Tomografía por emisión de positrones

V CONGRESO NACIONAL DE TECNOLOGÍA APLICADA A CIENCIAS DE LA SALUD
“Generación de Nuevas Técnicas de Diagnóstico y Tratamiento”
TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES.
EL PODER DE LAS IMÁGENES MOLECULARES
Miguel Ángel Ávila Rodríguez, Ph.D.
Responsable de Ciclotrón, Radiofarmacia y MicroPET
Facultad de Medicina, UNAM
División de Investigación
División de Investigación
Unidad PET/CT‐Ciclotrón
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, 5‐7 Junio de 2014
Modalidades de Imagenología Médica
PET
SPECT
Fisiología
RMN
US
CT
Rayos X
Medicina Nuclear Molecular
A
Anatomía
í
Medicina Nuclear Molecular
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_molecular
Tomografía por Emisión de Positrones (PET)
Es una técnica de diagnóstico médico mediante la cual se obtienen imágenes funcionales a partir de la distribución p
espacio‐temporal de radiofármacos emisores de
radiofármacos emisores de positrones dirigidos a blancos moleculares específicos
íf
Positrón: Antipartícula del Electrón
• 1928: Paul Dirac postula su existencia
p
• 1932: Carl Anderson lo descubre
3
∂ψ ( x, t )
⎛
⎞
⎜ β mc 2 + ∑ α κ pκ c ⎟ψ ( x, t ) = ih
∂t
κ =1
⎝
⎠
• 1953: Brewnell & Aronow p
primer uso médico
Radionúclidos Emisores de Positrones
• Isótopos inestables con un exceso de protones
• Tienden a la estabilidad convirtiendo protones
en neutrones, transformándose en otro elemento
• Regularmente tienen vidas medias cortas
• Se producen en aceleradores de partículas
β+
11C
11B
ν
Radionúclidos Convencionales para PET
110 min
Reacciones nucleares
14N(p,α)11C
F 18
2 min
F 19
16O(p,α)13N
15N(p,n)15O
10 min
O 15
O 16
20 min
i
N 13
N 14
N 15
C 11
C 12
C 13
O 17
O 18
18O(p,n)
O( )18F
Cuerpo humano
Cuerpo
humano
70 kg
Emisión y Aniquilación de Positrones
X→
Y + β + +ν + Q
A
Z −1
1.2
No. d
de cuentas normalizad
das
A
Z
Al
Vidrio
Hueso
Agua
1.0
0.8
Alcance de β+ de 18F
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
Distancia (mm)
2.0
2.5
Detección en Coincidencia
Distribución del
radiofármaco
Eγ= 511 keV
= 511 keV ± ΔE
~10 ns
Detección en coincidencia
Eγ= 511 keV ± ΔE
Aniquilación
Reconstrucción de imagen
Tomografía por Emisión de Positrones (PET)
Equipos e Imágenes Híbridas
CT
RM
PET
PET
PET/CT
PET/RM
Unidad PET Integral de la UNAM
Ciclotrón (11 MeV, p)
MicroPET
Radiofarmacia
PET/CT
Radiofármacos
Sustancias que contienen átomos radiactivos en su estructura química y que
por su forma farmacéutica, cantidad y calidad de radiación emitida, son
adecuados para su administración en seres humanos con fines de diagnóstico
y/o
/ tratamiento.
t t i t
™Componentes:
p
a)
Molécula específica de interés biológico (fármaco) que determina su ruta metabólica y biodistribución
b)
Radionúclido que por su característica de emitir radiación ionizante permite la detección externa de su localización
Radiofármacos en Producción Actual
FDG vs Glucosa: Rutas Metabólicas
Glucosa
FDG
FDG: Biodistribución Normal y Aplicaciones
Biodistribución normal
Oncología
Neurología
Cardiología
g
FDG‐PET en Oncología: Manejo y Seguimiento
3‐DEOXY‐[18F]FLUORO‐L‐TIMIDINA [18FLT]
PROLIFERACIÓN CELULAR IN VIVO
Ó
¾ Tumores cerebrales
¾ Planificación de tratamientos de RT
¾ Valoración de respuesta temprana a la terapia
[18F]Fluorotimidina vs [11C]Metionina
M, 35 años, Astrocitoma
,
,
Anaplásico
p
[18F]FLT
[11C]MET
DETECCIÓN IN VIVO DE HIPOXIA
[18F]Fluoromisonidazol ([18F]F‐MISO)
Handley et al. (2011), J Mol Cell Cardiol. Tratamiento Guiado por Imagen Molecular
[18F]FMISO in HNC
Hendrickson et al. Radiother. Oncol. (2011)
Detección in vivo de Angiogénesis
68Ga[GaDOTA‐E‐(c(RGDfk))
2]
66Ga‐DOTA‐Glu‐[cyclo(Arg‐Gly‐Asp‐D‐Phe‐Lys)]
2
Nude mice bearing U
U‐87
87 MG (glioblastoma) xenografts
MG (glioblastoma) xenografts
1h
3 h
5 h
24 h
Principales Aplicaciones en Cardiología
Perfusión
Perfusión cardiaca
Metabolismo
Metabolismo
[13N]Amoniaco
[18F]FDG
RADIOFÁRMACOS PARA ESTUDIOS NEUROLÓGICOS
(SISTEMA DOPAMINÉRGICO)
J.L. Cummings et al., Brain 11 (2011) 3146‐3166
RADIOFÁRMACOS PARA SISTEMA DOPAMINÉRGICO
Wikipedia
ESTUDIOS PRECLÍNICOS EN MICROPET
[18F]FDOPA
[11C]Raclopride
[11C]DTBZ
ESTUDIOS PRECLÍNICOS EN SUJETOS SANOS
CO2
L‐DOPA DOPAMINA
DDC
[18F]FDOPA
Nucleus caudatus
[11C]DTBZ
Putamen
[11C]Raclopride
[11C]DTBZ : SUJETO NORMAL VS PD
Nuestra Meta:
Radiofármacos Dirigidos a Blancos Moleculares Específicos
Radiofármacos Dirigidos a Blancos Moleculares Específicos
Wester, Clin Cancer Res 2007;13:3470‐3481