PET-rekka vieraili sairaalan pihalla Varsinaisella PET-kameralla ja gamma-PET-kameralla otettujen kuvien vertailu

Positroniemissiotomografia-kuvaus (PET-kuvaus) on osoittautunut hyödylliseksi erityisesti syöpäpotilaiden kuvantamistutkimuksissa (1,2). Viime vuosiin saakka PET-kuvauksia on Suomessa voitu tehdä vain Turun PET-keskuksessa. Nykyään Suomessa tehdään vuosittain 700-800 kliinistä kuvantamistutkimusta, joissa radiolääkkeenä on ¹⁸F-leimattu fluorideoksiglukoosi (FDG), ja määrän odotetaan kasvavan selvästi. Uusimmat kamerat ovat PET-kameran ja tietokonetomografian yhdistelmälaitteita.

Gammakameratekniikan kehityttyä PET-tutkimuksia voidaan tehdä myös ns. gamma-PET-kameralla. Se on tavalliseen gammakuvantamiseen käytetty kamera, joka on varustettu vastakkaisin suuntiin lentävien fotonien yhtäaikaisen rekisteröinnin mahdollistavalla koinsidenssiyksiköllä. Kuvauksessa käytetään usein ilmaisinten edessä lyijyseptoja, jolloin säteilyn havaitsemistehokkuus heikkenee. Tämän vuoksi kuvauksen erotuskyky ja herkkyys jäävät huonommiksi kuin nykyaikaisilla PET-laitteistolla. Gamma-PET-tutkimuksia tehdään Helsingissä, Hämeenlinnassa, Lahdessa, Kuopiossa, Mikkelissä, Tampereella, Turussa ja Oulussa.

Kolmas vaihtoehto on hyödyntää liikkuvaa kuvausyksikköä. PET-kameralla varustetussa rekka-autossa (kuva 1) voidaan tehdä kuvauksia siellä, minne voidaan toimittaa riittävän lyhyessä ajassa - parissa tunnissa - radiolääkkeeksi soveltuvaa ¹⁸F-leimattua FDG:a. Sen fysikaalinen puoliintumisaika on lyhyt, vain 110 min. Suomessa ¹⁸F-FDG:a valmistetaan Helsingissä radiokemian laboratoriossa (MAP Medical Technologies Oy, Helsinki), ja sitä voidaan toimittaa kuvauspaikkaan esim. taksilla tai lentoteitse.

PET-kuvantamisen kliinisestä käytöstä on hiljattain julkaistu kotimaisia katsauksia (3,4). Koska kuvauslaitteistoja on useita, on tärkeää tietää voidaanko erilaisilla laitteistolla saatuja tietoja verrata keskenään. Tässä tutkimuksessa vertasimme liikkuvan kuvausyksikön PET-kameralla otettuja kuvia sairaaloiden omien gamma-PET-kameroiden kuviin potilasaineistossa. Lisäksi vertasimme kuvaustulosten yhtäpitävyyttä käyttäen mallia (fantomi), jonka aktiivisuusjakauma (kertymät ja puutokset) tunnetaan (5). Tarkoituksenamme oli selvittää, miten gamma-PET-kameralla otetut kuvat vastaavat varsinaisella PET-kameralla otettuja kuvia.

AINEISTO JA MENETELMÄT

Tutkimus tehtiin Oulun, Tampereen ja Kuopion yliopistollisissa sairaaloissa. Yhteensä kahdelletoista potilaalle tehtiin kuvaus sekä liikkuvan kuvausyksikön (IHG - International Healthcare Group, Amersfoort, Alankomaat) PET-kameralla (Siemens Ecat Accel; Siemens Medical Systems, Erlangen, Saksa) että kunkin sairaalan isotooppilaboratorion omalla gamma-PET-kameralla noudattaen laboratorion omaa kuvaus- ja rekonstruktioprotokollaa. Anatominen thorax-fantomi kuvattiin laboratorioiden gamma-PET-kameroilla ja varsinaisella PET-kameralla Turun PET-keskuksessa (5).

Taulukossa 1 on tutkittujen kahdentoista potilaan kuvaus. Potilastutkimukset noudattivat vakiintunutta kulkua. Ennen radiolääkeinjektiota potilaat paastosivat vähintään kuusi tuntia, jotta heillä kuvauksen aikana ei olisi hyperglykemiaa, jonka tiedetään huonontavan kuvien laatua. Lisäksi 30 minuuttia ennen radiolääkeinjektiota potilaat olivat täysin levossa, jotta lihasaktiivisuus olisi mahdollisimman pieni. PET-kuvaus tehtiin noin tunnin kuluttua radiolääkeinjektiosta (vaihtelu 30-100 min), jotta kuvien kohde-taustasuhde olisi optimaalinen. Gamma-PET-kuvaus tehtiin PET-kuvauksen jälkeen.

Kaikissa potilaskuvauksissa käytettiin MAP Medical Technologies Oy:n toimittamaa ¹⁸F-leimattua FDG:a. Potilaalle injektiona annetun radiolääkkeen aktiivisuus oli 250-500 MBq, tavallisimmin 350-370 MBq.

Anatomista thorax-fantomia (Syncor/Nuclear Associates, Cleveland, Ohio, USA) käytettiin simuloimaan syöpäpotilaskuvausta (kuva 2). Fantomin sisälle asetettiin kymmenen erikokoista tai eri konsentraatiolla täytettyä mielenkiintokohdetta (reason of interest, ROI), jotka kuvasivat syövän (etä)pesäkkeitä ja lisäksi anatomisina kohteina keuhkot ja maksa. Mielenkiintokohteet suunniteltiin aktiivisuudeltaan ja kooltaan siten, että jokaisella gamma-PET-kameralla havaittaisiin ainakin yksi, mutta edes referenssikamerana käytetyllä PET-kameralla ei näkyisi kuitenkaan kaikkia kohteita. Taulukossa 2 on esitetty käytettyjen mielenkiintokohteiden koot ja konsentraatiosuhteet. Konsentraatiosuhteella tarkoitetaan mielenkiintokohteen aktiivisuuskonsentraation (Bq/ml) suhdetta taustakonsentraatioon. Todellisessa potilaskuvauksessa syöpäkasvaimen konsentraatio voi olla jopa 25-kertainen tausta-aktiivisuuteen nähden (6). Mittaukset tehtiin positroniaktiivisella ¹⁸F-isotoopilla. Mittauksissa käytettiin jokaisen laboratorion omaa kuvaus- sekä rekonstruktioprotokollaa. Oulussa tehdyissä kuvauksissa käytettiin vaimennuskorjausta. PET-kuvien rekonstruktio laskettiin sekä sallien ainoastaan samalle ilmaisinkehälle osuneet parit (2D-PET) että sallien myös eri ilmaisinkehille osuneet parit (3D-PET) (5).

Gamma-PET-kuvaukset tehtiin Kuopiossa kolmipäisellä Marconi Irix -kameralla (Marconi Irix, Marconi Medical Systems, Cleveland, OH, USA) (7), Oulussa kaksipäisellä Adac Forte -kameralla (ADAC Laboratories, Militas, CA, USA) ja Tampereella kaksipäisellä Marconi Axis -kameralla (Marconi Medical Systems, Cleveland, OH, USA) (8). Turussa thorax-fantomi kuvattiin GE Advance PET-kameralla (GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA).

Isotooppilaboratorion lääkäri tulkitsi oman laboratorionsa potilaskuvat sekä fantomin leikekuvat ja ilmoitti havaitut aktiivisuuskertymien paikat. Sokkouttamista tai rinnakkaisluentaa ei käytetty. Fantomikertymien luonne jaoteltiin kolmeen osaan: varma, epävarma tai hyvin epävarma löydös. Lääkärit eivät etukäteen olleet perillä fantomin mielenkiintokohteiden määrästä tai luonteesta. Heitä informoitiin ainoastaan fantomin onkologisesta luonteesta siten, että kuvissa oli odotettavissa erillisiä aktiivisia kertymiä taustan matalaan aktiivisuustasoon verrattuna. Kaikki lääkärit olivat isotooppilääketieteen erikoislääkäreitä.

TULOKSET

Tässä pienessä potilasaineistossa PET- ja gamma-PET-kuvien löydökset vastasivat toisiaan (taulukko 1, kuva 3). Fantomikuvauksissa PET-kameralla (2D ja 3D) kuvattaessa löytyi selvästi herkemmin varmoja aktiivisuuskertymiä (6/10 kohdetta) kuin gamma-PET kameroilla kuvattaessa (2-3/10 kohdetta) (taulukko 3). Kaikilla gamma-PET-kameroilla havaittiin varmasti ne mielenkiintokohteet, joiden konsentraatiosuhde oli 30:1. Sen sijaan kohteet, joiden konsentraatiosuhde oli 20:1, löytyivät pääosin epävarmasti tai eivät lainkaan.

POHDINTA

Kliinisessä isotooppikuvantamisessa gamma-PET-kameralla tehtävä positronikuvaus on saanut yhä tärkeämmän aseman. PET-kamera eroaa oleellisesti gamma-PET-kamerasta säteilyä havaitsevan tuikeilmaisimen osalta. PET-kamerassa käytetään paksuja, raskaista aineista valmistettuja ilmaisimia, jotka ovat optimoituja positroniaktiivisten isotooppien lähettämien 511 keV:n fotonien kuvaukseen. Tämän vuoksi PET-kamera on ko. isotooppien kuvauksessa herkempi kuin gamma-PET-kamera. Toinen herkkyyden kannalta tärkeä asia on se, että PET-kamerassa on ympyräkehädetektori toisin kuin kaksipäisessä gammakamerassa. PET-kamerassa potilasta ympäröi useita ilmaisinkiteistä muodostuvia renkaita.

Vaikka gamma-PET-kameroiden paikkaerotuskyky kilpailee PET-laitteistojen kanssa, niiden rajoituksena on kyky havaita pieniä ja matalan aktiivisuustason kohteita. Tällaisia ovat esimerkiksi pienet etäpesäkkeet ja imusolmukkeet. Tämä tuli hyvin esiin myös tässä tutkimuksessa kuvattaessa anatomista fantomia, sillä gamma-PET-kameroilla kuvattaessa havaittiin varmasti vain suurimman konsentraatiosuhteen mielenkiintokohteet.

Kuvauslaitteistoja on useita ja tekniikka kehittyy nopeasti. Gamma-PET-kameroiden kuvien laatua parantaa ulkoisen säteilylähteen avulla tehty vaimennuskorjaus (9). Tämä jatkuva kehitys on parantanut gamma-PET-kameroiden ominaisuuksia ja kaventanut PET-laitteistojen etumatkaa, mutta ainakaan vielä gamma-PET-laitteistot eivät ole saavuttaneet PET-laitteistojen kuvanlaatua (5).

Jos kliinisessä kuvantamisessa kameroiden välillä ei ole merkitsevää eroa, on kuvaustapaa valittaessa kyse pelkästään tutkimusmääristä. Varsinaiseen PET-kuvantamiseen pystyvä kamera maksaa noin 1,5 miljoonaa euroa ja gamma-PET-kamera noin 400 000-700 000 euroa. PET-kameralla pystytään tekemään yhden päivän aikana huomattavasti enemmän kuvauksia kuin gamma-PET:llä. Jos gamma-PET ei laadullisesti riitä tai toisaalta tutkimusmäärät eivät riitä perusteeksi varsinaisen PET-kameran hankintaan, on liikkuvan kuvausyksikön käyttö hyvä vaihtoehto. Jotta liikkuvan kuvausyksikön käyttäminen olisi taloudellisesti järkevää, pitää yhdessä päivässä kuvata noin kymmenen potilasta. Tämä voidaan saavuttaa esimerkiksi keskittämällä useamman sairaanhoitopiirin alueen kuvaukset yhteen paikkaan. Liikkuvassa yksikössä tehdään kuvauksia nykyään säännöllisesti Helsingissä ja Tampereella, ja toiminta on käynnistymässä Kuopiossa. On syytä olettaa, että tutkimusmäärien kasvaessa gamma-PET-kamerat tulevat jäämään välivaiheeksi siirryttäessä PET-kameroiden käyttöön.