miglioramenti della strumentazione e dei software di elaborazione.
Sono stati pertanto utilizzati cristalli rivelatori di efficienza più elevata rispetto al germanato di bismuto (BGO), quali l'ossiortosilicato di lutezio (LSO) e l'ossiortosilicato di gadolinio (GSO). Tali cristalli presentano una maggior efficienza di rilevazione con registrazione delle immagini mediante acquisizione più rapida in 3D; sono stati nel contempo resi disponibili complessi programmi elaborativi in grado di ridurre gli effetti negativi di questa modalità di acquisizione rappresentati dal notevole aumento dello scattering. Queste innovazioni tecniche hanno consentito di ridurre il tempo globale di acquisizione delle immagini emissive.
Problemi metodologici
La preparazione del paziente, la somministrazione del 18F-FDG e le modalità di acquisizione di un esame PET-TC non differiscono da quella di un esame PET se non per il fatto che l'acquisizione delle immagini trasmissive viene effettuata prima delle immagini emissive utilizzando il tomografo TC multi-slice.
Nell'acquisizione di un esame PET-TC vi sono tuttavia alcuni aspetti metodologici che sono stati oggetto di particolare attenzione allo scopo di evitare artefatti che possono rendere non ottimale la qualità delle immagini di fusione e rendere di conseguenza difficoltosa l'interpretazione o la localizzazione delle lesioni. Vi è infatti la possibilità di artefatti determinati da movimenti del paziente, più frequenti in corrispondenza del capo-collo, o da movimenti di organi interni situati in prossimità del diaframma in seguito ad una respirazione profonda soprattutto durante la scansione TC.
In particolare va tenuto presente che le immagini TC acquisite in condizione di apnea dopo massima espirazione o di apnea dopo massima inspirazione possono risultare non corrispondenti alle immagini PET, in cui l'acquisizione ha una durata di alcuni minuti durante i quali il paziente respira normalmente. E' stato pertanto suggerito di effettuare la scansione TC con un'apnea dopo una normale espirazione. Va osservato tuttavia che, nonostante tali accorgimenti, non è infrequente il riscontro di artefatti derivanti da una diversa entità dei movimenti diaframmatici, che vanno attentamente valutati esaminando separatamente le immagini emissive e le immagini trasmissive.
Un'altro problema metodologico, che è controverso ed ancora oggetto di discussione, è rappresentato dalla opportunità ed utilità di impiegare mezzi di contrasto baritati o mezzi di contrasto iodati rispettivamente per migliorare la visualizzazione e l'identificazione delle anse intestinali e per permettere il riconoscimento delle strutture vascolari.
In un centro PET, che ha una elevata richiesta e produttività di esami, si ritiene che si debba limitare notevolmente l'impiego di mezzi di contrasto riservandolo a protocolli ben definiti e a casi selezionati. Ad esempio può essere utile fare ricorso alla somministrazione di mezzi di contrasto per os nello studio di affezioni a verosimile localizzazione pelvica. In questo caso è suggeribile eseguire una somministrazione prima dell'iniezione del 18F-FDG e quindi una seconda somministrazione 30 minuti dopo l'iniezione del FDG. Si devono inoltre impiegare mezzi di contrasto orali di bassa densità (1.2 - 2.1 vol. %) per evitare artefatti, che si determinano con impiego di mezzi di contrasto di densità elevata nella correzione per l'attenuazione delle immagini emissive. Va osservato inoltre che la visualizzazione con maggior precisione delle anse intestinali risulta utile, quando si impiega un tomografo PET-TC, solo in casi particolari, in cui sia necessario localizzare reperti di linfonodi mesenteriali che possono risultare altrimenti di difficile interpretazione.
Per quanto riguarda la somministrazione di mezzi di contrasto iodati va precisato che le scansioni TC con mezzo di contrasto vanno comunque eseguite dopo l'esecuzione dell'acquisizione PET per escludere la creazione di artefatti nelle immagini corrette per l'attenuazione. Questa procedura che richiede una stretta collaborazione fra il medico nucleare ed il medico radiologo e può trovare utilizzazione nella pratica clinica solo in protocolli predeterminati, nei quali la visualizzazione dei vasi ed il più preciso riconoscimento delle strutture anatomiche presenti un effettivo interesse, come ad esempio nel caso dei tumori del capo-collo, soprattutto dopo terapia chirurgica e/o radiante.
Principali indicazioni all'impiego della PET-TC
Vi sono numerosi report, sia negli Stati Uniti, sia in Europa, che puntualizzano quali sono le indicazioni appropriate della PET FDG nello studio delle diverse forme di neoplasia, rispettivamente in fase di pre-trattamento, post-trattamento e follow-up. Non sono attualmente ben definite, in rapporto ad una letteratura ancora insufficiente, linee guida concernenti l'impiego elettivo della PET-TC. La PET-TC risulta certamente vantaggiosa nello studio delle lesioni situate in corrispondenza di distretti corporei che presentano una notevole complessità anatomica, quali il capo-collo, il mediastino e lo scavo pelvico e nei casi in cui la normale anatomia è sovvertita in seguito ad interventi chirurgici o a trattamenti radioterapici.
I risultati di confronto disponibili fra la visualizzazione dei dati della TC e della PET con 18F-FDG e dei dati relativi alle immagini di fusione della PET-TC dimostrano che la PET-TC fornisce dati aggiuntivi nella stadiazione dei pazienti con carcinomi polmonari non a piccole cellule; è stata inoltre segnalata una maggior sensibilità e specificità della PET-TC rispetto alla sola PET nella dimostrazione di ripresa di malattia nel carcinoma del colon-retto, per quanto concerne sia le recidive, sia le metastasi.
Le indicazioni elettive della PET-TC, in base alla nostra personale esperienza, si ritiene possano essere le seguenti:
- Studio di neoplasie situate in distretti corporei che presentano una particolare complessità anatomica (capo-collo, mediastino, scavo pelvico);
- Studio di neoplasie in cui risulti di fondamentale importanza evidenziare un eventuale interessamento linfonodale (carcinoma del polmone in fase di pre-trattamento; carcinoma ovarico e carcinoma del colon-retto nel sospetto di ripresa di malattia);
- Valutazione di reperti TC sospetti per ripresa di malattia, ma non conclusivi;
- Studio di neoplasie con indicazione ad una radioterapia con intendimenti radicali per definizione della stadiazione ed ottimizzazione del piano di trattamento.
Va osservato che oltre alle indicazioni sopra indicate vi sono altre situazioni non prevedibili in cui risulta difficoltoso localizzare la lesione ipermetabolica e quindi darne una corretta interpretazione, anche se va osservato che non è possibile stabilire con certezza a priori quale sarà l'effettivo contributo della precisa localizzazione anatomica della lesione ipermetabolica. Da ciò potrebbe derivare la considerazione che sarebbe auspicabile effettuare il maggior numero possibile di esami PET con un tomografo PET-TC. Si può ritenere in ogni caso che se un centro PET può disporre di un unico tomografo è opportuno che si orienti verso l'acquisizione di un tomografo PET-TC.
Prospettive di sviluppo della PET-TC
La disponibilità di nuovi traccianti rappresenta sicuramente la più rilevante prospettiva di sviluppo della PET-TC. Ad esempio l'impiego della Colina marcata con C-11 nello studio del carcinoma prostatico nella valutazione di ripresa di malattia, quando le indagini convenzionali risultano dubbie o non conclusive, oppure l'impiego della Metionina C-11 nello studio della malattia residua o di ripresa di malattia nei tumori del sistema nervoso centrale dopo terapia chirurgica e/o radiante. Anche la 18F-DOPA potrebbe essere utilmente impiegata per lo studio delle neoplasie di origine neuroendocrina.
La bassa produttività dei tomografi PET ha determinato un interesse da parte delle industrie nel ricercare miglioramenti della strumentazione e dei software di elaborazione.
Sono stati pertanto utilizzati cristalli rivelatori di efficienza più elevata rispetto al germanato di bismuto (BGO), quali l'ossiortosilicato di lutezio (LSO) e l'ossiortosilicato di gadolinio (GSO). Tali cristalli presentano una maggior efficienza di rilevazione con registrazione delle immagini mediante acquisizione più rapida in 3D; sono stati nel contempo resi disponibili complessi programmi elaborativi in grado di ridurre gli effetti negativi di questa modalità di acquisizione rappresentati dal notevole aumento dello scattering. Queste innovazioni tecniche hanno consentito di ridurre il tempo globale di acquisizione delle immagini emissive.
Problemi metodologici
La preparazione del paziente, la somministrazione del 18F-FDG e le modalità di acquisizione di un esame PET-TC non differiscono da quella di un esame PET se non per il fatto che l'acquisizione delle immagini trasmissive viene effettuata prima delle immagini emissive utilizzando il tomografo TC multi-slice.
Nell'acquisizione di un esame PET-TC vi sono tuttavia alcuni aspetti metodologici che sono stati oggetto di particolare attenzione allo scopo di evitare artefatti che possono rendere non ottimale la qualità delle immagini di fusione e rendere di conseguenza difficoltosa l'interpretazione o la localizzazione delle lesioni. Vi è infatti la possibilità di artefatti determinati da movimenti del paziente, più frequenti in corrispondenza del capo-collo, o da movimenti di organi interni situati in prossimità del diaframma in seguito ad una respirazione profonda soprattutto durante la scansione TC.
In particolare va tenuto presente che le immagini TC acquisite in condizione di apnea dopo massima espirazione o di apnea dopo massima inspirazione possono risultare non corrispondenti alle immagini PET, in cui l'acquisizione ha una durata di alcuni minuti durante i quali il paziente respira normalmente. E' stato pertanto suggerito di effettuare la scansione TC con un'apnea dopo una normale espirazione. Va osservato tuttavia che, nonostante tali accorgimenti, non è infrequente il riscontro di artefatti derivanti da una diversa entità dei movimenti diaframmatici, che vanno attentamente valutati esaminando separatamente le immagini emissive e le immagini trasmissive.
Un'altro problema metodologico, che è controverso ed ancora oggetto di discussione, è rappresentato dalla opportunità ed utilità di impiegare mezzi di contrasto baritati o mezzi di contrasto iodati rispettivamente per migliorare la visualizzazione e l'identificazione delle anse intestinali e per permettere il riconoscimento delle strutture vascolari.
In un centro PET, che ha una elevata richiesta e produttività di esami, si ritiene che si debba limitare notevolmente l'impiego di mezzi di contrasto riservandolo a protocolli ben definiti e a casi selezionati. Ad esempio può essere utile fare ricorso alla somministrazione di mezzi di contrasto per os nello studio di affezioni a verosimile localizzazione pelvica. In questo caso è suggeribile eseguire una somministrazione prima dell'iniezione del 18F-FDG e quindi una seconda somministrazione 30 minuti dopo l'iniezione del FDG. Si devono inoltre impiegare mezzi di contrasto orali di bassa densità (1.2 - 2.1 vol. %) per evitare artefatti, che si determinano con impiego di mezzi di contrasto di densità elevata nella correzione per l'attenuazione delle immagini emissive. Va osservato inoltre che la visualizzazione con maggior precisione delle anse intestinali risulta utile, quando si impiega un tomografo PET-TC, solo in casi particolari, in cui sia necessario localizzare reperti di linfonodi mesenteriali che possono risultare altrimenti di difficile interpretazione.
Per quanto riguarda la somministrazione di mezzi di contrasto iodati va precisato che le scansioni TC con mezzo di contrasto vanno comunque eseguite dopo l'esecuzione dell'acquisizione PET per escludere la creazione di artefatti nelle immagini corrette per l'attenuazione. Questa procedura che richiede una stretta collaborazione fra il medico nucleare ed il medico radiologo e può trovare utilizzazione nella pratica clinica solo in protocolli predeterminati, nei quali la visualizzazione dei vasi ed il più preciso riconoscimento delle strutture anatomiche presenti un effettivo interesse, come ad esempio nel caso dei tumori del capo-collo, soprattutto dopo terapia chirurgica e/o radiante.
Principali indicazioni all'impiego della PET-TC
Vi sono numerosi report, sia negli Stati Uniti, sia in Europa, che puntualizzano quali sono le indicazioni appropriate della PET FDG nello studio delle diverse forme di neoplasia, rispettivamente in fase di pre-trattamento, post-trattamento e follow-up. Non sono attualmente ben definite, in rapporto ad una letteratura ancora insufficiente, linee guida concernenti l'impiego elettivo della PET-TC. La PET-TC risulta certamente vantaggiosa nello studio delle lesioni situate in corrispondenza di distretti corporei che presentano una notevole complessità anatomica, quali il capo-collo, il mediastino e lo scavo pelvico e nei casi in cui la normale anatomia è sovvertita in seguito ad interventi chirurgici o a trattamenti radioterapici.
I risultati di confronto disponibili fra la visualizzazione dei dati della TC e della PET con 18F-FDG e dei dati relativi alle immagini di fusione della PET-TC dimostrano che la PET-TC fornisce dati aggiuntivi nella stadiazione dei pazienti con carcinomi polmonari non a piccole cellule; è stata inoltre segnalata una maggior sensibilità e specificità della PET-TC rispetto alla sola PET nella dimostrazione di ripresa di malattia nel carcinoma del colon-retto, per quanto concerne sia le recidive, sia le metastasi.
Le indicazioni elettive della PET-TC, in base alla nostra personale esperienza, si ritiene possano essere le seguenti:
- Studio di neoplasie situate in distretti corporei che presentano una particolare complessità anatomica (capo-collo, mediastino, scavo pelvico);
- Studio di neoplasie in cui risulti di fondamentale importanza evidenziare un eventuale interessamento linfonodale (carcinoma del polmone in fase di pre-trattamento; carcinoma ovarico e carcinoma del colon-retto nel sospetto di ripresa di malattia);
- Valutazione di reperti TC sospetti per ripresa di malattia, ma non conclusivi;
- Studio di neoplasie con indicazione ad una radioterapia con intendimenti radicali per definizione della stadiazione ed ottimizzazione del piano di trattamento.
Va osservato che oltre alle indicazioni sopra indicate vi sono altre situazioni non prevedibili in cui risulta difficoltoso localizzare la lesione ipermetabolica e quindi darne una corretta interpretazione, anche se va osservato che non è possibile stabilire con certezza a priori quale sarà l'effettivo contributo della precisa localizzazione anatomica della lesione ipermetabolica. Da ciò potrebbe derivare la considerazione che sarebbe auspicabile effettuare il maggior numero possibile di esami PET con un tomografo PET-TC. Si può ritenere in ogni caso che se un centro PET può disporre di un unico tomografo è opportuno che si orienti verso l'acquisizione di un tomografo PET-TC.
Prospettive di sviluppo della PET-TC
La disponibilità di nuovi traccianti rappresenta sicuramente la più rilevante prospettiva di sviluppo della PET-TC. Ad esempio l'impiego della Colina marcata con C-11 nello studio del carcinoma prostatico nella valutazione di ripresa di malattia, quando le indagini convenzionali risultano dubbie o non conclusive, oppure l'impiego della Metionina C-11 nello studio della malattia residua o di ripresa di malattia nei tumori del sistema nervoso centrale dopo terapia chirurgica e/o radiante. Anche la 18F-DOPA potrebbe essere utilmente impiegata per lo studio delle neoplasie di origine neuroendocrina.
Gli studi riguardo altri nuovi traccianti in grado di studiare diverse vie metaboliche sono numerosissimi ed è indubbio che nel prossimo futuro molte altre molecole entreranno nell'uso clinico.
Un altro settore di sicuro sviluppo della PET-TC è la valutazione della risposta alla terapia. In varie neoplasie, quali i carcinomi mammario, ovarico e del colon-retto, l'attuale disponibilità di diversi protocolli terapeutici in caso di ripresa di malattia rende di particolare interesse l'impiego della PET-TC per una precoce valutazione dell'efficacia della chemioterapia e quindi per una identificazione dei pazienti rispondenti e di quelli non rispondenti al trattamento.
Molto importante appare infine il contributo della PET-TC per quanto concerne i piani di trattamento radioterapico, permettendo l'individuazione di eventuali lesioni aggiuntive rispetto a quelle segnalate dall'imaging convenzionale o la precisazione dell'estensione della componente fibrosa o necrotica nell'ambito delle lesioni. Queste informazioni consentono in una percentuale elevata dei casi di modificare l'indicazione terapeutica o di modificare il piano di trattamento, ampliando o riducendo le dimensioni dei campi di irradiazione o modificando l'entità della dose somministrata.
Riguardo ai tomografi, le principali linee di ricerca riguardano nuovi cristalli di rilevazione, nonché la possibilità di assemblare anelli con diversi cristalli. Questo approccio potrebbe consentire un significativo aumento della risoluzione (attualmente già < 2mm sui prototipi per piccoli animali) anche se al momento i costi risultano assai elevati.
Conclusioni
La PET-TC, che unisce l'elevata sensibilità dei dati metabolici PET con la precisione di definizione anatomica dei dati TC, è attualmente una delle metodiche diagnostiche con la maggiore accuratezza in ambito oncologico. La relativa semplicità di esecuzione ed innocuità dell'indagine, nonché la diminuzione del tempo di effettuazione degli esami e quindi la maggior produttività delle apparecchiature fanno prevedere una rapida diffusione dei tomografi PET-TC.
Inoltre vi sono sicure prospettive di ulteriore crescita delle indicazioni alla esecuzione della PET-TC, specie in rapporto alla introduzione di nuovi traccianti, ma anche alla validazione di nuove indicazioni cliniche.
Va infine sottolineato che dalla pratica clinica emerge che, là dove le condizioni logistiche lo consentono, per un'ottimale interpretazione dei reperti PET-TC risulta molto utile una stretta collaborazione tra il medico nucleare ed il radiologo.
Un altro settore di sicuro sviluppo della PET-TC è la valutazione della risposta alla terapia. In varie neoplasie, quali i carcinomi mammario, ovarico e del colon-retto, l'attuale disponibilità di diversi protocolli terapeutici in caso di ripresa di malattia rende di particolare interesse l'impiego della PET-TC per una precoce valutazione dell'efficacia della chemioterapia e quindi per una identificazione dei pazienti rispondenti e di quelli non rispondenti al trattamento.
Molto importante appare infine il contributo della PET-TC per quanto concerne i piani di trattamento radioterapico, permettendo l'individuazione di eventuali lesioni aggiuntive rispetto a quelle segnalate dall'imaging convenzionale o la precisazione dell'estensione della componente fibrosa o necrotica nell'ambito delle lesioni. Queste informazioni consentono in una percentuale elevata dei casi di modificare l'indicazione terapeutica o di modificare il piano di trattamento, ampliando o riducendo le dimensioni dei campi di irradiazione o modificando l'entità della dose somministrata.
Riguardo ai tomografi, le principali linee di ricerca riguardano nuovi cristalli di rilevazione, nonché la possibilità di assemblare anelli con diversi cristalli. Questo approccio potrebbe consentire un significativo aumento della risoluzione (attualmente già < 2mm sui prototipi per piccoli animali) anche se al momento i costi risultano assai elevati.
Conclusioni
La PET-TC, che unisce l'elevata sensibilità dei dati metabolici PET con la precisione di definizione anatomica dei dati TC, è attualmente una delle metodiche diagnostiche con la maggiore accuratezza in ambito oncologico. La relativa semplicità di esecuzione ed innocuità dell'indagine, nonché la diminuzione del tempo di effettuazione degli esami e quindi la maggior produttività delle apparecchiature fanno prevedere una rapida diffusione dei tomografi PET-TC.
Inoltre vi sono sicure prospettive di ulteriore crescita delle indicazioni alla esecuzione della PET-TC, specie in rapporto alla introduzione di nuovi traccianti, ma anche alla validazione di nuove indicazioni cliniche.
Va infine sottolineato che dalla pratica clinica emerge che, là dove le condizioni logistiche lo consentono, per un'ottimale interpretazione dei reperti PET-TC risulta molto utile una stretta collaborazione tra il medico nucleare ed il radiologo.
ENGLISH
The PET CT (Positron Emission Tomography - Computed Tomography), Positron Emission Tomography, is one of the most innovative diagnostic tools, which is increasingly recognizing clinicians' acceptance for different diagnostic applications.
The main clinical applications of PET CT concern the following fields:
oncology;
neurological;
cardiology.
PET CT are Image Diagnostic Machines made up of a PET Tomograph (Positron Emission Tomography) and a TAC Spiral Tomograph (Computed Axial Tomography).
TAC provides accurate anatomical visualization of transverse sections of the human body, and identifies tumors that have already caused morphological alterations of a tissue or organ; PET CT allows the detection of metabolic alterations, tumor characteristics.
TAC and Magnetic Resonance provide valuable morphological images, but can not clarify the nature of a lesion. PET CT, being a predominantly functional test, allows the cellular metabolism to be defined as the nature of a lesion. In oncology with PET CT it is, therefore, possible to differentiate tumor lesions from other types of lesions, as well as to investigate the evolution of the disease even after the removal of the primitive tumor in the investigation of the established tumor lesions and to monitor the efficacy of an antitumor therapy.
The examination involves the patient administering positron emitters (hereinafter referred to as radiopharmaceuticals and/or tracers) in the vein and for the rest, it takes place as a TAC.
The most widely used tracer is 18-fluorodeoxyglucose, 18-FDG, so the description refers to a PET CT with 18-FDG; In the case of using other tracers, specific information is given under the heading "Radiofarmaco".
Examination through PET CT allows to detect the extent and location of the pathology and at the same time plan the radiotherapy treatments.
By integrating perfectly with oncologic radiotherapy systems (Micromultileaf, Cyberknife, Tomotherapy), PET CT allows the timely provision of optimized treatment plans to selectively irradiate metabolic active tumor tissues, saving maximum healthy tissue.
Using radioisotopes it is, therefore, possible to explore the cellular metabolism that often differs from that of normal tissue in tumor cells. It follows that the main use of PET CT is in the study of tumors, to specify their nature and extent or to differentiate them from other diseases, even when this is not possible with other investigations.
Positron Emission Tomography (PET) is a diagnostic method for imaging that allows you to study cellular metabolism. The ability to evaluate tissue metabolism has made it possible to identify malignant neoplastic lesions with high accuracy, using in particular fluoro-desoxyglucose labeled with Fluoro-18 (18F-FDG). This has led to a real explosion in the recent years of indications for the implementation of PET in the diagnostic field, both for staging, as a response to therapy response and for evidence of recovery of the disease.
PET images are obtained by PET tomographs, which allow obtaining tomographic sections of the entire body. However, PET images do not provide accurate anatomical information, so it is sometimes difficult to locate hypermetabolic lesions and therefore correctly interpret the findings, by distinguishing with confidence the areas of increased pathological and physiologic radioactive concentration.
Therefore, it was felt that in many cases the PET images were to be evaluated in conjunction with the anatomical images provided by TC. This is especially the case when the finds concern bodily districts that exhibit a considerable complexity of anatomical structures.
This problem has found an optimal solution with the introduction of dedicated hybrid systems, PET-TC tomography, which allow obtaining metabolic images and anatomical images at the same time and thus produce high-quality casting images. The integrated evaluation of PET and TC information makes it faster and more accurate to locate and interpret lesions, with false positives and increased diagnostic accuracy.
It should also be noted that PET tomographs are instruments with a high productivity because, in order to carry out the best quality examinations, it is necessary to capture transmissive images over the emissive, which require about 10 minutes per patient. Transmission images also allow for correction for the attenuation of emission images, which implies a significant and irreplaceable improvement in the quality of PET images. PET-CT tomography made up of a high-end PET tomograph and a multi-slice spiral TC, make it possible to perform a sequential recording of transmitting images and emission images, allowing a drastic reduction in acquisition time Transmitting data, which drops less than a minute, with a significant increase in overall productivity of about 25%.
The low productivity of PET tomographs has led the industry to seek improvements in instrumentation and processing software.
Therefore, higher detection efficiency crystals were used than bismuth germanium (BGO), such as lutosis ossiortosilicate (LSO) and gadolinium ossiortosilicate (GSO). Such crystals exhibit greater detection efficiency with image recording by faster 3D capture; At the same time, complex computing programs were available to reduce the negative effects of this acquisition mode as the significant increase in scattering. These technical innovations have made it possible to reduce the overall time of capturing images.
Methodological problems
Patient preparation, administration of the 18F-FDG and methods of acquiring a PET-TC test do not differ from that of a PET examination except for the fact that the capture of the transmitting images is carried out before the images emitted using the TC multi-slice tomograph.
However, in the acquisition of a PET-TC test, there are some methodological aspects that have been specifically addressed in order to avoid artifacts that may render the quality of melting images unsuitable and thus render the interpretation or location of the injury. There is, in fact, the possibility of artifacts determined by patient movements, more frequent at the head, or by movements of internal organs located near the diaphragm following a deep breathing, especially during CT scan.
In particular, it should be noted that TC images acquired under apnea conditions after maximum exhalation or apnea after maximum inhalation may be unsuitable for PET images, where the acquisition lasts for a few minutes during which the patient normally breathes. It was therefore suggested to perform TC scan with an apnea after a normal exhalation. It is to be noted, however, that despite these arrangements, it is not uncommon for artifacts to arise due to a different extent of diaphragm movements, which should be carefully evaluated by examining separately the emitting images and the transmitting images.
Another methodological problem, which is controversial and still subject to discussion, is represented by the opportunity and usefulness of using barited contrast media or iodine contrast media respectively to improve visualization and identification of intestinal limbs and to allow the recognition of vascular structures.
In a PET center, which has high demand and productivity of examinations, it is believed that the use of contrast media should be considerably restricted by reserving it to well-defined protocols and selected cases. For example, it may be advantageous to resort to the administration of osmostal contrast media in the study of affections to likely pelvic localization. In this case, it is advisable to perform a dosing prior to the injection of 18F-FDG and then a second administration 30 minutes after the injection of FDG. In addition, low-density oral contrast media (1.2-2.1 vol%) should be used to avoid artifacts, which are determined by using high density contrast media in the correction for attenuation of the emission images. It should also be noted that the most accurate visualization of the intestinal limbs is useful when using a PET-TC tomograph only in particular cases in which it is necessary to locate findings of mesenteric lymph nodes which may otherwise be difficult to interpret.
As regards the administration of iodine contrast media, it should be pointed out that TC scanning with contrast media should still be performed after the PET acquisition is performed to exclude the creation of artifacts in the correct attenuation images. This procedure requires close collaboration between the nuclear physician and the radiologist and can only be used in clinical practice in predetermined protocols, in which visualization of vessels and the most accurate recognition of anatomical structures present an actual interest, such as case of canine tumors, especially after surgical and/or radiant therapy.
Main indications for the use of PET-TC
There are numerous reports, both in the United States and in Europe, which point out the appropriate indications of PET FDG in the study of different forms of neoplasia, respectively during pre-treatment, post-treatment and follow-up. Guidelines for the elective use of PET-TC are still not well-defined, in relation to an insufficient literature. PET-TC is certainly beneficial in the study of lesions located at body regions with significant anatomical complexity such as head, mediastin and pelvic digestion, and in cases where normal anatomy is subverted as a result of interventions Surgical or radiotherapeutic treatments.
The available comparison results between PET and CT data display with 18F-FDG and PET-TC melt image data show that PET-TC provides additional data in the staging of patients with non-small pulmonary carcinomas cells; A greater sensitivity and specificity of PET-TC than PET alone was also reported in the demonstration of resumption of colorectal cancer disease in both recurrences and metastases.
The PET-TC's elective indications, based on our own experience, are believed to be as follows:
- Study of neoplasms located in bodily districts that exhibit a particular anatomical complexity (a headache, mediastinum, pelvis digestion);
- Study of tumors where it is of utmost importance to highlight any possible lymph node involvement (lung cancer during pre-treatment, ovarian cancer and colon cancer in suspected illness);
- Evaluation of suspected TC findings for disease recovery, but not conclusive;
- Study of tumors indicating radiotherapy with radical intentions for the definition of stage treatment and optimization of the treatment plan.
It should be noted that in addition to the aforementioned indications, there are other unforeseeable situations in which it is difficult to locate the hypermetabolic lesion and therefore give it a correct interpretation, although it should be noted that it is not possible to determine with certainty what the actual contribution of the precise Anatomical location of the hypermetabolic lesion. From this, it may be assumed that it would be desirable to conduct as many PET examinations as possible with a PET-TC tomograph. In any case, it can be considered that if a PET center can have a single tomography it is appropriate that it is orientated towards the acquisition of a PET-TC tomograph.
Prospects for developing PET-TC
The availability of new tracers is certainly the most important development perspective of PET-TC. For example, the use of Colin labeled with C-11 in the prostate cancer study in the assessment of disease recovery when conventional investigations are doubtful or non-conclusive, or the use of methionine C-11 in the study of residual or Recovery of the disease in central nervous system tumors after surgical and/or radiant therapy. 18F-DOPA could also be useful for the study of neuroendocrine neoplasms.
Studies on other new tracers studying different metabolic pathways are many and it is unlikely that many other molecules will enter the clinical use in the near future.
Another area of safe development of PET-TC is the evaluation of response to therapy. In various types of cancer, such as breast, ovarian, and colon cancer, the current availability of different therapeutic protocols in the event of a disease resumption makes it particularly important to use PET-TC for an early evaluation of the effectiveness of chemotherapy And therefore for the identification of respondents and those not responding to the treatment.
Ultimately, PET-TC contributes to radiotherapy treatment plans, allowing for additional lesions to be identified as compared with those reported by conventional imaging or the specification of the extent of the fibrous or necrotic component within the injury. This information allows a high percentage of cases to change the therapeutic indication or to modify the treatment plan by widening or reducing the size of the irradiation fields or by modifying the amount of dose administered.
Regarding tomography, the main research lines are about new detection crystals as well as the ability to assemble rings with different crystals. This approach could allow a significant increase in resolution (currently <2mm on small animal prototypes) even though at present the costs are very high.
Conclusions
PET-TC, combining the high sensitivity of PET metabolic data with the precision of anatomical definition of TC data, is currently one of the most accurate diagnostic methods in the field of cancer. The relative simplicity of execution and the innocuity of the investigation, as well as the reduction in exam time and therefore the higher productivity of the equipment, suggest a rapid diffusion of PET-TC tomographs.
There is also a clear prospect of further growth in PET-TC implementation, especially in relation to the introduction of new tracers, as well as the validation of new clinical indications.
Finally, it should be emphasized that clinical practice shows that, where logistic conditions permit, a close collaboration between the nuclear physician and the radiologist is very helpful for a good interpretation of PET-TC findings.
Da:
http://www.irmet.com/section/pet-ct-e-l-esame-pet
http://www.ricercheradiologiche.it/CD/2005-2/RELA_06.HTM
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