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Gehirn-Szintigrafie

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Neurologische PET-Diagnostik<br />

C. Landvogt<br />

Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin


Demenzen


Relative Häufigkeit von Demenzformen<br />

Frontalhirn-Demenzen<br />

subkortikale<br />

Degenerationen<br />

Depression<br />

funktionell<br />

Pharmaka, Hormone etc.<br />

Mischform<br />

(AK+ZK)<br />

Alzheimer-Krankheit (AK)<br />

zerebrovaskuläre<br />

Krankheit (ZK)<br />

strukturell


Prävalenz der Demenzformen: Rotterdam-<br />

Studie


Nuklearmedizinischen Demenzdiagnostik<br />

Single-Photon-Emissions-Computer-Tomographie (SPECT):<br />

Messung des cerebralen Blutflusses<br />

Radiopharmaka:<br />

99m<br />

Tc-ECD, 99m Tc-HMPAO<br />

Positronen-Emissions-Tomographie (PET):<br />

Messung des cerebralen Glukosemetabolismus<br />

Radiopharmakon:<br />

18<br />

F-Fluorodexyglukose (18-FDG)<br />

PET aufwendiger aber sensitiver als SPECT<br />

Patienten mit schlecht einstellbarem Diabetes mellitus eher SPECT


18-FDG-PET: Normalbefund


18-FDG-PET: Alzheimer-Demenz


18-FDG-PET: Erstellung von 3D-Oberflächenprojektionen<br />

Minoshima et al., J Nucl Med 1995


18-FDG-PET: Alzheimer-Demenz<br />

Oberflächenprojektion<br />

rechts lateral<br />

oben<br />

Vergleich zu einem Normkollektiv<br />

links lateral


18-FDG-PET: Alzheimer-Demenz: Frühphase<br />

FDG-PET ist geeignet für die Frühdiagnose einer Alzheimer Krankheit:<br />

Klinisch inapperente Personen mit hohem Risiko für eine DAT (homozygot Allel e 4<br />

apolipoprotein E) zeigen DAT-typische Veränderungen im FDG-PET<br />

Reiman et al. N Engl J Med. 1996<br />

Verminderter Metabolismus im posteriorem Zingulum ist prädiktiv für die Entwicklung<br />

einer Demenz bei Patienten mit „mild cognitive impairment“<br />

Minoshima et al. Ann Neurol 1997.<br />

Minoshima et al. Ann NY Acad Sci 1999<br />

Hohe diagnostische Genauigkeit bei „very mild probable AD“ (MMSE >24): Sensitivität<br />

84%; Spezifität 93% Herholz et al. Neuroimage 2002


18-FDG-PET: Alzheimer-Demenz: Frühphase<br />

Oberflächendarstellung<br />

Questionable and Mild AD vs. Non-AD: ROC Analysis<br />

X-axis: 1 - Specificity, Y-axis: Sensitiv ity<br />

Slice Presentation<br />

3D-SSP Presentation<br />

1.00<br />

1.00<br />

rechts mesial<br />

links mesial<br />

0.75<br />

0.75<br />

Vergleich zum Normkollektiv<br />

0.50<br />

0.50<br />

EXPERT 1<br />

EXPERT 2<br />

0.25<br />

0.25<br />

BEGINNER 1<br />

BEGINNER 2<br />

0.00<br />

0.00<br />

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00.00 0.25 0.50 0.75 1.00<br />

Burdette, et al. Radiology 1996<br />

Konversionsrate > 90 % in 2 Jahren Drzezga et al. Eur J Nucl Med 2003<br />

Chetelat et al. Neurology 2003<br />

Minoshima et al. Ann Neurol 1997


18-FDG-PET: Befunde bei Alzheimer-Demenz<br />

Stadium I:<br />

posteriores Cingulum<br />

(Minoshima et al. 1997 und 1999)<br />

Stadium II:<br />

(bi)temporo-parietaler Kortex<br />

Stadium III:<br />

zusätzlicher Befall des Frontalkortex<br />

Nicht beteiligt: Zentralregion, Occipitalkort.,<br />

Basalganglien, Thalamus


Lewy-Körper-Demenz<br />

Nachweis von Lewy-Körpern in subcorticalen, allocorticalen,<br />

und neocorticalen Strukturen<br />

Geschätzte Prävalenz (autoptisch): 13-26%<br />

Heterogene klinische Präsentation<br />

•Fluktuierende kognitive Defizite<br />

•Visuelle Halluzinationen<br />

•Parkinsonismus<br />

Klinisch und histopathologisch Überlappungen mit anderen<br />

neurodegenerativen Demenzen (Demenz vom Alzheimertyp)


Lewy-Body-Demenz: Parkinson-assoziierte Demenz<br />

18-FDG-PET


Lewy-Body-Demenz: Parkinson-assoziierte Demenz<br />

18-FDG-PET<br />

Oberflächendarstellung<br />

Linke Seitansicht Rechte Seitansicht Ansicht von hinten<br />

TRUE POSITIVE FRACTION<br />

1<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.2<br />

1<br />

transversal<br />

r l r l<br />

0<br />

ROC Analysis: Pure AD versus DLB<br />

Transaxial Slice<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1<br />

FALSE POSITIVE FRACTION<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.2<br />

0<br />

3D-SSP<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1<br />

FALSE POSITIVE FRACTION<br />

TRUE POSITIVE FRACTION<br />

Expert1<br />

Expert2<br />

Beginner1<br />

Beginner2<br />

Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin


Lewy-Body-Demenz (Parkinson-ass. Demenz)<br />

Befund wie bei Alzheimer-Demenz + visueller Kortex<br />

18-FDG<br />

Weitergehende Abklärung mittels 18-F-Dopa-PET<br />

(alternativ: DAT-SPECT):<br />

reduzierte striatale 18-F-Dopa-Speicherung


Frontale/frontotemporale Demenz: 18-FDG-PET


Frontale/frontotemporale Demenz: 18-FDG-PET


Frontale/frontotemporale Demenz: 18-FDG-PET<br />

Oberflächendarstellung<br />

rechts lateral oben links lateral<br />

Vergleich zum Normkollektiv<br />

Klinik für Nuklearmedizin


Frontale/frontotemporale Demenz: 18-FDG-PET<br />

Betroffene Regionen:<br />

orbito-frontal, dorsolateraler frontal, anterior<br />

temporal<br />

später:<br />

posterior temporal und parietal<br />

diagnostisch richtungsweisend:<br />

frontaler Befund >> temporo-parietaler Befund


Vaskuläre Demenz: 18-FDG-PET<br />

rechts lateral links<br />

lateral<br />

von oben von<br />

unten<br />

von vorne von hinten


Vaskuläre Demenz: 18-FDG-PET<br />

Betroffene Regionen:<br />

multiple kleinere kortikale Stoffwechsel-<br />

/Perfusions-defekte<br />

keine anatomischen Prädilektionsstellen<br />

Ausmaß der kortikalen Stoffwechsel-<br />

/Perfusionsdefekte korreliert mit dem<br />

neuropsychologischen Befund<br />

Mori et al. 1999, Sabri et al. 1999


Pseudodemenz: 18-FDG-PET bei Depression<br />

Oberflächendarstellung<br />

links lateral<br />

oben<br />

Vergleich zum Normkollektiv<br />

rechts lateral<br />

Klinik für<br />

Nuklearmedizin


Basalganglienerkrankungen


Dopaminerges System: PET-Tracer<br />

Parameter<br />

Glukosemetabolismus<br />

Perfusion<br />

Dopamin-Speicherkapazität<br />

Dopamin-Wiederaufnahme<br />

D 1 artige-Rezeptoren (D 1 ; D 5 )<br />

D 2 artige-Rezeptoren(D 2 ; D 3 ; D 4 )<br />

Tracer<br />

18<br />

F-Deoxyglukose<br />

H<br />

15 2 O<br />

18<br />

F-Dopa<br />

11<br />

C-Nomifensin (SPECT:123I-FP-CIT)<br />

11<br />

C-SCH23390<br />

11<br />

C-Racloprid<br />

11<br />

C-/ 18 F-Spiperonderivate<br />

18F-Desmethoxyfallyprid<br />

18<br />

F-Fallyprid<br />

Dopamin-Abbau 11 C-Deprenyl<br />

(SPECT: 123I-IBZM)


M. Parkinson<br />

Symptome:<br />

- Rigor<br />

- Tremor<br />

- Brady-/ Akinese<br />

DD des M. Parkinson:<br />

- essentieller Tremor<br />

- Lewy-Body-Demenz<br />

- Dopa-responsive Dystonie<br />

- medikamenteninduziertes Parkinsonsyndrom<br />

- PSP<br />

- MSA<br />

- vaskulärer Pseudoparkinsonismus


M. Parkinson<br />

18<br />

F-Dopa-PET<br />

Normalbefund<br />

bzw.<br />

Essentieller Tremor<br />

M. Parkinson<br />

Klinik für Nuklearmedizin


M. Parkinson<br />

18<br />

F-Dopa<br />

18<br />

F-DMFP<br />

Klinik für Nuklearmedizin


M. Parkinson<br />

18<br />

F-DOPA<br />

123<br />

I-IBZM


Parkinson-Syndrome:<br />

Indikationen für den Einsatz postsynaptischer Tracer<br />

= D 2 -Rezeptorliganden ( 11 C-Racloprid, 18 F-DMFP, 123 I-IBZM)<br />

DD M. Parkinson vs. Parkinson-Syndrome<br />

anderer Ätiologie:<br />

- Multisystem-Atrophie<br />

MSA-P: Striato-nigrale Degeneration<br />

MSA-C: sporadische olivopontocerebelläre Atrophie<br />

- progressive supranukleäre Lähmung<br />

- kortikobasale Degeneration<br />

- toxische Parkinsonsyndrome<br />

(- vaskuläre Parkinsonsyndrome)


Parkinson-Syndrome: szintigraphische Befundmuster<br />

18<br />

F-FDG präsynaptisch postsynaptisch<br />

( 18 F-Dopa, FP-CIT) ( 18 F-DMFP, IBZM)<br />

M. Parkinson normal Caudat.< Putamen - normal<br />

striato-nigrale Striatum Caudat. = Putamen <br />

Degeneration<br />

PSP Striatum Caudat. = Putamen <br />

frontal <br />

kortiko-basale Striatum Caudat. = Putamen <br />

Degeneration Thalam. Kort.<br />

vaskulär Striatum Kort. <br />

toxisch variabel variabel variabel


M. Parkinson / Parkinsonsyndrome<br />

18<br />

F-DMFP- PET<br />

M. Parkinson<br />

links-dominante Symptomatik<br />

Multisystematrophie<br />

rechts-dominante Symptomatik<br />

transversal<br />

coronal<br />

transversal<br />

coronal<br />

Klinik für Nuklearmedizin


PET vs. SPECT<br />

Vorteile PET: bessere räumliche Auflösung und Quantifizierbarkeit<br />

D2-Rezeptorliganden: Bessere Target/Background-Ratio der PET-Tracer<br />

18<br />

F-DMFP: 4 : 1 123 I-IBZM: 1,5 : 1<br />

Vergleichsstudie DMFP vs. IBZM (Vogt & Schreckenberger)<br />

24 Patienten: 13 IPS, 11 APS<br />

Spezifität DMFP:<br />

Spezifität IBZM:<br />

75% (IPS) und 100 % (APS)<br />

71% (IPS) und 80% (APS)<br />

Aber:<br />

möglicherweise in der Frühdiagnostik Überlegenheit der Transporter-<br />

Liganden<br />

(z. B. FP-CIT) gegenüber 18 F-DOPA<br />

bei Neuronendegeneration kompensatorisch erhöhte DOPA-<br />

Decarboxylase-Aktivität (Ito et al. Synapse 1999)


Sonstiges<br />

Dopa-responsive Dystonie<br />

Selten !<br />

Differenzialdiagnose: juveniler M. Parkinson<br />

F-DOPA / DAT normal !<br />

Medikamentös induziertes Parkinson-Syndrom<br />

Häufig bei Patienten mit antidopaminerger Medikation<br />

(Neuroleptika!, Antiemetika), dosisabhängig.<br />

Kann monatelang nach Absetzen der Medikamente anhalten !<br />

F-DOPA / DAT normal !<br />

Geeignet zur Differenzierung gegen beginnenden M. Parkinson<br />

bzw. atypische Parkinsonsyndrome.


M. Huntington<br />

M. Huntington:<br />

Reduktion von FDG-Aufnahme<br />

und Racloprid-Bindung<br />

vor dem Auftreten von Atrophien<br />

und neurologischen Symptomen<br />

Objektivierung des Erkrankungbeginns<br />

Kuwert et al. Brain 1990<br />

Antonini et al. Brain 1996


Begleitmedikation<br />

Präsynaptische Tracer: meist kein Absetzen erforderlich<br />

(FP-CIT, 18 F-Dopa) Amphetamin (oder Analoga) Bupropion (Zyban )<br />

FP-CIT: SSRI --> falsch negative Befunde<br />

Postsynaptische Tracer: 12 h vorher absetzen:<br />

(IBZM, 18 F-DMFP)<br />

- L-Dopa<br />

mindestens 48 h vorher absetzen:<br />

- Dopaminagonisten<br />

- Metoclopramid<br />

- Flunarizin, Cinnarizin<br />

- Psychostimulantien<br />

- Neuroleptika


Strahlenexposition<br />

CT-Schädel:<br />

IBZM-SPECT:<br />

FP-CIT-SPECT:<br />

1,5–2 mSv<br />

3,7 mSv<br />

4,4 mSv<br />

18<br />

F-FDG-PET: 4,5 mSv<br />

18<br />

F-Dopa-PET: 4,8 mSv<br />

18<br />

F-DMFP-PET: 5,6 mSv<br />

CT-Thorax:<br />

CT-Abdomen:<br />

10-15 mSv<br />

15-20 mSv


Zusammenfassung<br />

Frühdiagnostik des M. Parkinson:<br />

Präsynaptische dopaminerge Radiopharmaka<br />

( 18 F-Dopa und Kokain-Analoga)<br />

Verlaufskontrolle ggf. nach 1 Jahr<br />

(10% Test-Retest ; jährliche Reduktion 10%)<br />

Differentialdiagnose M.Parkinson vs<br />

symptomatische Parkinsonsyndrome:<br />

- Postsynaptische dopaminerge Radiopharmaka<br />

(D 2 -Rezeptorliganden)<br />

Krankheitsbeginn bei M. Huntington<br />

Parkinson-assoziierte Demenz<br />

Regionaler Glukosemetabolismus ( 18 F-FDG)


Epilepsien


FDG-PET<br />

Prinzip:<br />

Interiktal zeigt die Umgebung eines epileptogenen Fokus<br />

einen reduzierten Glukosemetabolismus<br />

- „standart resting conditions“<br />

Durchführung:<br />

- stiller, abgedunkelter Raum / Schlafbrille<br />

- Patient liegt ruhig auf einer Liege<br />

- nach ca. 10 min.: Injektion des Tracers<br />

- EEG Kontrolle<br />

- Start der Messung 30 min. nach Injektion


FDG-PET<br />

Befunde mTLE:<br />

-reduzierte FDG-Anreicherung ipsilateral tempor-mesial,<br />

temporo-polar und temporo-lateral<br />

(Sens. 80-90%, Spez. 80-85%)<br />

-auch Befunde bei unauffälligem MRT<br />

(Sens. 60-80%)<br />

Extratemporale Epilepsie:<br />

gelegentlich hilfreich (Sensivität 40-96%, Ausdehnung korreliert<br />

dabei mit Erkrankungsdauer und Anfallsfrequenz, nicht mit dem chirurgischen<br />

Outcome)


18<br />

F-FDG-PET<br />

Temporallappen-Epilepsie links<br />

re<br />

li


18<br />

F-FDG-PET<br />

Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin


Fallypride-PET<br />

Prinzip:<br />

Das Gebiet um einen temporalen epileptogenen<br />

Focus zeigt eine<br />

reduzierte Bindungskapazität der<br />

Dopaminrezeptoren<br />

Reduzierte Anreicherung von Fallypride<br />

(hochaffiner D2/D3-Rezeptor-Tracer)


Fallypride-PET<br />

Durchführung:<br />

- Der Patient liegt auf der Kameraliege<br />

- Aufnahme startet mit Injektion des Tracers<br />

- 180 MBq F18-Fallypride<br />

- 3 Stunden dynamische Aufnahmen - 3D Modus<br />

Ruhebedingungen sind nicht erforderlich.


Fallypride-PET<br />

Befunde:<br />

Auf der betroffenen Seite zeigt sich<br />

temporal eine reduzierte Fallypride-<br />

Bindung


Temporallapenepilepsie links<br />

18F-Fallypride<br />

re<br />

li<br />

18F-FDG


Temporallapenepilepsie links<br />

FDG-PET unauffällig, Fallypride-PET pathologisch !<br />

re<br />

li


Flumazenil-PET<br />

Prinzip:<br />

- C11-Flumazenil: GABA-Rezeptor Ligand<br />

- epileptogene Foci zeigen eine reduzierte<br />

GABA-Rezeptordichte -> Flumazenil Bindung reduziert<br />

Durchführung:<br />

- Start der Messung bei Injektion des Tracers<br />

- 500 MBq bei C11, 180 MBq bei F18<br />

- ca. 60 min. dynamisch oder spät-statisch


Flumazenil-PET<br />

Befunde:<br />

mTLE:<br />

Minderspeicherung ipsilateral (wie FDG-PET und Fallypride-PET)<br />

Extratemporale Epilepsien:<br />

fokale Minderanreichherung, über den MRT-Befund hinausgehend<br />

wird das minderspeichernde Areal nicht komplett reseziert, wird<br />

eine Anfallsfreiheit of nicht erreicht


Temporallappenepilepsie rechts<br />

18-F-FDG<br />

18-F-Ethyl-<br />

Flumazenil<br />

Coronal /<br />

AC-PC Linie<br />

Transaxial<br />

parallel zum<br />

Temporallappen<br />

Klinik für<br />

Nuklearmedizin


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