cherenkov luminescentie beeldvorming prostaat kanker

25-5-2017
CHERENKOV LUMINESCENTIE BEELDVORMING
Dr. Linda de Wit – van der Veen (Technisch Geneeskundige)
PROSTAAT KANKER
Prostaat is een onderdeel van het mannelijke voortplantingssysteem
Werking wordt gereguleerd door mannelijke hormonen (androgenen)
Onderscheid bij diagnose tussen:
• Gelokaliseerde ziekte
• Lokaal uitgebreide ziekte
• Uitgezaaide ziekte
2
1
25-5-2017
PROSTAAT KANKER IN NL
In 2015 ongeveer 10.500 nieuwe gevallen van prostaat kanker
Overleving ± 85% is 5 jr
na diagnose nog in leven
>2600 mannen overlijden
per jaar
Data gebasseerd op IKNL
3
BEHANDELING VAN PROSTAAT KANKER
• Actief volgen / waakzaam afwachten (laag-risico kanker)
• Uitwendige radiotherapie
• Brachytherapie (inwendige radiotherapie)
• Aanvullende chemo/hormoontherapie
• Resectie van de prostaat
4
2
25-5-2017
NEGATIEVE UITKOMST CHIRURGIE
• Positieve resectie margins
• Uitbreiding buiten het prostaat kapsel
• Detecteerbare PSA na operatie (4-5 wk)
11-38% van de operaties is de resectie niet radicaal
• Tweede operatie of uitgebreide radiotherapie
• Toename van bijwerkingen door therapie
• Vroegtijdige terugkeer van ziekte
5
DETECTIE RECIDIEF MET GALLIUM-68 PSMA PET
• PSMA-ligand bindt specifiek aan receptoren op tumorcelmembraan
6
3
25-5-2017
CHOLINE VERSUS PSMA PET
7
DETECTIE RECIDIEF MET GALLIUM-68 PSMA PET
• Ervaringen met Gallium-68 PSMA in meerdere NL instituten
• Detectie percentage van >95% bij recidief prostaat kanker
• Klieren van 5 mm kunnen zichtbaar zijn
PET van kliermeta’s
PET van lokaal recidief
8
4
25-5-2017
REACTIE VAN DE CHIRURGEN
9
WAAROM GEEN TUMORDETECTIE TIJDENS DE OPERATIE?
5
25-5-2017
MOBIELE GAMMA CAMERA’S
11
MOBIELE GAMMA CAMERA’S
Borbon-Arce et al. Esp Med Nucl Im 2014
12
6
25-5-2017
GALLIUM-68 PSMA TIJDENS OPERATIE?
• Detectie rate van >95% bij recidief prostaat kanker
• Structuren van enkele mm zichtbaar
Maar het blijft een PET isotoop…
• Toepassing gamma camera’s niet mogelijk
• Scatter vanuit andere organen
• Sensitiviteit gamma probe
Zijn er geen andere opties?
13
OPTISCHE BEELDVORMING VAN RADIOACTIVITEIT
Muis 4-richtingen 1,85MBq 32P
14
7
25-5-2017
CHERENKOV LUMINESCENTIE
Niets is sneller dan het licht… in vacuum!
• Snelheid van licht hangt af van medium
• v = c/n = 3x108 m/s / 1,33 = 2,26x108 m/s
Pavel A. Cherenkov
• Geladen deeltjes kunnen sneller zijn
dan licht in een medium (v.b. water)
• Basis voor Cherenkov luminescentie
15
CHERENKOV STRALING
Geladen deeltjes kunnen een ‘fotonen shockwave’ induceren
• Beta-deeltjes induceren polarisatie-depolarisatie van het medium
• Onstaan van circulair uitbreidend fotonen front
• Cherenkov grenswaarde 219 keV in weefsel
Ciarrocchi and Belcari EJNMMI Physics 2017
16
8
25-5-2017
CHERENKOV STRALING
Het is emissie spectrum is continue
• Hoogste opbrengst in ultraviolet-blauw deel
• Afhankelijk van beta-energie & brekingsindex
PerkinElmer : IVIS application note
Ciarrocchi and Belcari EJNMMI Physics 2017
17
CHERENKOV BEELDVORMING
Pilot-studies reeds gedaan met medische isotopen
• Opbrengst: 1 - 100 Cherenkov photonen per decay
• Isotopen: 90Y > 68Ga > 15O > 124I > 11C > 89Zr > 18F > 131I
• Behaalde resolutie: 0,2 – 2,0mm met 18F
18F
Grootendorst et al. Clin Transl Im 2016
opname in tumour na resectie
18
9
25-5-2017
DE UITDAGINGEN…
• Yield van Cherenkov straling is zeer laag bij klinische doseringen
• Weefsel absorbeert & verstrooit zichtbaar licht
• Veel strooi licht vanuit de omgeving (operatie ruimte)
• Gebruik van een PET-tracer op de OK
19
KWF-STW PROJECT – CLI BIJ PROSTAAT KANKER
10
25-5-2017
MULTIDISCIPLINAIRE SAMENWERKING
21
LIGHTPATH IMAGING SYSTEM
Eerste klinische resultaten in UK bij borst tumoren
• Detectie limiet 2,5 kBq/ml
• Sensitiviteit ± 6% cps/Bq
• Tumour/achtergrond ratio 2-15x bij 18F-FDG
Verwachte resultaten bij 68Ga
• Isotoop heeft 12-30x hogere opbrengst
• Tumour/achtergrond ratio bij PSMA >>10x
22
11
25-5-2017
VOORGESTELDE STUDIE
TECHNISCHE FASE
1. LightPoint optimaliseert het CE-marked systeem voor 68Ga
2. Beoordeling prestaties van systeem door UTwente/AVL
1. Ontwikkeling methoden voor resolutie en homogeniteit kwantificatie
2. Definieren van klinisch protocol
DOEL: intra-operatief protocol definieren
24
12
25-5-2017
KLINISCHE FASE
1. Indienen van een METC studie-protocol
2. Toepassen van het systeem op patienten
1. Veriferen van klinische dosering
2. Correlatie bepalen tussen PET en CLI
DOEL: I. Introduceren van een optimaal Ga-68 protocol
II. Overeenstemming met pathologie bepalen
25
RADIOACTIVITEIT OP OK – 18F
26
13
25-5-2017
RADIOACTIVITEIT OP OK – 68GA
• Isotoop heeft 12-30x hogere opbrengst (140MBq 18F vs. 10MBq 68Ga)
• Halfwaardetijd van 68Ga 68 minuten (18F 109 minuten)
• Op 30cm van patient 7-15 microSv/h (±40MBq)
• Studie: dosis 1 uur in OK 5-70 MBq
• Robotchirurgie: afstand van team tot patient
• Extra belasting voor patient ± 4mSv
27
OVERIGE TOEPASSINGEN 68Ga
68Ga-DOTATATE
PET bij neuro-endocriene tumoren
• Reeds standaard klinische zorg
Resectie van tumoren in de mond(bodem)
• Radicale resectie is zeer lastig te bepalen
28
14
25-5-2017
TOEKOMST: CHERENKOV 2.0
• Realtime intra-operatieve beeldvorming
• Gebruik Cherenkov beeldvorming i.c.m. Davinci robot (grant 1 mlj)
• Cherenkov fluoriscentie – verbetering signaal/ruis
29
DANK VOOR DE AANDACHT!
15
25-5-2017
EVEN VOORSTELLEN - ANTONI VAN LEEUWENHOEK
Onze missie: de beste behandelingen bieden aan oncologie patiënten
Focus tumoren: Borst, prostaat, long, darm, huid & hoofd-hals kanker
Therapie: immuuntherapie, personalized medicine, beeldgeleiding (TomTom)
Nucleaire Geneeskunde AVL
Groot aantal scans en therapieen
Bruisende afdeling
31
16