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Center for Radiopharmaceutical Science of ETH, PSI and USZ

Sichtbarmachung physiologischer Vorgänge mit Positronenemissionstomographie (PET) Beispiele mit [ 18 F]-Fluordesoxyglukose und [ 18 F]-FDOPA P. A. Schubiger Professor für Radiopharmazie ETH/PSI. Center for Radiopharmaceutical Science of ETH, PSI and USZ.

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Presentation Transcript

  1. Sichtbarmachung physiologischer Vorgänge mit Positronenemissionstomographie (PET) Beispiele mit [18F]-Fluordesoxyglukose und [18F]-FDOPA P. A. Schubiger Professor für Radiopharmazie ETH/PSI Center for Radiopharmaceutical Science of ETH, PSI and USZ

  2. Prinzip der Positronenemissionstomographie (PET)+-Zerfall: p+ n + + +  • Das Positron b+ ist ein Antimaterieteilchen. Es vereinigt sich mit einem Elektron und es entsteht aus Masse Energie nach der Gleichung E=mc2. • Diese Energie wird als Annihilationsstrahlung ausgesendet und zwar entstehen zwei g-Strahlen mit der Energie von 2*511keV, welche in einem exakten 180°-Winkel ausgesendet werden. • Das Neutrino  hat die Ladung 0, die Masse ist wahrscheinlich auch 0 und es besitzt kein magnetischen Moment, aber hat einen Spin von 1/2 h

  3. Zerfall von 18F + (97%) 18 8 18 9 O F EC (3%) 18F (110 min) 18O (stabil) Center for Radiopharmaceutical Science of ETH, PSI and USZ

  4. g Elektronische Koinzidenz g Prinzip PET: Koinzidenzmessung und Rekonstruktion

  5. Spectrum of Medical Imaging Modalities Sensitivity versus Specificity X-Ray-CT MRI Structure MRI Physiology Ultrasound PET Metabolism MRS, PET Drug Distribution PET Molecular Pathways PET Molecular Targets/ Receptors/ Binding Sites T.Jones, Eur. J Nucl Med (1996)

  6. Medical Imaging Modalities

  7. ZyklotronProduktionvon18F Reaktion Target Aktivität Teilchen Träger- material 18O(p,n)18F Wasser up to 450 GBq F- nein 18O(p,n)18F Gas > 40 GBq F2 ja 20Ne(d,a)18F Gas > 20 GBq F2 ja

  8. Zyklotron

  9. Zyklotron I.

  10. Zyklotron-Raum

  11. Zyklotron III.

  12. Small Animal HIDAC PET Camera • Specifications • HIDAC detectors (high density avalanche chambers) • spatial resolution: 1 mm fwhm • field of view: 28 cm axially, 17 cm in diameter • data recorded “on the fly” (180° rotation) • scatter-corrected sensitivity: 1% (10cps/kBq) • scatter fraction: 30-40 %

  13. Glukose und Fluordesoxyglukose (18F-FDG) • Eigenschaften von Glukose und 18F-FDG Glukose 18F-FDG Glucosetransporter Hexokinase Pentose- phosphatweg Glukose- 6-Phosphat 18F-FDG- 6-Phosphat Ribose Glycolyse Pyruvat Lactat Glykogen 18F-FDG wird vom Glukosetransporter ins Zellinnere befördert und vom Enzym Hexokinase zu 18F-FDG-6-Phosphat phosphoryliert. Im Unterschied zu Glucose wird 18F-FDG aber weder glycolysiert, noch zu Pentose oder zu Glycogen um- oder aufgebaut und bleibt somit im Zellinneren gefangen.

  14. He p Na2CO3 (16O-H2O) TBA+ TBA+ 18F- 18O-H2O Kationen- austauscher 18F- Anionen- austauscher 16O-H2O (18F-) Acetonitril, TBA+, Triflat 18O-H2O Eindampfen Eindampfen Reinigungs- kolonnen, Steril- filtration 18F-FDG mit Schutz- gruppen 18F-NaF 18F-FDG Herstellung von 2-[18F]Fluor-2-desoxy-D-glucopyranose

  15. 18FDG-Modul

  16. 18FDG-Modul

  17. 18FDG-Verteilerschrank Mit Blei abgeschirmter Schrank, für die 18FDG-Verteilanlage

  18. Sichtbarmachung physiologischer Vorgänge mit PET Darm Herz Harnblase Koronare Schnittbilder einer lebenden Ratte, welcher radioaktive (14 MBq) Glukose injiziert wurde. Die Aufnahme wurde mit einer speziellen Kleintier PET Kamera gemacht (HIDAC-animal scanner: Auflösung 1mm3)

  19. Lymphdrüsenkrebs

  20. nach Chemotherapie: normale Untersuchung (gleiche Patientin wie 1) Normale PET Untersuchung nach Therapie

  21. Alzheimer FDG-Bild des Gehirns Alzheimer Erkrankung Gesundes Gehirn

  22. Normales FDG-Herz

  23. Ischämie in Perfusion (oben), Hibernating myocard (unten) Hibernating myocardium [13N]-NH3 (Perfusion) SA HLA VLA [18F]-FDG (Metabolism)

  24. Dopaminsynapse

  25. Chemische Struktur von 6-DOPA Garnett ES, Nature, 1983

  26. Fluorierung des Stannylvorläufers:-20oC, 10 min; 30oC, 4 min

  27. 2. Entschützung:130oC, 10 min

  28. Synthesemodul für 18F-Präparate

  29. Aufnahme von [18F]-FDOPA Gesundes Gehirn Parkinson Patient

  30. Referenzen: • P.A.Schubiger,G.Westera; Abbildung biochemischer Prozesse im Körper,BioWord 3-2002,S.6. • P.A.Schubiger; Spezifische Diagnostik durch Abbildung der biochemischen Prozesse im menschlichen Körper: PET; Forschung fürs Leben,Febr. 2002 (62). • S.M.Ametamey et al; Functional Brain Receptor Imaging with Positron Emission Tomography,Chimia 2000,54(11),S.622. • G.Stöcklin and V.Pike (Ed.); Radiopharmaceuticals for Positron EmissionsTomography-Methodological Aspects, Kluwer Academic Publishers 1993.

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