КУРС ЛЕКЦИЙ повышения квалификации в области

позитронно-эмиссионной томографии

МГУ им. М.В. Ломоносова кафедра «Радиохимии»

Москва 2013 1

Лекция 1 Роль ПЭТ в ядерной медицине

2

Сущность метода ПЭТ ПЭТ – является высокотехнологичным неинвазивным диагностическим методом

ядерной медицины • Пациенту вводят внутривенно РФП с позитрон-излучающим ультракороткоживущим

радионуклидом Применение УКЖР позволяет уменьшить время исследования и радиационную нагрузку на

больного, т.к. большая часть препарата распадается уже во время исследования.

• РФП избирательно накапливается в патологических очагах

• На позитронно-эмиссионном томографе получают изображения от одновременной

регистрации двух гамма-квантов, излучаемых при взаимной аннигиляции позитрона и

электрона. Свободный пробег позитрона в теле человека зависимости от плотности ткани и энергии

в среднем составляет 3-4 мм и не превышает 8 мм. Аннигиляционные γ-кванты с энергией 511 кэВ,

разлетаются под углом 180о0.4o, которые регистрируются расположенными плотным колоцом

детекторами ПЭТ томографа

• ПЭТ - «функциональная томография». Биохимические процессы нарушаются фактически при всех заболеваниях, и эти изменения обычно

предшествуют анатомическим поражениям или распространяются за их пределы.

ПЭТ дополняет диагностический процесс информацией о физиологических и метаболических

расстройствах в очагах поражения, что существенно уточняет характеристику заболевания.

Позитрон излучающий

радионуклид

Позитрон

Электрон

511 кэВ

гамма-квант

511 кэВ

гамма-квант

• КТ и МРТ, оценивают

структурные изменения

тканей.

3

ПЭТ/КТ - технология совмещенных изображений Недостаток ПЭТ- бедная анатомически информация изображений, что сильно затрудняет

локализацию выявленных патологических очагов.

Анатомическая привязка к изображениям, полученным при использовании КТ

представляют своего рода «карту», позволяющую врачу точно определить локализацию очага поражения

4

Основные области применения ПЭТ

• Онкология ~70%

• Кардиология ~20 %, наблюдается тенденция роста

• Неврология ~10%

Изначально считалось что основной областью применения ПЭТ станет

кардиология. Однако сегодня метод нашел наибольшее применение в

онкологии

5

Основные области применения ПЭТ

Диагностика онкологических заболеваний (~70%)

• Опухоли лѐгких, толстой и прямой кишки, головы и шеи, пищевода и желудка,

поджелудочной железы, печени, молочной железы, яичников, простаты, головного

мозга, щитовидной железы …

• Злокачественная лимфома и меланома

• Метастазы в костные структуры и др.

6

Основные области применения ПЭТ

Предоперационная диагностика сердечных заболеваний (~20 %)

• Оценка кровоснабжения миокарда на уровне микроциркуляции, оценка

патофизиологии коронарного кровообращения

• Определение скорости метаболических процессов в кардиомиоцитах

• Диагностика состояния вегетативной регуляции сердца

Высоко информативный метод диагностики ишемической болезни сердца при отборе пациентов

для хирургической реваскуляризации миокарда.

Точная оценка эффективности современных медикаментозных и хирургических методов лечения

сердечно-сосудистых заболеваний.

Оценка жизнеспособного

миокарда в верхушке после

интервенционного лечения

7

Основные области применения ПЭТ

Дифференциальная диагностика неврологических заболеваний (~10%)

• Эпилепсия, неврологические расстройства (чувствительность 95%, специфичность 27 %)

• Заболевание Паркинсона (выявление на ранних стадиях заболевания, предсказание развития болезни)

• Заболевание Гентингтона (обнаружение проявления доклинических форм)

• Деменция (прогнозирование развития когнитивных нарушений при болезни Альцгеймера)

• Активационные исследования мозга: цереброваскулярная ишемия, инсульт (ПЭТ

применяется уже более 20 лет, прогнозирование исхода и определение показаний к способу лечения инсульта)

• Аддиктивные расстройства (алкоголизм, никотиновая зависимость, наркотическая и

метамфетаминовая зависимость)

• Ментальная депрессия (мониторинг и определение тактики лечения)

• Тревожно-обсессивные расстройства

• Шизофрения

Количественная обработка

ПЭТ-исследования с ФДГ

болезни Альцгеймера

8

Радиофармпрепараты для ПЭТ

Основные позитрон-излучающие радионуклиды для ПЭТ

циклотронные генераторные

углерод-11 (T1/2 = 20,4 мин.)

кислород-15 (T1/2 = 2,03 мин.)

азот-13 (T1/2 = 9,96 мин.)

фтор-18 (T1/2 = 109,8 мин.)

йод-124 (T1/2 = 4,18 сут.)

германий-68/галлий-68 (T1/2 = 68 мин.)

стронций-82/рубидий-82 (T1/2 = 75 сек.)

Наиболее распространѐнным РФП для ПЭТ является 18F-2-дезокси-D-глюкоза.

Препарат обладает высоким уровнем накопления в патологических очагах, в первую очередь

злокачественных опухолях и метастазах.

Фармакологические свойства

Аналогично глюкозе РФП проникает из сосудистого русла в межклеточное пространство и затем в

клетки, где фосфорилируется гексокиназой. Продукт реакции - [18F]дезоксиглюкоза-6-фосфат, в

отличие от фосфата глюкозы, не вступает в дальнейшие реакции и остается в клетках в течение

исследования. 9

Радиофармпрепараты для ПЭТ в России Препарат

Назначение Статус Примечания Название РФП Изотоп

Фтордезоксиглюкоза 18F Онкологические заболевания и опухоли различной локализации,

неврологические заболевания, кардиология

Применяется Зарегистрирован в ИМЧ,

РНЦРХТ, ЛДЦ МИБС.

Фторэтилхолин (FCH) Определение уровня метаболизма и транспорта аминокислот и синтеза белков.

Рак предстательной железы.

Применяется

Натрия фторид Диагностика костных метастазов различных патологий Применяется

Фтортимидин (FLT) Оценка скорости пролиферации опухолевых клеток Не зарегстрирован. В разработке НЦСХХ им.

Букулева

L-DOPA Пре- и постсинаптические процессы в дофаминэргической системе.

Исследование нейроэндокринных и гломусных опухолей, феохромоцитомы,

медуллярного рака щитовидной железы.

Не зарегистрирован. Для регистрации

требуется

финансирование.

Тирозин (FET), Дифференциальная диагностика опухолей и очагов воспаления головного мозга. Не зарегистрирован.

Флюмазенил (FMZ) Диагностика эпилепсии Разработан. Не

зарегистрирован.

Разработан в ИМЧ. Для

регистрации требуется

финансирование.

Метионин 11С Опухоли головы и шеи, легких, молочной железы, поджелудочной железы,

(оценка радикальности хирургического лечения церебральных глиом,

диагностика продолженного роста новообразования)

Применяется

Бутират Метаболизм миокарда. Применяется

Ацетат Оценка окислительного метаболизма, метаболизм сердца Не зарегистрирован.

Холин Рак предстательной железы и его метастазы. Применяется

Аммоний 13N Перфузия миокарда сердца Применяется

Н215О 15О Оценка мозгового кровотока. Инсульт, некоторые опухоли мозга. Применяется

Дотатейт 68Ga Нейроэндокринные опухоли (инсулинома, гастринома, карциноиды,

мелкоклеточный рак легкого, опухоли гипофиза, медуллярный рак щитовидной

железы, рак молочной железы, меланома и др.)

Подготовка к

клиническим

испытаниям.

Заканчивается

регистрация Ge/Ga-68

генераторной системы

(генератор + модуль

синтеза).

Нео-Пэт Нейроэндокринные опухоли (инсулинома, гастринома, карциноиды,

мелкоклеточный рак легкого, опухоли гипофиза, медуллярный рак щитовидной

железы, рак молочной железы, меланома и др.).

Более специфичен в сравнении с 68Ga-Дотатейт

Доклинические

исследования. ООО

«Фарм-синтез»

Хлорид 82Rb Перфузия миокарда сердца. Ишемическая болезнь сердца. РФП

зарегистрирован. На

практике ещё не

используется.

Заканчивается

регистрация Sr/Rb-82

генератора (РНЦРХТ).

Инжекторная система не

зарегистрирована

10

Причина – наличие существенных преимуществ перед УЗИ,

КТ, МРТ и ОФЭКТ:

• Чувствительность на 2 порядка выше в сравнении с ОФЭКТ

• Возможность измерения функциональные изменений биохимических

процессов в теле пациента:

Преимущества применения ПЭТ

С начала широкого применения ПЭТ в онкологии

прогноз выживания пациентов увеличился в 2 раза

• высокая точность отличия доброкачественного

образование от злокачественного

• своевременное определение эффективности

примененной стратегии лечения

• ранняя диагностика - половина успеха в борьбе с

раком

• Возможность определения метастазов

размером 1-2 мм

• Контроль всего тела пациента на наличие

первичной опухоли и метастаз за один сеанс

11

Gambhir S.S et al. Supplement to Journal of Nuclear Medicine. V.42. 2001

Сравнительные характеристики ПЭТ И КТ

Заболевание Параметр Диагностика Стадирование Рецидив

ПЭТ КТ ПЭТ КТ ПЭТ КТ

Рак лёгкого Чувствительность, % 96 67 83 64 - -

Специфичность, % 73 - 91 74 - -

Колоректальный

рак

Чувствительность, % 85 34 85 34 94 79

Специфичность, % 71 92 71 92 87 73

Лимфома Чувствительность, % - - 90 81 87 92

Специфичность, % - - 93 69 93 10

Меланома Чувствительность, % - - 83 88 - -

Специфичность, % - - 91 75 - -

Рак головы и шеи Чувствительность, % 93 66 87 62 - -

Специфичность, % 70 56 89 73 - -

Рак желудка и

пищевода

Чувствительность, % 96 81 73 50

Специфичность, % - - 90 69

12

Роль ПЭТ в ядерной медицине В 2010 г. в РФ выявлено 516 874 случая злокачественных новообразований. Показатель на

2,3% выше уровня 2009 г. и на 17.8% выше уровня 2000 г.

I-II стадии: 47,8 % в 2010 г. (на 3,9 % больше, чем в 2005 г. и на 8 % выше показателей 2000 г.);

III стадия 22,9 в 2010 г. (на 1,6 % меньше, чем в 2005 г. и на 4 % ниже показателей 2000 г.);

IV стадия 22,3 в 2010 г. (на 1 % меньше, чем в 2005 г. и на 2,1 % ниже показателей 2000 г.).

Источник: Под ред. В.И. Чиссова и др. «Состояние онкологической помощи населению России в 2010 году».

ФГУ «МНИОИ им. П.А. Герцена» Минздравсоцразвития России. Москва 2011

Свидетельствует об увеличении в последние годы

эффективности диагностики на ранних стадиях.

Ранняя и точная диагностика методом ПЭТ позволяет:

• Повысить выявляемость онкологических заболеваний на ранних стадиях (I-II)

• Улучшить качество диагностики при снижении лучевой нагрузки на пациента

• Сократить случаи необоснованного применения дорогостоящих противоопухолевых

методов лечения и необоснованных хирургических операций

• Снизить показатели смертности от новообразований и болезней системы

кровообращения 13

Экономическая эффективность

применения ПЭТ диагностики

Показания Института ICP (США, 1994) экономии денежных средств при включении ПЭТ в алгоритм диагностики и терапии на одного пациента

Заболевание Экономия на одного пациента, $

Ежегодная экономия в США, млн $

Рак молочной железы 485 - 1 611

50 - 160

Рак прямой кишки 5 423 - 32 123 113 - 671

Рак легкого 325 - 2 583

30 - 236

14

За период с 2001 по 2004г. ежегодное количество выполняемых в мире процедур с применением технологии ПЭТ увеличилось практически на порядок.

Динамика роста количества отделений

ПЭТ в Германии, Японии и США

Общее количество выполняемых в мире процедур ПЭТ (по данным WFNMB)

Год 2001 2002 2003 2004 2012*

Количество 255 тыс. 450 тыс. 1,3 млн. 2,5 млн. 4,4 млн.

* Прогноз для США

Позитронно-эмиссионная томография - развитие технологии мире

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1992 1996 2000 2003 2005 2010

Германия

Япония

США

15

Для достижения заметного

экономического и социального

эффекта необходимо иметь

минимум

1 ПЭТ сканер на 1 млн. населения

• Функционирует 15 учреждений ПЭТ (11 ПЭТ центров и 4 отделения)

• Запушено в эксплуатацию 27 ПЭТ сканеров

• Ближайшая перспектива – 45 учреждений ПЭТ (включая действующие)

Ситуация ПЭТ в России сегодня

Челябинск – 2010г

Магнитогорск – 2011г

Тюмень – 2012г

Ханты-Мансийск – 2012г

Хабаровск – 2012г

Москва:

- 3 ПЭТ центра

(11 ПЭТ-сканеров)

Воронеж:

- 1 ПЭТ центр

(1 ПЭТ-сканер)

4 ПЭТ центра

(8 ПЭТ-сканеров)

2 ПЭТ центра

(5 ПЭТ-сканеров)

Санкт-Петербург

В России требуется дополнительно

установить не менее 80 ПЭТ/КТ сканеров

1 ПЭТ центр

(2 ПЭТ-сканера)

• До недавнего времени (до 2009 г.) в России функционировало только 4 ПЭТ-центра и 3 отделения ПЭТ диагностики.

• На сегодняшний момент, в рамках реализации различных государственных программ и частно-государственного партнёрства установлено или ведется проектирование и строительство более 45 учреждений ПЭТ.

16

• Тенденция увеличения числа томографов в стадии запуска и простоя

• Остро стоит проблема нормативных требований: - несогласованность нормативно-правовых документов, - отсутствие необходимых подзаконных актов - специализированной документации • Отсутствие полного представления об объёмах поставленной задачи

и комплексной научно-технической поддержки

Динамика увеличения ПЭТ томографов в России

17

Ближайшие перспективы развития ПЭТ в России • До недавнего времени (до 2009 г.) в России функционировало только 4 ПЭТ-центра и 3 отделения ПЭТ диагностики.

• На сегодняшний момент, в рамках реализации различных государственных программ установлено или ведется проектирование и строительство более 40 учреждений ПЭТ.

№пп Учреждение GMP ПЭТ сканер Ускоритель Примечания

Москва

1 "Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева», РАМН

Подготовка 2 1 Действует

2 "Центральная клиническая больница c поликлиникой», УДП РФ Реконструкция 3 1 Действует

3 Клиническая больница № 1, УДП РФ - 2 - Действует

4 Поликлиника № 3, УДП РФ - 1 - Действует

5 ФГБУ «Лечебно-реабилитационный центр», Минздравсоцразвития РФ

- 1 - Приостановлен

6 ФГУ "Главный военный клинический госпиталь им. Бурденко, МО РФ

нет 1 1 Действует с 2011 г.

7 Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова, Минздравсоцразвития

- 1 - Проектируется полный ПЭТ-центр

8 ГУ "Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина», РАМН

есть 3 1 На стадии проектирования

9 ГУ НИИ нейрохирургии РАМН им. Бурденко нет данных Нет данных 1 Пуско-наладочные работы

10 ГНЦ «Федеральный медико-биологический центр им. А.И. Бурназяна» ФМБА России

есть 1 1 На стадии проектирования

11 НИЦ «Курчатовский институт» ( НБИК центр) есть 1 для пациентов

1 для животных

1 Пуско-наладочные работы

12

Центральная клиническая больница РАН на рассмотрении 1 - Есть РХЛ Планируется циклотрон

13

ФГБУ «Российский кардиологический научно-производственный комплекс» Минздравсоцразвития

нет 2 1 линейный

мобильный

Пуско-наладочные работы

14 ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий» ФМБА России (бывшая КБ 83)

планируется 1 1 Проектирование

15 ОАО «Медицина» - 1 - Установлен, не действует 18

Ближайшие перспективы развития ПЭТ в России № пп

Учреждение GMP Камера ПЭТ

Ускоритель Примечания

С-Петербург

16 Институт мозга человека им. Н. П. Бехтеревой, РАН реконструкция 2 1 1

Действует Пуско-наладочные работы

17 ФГУ "Российский научный центр радиологии и хирургических технологий", Минздравцоцразвития РФ

реконструкция 3 2 Действует

18 ГОУ ВПО "Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова", МО РФ

- 1 - Действует

19 ФГУ «Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова», Минздравсоцразвития

нет данных 2 1 Пуско-наладочные работы

20 СПб Государственный медицинский университет им. академика И.П.Павлова, Росздрава

- 1 - Действует

21 ФГБУ «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова», МЧС России

нет данных 1

1

Не запущен

22 ГУЗ «Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи», пос. Песочный

- 1 - Не запущен

23 Лечебно-диагностический центр Международного института биологических систем имени С.М. Березина, пос. Песочный

нет 1

1 Мини-

установка

24 Лечебно-диагностический центр Международного института биологических систем имени С.М. Березина,

нет 1 1

25 ФГУП НПО "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" планируется - 1 2-й на

рассмотрении

На рассмотрении ГК «Росатом»

19

№пп Учреждение GMP ПЭТ сканер Ускоритель Примечания

Ульяновская область

26 «Федеральный высокотехнологичный центр медицинской радиологии» ФМБА России, г. Димитровград

есть 2 1 На стадии строительства

Красноярский край

27 ФГУЗ «Сибирский клинический центр» ФМБА России, г. Красноярск

есть 1 1 На стадии строительства

Нижегородская область

28 ФГУ «Приволжский окружной медицинский центр» ФМБА России, г. Нижний Новгород

есть 1 1 На стадии проектирования

Челябинская область

29 Челябинский Областной онкологический диспансер, г. Челябинск

нет 3 1 Действует

30 ГУЗ «Областной онкологический диспансер № 2», г. Магнитогорск

нет 3 1 Действует

31 РФЯЦ - Всероссийский научно- исследовательский институт технической физики ГК «Росатом», г. Снежинск

есть - 1 Только производственный блок

Тюменская область

32 Тюменский областной онкологический диспансер, г. Тюмень

нет данных 2 1 Пробный запуск циклотрона

33 Онкологический центр Окружной клинической больницы, г. Ханты-Мансийск.

есть 1 1 Пуско-наладочные работы. Валидация

Свердловская область

34 Областная клиническая больница №1, г. Екатеринбург нет данных 2 1 На стадии проектирования.

В будущем: отделения ПЭТ появятся в

Нижнем Тагиле и Екатеринбурге.

Ближайшие перспективы развития ПЭТ в России

20

№ пп Учреждение GMP ПЭТ сканер Ускоритель Примечания

Центральный регион

35 Межрегиональный медицинский центр ранней диагностики и лечения онкологических заболеваний, г. Воронеж

нет данных

1 (1)

1 Запущен в апреле 2013 г.

36-40 Отделение производства РФП в г. Елец

есть -

1 1 1 1

1 - - - -

Проектирование и строительство. Потребители – отделения ПЭТ в городах:

Липецк Тамбов

Орёл Брянск

Республика Татарстан

41 Республиканский клинический онкологический диспансер Минздрава РТ, Центр ядерной медицины, г. Казань

есть 1 1 Пуско-наладочные работы

Республика Башкортостан

42 ПЭТ-центр в г. Уфа есть 2 1 На стадии разработки концепции.

Хабаровский край

43 ГУЗ «Краевой клинический центр онкологии», г. Хабаровск

есть 2 1 Запущен в ноябре 2012 г.

Иркутская область

44 «Восточно-Сибирский онкологический центр», г. Иркутск

нет данных

1 1 Конкурс на проектирование Здание радиологического корпуса

Иркутская область

45 Дальневосточный федеральный университет краевой онкологический центр, г. Чита

нет данных

1 Проектирование

ВСЕГО в России

Учреждения ПЭТ – 45 ПЭТ-центры – 30 отделения ПЭТ – 12 отделения производства РФП - 3 Потребность в ПЭТ сканерах: 142-62=80

58 31

Ближайшие перспективы развития ПЭТ в России

21

Государственная поддержка развития ПЭТ диагностики в России

Государственные программы:

• Организация производства новых радиофармпрепаратов и медицинских изделий и формирование сети услуг по оказанию высокотехнологичной медицинской помощи»

Минпромторг, до 2012 г - 2 ПЭТ-центра, - 2 ПЭТ/КТ сканера

• Национальная программа по совершенствованию организации онкологической помощи населению

Минздрав, до 2016 г – 7 ПЭТ-центров, – 18 ПЭТ/КТ сканеров

• Межведомственная программа «Развитие ядерной медицины в РФ» (теперь в проекте Госпрограммы «Развитие здравоохранения в РФ»

отв. Минздрв, до 2020 г, (в разработке) – 15 ПЭТ-центров, – 86 ПЭТ/КТ сканеров

Частно-государственное партнёрство:

• ООО «ПЭТ-технолоджи» – ОАО «Роснано» - 3 ПЭТ-центра (2 в перспективе) - 1 центр производства и поставки РФП для ПЭТ, - 5 ПЭТ отделений

• ЛДЦ МИБС им. С.М. Березина - 2 ПЭТ-центра, - 1 ПЭТ-центр (в перспективе)

• Фонд развития инноваций в медицине и спорте «Гераклион»

- 1 ПЭТ-центр (на территории РКНПК) - 2 ПЭТ-центра (в перспективе)

• МК «Юникс» - 1 ПЭТ-центр (в перспективе) - 1 ПЭТ-центр в перспективе

• ОАО «Медицина» - 1 ПЭТ отделение

• ООО «Евромедцентр» - 1 ПЭТ-центр

22