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