PET-scanner : les bases à connaître par tout imageur J San Roman 1, P Omoumi 1,2, Y Blumenkrantz 1, L Brunereau 2, JL Baulieu 2 1 Hospital Italiano de Buenos Aires, Argentina 2 Centre Hospitalo-Universitaire de Tours, France Contact: [email protected] INTRODUCTION • La TEP-TDM (PET-scanner en anglais) est une technique d’imagerie • alliant l’information fonctionnelle du TEP • à l’information morphologique du scanner. + = • Elle se trouve à la frontière entre la médecine nucléaire et la radiologie. INTRODUCTION • C’est une technique en plein développement • Qui présente de nombreuses applications (oncologie+++) • Le radiologue y sera de plus en plus confronté, soit activement (interprétation des examens en collaboration avec les nucléaristes), soit lors des réunions multidisciplinaires PLAN • • • • RAPPELS TECHNIQUES LIMITES APPLICATIONS ET INDICATIONS CONCLUSION DEFINITION PET? = Positron Emission Tomography = Tomographie par Emission de Positons (TEP) PLAN DANS TEP, IL Y A POSITONS • Ils représentent la base du signal enregistré. • Ils sont émis par un isotope radioactif • Après avoir parcouru une courte distance, ils vont s’annihiler avec un électron en émettant deux photons en sens opposé à 180°. PLAN • Tomographie par Emission de Positons (β+) Photon γ = 511 keV 180° eβ+ Isotope radioactif Réaction d’annihilation Photon γ = 511 keV PLAN DANS TEP, IL Y A TOMOGRAPHIE • Tomographie par Emission de Positons PLAN DANS TEP, IL Y A TOMOGRAPHIE • Un ensemble de détecteurs montés en couronne autour du patient va pouvoir détecter les deux photons arrivant en même temps sur la couronne (photons coïncidents) • On localise ainsi l’origine de l’émission PLAN • Tomographie par Emission de Positons Détection de 2 photons coïncidents PLAN • Sous quelle forme va-t-on administrer l’isotope radioactif au patient pour en tirer l’information métabolique qui nous intéresse? • On fixe l’isotope sur une molécule tel que le glucose pour former un traceur radioactif • Ce traceur radioactif a pour intérêt de suivre les mêmes voies de métabolisme que le glucose. PLAN • Traceur radioactif • = vecteur moléculaire (glucose) + isotope radioactif CH2OH O H OH OH OH OH H H 18F = PLAN CH2OH CH2OH O O H H OH OH OH OH H H + 18F = = OH Vecteur moléculaire + Isotope = radioactif (Glucose) (18F) OH OH OH H OH H 18 F = Traceur radioactif (18FDG) Demi-vie= 110 min PLAN • Le FDG est le traceur le plus couramment utilisé, mais il n’est pas le seul traceur existant. • D’autres traceurs existent, présentant une plus grande spécificité que le FDG. • Leur utilisation reste encore limité dans la pratique. PLAN Isotopes émetteurs de positons et traceurs radioactifs DemiIsotope vie F 18 110’ Traceur radioactif F 18 Déoxi-glucose FDG C 11 20’ O 15 20’ C 11 méthionine O2, CO2 N 13 10’ N 13 Application Oncologie Neurologie Cardiologie Oncologie Neurologie Cardiologie Métabolisme du FDG dans l’organisme: suit le métabolisme du glucose • Il entre en compétition avec le glucose au niveau des transporteurs membranaires. • Il pénètre ainsi dans la cellule. • Comme le glucose, il est ensuite phosphorylé par une héxokinase. • Mais du fait du remplacement du groupe –OH, son métabolisme s’arrête là. PLAN Métabolisme du FDG Glucose -6P héxokinase -6P 18FDG Cellule normale PLAN • L’intérêt, c’est que dans les cellules tumorales, avec un grand besoin en énergie, les réactions sont déplacées vers la droite, avec une forte activité hexokinase et une surexpression des récepteurs membranaires du glucose. • Le FDG va donc être piégé au sein de ces cellules hypermétaboliques. PLAN Métabolisme du FDG Glucose -6P héxokinase CATABOLISME -6P x 18FDG Cellule néoplasique PLAN RESUME H O H Production de l’isotope radioactif annihilation CH2 OH O H O H H O H 18 F = Production du traceur radioactif (18FDG) Détection de la coïncidence 6 P 6 P O H x Injection du 18FDG Captation du 18FDG Cartographie du métabolisme du glucose Traitement et analyse de l’image PLAN Notion de l’atténuation • Une partie des photons émis est atténué par les tissus du patients, en fonction de la profondeur et de la composition des tissus traversés. • Ce phénomène d’atténuation, s’il n’est pas corrigé, entraîne une sous-évaluation des fixations les plus profondes. • Un scan de transmission est donc réalisé afin de déterminer la distribution des coefficients d’atténuation du patient et de corriger l’atténuation sur les images TEP. • Ce scan de transmission est réalisé avec une source radioactive externe telle que le germanium 68 ou le Césium 137. Mais il peut aussi être obtenu à l’aide des rayons X sur les appareils hybrides, avec pour avantage de diminuer la durée de l’examen d’une trentaine de minutes. PLAN Notion de scans d’émission et de transmission Correction de l’atténuation Sans atténuation Scanner de transmission 68Ge, 137Cs ou Rx Avec atténuation PLAN Notion de SUV (standard uptake value) • C’est une manière de quantifier la fixation tissulaire du FDG. • Il est calculé sur les scans avec correction de l’atténuation. • Il a deux applications: – Permet d’établir un seuil entre bénignité et malignité (SUV=2,5) – Permet de quantifier la réponse thérapeutique PLAN SUV (standard uptake value) • Analyse semi-quantitative ROI • Correspond au rapport entre la fixation du traceur et la dilution homogène du traceur dans le volume du patient Avant chimioT SUV = 17.2 AROI SUV = A / Kg AT = Activité mesuré dans le ROI (mCi/g) Kg= Poids du patient (Kg) A = Activité injectée (mCi) • Limite de la malignité: SUV = 2.5 Après une cure SUV = 3.9 Après 6 cures SUV = 1.8 PLAN LIMITES de la TEP • SENSIBILITE – RESOLUTION SPATIALE (6mm) entraînant des faux négatifs • SPECIFICITE – CAPTATION PHYSIOLOGIQUE – CAPTATION CELLULES INFLAMMATOIRES entraînant des faux positifs PLAN Captation physiologique • • • • • • • • Thymus Métaphyse Muscles Thyroïde et glandes salivaires Tube digestif Graisse brune (thermogénèse) Extravasation Moelle osseuse et rate – Facteurs stimulants de l’hématopoïèse et chimiothérapie Wahl R, et al. Positron emission tomography. Philadelphia. Lippincott Williams & Wilkins. 2002: 395-410. PLAN Captation physiologique • • • • • • • • Thymus Métaphyse Muscles Thyroïde et glandes salivaires Tube digestif Graisse brune (thermogénèse) Extravasation Moelle osseuse et rate – Facteurs stimulants de l’hématopoïèse et chimiothérapie PLAN APPLICATIONS-INDICATIONS ONCOLOGIE • Poumon, côlon, mélanome, lymphome, sein, ORL, œsophage et estomac, GIST, testicules, ovaires, thyroïde, etc. NEUROLOGIE •Gliome, épilepsie et démence CARDIOLOGIE •Viabilité myocardique INFECTIOLOGIE •Foyer infectieux occulte PLAN Indications du FDG (AMM 1998) Diagnostic primaire : • diagnostic différentiel des masses pulmonaires • bilan d'extension initial : – – – – des lymphomes hodgkiniens et non hodgkiniens des cancers du poumon non à petites cellules des cancers du rhinopharynx des mélanomes Suivi thérapeutique précoce et recherche de maladies résiduelles: • lymphomes hodgkiniens et non hodgkiniens Récidives et métastases : • cancers colorectaux : bilan d'opérabilité • cancer du poumon non à petites cellules Mais affin d’intégrer les nouvelles indications, l’AMM a été modifié et autorise l’exploration des patients en s’appuyant sur un staff multidisciplinaire et les données de la littérature. Des Standards, Options et Recommandations ont été établis pour la pratique de la TEP en cancérologie (2003) dont nous rappelerons quelques points. Il sont consultables sur le site www.fnclcc.fr PLAN Notre expérience Activité Hôpital Italien 2003-2005 (n=2100) Neurologique 3% Oncologique 96% Cardiogique 1% PLAN Notre expérience Activité Oncologie Hôpital Italien (n=2016) COLON 26% AUTRES 26% PRIMITIF INCONNU 4% SEIN 5% MELANOME 8% POUMON 20% LYMPHOME 11% PLAN • Nous allons revoir et illustrer par des cas issus de notre expérience les indications principales de la TEP-TDM en oncologie. PLAN • Le cas du cancer pulmonaire non à petites cellules permet d’illustrer les applications du TEP dans les différentes étapes de la prise en charge des patients en oncologie. PLAN APPLICATION AU CANCER BRONCHOPULMONAIRE (non à petites cellules) • INDICATIONS DU TEP-SCANNER – DIAGNOSTIC POSITIF • NODULE PULMONAIRE SOLITAIRE – BILAN D’EXTENSION – PLANIFICATION DE LA RADIOTHERAPIE – EVALUATION DE L’EFFICACITE THERAPEUTIQUE – DIAGNOSTIC DE MALADIE RESIDUELLE – DIAGNOSTIC DE RECCURENCE PLAN TEP et le cancer bronchopulmonaire TEP Se TEP Sp TEP VPP TEP VPN TC Se TC Sp Diagnostic 96 73 91 90 67 -- Extension 83 91 86 93 64 74 Réponse au traitement 94 90 92 100 72 95 Récidive 98 92 93 97 72 95 % Gambhir S et al. A tabulated summary of the FDG PET literature. J Nucl Med 2001; 42: 1S-93S PLAN Nodule pulmonaire solitaire Que faire? Beaucoup de lésions bénignes (40-50%) Chirurgie Morbidité Ponction Biopsie Contrôle scanner 3-6 mois Faux (-) et (+) TEP Gould: 1.474 nodules Se=97% Sp=78% Faux (-) = stade 1 de bon pronostic (la Invasif (morbidité 1-10%) Faux (-) (5-25%) captation du FDG est proportionnelle au grade de malignité) Gould M. Accuracy of PET for diagnosis of pulmonary nodules and mass lesions: a meta-analysis. JAMA 2001; 285:914-924 Patz E. Focal pulmonary abnormalities: evaluation with FDG PET scanning. Radiology 1993; 188: 487-490 PLAN DIAGNOSTIC POSITIF • Nodule pulmonaire solitaire de plus de 8 mm sans critère définitif de bénignité à l’imagerie indication de TEP Intérêt: • Accélérer le diagnostic en cas de positivité • Éviter une procédure invasive en cas de négativité (surveillance par scanner) • Éviter une procédure invasive en cas de facteur de risque (BPCO sévère, risque hémorragique…) PLAN Nodule pulmonaire bénin PLAN Nodule pulmonaire malin PLAN Faux positifs • Captation physiologique • Infection et inflammation active – Pneumonie, BK, sarcoidose, etc. – Post-radiothérapie, post-chirurgie Effectuer l’examen: avant biopsie/chirurgie En dehors d’un épisode infectieux PLAN Faux négatifs • Taille < 7 mm • Faible métabolisme tumoral – Tumeur carcinoïde – Ca. Bronchioloalvéolaire Intérêt de la partie TDM 2 lésions néoplasiques de taille différentes BILAN D’EXTENSION STADIFICATION TNM: – INTERET PRONOSTIC: • I: 60-70% • II: 30-50% • III: 5-30% • IV: < 2% – INTERET THERAPEUTIQUE: • Opérabilité jusqu’au stade IIIA • Association chirurgie et chimiothérapie néoadjuvante pour le stade IIIA PLAN BILAN D’EXTENSION STADIFICATION TNM: • T: scanner • N: TEP – Si positif: biopsie par médiastinoscopie (faux (+)) – Si négatif et >16mm: biopsie (faux (-))1 • M: TEP NB: IRM>TEP pour métastases cérébrales, à rechercher uniquement si symptomatologie Non-small cell lung cancer: prospective comparison of integrated FDG PET/CT and CT alone for preoperative staging. Shim SS, Lee KS, Kim BT, Radiology 2005 Sep;236(3):1011-9. 1 De Langen, A. J., P. Raijmakers, et al. (2006). "The size of mediastinal lymph nodes and its relation with metastatic involvement: a meta-analysis." Eur J Cardiothorac Surg 29(1): 26-9. TEP et stadification N Autheur n Se % Sp % Scott ’96 75 100 98 Bury ‘96 75 88 88 Pieterman ’97 70 91 86 Vansteenkiste ’98 690 89 99 Valeur du scanner seul pour la stadification N: • Dwamena Se 60% et Sp 77% • Oncology Group Se 52% et Sp 69% PLAN Stade N1 PLAN Stade N2 PLAN Stade N3 Scanner antérieur: classé I TEP scanner: classé IIIB PLAN M1 Chirurgies inefficaces Sans TEP 41% Avec TEP 21% Verboom P Fau - van Tinteren, H., O. S. van Tinteren H Fau - Hoekstra, et al. "Cost-effectiveness of FDG-PET in staging non-small cell lung cancer: the PLUS study." PLAN Notre expérience: 20/66 patients (30%) sont sous- ou sur-classés par le scanner seul1 15 (23%) reclassés non opérables par TEP-scanner • 7 N3 (scanner seul <N3) • 8 M1 (scanner seul M0) 5 (7%) reclassés opérables par TEP-TDM • 3 N2 (scanner seul N3) • 2 M0 (scanner seul M1) Dans la littérature, l’impact sur la thérapeutique concerne jusque 41% des patients. 2, 3 1Diaz G. PET-TCH en la estadificación del cáncer de pulmón. Rev Argent Radiol 2005; 69:83-91 2Hicks RJ, Kalff V, MacManus MP, et al. (18)FDG PET provides high-impact and powerful prognostic stratification in staging newly diagnosed non-small cell lung cancer. J Nucl Med 2001; 42:1596–1604. 3Hicks RJ, Kalff V, MacManus MP, et al. The utility of (18)F-FDG PET for suspected recurrent non-small cell lung cancer after potentially curative therapy: impact on management and prognostic stratification. J Nucl Med 2001; 42: 1605–1613. EVALUATION PRECOCE DE LA REPONSE AU TRAITEMENT • Basé sur la mesure semi-quantitative (SUV) avant et après les premiers cycles de chimiothérapie, • Précède parfois le stade des modifications structurelles • Valeur pronostique et prédictif de la réponse histopathologique Value of 18F-fluoro-2-deoxy-D-glucose-positron emission tomography/computed tomography in non-small-cell lung cancer for prediction of pathologic response and times to relapse after neoadjuvant chemoradiotherapy. Pottgen C, Levegrun S, Theegarten D. Clin Cancer Res 2006 Jan 1;12(1):97-106. PLANIFICATION DE LA RADIOTHERAPIE • Aide à déterminer le volume à irradier • Réduit jusqu’à 20% l’irradiation des organes sensibles Marges de sécurité Volume à irradier d’après le scanner Volume à irradier d’après le TEP-TDM Schmücking M. Nuklearmedizin, 2000 Erdi YE. Radiotherapy Oncology, 2002 PLAN EVALUATION DE LA MALADIE RESIDUELLE ET DE LA RECIDIVE • Permet de distinguer la maladie résiduelle ou la récidive des modifications fibrosiques post-thérapeutique. • Il est conseillé de pratiquer la réévaluation au moins 12 semaines après la fin de la radiothérapie (faux positif liés à l’inflammation) PLAN Récidive PLAN CARCINOME COLO-RECTAL • Standards, options et recommandations 2003: – Diagnostic de récidive en cas d’élévation confirmée de l’ACE (niveau de preuve B2) – Bilan préopératoire des récidives locales et métastatiques (niveau de preuve B2) – Bilan initial préopératoire (niveau de preuve C), dans le cadre de protocoles évalués PLAN DIAGNOSTIC DE RECIDIVE EN CAS D’AUGMENTATION DE L’ACE Cancer du colon gauche opéré. Augmentation de l’ACE. Imagerie conventionnelle négative. Mise en évidence de métastases hépatiques, de nodules péritonéaux dans la région gastroduodénales et d’un second cancer du colon droit PLAN BILAN D’OPERABILITE DES RECIDIVES: DETECTION DES METASTASES EXTRA-HEPATIQUES • Lai: métastases extrahépatiques non vues à l’imagerie conventionnelle chez 32% des patients • Vitola: modification de la chirurgie dans 25% des cas • Limites – Faux négatifs (< 1 cm) – Faux positifs (après chimiothérapie) Tzimas G. PET and colorectal carcinoma: an update. J Am Coll Surg 2004; 198/4: 645-652 Lai D. The role of whole-body PET with FDG in identifying operable colorectal cáncer metastases for hte liver. Arch Surg 1996; 131: 703-707 Vitola J. PET to stage suspected metastatic colorectal carcinoma to the liver. Am J Surg 1996; 171: 21-26 PLAN BILAN DE RÉCIDIVE LOCALE 1. Distinction fibrose/récidive locale 2. Détection de métastases hépatiques 3. Détections de métastases extra-hépatiques Imdahl A, Reinhardt MJ, Nitzsche EU, et al. Impact of 18F-FDG-positron emission tomography for decision making in colorectal cancer recurrences. Langenbecks Arch Surg 2000; 385:129–134. Takeuchi O, Saito N, Koda K, Sarashina, Nakajima N. Clinical assessment of positron emission tomography for diagnosis of local recurrence of colorectal cancer. Br J Surg 1999; 86:932–937. Sensibilité pour la détection des métastases hépatiques de cancers digestifs: • Echographie 55 % • TDM 72 % • IRM 76 % • TEP 90 % Kinkel K. Detection of hepatic metastases from cancers of the gastrointestinal tract by using noninvasive imaging methods (US, CT, MR imaging, PET): a meta-analysis Radiology 2002, 224, 748-756 Bilan initial pré-opératoire Cancer du sigmoîde avec coloscopie incomplète (obstacle au passage de l’endoscope). Deuxième foyer au niveau de l’angle colique droit: adénome prénéoplasique. PLAN LYMPHOMES • Standards, options et recommandations 2003: – Bilan de l’extension initiale en complément de l’imagerie conventionnelle de MH, LMNH agressifs et lymphomes folliculaires (niveau de preuve B2) – Diagnostic de la maladie résiduelle des MH et LMNH agressifs (niveau de preuve B2) – Évaluation précoce de la réponse thérapeutique (niveau de preuve B2) PLAN BILAN D’EXTENSION INITIAL Femme de 17 ans. Lymphome de Hodgkin. Adénopathies cervicales et médiastinales. DIAGNOSTIC DE LA MALADIE RESIDUELLE Lymphome de Hodgkin. Masse résiduelle médiastinale postthérapeutique. Biopsie négative mais captation du FDG. PLAN EVALUATION DE LA REPONSE THERAPEUTIQUE Avant traitement Après traitement Kostakoglu L. PET predicts prognosis after 1 cycle of chemotherapy in aggressive lymphoma and Hodgkin’s disease. J Nucl Med 2002; 43(8): 1018-1027. PLAN EVALUATION DE LA REPONSE THERAPEUTIQUE 1 2 Kazama, T. FDG PET in the Evaluation of Treatment for Lymphoma. RadioGraphics 2005;25:191-207 PLAN CANCERS ORL • Standards, options et recommandations 2003: – Bilan d’extension des cancers VADS non traités (niveau de preuve B2) – Diagnostic des récidives (niveau de preuve B2) – Diagnostic différentiel des tumeurs bénignes et malignes lorsque la biopsie n’est pas contributive (niveau de preuve B2) – Recherche d’un second cancer lors de la découverte d’une tumeur maligne (niveau de preuve B2) – Recherche de tumeur primitive en cas d’adénopathie métastatique cervicale sans cancer primitif connu (niveau de preuve C) – Évaluation de la réponse thérapeutique, incluant la caractérisation des masses résiduelles (niveau de preuve B2) • Contre-indications: – Prise en charge des patients atteints d’un cancer des glandes salivaires, hors protocoles évalués PLAN REFCHERCHE DE PRIMITIF D’UNE ADENOPATHIE CERVICALE Adénopathie jugulocarotidienne droite. Primitif inconnu avec examen clinique négatif. TEP: carcinome amygdalien sous-muqueux. MELANOME • Standards, options et recommandations 2003: – Bilan de l’extension initiale des patients porteurs de mélanome à risque métastatique élevé (stade III AJCC) (niveau de preuve B2) – Bilan d’opérabilité d’une métastase présumée unique (niveau de preuve B2) – Recherche de récidives dans le suivi (niveau de preuve B2) • Contre-indications: – Rechercher des micrométastases ganglionnaires (niveau de preuve B2) – Prise en charge des patients atteints d’un mélanome autre que cutané, hors protocoles évalués PLAN BILAN D’EXTENSION INITIAL Bilan d’extension initial d’un mélanome de stade III. PLAN CANCERS DU SEIN • Standards, options et recommandations 2003: – Bilan d’extension locorégionale et métastatique des tumeurs invasives (niveau de preuve B2) – Suspicion de récidive locale ou métastatique (niveau de preuve B2) – Évaluation de la réponse à la chimiothérapie néoadjuvante (niveau de preuve D) – Évaluation de la maladie résiduelle (niveau de preuve C) • Contre-indications: – Diagnostic de malignité des tumeurs mammaires (niveau de preuve A) – Détection des micrométastases ganglionnaires (niveau de preuve B2) PLAN Évaluation thérapeutique avant après Évaluation de la réponse à la chimiothérapie néo-adjuvante PLAN CANCER DE L’OVAIRE • Standards, options et recommandations 2003: – Suspicion de récidive locale ou métastatique (niveau de preuve B2) PLAN CANCER DE L’UTERUS • Standards, options et recommandations 2003: – Bilan d’extension ganglionnaire chez les patientes atteintes de cancer du col de l’utérus (niveau de preuve B2) – Évaluation de la maladie résiduelle en fin de traitement (niveau de preuve C), dans le cadre de protocoles évalués – Détection des récidives (niveau de preuve C), dans le cadre de protocoles évalués • Contre-indications: – Prise en charge des patientes atteintes d’un cancer de l’endomètre ou du vagin, hors protocoles évalués PLAN CANCER DE LA THYROIDE • Standards, options et recommandations 2003: – Suspicion de maladie résiduelle ou de rechute lorsque les données de l’imagerie conventionnelle (incluant l’iode radioactif) sont insuffisantes (niveau de preuve B2) PLAN INDICATIONS RECONNUES POUR LES AUTRES CANCERS DIGESTIFS Oesophage • Évaluation préthérapeutique du statut ganglionnaire et métastatique en complément du scanner et de l’échoendoscopie (niveau de preuve B2) Pancréas • Diagnostic différentiel et bilan d’extension du cancer du pancréas si la glycémie est normale (niveau de preuve B2) • Diagnostic de malignité des tumeurs pancréatiques kystiques, en complément du scanner (niveau de preuve C), dans le cadre de protocoles évalués Foie • Diagnostic différentiel des métastases hépatiques, cholangiocarcinomes et tumeurs bénignes, dans le cas d’une localisation hépatique isolée (niveau de preuve B2) • Bilan d’extension des carcinomes hépatocellulaires (niveau de preuve B2) • Diagnostic précoce de cholangiocarcinome en cas de cholangite sclérosante (niveau de preuve C), dans le cadre de protocoles évalués Tumeur neuroendocrine • Diagnostic et bilan d’extension uniquement si la scintigraphie au pentétréotide est normale (accord d’experts) • Contre-indication: Examen de première intention (niveaude preuve B2) PLAN CONCLUSION • Information morphologique + information fonctionnelle • Limites: sensibilité, spécificité, coût • Indications de plus en plus nombreuses • Le radiologue y sera de plus en plus confronté et il est donc important d’en connaître les bases PLAN