nuklearmedizinische kleintierbildgebung in 3r

Prof. Dr. Dr. med Frederik A. Verburg

Nuklearmedizinische Kleintierbildgebung in 3R

Untersuchungsansatz Nuklearmedizin

Untersuchungsmethode PET

Untersuchungsmethode PET

Untersuchungsmethode SPECT

Untersuchungsmethode SPECT

Prinzip der gezielten Bildgebung / Therapie

MetastasenTumor

AkkumulationDistribution Applikation

Prinzip der gezielten Bildgebung / Therapie

MetastasenTumor

AkkumulationDistribution Applikation

FDG

FDG

FDG-6-PO4

Glykolyse

Glukose-Transporter

HexokinaseGlukose-6-

Phosphatase

FDG Glucose

FDG

FDG-6-PO4

Glycolyse

Glucose-Transporter

Glucose-6-Phosphatase

Glukose

Hexokinase

Glucose-6-PO4

Glukose-6-Phosphatase

Glycolyse

Glukose-Transporter

Glucose-Transporter

Funktionelle Bildgebung: FDG

PET/CT: frühes Therapie -Monitoring

nach RCTvor RCT nach RCTvor RCT

Ösophagus-CA vor RCT und nach 2 Wochen Behandlung

Response: Abnahme der FDG-Uptake

Progress: Zunahme der FDG-Uptake

Verburg, Behrendt, Klotz et al., in Bearbeitung

Internalisierung/Endozytose Rezeptor-Ligand-Komplex

Somatostatin-Analogon

Somatostatin-Rezeptor

Radionuklid

Ziel in Neuroendokrinen Tumoren

Nukleus

Blut

PRRT: PET/CT für Diagnostik und Dosimetrie

Goedicke,…, Verburg et al., IEEE Trans Med Imaging 2012

Ga-68-DOTATATE PET

Post-therapeutisches Y-90-DOTATATE-PET/CT:

40 ppm Positronen reichen! (~PET/CT mit 40 kBq 18-F-FDG, normal ca. 400 MBq)

y = 1,49xR² = 0,80

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15

DOTATATE-PET/CT und Dosimetrie

Ga-68 PET

Lu-177 SPECT/CT

Hänscheid,.…, Verburg, Eur J Nucl Med Molecular Imaging 2012

Voxeldosen in Lu-177-DOTATATE Therapie (Gy) ge

mes

sen

erwartet aus Ga-68 PET

Lu-177-DOTATATE: ~0.75 Gy / Punkt SUVmean

Funktioneller Ligand

Funktions-Substrat

PSMA

Radionuklid

Ziel bei Prostata -Karzinomen

Nukleus

Blut

Vorher: PSA >3000 ng/ml

PSMA als Ziel für Therapie

Vorher: PSA >3000 ng/ml

4 Zyklen

PSMA-Therapie

PSMA als Ziel für Therapie

Vorher: PSA >3000 ng/ml Nachher: PSA = 0,05 ng/ml

4 Zyklen

PSMA-Therapie

PSMA als Ziel für Therapie

Verburg, Bauerschlag et al., in Arbeit

PSMA: Non -Prostata -Karzinome

Heterotopes Mausmodell: MDA-231 (triple negativ) Mammakarzinom

Ga-68-PSMA PET

Verburg, Bauerschlag et al., in Arbeit

PSMA: Non-Prostata-Karzinome

Heterotopes Mausmodell: MDA-231 (triple negativ) Mammakarzinom

PSMA-Immunhistochemie

3R

Reduce

Refine

Replace

3R

Reduce

Refine

Replace

SPECT-CT PET-CT

Neue Kamerasysteme

SPECT-CT PET-CT

Neue Kamerasysteme

3R

Reduce

Refine

Replace

Verburg, Bauerschlag et al., in Arbeit

Rezeptorstatusbestimmung in -vivo

Multiple-isotope imaging

99mTc-HDP

18F-FDG

111In-pentetreotide

123I-NaI

Multiple Isotope

P.E.B. Vaissier et al. Integration of small animal SPECT and PET with other imaging modalities, TvNG 2013

Histologie beweist die zentral nekrotischen Anteile

Tag: 5 7 14 21 28 35 ~45 MBq Tc-99m-3P-RGD2

G Shao, Y Zhou, F Wang, and S Liu, Monitoring Glioma Growth and Tumor Necrosis with U-SPECT-II/CT by Targeting Integrin αvβ3 , Mol. Imaging 2012.

Angiogenese

Intratumorale Injektion

Langzeitmessung nach i.t. Applikation

Intratumorale Injektion

3R

Reduce

Refine

Replace

Dynamische Aufnahmen

Dynamische Aufnahmen

Dynamische Aufnahmen

Dynamische Aufnahmen

Gated-SPECT mit Tc-99m-Tetrofosmin

Herz

Papillary Muscle

Right Ventricular Wall

Left Ventricular Wall

Atrial Wall

Valves

N. Befera, C. Badea, and G. Johnson, 4D in vivo Molecular Microscopy of the Mouse Heart Center for In Vivo Microscopy, Duke University

Herz Maus

U-SPECT

microCT

� U-SPECT� microCT

� U-SPECT� microCT

Papillary Muscle

Right Ventricular Wall

Left Ventricular Wall

Atrial Wall

Herz Maus

3737

Mediso

Herz Maus

Ivashchenko et al. Quarter-mm resolution molecular mouse imaging with U-SPECT+

Mol Imaging 2014

1,5 Std., 340 MBq Tc-99m-MDP

1 mm

Eqv. 1,5 Std, 34 MBq

Skelett Maus

1.Corpus Femoris2.Patella3.Tibia, Condylus Medialis4.Corpus Tibiae5.Corpus Fibulae6.Basis Patellae7.Linea Epiphysialis8.Tuberositas Tibiae9.Sesamoid Bone10.Tuberculum Intercondylare Laterale11.Growth Plate12.Epicondylus Lateralis13.Facies Poplitea14.Fossa Intercondylaris15.Tibia, Condylus Lateralis16.Apex Capitis Fibulae

Ivashchenko et al. Quarter-mm resolution molecular mouse imaging with U-SPECT+

Mol Imaging 2014

Skelett Maus: Kniegelenk

111In SPECT

Tumor Tissue A431(EGFr expression)

Fusion7 mm

30 MBq In-111-Zalutumumab (antibody) against tumor xenograft (A431)

48 hours after injection

Phagocytosis site

Necrotic tissue

Branderhorst et al. 3D histological validation of high-resolution SPECT of antibody distributions within xenografts. J. Nucl. Med. 2014

Antikörper-Bildgebung

SPECT

PET

37 MBq F-18-FDG und 29 MBq I-123-FP-CIT

M. Goorden, F. van der Have, R. Kreuger et al. VECTor: A Preclinical Imaging System for Simultaneous sub-mm SPECT and PET, J. Nucl. Med. 2013

Multiple Isotope

Verfügbare Tracer

Onkologie:Gallium-68-DOTATOC/DOTATATE bei neuroendokrinen TumorenGallium-68-PSMA bei prostatakarzinomenGallium-68-RGD NeoangiogeneseF-18-MISO intratumorale HypoxieF-18-FDG Vitalitätsdiagnostik des Tumors

Kardiologie: Tc-99m-Sestamibi Myokardperfusion F-18-FDG Vitalitätsdiagnostik im Myokard

Neurologie:I-123-FP-CIT Dopaminanteriore TransportproteineI-123-IBZM D-2-Rezeptoren

.... Und sonst sowieso jede kommerziell verfügbare Tracer

.... Und sehr gerne behilflich in der Entwicklung

Fazit & Take -Home

Nuklearmedizinische Kleintierbildgebung kann an 3R beitragen- Reduce durch Möglichkeit der longitudinalen Beobachtung von Prozessen im gleichen Tier

- Refine durch Möglichkeit dynamischer und hoch-detaillierter funktioneller Aufnahmen

Im ZTI steht die Core Facility Molekulare Kleintierbildgebung Gerne zur Verfügung (verburg@med.uni-marburg.de)

Kombinierte Aufnahmen am Kleintier-PET/SPECT-CT und MRT sind möglich!

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!