6. Januar 2023 | Neuigkeiten & Hinweise
Hochauflösendes *1 PET *2 System bietet höhere Bildqualität als herkömmliche Systeme
Es wird erwartet, dass es zu einer genauen Diagnose und frühzeitigen Behandlung von Demenz beiträgt.
Dr. Kazunari Ishii (Professor und Leiter der Abteilung für Radiologie, Medizinische Fakultät der Kindai-Universität, Osaka-Sayama, Osaka) und seine Forschungsgruppe demonstrierten den diagnostischen Nutzen eines weltweit ersten hochauflösenden PET-Systems (1 und 2), das sowohl für Kopf- als auch für Brustaufnahmen geeignet ist. Es handelt sich um einen Prototyp des TOF-PET-Systems BresTome (3) der Shimadzu Corporation (Kyoto), der im Vergleich zu herkömmlichen Ganzkörper-PET-Systemen eine höhere Bildqualität (höhere Auflösung) liefert. Eine präzise Diagnose ist für die frühzeitige Behandlung von Demenz unerlässlich. Das TOF-PET-System BresTome erzeugt hochauflösende Bilder, die durch die Möglichkeit einer präzisen Diagnose einen wichtigen Beitrag zur frühzeitigen Behandlung von Demenz leisten können.
Ein Artikel über diese Arbeit erschien online im Journal of Nuclear Medicine (herausgegeben von der Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging) am 4. Januar 2023.
Oben: FDG-PET-Bilder des Gehirns, aufgenommen mit dem TOF-PET-System BresTome
Unten: FDG-PET-Bilder des Gehirns, aufgenommen mit einem herkömmlichen System
Die oberen Bilder scheinen eine höhere Auflösung zu haben und zeigen mehr Details. Die unteren Bilder wirken etwas unscharf.
1. Kernpunkte
- Die mit dem TOF-PET-System BresTome gewonnenen Bilder sollen eine präzisere Diagnose ermöglichen. Das von der Shimadzu Corporation entwickelte TOF-PET-System BresTome ist das weltweit erste TOF-PET-System, das sowohl für Kopf- als auch für Brustuntersuchungen eingesetzt werden kann.
- Im Vergleich zu herkömmlichen PET/CT-Systemen erzeugt das TOF-PET-System BresTome Bilder mit höherer Auflösung, von denen klinische Vorteile erwartet werden.
- Es wird erwartet, dass dies die Früherkennung und präzise Diagnose von Demenz verbessert. Früherkennung und präzise Diagnose sind für die frühzeitige Behandlung von Demenz unerlässlich.
2. Hintergrund
Morphologische Bildgebungsverfahren wie CT und MRT messen physische Strukturen, während die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ein funktionelles Bildgebungsverfahren ist, das den Stoffwechsel und andere physiologische Prozesse misst. Bei der Bildgebung des Gehirns kann die PET Prozesse wie den Glukosestoffwechsel und die Ansammlung von Substanzen, die Alzheimer verursachen, sichtbar machen. Im Vergleich zu morphologischen Bildgebungsverfahren ist die Auflösung von PET-Bildern jedoch typischerweise gering und sie erscheinen unscharf. Die Entwicklung eines hochauflösenden PET-Systems ist daher dringend erforderlich.
3. Details
Im Oktober 2020 starteten die Medizinische Fakultät der Universität Kindai und die Shimadzu Corporation eine klinische Studie am Universitätsklinikum Kindai mit einem Prototyp des von Shimadzu entwickelten TOF-PET-Systems BresTome. BresTome ist das weltweit erste PET-System, das neben der Brust auch den Kopf gezielt untersuchen kann und damit ein bisheriges, auf die Brust spezialisiertes PET-System verbessert hat.
In der klinischen Studie wurden PET-Bilder des Glukosestoffwechsels und der Amyloid-4-Ablagerungen, vorwiegend bei Patienten mit Demenz, zunächst mit BresTome und anschließend mit BresTome aufgenommen und verglichen. Die mit BresTome erstellten Bilder zeigten bei allen Patienten eine exzellente räumliche Auflösung und führten sogar zu einer Änderung der Diagnose. Diese Ergebnisse legen nahe, dass BresTome zu einer präzisen Diagnostik in der klinischen Praxis beiträgt und die Früherkennung und Behandlung von Demenz verbessert.
BresTome TOF-PET-System (im Kopf-Bildgebungsmodus)
4. Veröffentlichte Arbeit
Publikationsorgan: Journal of Nuclear Medicine (Impact Factor: 11,082 im Jahr 2021) Titel: Hochauflösendes Silizium-Photomultiplier-Flugzeit-PET-System für klinische Hirnstudien
Autoren: Kazunari Ishii 1,2*, Kohei Hanaoka 2, Shota Watanabe 2, Daisuke Ishikawa 2, Takahiro Yamada 2, Hayato Kaida 1,2, Yoshiyuki Yamakawa 3, Suzuka Minagawa 3, Shiho Takenouchi 3, Atsushi Ohtani 3 und Tetsuro Mizuta 3 * Korrespondierender Autor
Zugehörigkeiten: 1. Abteilung für Radiologie, Medizinische Fakultät der Universität Kindai; 2. Abteilung für Positronen-Emissions-Tomographie, Institut für Fortgeschrittene Klinische Medizin, Universitätsklinikum Kindai; 3. Abteilung für Medizinsysteme, Shimadzu Corporation
5. Details der Studie
Shimadzu entwickelte BresTome, das weltweit erste PET-System für die dedizierte Brust- und Kopfbildgebung, durch die Weiterentwicklung des bereits klinisch eingesetzten Brust-PET-Systems Elmammo. Ziel der Entwicklung von BresTome war es, hochauflösendere und sensitivere Bilder als herkömmliche PET/CT-Systeme zu liefern. Um die überlegene Bildgebungsleistung von BresTome im Vergleich zu herkömmlichen PET/CT-Systemen zu demonstrieren, wurde am Universitätsklinikum Kindai eine spezifische klinische Studie durchgeführt. Diese umfasste FDG-PET-Untersuchungen der Brust *5, FDG-PET-Untersuchungen des Gehirns *6 und Amyloid-PET-Untersuchungen des Gehirns *7. Die Studie begann mit einer Untersuchung der dedizierten Kopf-PET.
In der Untersuchung wurden FDG-Bilder, die mittels PET/CT und BresTome gewonnen wurden, bei 18 Patienten mit kognitiven Beeinträchtigungen, Epilepsie und anderen Erkrankungen verglichen. Anschließend wurden Amyloid-Bilder, die mittels PET/CT und BresTome gewonnen wurden, bei 17 Patienten mit kognitiven Beeinträchtigungen verglichen. Die mit BresTome gewonnenen Bilder zeigten bei allen Patienten eine exzellente Auflösung und stellten im Vergleich zur PET/CT eine höhere Auflösung und mehr Details dar.
Es wurde festgestellt, dass etwa 10 % der Amyloid-PET-Scans des Gehirns schwer zu interpretieren sind, da die Ablagerungen in der grauen Substanz nicht eindeutig sind. In dieser Untersuchung zeigte eine mittels PET/CT erstellte Amyloid-Aufnahme bei allen 17 Patienten eine Amyloidablagerung im rechten Temporallappen. Gemäß den Richtlinien zur Bildinterpretation *8 wurde bei diesem Patienten eine positive Amyloidablagerung diagnostiziert (Alzheimer-Pathologie liegt vor). Aufnahmen mittels BresTome zeigten jedoch weder im rechten Temporallappen noch in anderen Hirnregionen eine Amyloidablagerung. Aufgrund dieses Befundes wurde der Patient als negativ für Amyloidablagerungen eingestuft und die Diagnose entsprechend angepasst.
Früherkennung und präzise Diagnose sind für die frühzeitige Behandlung von Demenz unerlässlich. Die Ergebnisse dieser klinischen Studie werden voraussichtlich einen Beitrag zur zukünftigen klinischen Praxis* am Universitätsklinikum Kindai leisten.
* Hinweis: FDG-PET-Untersuchungen des Gehirns und Amyloid-PET-Untersuchungen des Gehirns zur Abklärung von Demenz werden in Japan nicht von der nationalen Krankenversicherung übernommen.
Links: Amyloid-PET-Bilder des Gehirns, aufgenommen mit einem herkömmlichen PET/CT-System
Bereiche mit erhöhter Tracer-Aufnahme im PET-Scan wiesen auf Amyloidablagerungen hin. Gelbe Pfeile markieren Stellen, an denen sich die Tracer-Aufnahme im PET-Scan bis in die graue Substanz des Gehirns erstreckte (rote Bereiche reichen bis zur Hirnoberfläche). Basierend darauf wurde die graue Substanz als positiv für Amyloidakkumulation eingestuft.
Rechts: Amyloid-PET-Bilder des Gehirns, aufgenommen mit BresTome
Die Bilder zeigen, dass sich die Aufnahme des PET-Tracers nicht bis in die graue Substanz erstreckte (die roten Bereiche reichen nicht bis zur Oberfläche des Gehirns), was im Widerspruch zu den positiven Amyloid-Befunden des herkömmlichen PET/CT-Systems steht.
6. Studienfinanzierung
Diese spezifische klinische Studie (jRCTs052200055) erhielt Forschungsgelder von Shimadzu.
7. Glossar
*1. Auflösung: Die Fähigkeit eines Systems, Details in einem Objekt darzustellen
*2. PET: Akronym für Positronen-Emissions-Tomographie. PET ist ein funktionelles Bildgebungsverfahren, bei dem ein mit einem Positronen emittierenden Radionuklid markierter Tracer verabreicht wird. Ein PET-System detektiert die vom radioaktiven Tracer emittierten Annihilations-Gammastrahlen und erstellt anhand dieser Daten Bilder, die den Grad der Anreicherung des verabreichten Tracers zeigen.
*3. TOF (Time-of-Flight): Eine von PET-Systemen verwendete Technik, die eine bessere Bildqualität als Nicht-TOF-PET-Systeme liefert. Das PET-System ermittelt die Differenz der Detektionszeit zweier Annihilations-Gammastrahlen und nutzt diese Differenz, um die Position des annihilierten Positrons zu bestimmen.
*4. Amyloid: Amyloid ist eine Art abnormales Protein, das durch Ablagerung und Ansammlung in der grauen Substanz des Gehirns als Ursache der Alzheimer-Krankheit gilt.
*5. FDG-PET-Untersuchung der Brust: Brustkrebs weist eine erhöhte Glukoseaufnahme auf. FDG-PET-Untersuchungen der Brust nutzen dieses Phänomen, um den Malignitätsgrad von Brustkrebs anhand der Glukoseaufnahme zu bestimmen.
*6. FDG-PET-Untersuchung des Gehirns: Das Gehirn nutzt Glukose als Energiequelle. FDG-PET-Untersuchungen des Gehirns machen sich dieses Phänomen zunutze, um Bereiche mit reduziertem Glukoseverbrauch im Gehirn darzustellen.
*7. Amyloid-PET-Untersuchung des Gehirns: Die Alzheimer-Krankheit wird durch Amyloid-Proteine verursacht. Amyloid-PET-Untersuchungen des Gehirns nutzen die Positronenemissionstomographie (PET), um das Vorhandensein oder Fehlen von Amyloid-Ablagerungen im Gehirn nachzuweisen.
*8. Richtlinien zur Bildinterpretation: Die Richtlinien zur Bildinterpretation beschreiben Methoden und Standards für die Interpretation von Amyloid-PET-Bildern und die Identifizierung von Merkmalen, die eine Amyloidablagerung (positiv) oder das Fehlen einer Amyloidablagerung (negativ) darstellen.