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PET/CT:
Su aplicación en Radioterapia
Roberto A. Isoardi
Fundación Escuela de Medicina Nuclear
Comisión Nacional de Energía Atómica
Mendoza, Argentina
Tópicos
• PET/CT en planificación de terapia
• Definiendo volúmenes blanco
• Monitoreando la respuesta a terapia
Tópicos
• PET/CT en planificación de terapia
• Definiendo volúmenes blanco
• Monitoreando la respuesta a terapia
PET/CT en terapia radiante:
• Definir el Volumen Blanco apropiado
- En general, los cambios funcionales preceden, y no
necesariamente coinciden con los cambios estructurales
• Definir la dosis óptima a entregar
- PET puede cuantificar la biología básica del tumor que
puede usarse para determinar volúmenes blanco y la dosis
• Seguimiento de la respuesta a la radioterapia
- PET puede cuantificar la biología básica del tumor que
puede usarse para determinar volúmenes blanco y la dosis
Integrando PET/CT en planificación de RT:
Simulador CT
PET/CT scan
Simulación CT, contornos
Plan de tratamiento
Fusión
Definiendo volúmenes blanco con imágenes
moleculares:
PTV: Volumen blanco de planificación
(físico)
CTV: Volumen blanco clínico (médico
clínico)
GTV: Volumen groso tumoral (CT/MRI)
BTV: Volumen biológico tumoral (PET o
SPECT)
PTV: movimiento tumoral y errores de setup
CTV: incluye enfermedad microscópica
GTV: de la anatomía con alta resolución
BTV: a partir de imágenes moleculares: FDG o
FLT
Métrica de imágenes moleculares para definir BTV
Standard Uptake Value (SUV):
SUVFDG = aROI(μCi/ml) / A (mCi)/ W (kg)
W = peso del paciente A = actividad inyectada
Glicólisis Total en Lesión (TLG): (Larson 1999)
TLG = SUVave x V (ml) V = volumen tumoral
aROI requiere calibración exacta del escáner PET/CT
Calibración de escáner PET/CT:
• Conversión de unidades del escáner a unidades absolutas
(μCi/ml)
• Fantoma cilíndrico (20-30 cm Ø)
• Reconstrucción de imágenes luego de adquisición de 30
min.
• Determinar valor promedio de voxel Vave para un ROI
grande
• Determinar concentración por muestras (c) en fantoma
• Asegurar exactitud del contador de pozo
• Factor de calibración, C = c(μCi/ml)/ Vave
• Registrar C en función del tiempo aROI = VROI x C
Tópicos
• PET/CT en planificación de terapia
• Definiendo volúmenes blanco
• Monitoreando la respuesta a terapia
Volumen blanco biológico (BTVFDG)
GTV
BTVFDG
GTV definida a partir del CT
BTVFDG definida como volumen ávido de FDG a partir del PET
Volumen blanco biológico (BTVhip)
K.S Clifford Chao et al., Int. J. Radiation Biol. Phys. 2001; 49(4): 1171-1182
Volumen tumoral
hipóxico BTVhip
GTV y BTVhip 60Cu-ATSM: marcador de hipoxia
GTV
Región hipóxica
Volumen blanco biológico (BTVcol)
PET/CT Colina de la próstata. La región de captación intensa de
Colina (rosa) corresponde a la masa tumoral biológica (BTV) que
podría recibir una mayor dosis (2.4Gy/fracción). El resto de la próstata
podría recibir una dosis reducida (2 Gy/fracción). Esto sería un
ejemplo de IMRT con “dose painting” basado en la imagen molecular.
Grosu A-L et al, BIR 2005
Factores que afectan la captación
tumoral aparente de FDG • Período de ayuno previo al scan
• Tamaño de lesión y efecto de volumen parcial
• Heterogeneidad del tumor
• Avidez celular por la gluclosa
• Parámetros de reconstrucción de imagen
• Delineación de región de interés
• Niveles de glucosa en sangre del paciente
• Tiempo luego de inyección de FDG
• Diferencia entre FDG y glucosa (LC)
Weber W. JNM 2005
> Estos factores afectarán incluso al SUV
Definiendo el BTV en base al SUV
-La elección de umbral (T) afecta al BTV
-T varía con el tamaño y el fondo (B)
• SUVmax puede depender de B pero no de T
• SUVave y el contorno (BTV) dependen de T
• SUV depende del índice de masa corporal
• SUV depende de la resolución del escáner
Cáncer de páncreas: planificación de terapia
PTV
Planificación de tratamiento con Cyberknife
Masa hipermetabólica en la
cabeza de páncreas de 3.4x2.6
cm. Ávida de FDG
Cortesía U de Tennessee
Mujer 50 a. 10,3 mCi FDG
5 x 2 min/camilla. 130kV, 180 mAs
Cáncer de cabeza y cuello
tumor
nódulo izq nódulo der
Hombre de 50 a. con cáncer oro/naso-faríngeo
Cruzando la línea media (T4) con compromiso
unilateral linfático en CT. Nodo linfático izquierdo
negativo en CT pero positivo en PET/CT(N2). El
PTV modificado (boost 70 Gy) incluye el nodo
linfático izquierdo.
50 Gy
70 Gy
60 Gy
50 Gy
70 Gy
LN(+) LN(-)
T(+)
Hospital Universitario de Essen, Alemania
Estrategias de respiración en PET/CT
- Respiración continua superficial
- Contención limitada (sobre diafragma)
- Contención en CT en inspiración parcial
- Bajar velocidad de rotación de CT
- Barrido Cine CT (4DCT)
- Gatillado respiratorio en CT
- Contención CT; PET gatillado
- Gatillar ambos
- Contener ambos (!)
Traza respiratoria para gatillar PET
*coincidir con la estrategia de tratamiento
Carcinoma pulmonar no microcítico
plan CT plan PET/CT Histograma Dosis-Volumen
Mujer 46 a con CPNM: diagnosticada cT2pN2 post 3 x CTX; PET/CT para RTP.
Comparado con pre-CTX, el tumor bronquial se reduce en tamaño y metabolismo
(SUVmax cae de 14 a 4.6). La atelectasia se diferenció suficientemente con PET/CT.
El tratamiento conformal basado en PET/CT resulta en una dosis media pulmonar
acumulada de 8 Gy comparada con 15 Gy de un plan convencional basado en CT. Así,
PET/CT permitió escalar la dosis para tratar este CPNM.
PET/CT
CT
Hospital Universitario de Essen, Alemania
Cambio de volumen de tratamiento
PTV con CT con PET/CT Aumento del PTV
Reducción del PTV
PET/CT en terapia radiante
Tópicos
• PET/CT en planificación de terapia
• Definiendo volúmenes blanco
• Monitoreando la respuesta a terapia
Respuesta al tratamiento
usando señal de PET
Figuras de mérito:
• Análisis cinético a partir del estudio dinámico: TMC-Glu
- Análisis de Patlak-Gjedde: Ki, tasa neta de captura de FDG
- Standardized Uptake Value (SUV) – Valor Estándar de Captación
- Inspección visual (V/N)
Problemas para evaluar respuesta:
• Requiere al menos 20% de cambio en SUV entre estudios
- Válida para tumores con actividad basal metabólica suficiente
- Esperar 4-6 semanas luego de completar el tratamiento radiante
- Respuesta inflamatoria o tumores radio-inducidos
Cuantitativo
Weber W. JNM 2005
Re-estadificación de cáncer gástrico
Pre-terapia (4/06) Post-terapia (10/06)
Pre-terapia
Post-terapia
Duración: 15 min Duración: 15 min
10 mCi; 90 min post-inyección Paciente de 93 kg, 52 a. con historia de cáncer gástrico
Cortesía Universidad de Tennessee, Siemens Biograph
Cuantificación de respuesta a terapia:
tamaño y SUV
Anatomía (CT)
Función (PET)
Respuesta a terapia: protocolo consistente - Asegurar exactitud de calibración de escáner (fantomas)
- Inyectar niveles similares de actividad de FDG
- Verificar niveles comparables de glucosa
- Adquirir al mismo tiempo luego de inyección
- Adquirir niveles comparables de cuentas (2D o 3D)
- Usar parámetros de reconstrucción estandarizados
- Reproducibilidad de SUV en el tiempo
1i /8s 1i /6s 2i /16s 4i /16s
1i /8s
8.3 9.6 9.9 10.0 SUVmax:
iteraciones
Resolución espacial
Cortesía Molecular Imaging Program, Universidad de Tennessee
R Boellaard et al, Eur J Nucl Med Mol Imaging (2015) 42:328-354
88 kg, IMC=25
18 min; 6 camillas;3min
10.1 mCi; 88 min p.i.
(a) 3DRP (b) FORE+ 2D AWOSEM
(c) 3D AWOSEM (d) HD-PET (PSF)
Efecto de la delineación de la ROI
Transaxial
Coronal Sagital Transaxial
% cambio de captación trazador: robusto e independiente de método de la ROI
Las medidas absolutas dependen del método de la ROI
ROI 15mm: SUV=7.3 ROI manual: SUV=3.5
Técnica de crecimiento de regiones en 3D (umbral 75%): SUV =7.4
dependiente del
observador
independiente del
observador
Respuesta temprana a RT en CPNM
Respuesta Metabólica Parcial (RMP)
Dosis recibida hasta el segundo PET/CT: 45 Gy en fracciones diarias de 2 Gy
Scan pos-tratamiento adquirido en 94 días (83 – 105 días)
Dosis total en tumor: 60 Gy; Respuesta metabólica evaluada por NSUV:
NSUV = máximo SUV tumor / SUV promedio en arco aórtico
Previo a la radiación:
8.5 días (6-11 días) antes
de comenzar con terapia
Durante la radiación:
29 días (28-31 días) luego
de comenzar con terapia
Kong F-M et al, JCO 2007
Kong F-M et al, JCO 2007
Respuesta temprana a RT en CPNM
NSUV del tumor primario
Respuesta Metabólica Completa (RMC)
Todos los tumores ávidos de FDG mostraron una reducción en NSUV: 5,2->2.5->1.7
Incremento en captación de FDG radio-inducida en pulmón en meses posteriores
Correlación de respuesta metabólica entre estudio durante y pos-tratamiento
Scan durante la terapia (30 días) predictivo de la respuesta 3-4 meses pos-terapia
Respuesta a quimioterapia: anatómica y
metabólica
3/01/07 31/01/07
Conclusiones
PET/CT para planificación de tratamiento y
monitoreo de terapia:
• Asegurar calibración del escáner (uCi/ml)
• Protocolos estandarizados y repetibles
• Seleccionar una métrica apropiada (ej. SUV)
• Usar un método robusto para definir ROI/VOIs
- PET: probada utilidad para planificación de blanco en RT (BTV)
- Puede usarse para evaluación temprana de la respuesta
Agradecimientos
David W. Townsend, PhD Singapore Bioimaging Consortium
Adriaan Lammertsma, PhD VU University Medical Center
Amsterdam, The Netherlands