A clinical positron emission tomography facility : 2-¹⁸FDG studies : development and results

• Positron emission tomography (PET) is a tracer technique used for quantitative in vivo studies of physiological and biochemical processes. Because of the use of positron-emitting radionuclides such as 11-C, 13-N, 15-O and 18-F, which are isotopes of the biologically ubiquitous elements, it is possible to label radiopharmaceuticals which trace biochemical processes precisely. In order to be able to utilize these useful positron-emitting radiopharmaceuticals without state-of-the-art PET systems, it is interesting to develop alternatives to standard commercial PET facilities. Two different types of nuclear physics research accelerators have been used for the production of [18-F]fluoride, and the isotope produced has been used for radiolabelling of 2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose (2-18FDG). A rotating PET scanner, based on two scintillation camera heads, has been developed and used for human 2-18FDG studies. The suitability of an energy window in the Compton region for imaging 511 keV photons in scintillation camera systems has been evaluated. A new simplified method of normalizing clinical 2-18FDG PET results has been developed and validated, using erythrocytes as a reference tissue, requiring only one blood sample in the middle of the PET scan to calculate the integrated 2-18FDG input function with an accuracy better than ± 8%. An investigation using 2-18FDG PET to monitor the effect of therapy in advanced head and neck cancer patients has been performed. We found that low initial metabolic rate of glucose (MRgl ) predicted a complete local response. The second PET examination gave no further information for this group. In the group of primary tumours and lymph node metastases representing a combination of high initial MRgl and a small decrease in MRgl at the second PET examination, the outcome was unfavourable. An accurate normalization of 2-18FDG uptake was essential to evaluate the results of this study.

• Popular Abstract in Swedish Fysiologiska och biokemiska processer i den levande kroppen kan studeras mha spårämnestekniken positronemissions tomografi (PET). Den bildgivande tekniken PET kräver radionuklider som sönderfaller genom att sända ut en positron. Positronen är antimateria till elektronen. När positronen har en mycket låg rörelseenergi och träffar på en elektron, ombildas deras vilomassor till elektromagnetisk strålning. Två 511 keV fotoner sänds ut diametralt. De två fotoner registreras mha detektorer, som finns runt objektet. Längs med linje, som erhålls mellan detektorerna, har sönderfallet ägt rum. Registreras flera sådana linjer kan informationen användas för att skapa tvärsnittsbilder sk tomografiska bilder (på samma sätt en datortomograf). De mest använda positron-strålande radionukliderna 11-C, 13-N, 15-O och 18-F, är isotoper av biologiskt allmänt förekommande grundämnen. Läkemedel som är märkta med dessa radionuklider kan användas för att exakt spåra biokemiska processer. Den korta halveringstiden, mellan 2 till 110 min, innebär att dessa radionuklider måste produceras i nära anslutning till användandet. PET tekniken är komplex och kräver möjligheter till isotop-produktion, avancerad radiokemi, en PET kamera och välutbildad personal. Ett nytt PET centrum kräver stora investeringar, därför är det av stort intresse att utveckla alternativ till kommersiella PET-system. Den positronemitterande radionukliden 18-F har producerats mha två olika typer av acceleratorer och 18-F har används för märkning av sockermolekylen 2-[18-F]fluoro-2-deoxy-D-glucose (2-FDG). En roterande PET kamera, baserad på två gammakamera huvuden, har utvecklats och används för patient-undersökningar med 2-FDG. Möjligheten att använda ett extra energi-fönster i Compton-regionen, vid registrering av 511 keV fotoner med gammakamera, har studerats. En ny förenklad metod att normera kliniska 2-FDG resultat har utvecklats. Metoden är baserad på de röda blodkropparnas glukosmetabolism (MRgl). PET-undersökningar av patienter med huvud och hals-tumörer har utförts, för att studera terapi-effekter. Vi fann att låg initial MRgl i tumörerna förutsåg en komplett lokal respons. Tumörer med en kombination av hög initial MRgl och liten sänkning av MRgl vid den andra PET-undersökningen, var utgången ofördelaktig. En korrekt normering av 2-FDG uptaget i tumörerna var nödvändigt för att utvärdera resultaten i denna studie.

Subject headings

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Klinisk medicin -- Radiologi och bildbehandling (hsv//swe)

MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Clinical Medicine -- Radiology, Nuclear Medicine and Medical Imaging (hsv//eng)

Keyword

radiology

Clinical physics

head and neck cancer

monitoring therapy effect

quantification

normalization

511 keV SPECT

rotating PET scanner

2-[18-F]FDG

isotope production

18-F

PET

positron emission tomography

tomography

medical instrumentation

Klinisk fysiologi

radiologi

tomografi

medicinsk instrumentering

Fysicumarkivet A:1996:Ohlsson

Publication and Content Type

dok (subject category)

vet (subject category)