PET/CT: Neue Möglichkeiten in der Infekt

PET/CT:
Neue Möglichkeiten in der
Infekt- und Entzündungsdiagnostik
PD Dr. med. Katrin Stumpe
Institut für Radiologie und Nuklearmedizin
Klinik Hirslanden
1
Inhalt
1. Konventionelle Nuklearmedizin
2. PET
-
Grundlagen der FDG PET
-
Entzündliche Erkrankungen (z.B. FUO)
-
Weichteilinfekte
-
Muskuloskeletale Infekte
-
Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen
Implantaten (einschliesslich Prothesen)
-
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
3. Schlussfolgerung
Konventionelle Nuklearmedizin
in der Infekt- und Entzündungsdiagnostik
•
99m Tc-MDP/DPD 3-Phasen Skelettszintigraphie
•
Gallium-67 (67-Ga)
•
111 In- markierte autologe Leukozyten
•
99m Tc-HMPAO markierte autologe Leukozyten
•
99m Tc-markierte Antigranulozyten Antikörper (BW 250/183)
99m Tc- Antigranulozyten Antikörper
Szintigraphie (MOAB)
Fokale Leukozytenanreicherung in
der linken Fossa iliaca,
physiologische Aufnahme in der
rechten transplantierten Niere,
Splenomegalie.
Inhalt
1. Konventionelle Nuklearmedizin
2. PET
-
Grundlagen der FDG PET
-
Entzündliche Erkrankungen (z.B. FUO)
-
Weichteilinfekte
-
Muskuloskeletale Infekte
-
Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen
Implantaten (einschliesslich Prothesen)
-
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
3. Schlussfolgerung
Grundlagen der FDG PET in der Infektdiagnostik
- 18 F-FDG Aufnahme von aktivierten Granulozyten
und Makrophagen (weisse Blutkörper)
Yamada S. et al, 1995; Kaim A. et al, 2002
- `Respiratory burst` der Makrophagen
Babior BM. et al, 1984
9 Tage alte Infektion:
Makrophagen um
eine residuelle
zentrale Nekrose
Infekt- und Entzündungsdiagnostik mit der PET
• Hohe Sensitivität der 18F- FDG-PET bei
- Entzündungen (z.B. FUO: Vaskulitiden)
- Weichteil- und Knocheninfekten
- Spondylitis-/ diszitis
- chronische Osteomyelitis
- Osteosynthesematerial assozierte Infekte
- (Protheseninfekte)
Inhalt
1. Konventionelle Nuklearmedizin
2. PET
-
Grundlagen der FDG PET
-
Entzündliche Erkrankungen (z.B. FUO)
-
Weichteilinfekte
-
Muskuloskeletale Infekte
-
Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen
Implantaten (einschliesslich Prothesen)
-
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
3. Schlussfolgerung
Fieber unklarer Genese (FUO)* I
Fieber 38.3 °C oder höher, über 2-3 Wochen oder länger,
keine Diagnose nach 1 Woche Spitalaufenthalt
• Infektionen in 13-43%
• Kollagenosen oder tumoröse Erkrankungen in bis zu 54%
• Keine Diagnose in 10-40%
Vergleich zwischen Gallium 67 und FDG PET
Gallium 67: Sens 67%, Spez 78%
FDG PET:
Sens 81%, Spez 86%
• FDG PET trägt zur Enddiagnose in 25%-69% bei
Tokmak H et al, Int J Infect Dis 2014; 19:53-57
Bleeker-Rovers CP et al, Sem Nucl Med 2009, Review; 39:81-87
Keidar Z, et al, J Nucl Med 2008; 49:1980-1985
Federici L et al, Int J Clin Pract, 2008
*Petersdorf RG, et al, Medicine 1961, 40:1-30
Fieber unklarer Genese: Fall 1
71-jährige Patientin mit Riesenzellarteritis
MIP
Bockmans D, Arthritis Rheum 2006
Fieber unklarer Genese: Fall 1
71-jährige Patientin mit Riesenzellarteritis
Entzündliche Erkrankungen: Fall 2
43-jährige Patientin mit V.a. SAPHO Syndrom
Schmerzen im
Sterno-clavicular Gelenk
MIP
b
Takeuchi K et al,
Mod Rheumatol
2007; 17:67-71
Inhalt
1. Konventionelle Nuklearmedizin
2. PET
-
Grundlagen der FDG PET
-
Entzündliche Erkrankungen (z.B. FUO)
-
Weichteilinfekte
-
Muskuloskeletale Infekte
-
Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen
Implantaten (einschliesslich Prothesen)
-
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
3. Schlussfolgerung
Weichteilinfekte: PET Indikationen
•
Abdominelle Infekte
(e.g. Abzess, Colitis, Divertikulitis, Peritonitis)
•
Vaskuläre Infekte
•
Kritisch Kranke / Immunsupprimierte Pat.
(e.g. Graftinfekte, mykotisches Aneurysma)
(e.g. Toxoplasmose vs. Lymphom in HIV Pat.,
Chronisch granulomatöse Erkrankung)
• Echinococcus multilocularis
Gungor T et al, Arch Dis Child 2001;85:341-345
Stumpe KDM et al, Infection 2007; 35:11-18
Keidar Z et al, J Nucl Med 2007; 48:1230-1236
Wasselius J et al, J Nucl Med 2008; 49:1601-1605
Simons KS et al, Intensive Care Med 2009 Oct 22
Murakami M et al, Ann Vasc Surg 2013
Weichteilinfekte: PET/CT Fall 1
59-jähriger Patient mit Graftimplantat in der Aorta descendens
Keidar Z et al,
J Nucl Med 2007;
48:1230-1236
Weichteilinfekte: PET/CT Fall 2
65-jähriger Pat. mit V.a. Graftinfekt
Weichteilinfekte: PET/CT Fall 3
64-jähriger Pat. mit Leriche Syndrom und V.a. Graftinfekt
Weichteilinfekte: PET/CT Fall 4
64-jähriger Pat mit Leriche Syndrom
PET/CT: Focal vermehrter FDG uptake auf Höhe der
Bifurkation der linken A. femoralis communis
Inhalt
1. Konventionelle Nuklearmedizin
2. PET
-
Grundlagen der FDG PET
-
Entzündliche Erkrankungen (z.B. FUO)
-
Weichteilinfekte
-
Muskuloskeletale Infekte
-
Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen
Implantaten (einschliesslich Prothesen)
-
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
3. Schlussfolgerung
Knocheninfekte: FDG PET Indikationen
•
Chronische Osteomyelitis
der Extremitäten sowie im Stammskelett
•
Spondylodiszitis
•
Osteosynthesematerial assozierte Infekte
(ausser Protheseninfekte?)
De Winter F et al, J Bone Joint Surg Am 2001; 83-A:651-660
Hartmann A et al, Eur JNMMI 2007; 34:704- 714
Palestro CJ, Love C, Sem Nucl Med 2009; 39:52-65
Nawaz A et al, Mol Imaging Biol 2010;12:335-42. Epub 2009 Oct 9.
Van der Bruggen W et al, Semin Nucl Med. 2010;40:3-15
Jin H et al, Q J Nucl Med Mol Imaging 2014; 2014:85-93
Acsoy SY et al, Eur J Nucl Med Mol Inaging 2014
Bildgebende Verfahren zum Nachweis der
chronischen Osteomyelitis (OM)
Termaat MF et al, J Bone and Joint Surg Am 2005;87:2464-2471
•
Systematische Meta-analyse: Evaluation 23 klin. Studien
•
FDG PET zeigte die höchste diagnostische Genauigkeit beim
Nachweis oder Ausschluss der Diagnose einer chron. OM
Sensitivitäten 96 %, Spezifitäten 91%
•
Leukozyten Szintigraphie :
Sens. 84%, Spec. 80% für das periphere Skelett
Sens. 21%, Spec. 60% für das axiale Skelett
•
FDG PET ist den anderen bildgebenden Verfahren
beim Nachweis der chronischen Osteomyelitis im
Stammskelett überlegen
Knocheninfekte PET/CT: Fall 1
55-jähr. Patient mit V.a. Osteomyelitis im rechten Oberschenkel nach Fraktur
CT
CT
PET
PET
PET/CT Fusion
PET/CT Fusion
MRT
Knocheninfekte PET/CT: Fall 2
70-jähriger Pat. mit Sepsis
a
bb
PET
CT
CT sag.
cc
PET/CT
CT
MRT
a PET Uebersicht
b Knie
c Wirbelsäule
Stumpe KD, Zanetti M et al,
AJR 2002
PET
CT sag.
PET
PET/CT
MRT
Diabetischer Fuss
- Osteomyelitis in ca. 20% aller Pat. mit Fussulkus
Amputationsrisiko erhöht
- Keine klinische Zeichen in 44-68% aller Fälle
- Welche Bildgebung? MRT? PET/CT?
Keidar Z et al, J Nucl Med. 2005;46:444-449.
Basu S et al, Nucl Med Commun. 2007;28:465-472
Schwegler B, Stumpe KDM et al, J Intern Med 2008; 263:99-106
Nawaz A et al, Mol Imaging Biol. 2010; 12:335-342
Knocheninfekte PET/CT: Fall 3
Chron. Fussulcus bei einem Pat. mit D. m. und
nicht vermuteter Osteomyelitis
99m Tc - MoAb
FDG PET (MIP)
99mTc-MOAB:
Nicht genau genug
zur Differenzierung
zwischen Weichteilund Knocheninfekt
FDG PET/CT
und MRI:
Osteomyelitis
der vierten Zehe
T1 w-MR scan mit Kontrast
axiale FDG PET/CT
Schwegler B,
Stumpe KDM et al,
JIM 2008; 263:99-106
Knocheninfekte PET: Fall 4
Chron. Fussulcus bei einem Pat. mit D. m. und
nicht vermuteter Osteomyelitis
99m Tc - MoAb
Axiale FDG PET
FDG PET (MIP)
T1 w-MR scan mit Kontrast
Spondylitis ? nach lumbaler Spondylodese:
Fall 5
MIP CT
Knochenfenster
Spondylitis ? nach lumbaler Spondylodese:
Fall 5
axial
axial
Unterscheidung degenerativer von infektiösen
Endplattenveränderungen: Vergleich PET und MRT
• 38 lumbale Bandscheibenniveaus in der MRT beurteilt:
25 Modic Typ I, 13 Typ II und 0 Typ III
• Fünf Spondylodiszitiden in 4 Patienten
• MRT: Zwei FN, 3 RP sowie 1 FP Diagnose
einer Spondylodiszitis
• FDG PET: RP bei allen Spondylodiszitiden
und RN bei allen deg. Endplattenveränderungen
Stumpe KDM, Zanetti M et
al.,AJR Nov 2002
V.a. Spondylodiszitis (Niveau L2/3)
Sag T1w FSE MRI
Sag T2w FSE MRI
Cor. T1w CE MRI
Sag. PET:
V.a. Spondylodiszitis auf Niveau L4/L5
Sag T1w FSE MRI
Sag T2w FSE MRI
Cor. T1w CE MRI
Sag. PET:
Falsch positive MRT Diagnose einer Spondylodiszitis
FDG-PET, serial plain radiography and bone scan
in the diagnosis of infected hip prostheses
35 PET / 35 pat Read. Sens.
PET
%
Serial
plain radiogr.
%
Spec.
Acc. Kappa
1
2
33
22
81
85
69
69
0.5
1
2
89
78
50
65
60
69
0.3
Bone scintigr. 1
%
2
56
44
89
92
80
80
0.1
Stumpe KDM, Nötzli H et al.,
Radiology 2004
Fall 1: Patient mit V.a. Protheseninfekt
a)
b)
(a) Korr. and (b) unkorr. coronale PET mit diffusem stark vermehrtem
FDG uptake um den Prothesenkopf und -schaft (Pfeilspitzen).
Fall 1: Patient V. a. Protheseninfekt
c)
d)
Fall 1: Patient mit V.a. Protheseninfekt
(e) Blutpool- und (f) Spätphase der Knochenszintigraphie mit diffus
vermehrtem uptake (Pfeile) um die gesamten Hüftprothese
e)
f)
Fall 2: Patient mit Fremdkörperreaktion / Granulom
a)
b)
(a) Korr. and (b) unkorr. coronale PET Schicht mit stark vermehrten
FDG uptake vereinbar mit Infektion.
Fall 2: Patient mit Fremdkörperreaktion / Granulom
(c) A.p. Bild der rechten Hüfte
mit breiter Osteolyse (Pfeile) um
den proximalen Femurschaft
interpretiert als Granulom
Inhalt
1. Konventionelle Nuklearmedizin
2. PET
-
Grundlagen der FDG PET
-
Entzündliche Erkrankungen (z.B. FUO)
-
Weichteilinfekte
-
Muskuloskeletale Infekte
-
Knocheninfekte bei Patienten mit metallischen
Implantaten (einschliesslich Prothesen)
-
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
3. Schlussfolgerung
Andere Entzündungs-/Infekttracer der PET
• 18-F FDG- markierte Leukozyten:
Infekt-spez. Tracer, bis zu 80% der Aktivität wird in
Granulozyten gefunden: Nachweis akuter Infektherde
• 18-F choline:
eingeschränkte Spezifität, da uptake im Prostatakarzinom und
anderen Karzinomen sowie auch in Entzündungen
• 18-F Fluorid: Knochensuchendes Radionuklid
Pellegrino D et al, J Nucl Med 2005; 46:1522-1530
Rini JN et al, Radiology 2006; 238:978-987
Wyss MT et al, Eur JNMMI 2004; 31:312-316
LIm R et al, J Pediatr Ortho 2007; 27:277-282
Nanni C et al, J Nucl Med 2010; 51:1932-1936
Ascoy SY et al, Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2014
18-F Fluorid PET
• Uptake reflektiert den Blutfluss / Knochenremodeling
• Einsatz bei Rückenschmerzen, Knochenvitalität, Frakturen,
Knochengraft and Ostenekrose an Hüfte und Knie
• Diagnostische Genauigkeit ist besser als die der 99m Tc-MDP
SPECT zum Nachweis benigner und maligner Skelettläsionen
• Ersatz der 99m Tc-MDP Knochenszinti?!
Ovadia D et al; J Pediatr. Orthop. 2007; 27:90-93
Sterner et al, Int J Surg 2007; 5:99-104
LIm R et al, J Pediatr Ortho 2007; 27:277-282
Aratake M et al, Knee Surg Sports Trauma Arthrosc 2008, Oct 2
Dasa V et al; Clin Orthop Rel Res. 2008; 466:1081-1086
Strobel K et al; Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2010; 37:1760-1765
Fischer DR et al; Skeletal Radiol. 2010 Oct; 39:987-97
Knochen: Tc-99m-Skelettszintigraphie und
18-F Fluorid PET
42–jährige Pat. mit rheumatologischer Erkrankung: Morbus Bechterew
vorne
hinten
Skelettszintigraphie (a, b):
Anreicherungen in der Wirbelsäule
sowie den Ileosakralgelenken (ISG)
vorne
hinten
Fluorid-PET (c,d) genauere
Lokalisation der Anreicherungen mit Befall
der kleinen Wirbelkörpergelenke und ISG
Strobel K et al; Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2010;37:1760-1765; Epub 2010 May 27
18-F Fluorid PET/CT: Aktivierte Arthrose
Fischer DR et al; Skeletal Radiol. 2010 Oct;39:987-97. Epub 2010 Feb 23
18-F Fluorid PET/CT: Os trigonum
Fischer DR et al; Skeletal Radiol. 2010 Oct;39:987-97. Epub 2010 Feb 23
PET/MRI: Hüft Prothese
FDG uptake um die linke Hüft TEP: Entzündung?
a)
Mögliche PET/MRT Indikationen
• PET/MRT zur Differenzierung eines Infektes von sterilen
Knochenmarksveränderungen:
- Degenerative vs. infektiöse Veränderungen (Wirbelsäule)
- Chronische Osteomyelitis
- Diabetischer Fuss
- Schmerzbeurteilung
Schlussfolgerung
• FDG PET und PET/CT sind sensitiv beim Nachweis
- entzündlicher Erkrankungen (z.B. FUO)
- chron. Osteomyelitis, Spondylodiszitis
- Osteosynthesematerial assozierter Infekte
• Zukunft für 18 F-Fluorid PET im Ggs. zur
Skelettszintigraphie
• Diagnostische Verbesserung mit der PET/CT verbindet
Funktion mit Morphologie; PET/MRT ?
PET zur Sensitivität / CT zur Spezifität