Integrazione dell imaging morfologico e metabolico in Radioterapia

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1 Reggio Emilia Novembre Dicembre 2004 Integrazione dell imaging morfologico e metabolico in Radioterapia Annibale Versari Unità Operativa di Medicina Nucleare Centro PET (Centro di Eccellenza AIMN per PET e Radioterapia)

2 PET e Radioterapia? Perché?

3 Evoluzione della Radioterapia Rx TC RM PET Terapia conformazionale >>> IMRT Armaroli L.-ASMN- Reggio Emilia

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5 Di cosa ha bisogno il radioterapista? Il Radioterapista ripone grandi aspettative nell imaging metabolico per procedere verso una conformazione biologica della dose (BTV Biological Target Volume) Iotti C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

6 L errore nella definizione del target può essere il più grave errore dell intera catena del trattamento radioterapico Mistakes happen when you do not look carefully first Gli errori si fanno quando non si guarda bene prima Iotti C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

7 D I A G N O S I Stadiazione Calcolo dose ed ottimizzazione fascio PET in Radioterapia Simulazione (CT) PET Verifica del piano e Trattamento R I S P O S T A R T Localizzazione target ed organi circostanti Scelta del fascio Conformazione del fascio Rimodellamento biologico del target PET

8 PET in Radioterapia Rimodellamento biologico del target Rimodellamento del bersaglio secondo le caratteristiche metaboliche del tumore: Metabolismo glucidico Proliferazione cellulare Ipossia

9 PET La PET valuta gli aspetti fisiologici e biochimici piuttosto che quelli anatomici offre una prospettiva diversa della malattia (caratterizzazione biologica) ponendo le premesse per una diagnosi - più precoce - più precisa

10 PET Risoluzione spaziale inferiore a CT e MRI Scarsità di riferimenti anatomici Numerosi e variabili foci di captazione fisiologica di FDG Un attento confronto con CT or RMI è indispensabile per evitare errori (in modo particolare nei tumori del distretto capo-collo)

11 TC Torace

12 PET Torace

13 Fusione delle immagini TC + PET

14 Valutazione combinata TC + PET

15 La valutazione combinata migliora l accuratezza di PET e CT Stadiazione linfonodale dei tumori di capo e collo ACCURATEZZA CT 0.81 PET 0.91 CT + PET 0.97 Zimny 2002

16 TAC [ 18 F] FDG PET PET/TAC images fusion

17 Valutazione della risposta alla terapia PET pre-imrt PET post-imrt Decremento del SUV : 41%

18 Riproducibilità della posizione del paziente Sistema di Immobilizzazione Lettino piatto Sistemi di posizionamento Laser Fioroni F. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

19 Markers cutanei PET - CT Marker di carta assorbente Goccia di 18 F-FDG

20 Markers cutanei

21 Patiente con atelettasia atelettasia necrosi necrosi D Abbiero N. PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003

22 PET/CT Anatometabolic Imaging CT PET

23 SISTEMI PET-TC

24 PET/CT vs. PET Tempo di acquisizione più breve ( circa 25 min ) Più precisa localizzazione anatomica Staging in un solo step Mapping del tessuto tumorale vitale (Biological( Target Volume, BTV)

25 CT-PET: chiara localizzazione delle lesioni V.M. 51 anni Ca mammario operato Incremento CA 15.3 Fazio F. PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003 HSR Milano

26 CT Stadiazione Single step [ 18 F]FDG PET CT- PET CT mdc Fazio F. PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003

27 CT [18F]FDG PET Ca polmonare B.C., 61 anni HSR Milano metastasi costale Messa C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

28 Localizzazione Anatomica Lesioni PET (+TC( +TC) (n =196) PET/TC (n = 207) Localizzabili 166/ /207 (non ambigue) (84.7%) (96.6%) Fazio F PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003

29 PET in Radioterapia Oncologica Principali indicazioni Carcinoma polmonare non a piccole cellule Carcinoma del collo uterino Tumori del capo-collo collo In evoluzione Carcinoma del pancreas Carcinoma della prostata

30 Carcinoma Polmonare

31 Confronto PET/TC e TC nella definizione del volume tumorale nel Carcinoma polmonare Studio Kiffer 1998 N patienti 15 % modificaz. del volume 27% % volume aumentato 27% % volume ridotto -- Integrazione PET-CT qualitative Debois % 18% 34% qualitative Munley % 34% -- qualitative Nestle % -- 35% qualitative Giraud % 41% -- Co-registration Mah % 22% -- Co-registration Erdi % 64% 36% Co-registration Bradley 2004 Messa (in pubbl.) % 55% 46% 39% 12% 16% Co-registration Co-registration Messa C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

32 Aumento del volume bersaglio CT: LN negativi PET/CT: LN positivi Messa C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

33 Riduzione del Volume bersaglio CT: Estesa lesione polmonare PET/CT: Atelettasia + area centrale neopl. Messa C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

34 Riduzione del Volume bersaglio CT: lesione polmonare PET/CT: Necrosi Messa C. PET and Radiation Therapy - SNM Meeting Filadelfia, Giugno 2004

35 Carcinoma polmonare Risultati volume cc 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 GTV-CT GTV-PET 0, patients 4/9 incremento GTV 5/9 riduzione GTV D Abbiero N. PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003

36 Carcinoma della cervice uterina

37 Carcinoma della Cervice uterina Stadiazione FDG-PET e CT : reperti patologici 101 pazienti Imaging Cervix Pelvic LN Para- aortic LN Supraclavicular LN PET CT Grigsby et al, J Clin Oncol, 2001 (modified)

38 P.G. 58 anni Ca Cervice uterina Stadiazione PET: meta linfonodi iliaci e para-aortici

39 L.L. 65 anni Ca Cervice uterina: follow up Metastasi supraclaveare dx and mediastinica

40 vescica tumore retto Fusione PET-CT CT M.E. 82 anni Ca cervice uterina: stadiazione

41 marker cutaneo coronale sagittale Lettino piatto Fusione transassiale FDG-PET PET-CT M.A. 72 anni Ca cervice uterina: stadiazione

42 Fusione PET-CT LN Pelvico V.F. 45 anni Ca Cervice Stadiazione

43 Carcinoma della Cervice uterina FDG-PET e Piano Radioterapico Brachiterapia (impianti intracavitari) Radioterapia esterna - Radioterapia Convenzionale - Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)

44 Conventional Pelvic Radiation Therapy

45 Carcinoma della Cervice uterina FDG-PET e Piano Radioterapico IMRT sotto guida PET permette un trattamento a dose modulata in pazienti con linfonodi paraaortici positivi Mutic S et al, Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003

46 Tumori Ginecologici Impatto della PET sulla gestione del paziente 22 pazienti Pazienti n % Variazione di stadio 6/22 27 Variazione di terapia 11/22 50 Radioterapia 9/22 41 Variazione piano radioterapico 2/9 22 Versari A et al, Eur J Nucl Med, 2002

47 FDG-PET Valutazione della risposta al trattamento radiante Risposta morfologica: riduzione di volume della massa ma Una completa scomparsa della massa si ottiene raramente Tessuto Residuo cicatrice tumore residuo?? FDG-PET residuo

48 Valutazione della risposta alla terapia Pre CH Post CH e pre IMRT SUV=11 Carcinoma della Cervice uterina SUV= 2

49 Tumori del capo-collo collo

50 FDG-PET: Tumori del capo-collo collo Ricerca di metastasi linfonodali latero-cervicali PET CT Sensitivity 78% 57% Specificity 100% 90% PPV 100% 80% NVP 78% 75% Accuracy 92% 76% Myers et al., 1998 MM NO. PET POS (23%) (83%) Crippa et al, 2000 > (100%) Total (66%)

51 T1N1M0 Nasopharynx

52 T1N2M0 Nasopharynx

53 Neoplasia della Laringe

54 T2N0 Oropharynx

55 Tumori del capo-collo collo Valutazione della risposta alla terapia Valutazione di malattia residua dopo chemio-radioterapia Modalita PET MRI CT Sens 100% 100% 75% Spec 89.5% 41.2% 58.8% (Kitagawa et al, J Nucl Med 2003)

56 Recidiva di Carcinoma della lingua TC TC+PET FDG-PET

57 Carcinoma della prostata

58 77 y/o man with PSA recurrence following prostatectomy pan n n u b C-11 Acetate F-18 FDG Miller T. PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003

59 80 y/o man pre-rt?? CT C-11 acetate F-18 FDG Miller T. PET and Radiation Theraphy Reggio Emilia Ottobre 2003

60 C-11 Acetate C-11 Choline Kotzerke et al, Nuclearmedizin 2003

61 Carcinoma del pancreas

62 Carcinoma del pancreas Pre-RT Post-RT Chierichetti F. PET and Radiation Therapy Reggio Emilia Ottobre 2003

63 Neoplasie del cervello

64 Glioma Recidiva e Necrosi post-radioterapia RM RM+PET FDG-PET

65 Ipossia tumorale

66 IPOSSIA TUMORALE La rapida crescita del tumore può generare una discrepanza fra la massa neoplastica e la vascolarizzazione Insufficienza del flusso ematico in alcune aree del tumore Aree di ipossia Ridotta sensibilità alla Radioterapia

67 Ipossia Tumorale Radiofarmaci PET 18 F-fluoromisonidazolo ( 18 F-FMISO) 60 Cu-diacetyl-bis(N(4)- methylthiosemicarbazone ( 60 Cu-ATSM) Meccanismo di captazione Tessuto ischemico: bioriduzione e deposizione Tessuto ben-ossigenato: rapida rimozione

68 PET and Cervical cancer Tumor hypoxia: 60 Cu-ATSM-PET 60 Cu T/M= tumor-to-muscle activity Cu-ATSM-PET 60 Cu Dehdashti F et al., Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003

69 PET e carcinoma della cervice uterina Ipossia Tumorale 60 Cu-ATSM ATSM-PET Dehdashti F et al., Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2003

70 Tumori di capo e collo Ipossia e prognosi L ipossia tumorale è correlata con la prognosi Valutazione 2 anni dopo la radioterapia Controllo locale della malattia: : 30% in tumori ipossici (med po2 < 10mmHg) vs. 73% in tumori non-ipossici Intervallo libero da malattia: 26% vs. 73% Sopravvivenza: 35% vs. 83% (Brizel 1999)

71 Tumori di capo e collo Ipossia La captazione di FMISO correla con la po2 del tumore 3 FDG SUV tumor/muscle ratio 2h median po 2 [mmhg] po2 mediana 9.7 mmhg T/M* FMISO 2.2 *tumour / muscle ratio at 2h p.i. (Zimny 2002)

72 FDG-PET Casistica totale: 87 paz.oncologici Pazienti n % Modificaz. stadio 26/87 30 Modificaz. terapia 37/87 43 Radioterapia 43/87 49 Modificaz. piano di trattamento 13/43 30 Versari A et al Eur J Nucl Med 2002 Casistica Medicina Nucleare ASMN Radioterapia Ist.Ricerca sul Cancro di Candiolo TO periodo Dic.2000-Dic.2001

73 Sviluppo della PET in Italia Scanners Examinations

74 FDG-PET in Radioterapia Conclusioni Scelta più accurata dei pazienti da trattare Miglior definizione del campo di irradiazione Definizione anatomo-funzionale del volume bersaglio Ottimizzazione dei piani di trattamento in Radioterapia Conformazionale - aumento della dose sulla lesione neoplastica vitale - riduzione della dose di radiazione agli organi sensibili

75 Mistakes happen when you do not look carefully first Radioterapia Without PET e A promise With PET In the PET PET

76 2nd Grazie per l attenzione e arrivederci a