NUKLEÁRNA MEDICÍNA v diagnostike OCHORENÍ CENTRÁLNEHO NERVOVÉHO SYSTÉMU a UMELÁ INTELIGENCIA v ZOBRAZOVANÍ Doc. MUDr. Ján Lepej, CSc. Inštitút nukleárnej a molekulárnej medicíny, Klinika nukleárnej medicíny LF UPJŠ Košice 1965 2015 99m Tc-GH 111 In-DTPA 99m Tc-HMPAO 18 F-FDG 123 I-Ioflupan 18 F-FLT Väčšina použitých obrázkov je z archívu INMM, časť z WIKIPEDIE a publikácie Lepej, Lacko: NUKLEÁRNA MEDICÍNA I - III. Akákoľvek časť tejto prezentácie nemôže byť použitá bez súhlasu a citácie autora!
História ZOBRAZOVANIA MOZGU do 60 diagnostika pomocou RTG Röntgenové snímkovanie kostry hlavy Angiografia s kontrastnými látkami Katetrizácia bola nevyhnutná - INVAZÍVNA DSA Po 60 NUKLEÁRNA MEDICÍNA Scintigrafia mozgu, NEINVAZÍVNE hodnotí funkciu Po 70 CT zobrazovanie Oveľa lepšie pre anatómiu a NEINVAZÍVNE Po 80 MRI zobrazovanie Oveľa lepšie zobrazuje štruktúru šedej a bielej hmoty ako CT. Nové funkčné techniky. Všetky metódy sa navzájom dopĺňajú a sú neustále zdokonaľované. Aké zobrazovacie metódy sa používajú na diagnostiku chorôb mozgu?
Nukleárna medicína v neurológii V minulých desaťročiach, nukleárna medicína priniesla široký rozsah nových rádiofarmák pre výskum a klinickú diagnostiku neurologických ochorení. Zo stoviek molekúl je 123 I-Ioflupane (DaTSCAN) v skupine úspešných a klinicky efektívnych látok. 2015 1965 99m Tc-GH 111 In-DTPA 99m Tc-HMPAO 18 F-FDG 123 I-Ioflupan 18 F-Vizamil Na webe môžeme nájsť okolo 90 000 odkazov na DaTSCAN a GE má zoznam >112 publikácií len za jeden rok (2015). Napríklad: Sadasivan and Friedman [2015] uzatvárajú: DaTSCAN can have a significant impact on the clinical management of patients (was changed in 63%) with clinically uncertain parkinsonian syndromes. 3/56
Historický vývoj ZOBRAZENIA CNS pomocou RF 70 DIAGNOSTIKA v ONKOLÓGII Statická scintigrafia mozgu Dynamická scintigrafia mozgu Zobrazenie ložiskových lézií 80 DIAGNOSTIKA v NEUROLÓGII Tomoscintigrafia mozgu SPECT Kvantitatívne metódy hodnotenia Hodnotenie perfúzie a mikrocirkulácie 90 DIAGNOSTIKA v PSYCHIATRII Receptorová scintigrafia Pozitrónová emisná tomografia PET Nové receptorové rádiofarmaká Hodnotenie aktivity mozgových štruktúr, receptorov a metabolizmu J. Lepej, INMM Košice 2007- podľa: Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatement
22 Metódy nukleárnej medicíny v neurológii a psychiatrii diagnostika receptorov, DaT sken, PET Parkinsonova choroba z iných syndrómov trasu a Alzheimerova choroba a iné demencie. Rádionuklidová cisternografia v diagnostike porúch cerebrospinálneho moku.
Príklad zobrazenia mozgu po vážnej KCT morfologický a funkčný obraz patologického nálezu Porovnanie dvoch typov zobrazenia mozgu u toho istého pacienta (A) CCT v strednom transverzálnom reze a (B) rcbf funkčný obraz (regionálneho prietoku krvi mozgom) v tom istom reze. Pacientka po vážnej kraniocerebrálnej traume údajne pád zo schodov - Druhý úraz žiaľ neprežila. J. Lepej, INMM KE 2005 vlastný materiál A B Aký je rozdiel v informáciách medzi CT a scintigrafiou mozgu?
SPECT mozgu Rôzne rádiofarmaká - rovnaký postup záznamu
Scintigrafia MOZGU - SPECT a nové rádiofarmaká sem patria všetky scintigrafické metódy, kde (SPECT) tomografia býva obvykle doplnkový výkon. Postup zobrazenia je u nich veľmi podobný. Líšia sa len rádiofarmakom Rádiofarmaká: 99m Tc-pertechnetát (hematoencefalická bariéra nerobí sa) 99m Tc-MIBI (hustota mitochondrií niektoré tumory) 111 In-DTPA-OCT a 99m Tc- Tektrotyde (sst-2 receptory) 123 I-FP-CIT 123 I-IBZM a desiatky možných iných, žiaľ neregistrovaných V čom sa podobá a v čom sa líši väčšina scintigrafických obrazov mozgu?
Hemato-encefalická bariéra Blood-brain barrier (BBB) Centrálny nervový systém CNS je oddelený od krvi bariérami. - hemato-encefalická bariára - hemato-liquorová bariéra - likvoro-encefalická bariéra Tieto majú významnú úlohu ako regulačné mechanizmy pre prienik mnohých látok do CNS. K ich poruche dochádza pri rôznych patologických stavoch. bm Ery A E Endoteliálna bunka (E) je hlavnou štruktúrou hemato-encefalickej bariéry. Na EM obraze kapiláry v mozgu: astrogliálne bunky (A), Erytrocyty (Ery), bazálna membrána (bm) a tesné spojenie endoteliálnych buniek J. Lepej, INMM 2007 podľa: Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatement
J. Lepej, ONM BB - 2000 1. Scintigrafia mozgu (klasická, hematoencefalická bariéra) Od zavedenia ďalších zobrazovacích technológií s lepším anatomickým rozlíšením, ako sú hlavne CT a MRI, je skenovanie mozgu touto metódou extrémne zriedkavou zobrazovacou metódou mozgovej patológie. PRINCÍP: HYDROFILNÉ rádiofarmaká - 99m Tc-pertechnetát alebo 99m Tc-GHE (glukoheptonát) prenikajú cez porušenú hematoencefalickú bariéru. NEVÝHODY nižšia citlivosť - nedokáže lokalizovať malé lézie (pod 15 mm) nízka špecificita - nedokáže odlíšiť MTS od inej menšej lézie. 1s/2 dynamická scintigrafia statická Scintigrafia SPECT 0 1min 20 min 1h 2h 3h 4h
1. Scintigrafia mozgu - SPECT METASTÁZA 56 r. pacientka s dg. malígny melanóm IV. Štádium MTS do CNS, pečene, pľúc a LU s klinickou symptomatológiou. S-100 = 4,71 µg/l extrémne zvýšená [norma 0,1 µg/l] 99m TcO 4 SPECT mozgu Veľké, parietálne uložené, oválne ložisko s porušenou HE bariérou je solitárna MTS. J. Lepej, INMM KE 2005 vlastný materiál
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT princíp vyšetrenia a rádiofarmaká Rádionuklidom značené LIPOFILNÉ substancie sa akumulujú v mozgovom tkanive, už po prvom prietoku, v závislosti na miere jeho kapilárneho prekrvenia. Preto definujeme pojem: rcbf = regional Cerebral Blood Flow (regionálny krvný prietok mozgom). Na rozdiel od statickej scintigrafie sa nomálne tkanivo zobrazuje. Rádiofarmaká: 550-750 MBq i.v. 99m Tc-HMPAO (Ceretec, Brainspect) lepšie koreluje s PERFÚZIOU - cerebrálnym krvným prietokom 99m Tc-ECD (Neurolite) užšie koreluje s metabolickou aktivitou mozgu Ako pripravujeme pacienta : J. Lepej, INMM KE 2004/2020 Prestaňte užívať kofeín, alkohol alebo iné lieky, o ktorých je známe, že ovplyvňujú cerebrálny krvný obeh (CBF), najmenej 1 3 dni pred štúdiou.
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT postup Postup: ŠPECIÁLNE PODMIENKY PRI APLIKÁCII RÁDIOFARMAKA J. Lepej, ONM-BB 2002 Skľudnenie pacienta vo vyšetrovacej (alebo špeciálnej) miestnosti, pacient leží a má zavreté oči počas 15-20 minút pred aplikáciou. Ticho má byť aj počas i.v. aplikácie rádiofarmaka. Za 15-30 min po injekcii, ktorá sa vykoná cez hadičku s prepláchnutím fyziologickým roztokom, sa robí SPECT. Vyšetrenie trvá asi 40-60 minút. Rekonštrukcia tomografických rezov musí byť veľmi presná. Používajú sa metódy kvantifikácie hromadenia rádiofarmaka, normalizačné postupy porovnávajúce výsledky s databázou fyziologických nálezov, ktoré znižujú subjektívnu chybu hodnotenia. SPECT 5.7 msv - 6.9 msv -20 min 0 2min 20 min 1h 2h
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT REKONŠTRUKCIA hrubých dát 1 2 3... J. Lepej, INMM-KE 2021 Len 1/2 záznamu 21 projekcií z jedného detektora gama kamery Zo snímok nie sú čitateľné žiadne detaily štruktúry šedej hmoty ako ukazuje šípka ischemické (mŕtve) ložisko parietálne vľavo.... rekonštruované TRANSVERZÁLNE rezy = šedá hmota... 19 20 21
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT základné zobrazenie v 3 rezoch Fyziologický obraz na transverzálnych (A) a frontálnych (B) a sagitálnych (C) rezoch, pre porovnanie transverzálny (axiálny) MRI rez (D). R L R L A B
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT základné zobrazenie v 3 rezoch Fyziologický obraz na transverzálnych (A) a frontálnych (B) a sagitálnych (C) rezoch, pre porovnanie transverzálny (axiálny) MRI rez (D). ant post R L D C
rcbf - SPECT kvantitatívny mapovanie perfúzie J. Lepej, INMM 2005 vlastný materiál
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT - porovnanie s fyziologickou databázou. Farebná škála hodnotí odchýlky od fyziologického priemeru hodnôt pre každý bod (voxel) kôry mozgu - červené sú +2 SD a tmavomodré -2 SD. Fyziologické variácie sú žltozelené, zelené až modrozelené. J. Lepej, INMM 2007 vlastný materiál Ako kvantifikujeme regionálny prietok krvi mozgom SPECT?
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf SPECT - kvantitatívne hodnotenie porovnania s databázami V definovaných oblastiach záujmu (ROI) sú vyjadrené kvantitatívne odchýlky od databázy starších normálov. MIN - minimálne MAX - maximálne AVG - priemerné rozsah v % poklesu -1,5 SD rozsah v % poklesu -2,0 SD Lepej, INMM 2007 vlastný materiál
2. Regionálny prietok krvi mozgom INDIKÁCIE Hlavné indikácie: Hodnotenie mozgovej smrti (BD). Predoperačná lateralizácia a lokalizácia epileptogénnych ložísk. Vyhodnotenie cerebrovaskulárneho ochorenia (chronická ischémia, predoperačné hodnotenie). Vyhodnotenie postihnutia CNS u pacientov s autoimunitnou vaskulitídou a atypickými neurologickými alebo neuropsychiatrickými prejavmi, keď MRI nie je presvedčivá. Hodnotenie podozrenia na demenciu (detekcia a diferenciálna diagnostika). Malo by sa objasniť, že v ére značkovačov PET/CT, PET/MR a amyloidu by sa mala zabezpečiť správna rovnováha medzi citlivosťou metód a nákladmi od prípadu k prípadu, berúc do úvahy problémy s úhradou a dostupnosťou. Menej časté indikácie: Hodnotenie traumatického poranenia mozgu a coma vigile Vyhodnotenie podozrenia na zápalové zmeny What are the INDICATIONS of regional brain blood flow SPECT?
2. Regionálny prietok krvi mozgom VÝSLEDKY Výsledky. Normálna distribúcia RF je homogenna, výraznejšia occipitálne vizuálny cortex. Pri a po aplikácii musia byť zavreté oči! Pozitívny nález sa prejavuje zvýšeným alebo zníženým hromadením v patologických ložiskách, podľa príčiny zmien prekrvenia. Zvýšené svedčí pre lokálne zvýšenú činnosť - excitáciu mozgu následne zvýšeným prekrvením, napríklad pri epilepsii. s Znížené býva častejšie - ischémia, nádor, krvácanie, degeneratívne procesy. J. Lepej, INMM 2007
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf NCMP - subakútna Pacient s rozsiahlym znížením až defektom perúzie, ktorý postihuje veľkú časť frontálneho laloku vľavo a čiastočne aj temporálny lalok. A transverzálne rezy, B porovnanie s databázou A B GCS-15 J. Lepej, 2005 INMM SVK
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf Hodnotenie mozgovej traumy (2) CONTRE-COUP M 26 r - zrazený autobusom - náraz do hlavy vpravo vpredu amnézia CCT (0) nerobené, RTG lebky ( ) na rcbf (+) nachádzame hypoperfúzne ložisko okcipitálne vľavo je na kontralaterálnej strane miesta úrazu. zobrazenie v šedej A / B farebnej škále A B J. Lepej, 2005 INMM SVK
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf Strelné poranenie mozgu s dekompresiou 13 r. chlapec pri tréningu streľby deti vyvádzali... Ložisko hypoxie a trvalo poškodená šedá hmota fronto parietálne vľavo má väčší rozsah ako je viditeľný na CT snímke. Klinicky frustná hemiparéza poškodené motorické centrá aj bazálne štruktúry vľavo.
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf Strelné poranenie mozgu s dekompresiou 13 r. chlapec pri tréningu streľby deti vyvádzali... Ložisko hypoxie a trvalo poškodená šedá hmota fronto parietálne vľavo má väčší rozsah ako je viditeľný na CT snímke. Klinicky frustná hemiparéza poškodené motorické centrá aj bazálne štruktúry vľavo.
Zlepšenie nálezu - pokles hladiny S-100, rcbf ako ukazovateľ neskorých následkov traumy GCS-3 M 45 r - narazil hlavou do stromu pri lyžovaní, ťažké bezvedomie, amnézia CCT (+) FaP vľavo početné hemorargické ložiská, SAK parietálne vľavo RTG lebky (+) fraktúry front. a tempor. kosti S100 = 0.650 / 0.242 µg/l (+) rcbf (+) ložiská frontálne vpravo a FPT vľavo ale menšie ako nález na CT alkohol: 0 CCT rcbf
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf Následky po ťažkej traume posúdenie prognózy u coma vigile 32 r. M špotovec, pád z výšky 30 m (v opilosti liezol na komín). Viac týždňov prežíva v bdelej kóme. Na CT bez známok krvácania je počínajúca atrofia mozgu. rcbf transverzálne rezy (A) a porovnanie s DB (B) dokumentujú jednoznačnú afunkciu oboch frontálnych lalokov, motorického a čiastočne senzorického cortexu. Zasiahnuté sú aj hlboké štruktury. Optický kortex OK. A B
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf Encefalitída = závažnosť postihnutia zápalovým procesom 35 r. M recidivujúce záchvaty epilepsie bez odpovede na liečbu. A) axiálne a B) frontálne rezy rozsiahle ložiská frontotemporálne a parietálne vpravo. A J. Lepej, INMM 2007 vlastný materiál B
2. Regionálny prietok krvi mozgom - rcbf Diferenciálna diagnostika demencie Pri porovnaní databáz Alzheimerov (A) a starších normálov (B) vidno parietálne oblasti, ktoré sú v B pozitívne pre A sú primerané to svedčí pre M. Alzheimer, ale so širším postihnutím, kombinácia s ischémiou, iné degenart.? A B J. Lepej, INMM 2007 vlastný materiál
2. Regionálny prietok krvi mozgom rcbf Diagnostika mozgovej smrti SPECT nie je potrebný! V ČR patrí toto vyšetrenie medzi KONFIRMAČNÉ TESTY, ktoré MUSIA byť vykonané pred stanovením mozgovej smrti (pred odberom orgánu). V SR sú použiteľné len doplnkovo pokiaľ je NEJEDNOZNAČNÉ klinické vyšetrenie. A) Klinické známky smrti, nie je signál EEG, negatívny teplotný test, negatívne CBF vychytávanie. Scintigraficky typický obraz mozgovej smrti. B) EEG je abnormálne, klinické testy poukazujú na smrť kmeňa. Scintigrafia vykazuje neprítomnosť vychytávania v subtentoriálnych štruktúrach - cerebellum. C) EEG - 0, + odpoveď na teplotný test, aktivita len v mozgovom kmeni a mozočku. A B C Akou rádionuklidovou metódou možno diagnostikovať mozgovú smrť? Spracované podľa: Dr. J. Buscomb - London, IAEA - Malta 2002
Efekt vzdelania na zmeny rcbf u M. Alzheimer dlhodobá SPECT štúdia (Japonsko) (MCI) (AD) U pacientov so vzdelaním >12 rokov je pokles rcbf oproti normálnej skupine vyšší (A). Aj pri porovnaní iniciálnej štúdie a vyšetrenia po 3 rokoch (B) zistili výraznejšie zhoršenie pacienti s vyšším vzdelaním A B
Receptorová scintigrafia mozgu Ako veľa druhov RECEPTOROV bolo v mozgu zobrazovaných pomocou rádiofarmák v nukleárnej medicíne? A pod 10 / B 24 / C 48 / D nad 65 Vyberte si jednu a NAPÍŠTE ju chatom - okamžite za 30 sekúnd!
Dopaminergná synapsa dopamine transporter vesicle transporter D2 receptor A pod 10 / B 24 / C 48 / D nad 60 Spracované podľa: David J Brooks - Imperial College, London, UK In 2005
J. Lepej, INMM 2007 podľa: Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatment NM diagnostics of BRAIN Receptory v mozgu sú veľmi dôležité pre prenos signálu a funkciu mozgu. Ich pôvod bol študovaný nielen na mikroskopickej úrovni, ale aj pomocou izotopov na úrovni IN VIVO na laboratórnych zvieratách (špeciálny mikroskener PET/CT) Acetylcholine 17
Diagnostika v CNS metódami nukleárnej medicíny (in 2005) Receptors in CNS and its detection Noradrenaline Dopamine Serotonin Histamine
Diagnostika v CNS metódami nukleárnej medicíny (in 2005) 43 Receptors in CNS and its detection : Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatement
Diagnostika v CNS metódami nukleárnej medicíny (in 2005) Receptors in CNS and its detection 49 : Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatement
Diagnostika v CNS metódami nukleárnej medicíny (in 2005) Receptors in CNS and its detection Glutamate DBI GABA 14 J. Lepej, INMM 2007 podľa: Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatement
Diagnostika v CNS metódami nukleárnej medicíny (in 2005) Enkephalin Dynorphine Endorfin Morfine...(12) 40 Receptory v CNS a ich detekcia pomocou rádiofarmák a techniky SPECT alebo PET Do roku 2005 asi 163 molekúl J. Lepej, INMM 2007 podľa: Murray, Ell: Nuclear medicine in clinical diagnosis and treatement
Dopamínové receptory a rádiofarmaká How many receptors in the brain were imaged and studied by NM methods (2005)? dopamínový transportér 11 C-RTI32 18 F-CFT 123 I-beta CIT 123 I-FP-CIT 123 I-altropane 99m Tc-TroDAT vesicle transporter 11 C-DHTBZ Klinicky používané mediators receptors 18 F-dopa D2 receptor 11 C-raclopride 18 F-spiperone 123 I-IBZM 123 I-epidepride RF = 163 6 A(1) pod 10 / B(6) 24 / C(13) 48 / D nad 60 13 108
Schéma dopaminergnej synapsy Tyrosine 18 F-DOPA Dopamine postsynaptic Receptory Synthesis D 1- like Vesicle D 2- like presynaptic Reuptake- Site Ligandy viazané na dopamínové transportéry C-11 Cocaine C-11 WIN 35,428 C-11 Methylphen. I-123 ß-CIT I-123 FP-CIT I-123 IPT Tc-99m TRODAT1 Receptorové Ligandy D 1: C-11 Sch 23390 D 2: C-11 NMSP C-11 Raclopride I-123 IBZM I-123 IBF I-123 Epidepride I-123 FP-CIT I-123 IBZM 18 F-DOPA
Príprava: 3. Receptorová scintigrafia mozgu DaT SCAN PRESYNAPTICKÉ vyšetrenie Vysadiť všetky lieky, ktoré môžu ovplyvniť vychytávanie rádiofarmaka, ktoré je analógom kokaínu: amfetamin, benztropin, buproprion, kokain, mazindol, methylphenidat, phentermin, sertralin. 1.3-6.3 msv Postup: Podanie Chlorigenu p. o. 60 minút pred aplikáciou RF Injekcia 185 MBq 123 I FP-CIT - Ioflupane ( 123 I) i.v. premytie fyziologickým roztokom prestávka primerané zavodnenie pacienta, môže jesť Vyšetrenie začína po 4 hodinách trvá 30-40 minút. 123 I n-omegafluoropropyl-2 betacarbomethoxy-3 beta- (4-iodophenyl) nortropane C 18 H 23 NO 2 FI analóg kokaínu väzba na DAT = dopamínový transportný systém zmena esterovej väzby na C-C väzbu SPECT 0 2 10 min 1h 2h 3h 4h 42
3. Receptorová scintigrafia mozgu DaT SCAN PRESYNAPTICKÉ vyšetrenie analýza dát Z priemerných impulzov (z tabuľky výsledkov ROI ) vypočítame: Nešpecifické indexy vychytávania (NSUI = average counts in each striatum region / average counts in OR). Špecifické indexy vychytávania (SUI = average counts in each striatum region - average counts in OR / average counts in OR). Index asymetrie (AI = average counts in striatum with more activity / striatum with less activity), Index regionalálneho postihnutia = (C/P = average counts in caudate / average counts in putamen). Každá SUI bola porovnaná s výsledkom vizuálnej analýzy podľa normálnych a abnormálnych štúdií s ohľadom na štyri oblasti striata (úroveň absorpcie a morfológia striata). 43
Parkinsonova choroba a parkinsonské syndrómy Parkinsonova choroba Je neurodegeneratívne ochorenie, postihujúce centrálny aj periférny nervový systém, ktoré sa prejavuje zhoršením motorických funkcií, s charakteristickým spomalením pohyblivosti, tremorom, neskôr aj s psychickými príznakmi. Vyskytuje sa prevažne u starších ľudí, častejšie u mužov, postihuje asi 1% populácie vo veku 60 rokov. Súvisí s ubúdaním nervových buniek v substancia nigra. Idiopatická Parkinsonova choroba Symptomatický (sekundárny) parkinsonizmus Poliekový (neuroleptiká, Ca-blokátory, rezerpín) Aterosklerotický parkinsonizmus vaskulárny (pri multiinfarktovej encefalopatii) toxický traumatický postencefalitický (encephalitis lethargica) neoplastický pri normotenznom hydrocefale Iné degeneratívne ochorenia nervového systému (Parkinson+ syndrómy) Multisystémová atrofia Progresívna supranukleárna obrna Alzhemierova choroba Kortikobazálna degenerácia Demencia s Lewyho telieskami Palidonigrálna degenerácia Westphalova forma Huntingtonovej choroby Hepatolentikulárna degenerácia - M. Wilson
Parkinsonova choroba a parkinsonské syndrómy Koncentrácia (asymetria) dopaminových transportérov DaT Normal PD H&Y 1 PD H&Y 2 PD H&Y 3 PD - Parkinsonova choroba MSA - Multisystémová atrofia PSP - Progresívna supranukleárna obrna Akou rádionuklidovou metódou je možné diagnostikovať Parkinsonovu chorobu?
Scintigrafia receptorov mozgu DaT scan Infarkt po cievnej príhode mozgu DaT SCAN MRI Infarkt bazálnych ganglií spôsobuje príznaky parkinsonizmu iba v niekoľkých prípadoch.
Scintigrafia receptorov mozgu DaT scan 3. PRESYNAPTICKÉ vyšetrenie - Kvantifikácia Nucleus caudatus + putamen = striatum J. Lepej, Polcova INMM, KE 2020 Background Normálny sken Pomer k normalizovanej oblasti [N>2,7] Putamen 3,11 3,13 asymetria 0,45% Parkinsonova choroba vpravo Pomer k normalizovanej oblasti [N>2,7 Putamen 1,54 1,93 asymetria 22,57%
Scintigrafia receptorov mozgu IMZB 4. POSTSYNAPTICKÉ vyšetrenie D2 receptory Príprava: Vysadiť všetky lieky, ktoré môžu ovplyvniť funkciu: amfetamin, benztropin, buproprion, kokain, mazindol, methylphenidat, phentermin, sertralin. Postup: Podanie Chlorigenu p. o. 60 minút pred aplikáciou RF Injekcia 185 MBq 123 I IBZM - Iodobenzamid ( 123 I) i.v. - premytie fyziologickým roztokom prestávka primerané zavodnenie Vyšetrenie začína po 3 hodinách trvá 40-60 minút. SPECT 0 2min 20 min 1h 2h 3h 4h J. Lepej, INMM 2007 Akou rádionuklidovou metódou je možné diagnostikovať receptory D2?
Scintigrafia receptorov mozgu IMZB 4. POSTSYNAPTICKÉ vyšetrenie D2 receptory Príklady výsledkov: NORMÁLNY PATOLOGICKÝ Esenciálny tremor, PD Parkinson plus syndrom A J. Lepej, podľa Rosendrof a spol. ONM Chomutov, 2001, DNM Zlín B
Scintigrafia receptorov mozgu IMZB 4. POSTSYNAPTICKÉ vyšetrenie D2 receptory J. Lepej Kvantitatívne hodnotenie pre 123 I IBZM - Iodobenzamid zatiaľ nie je štandardizované, chýbajú referenčné hodnoty..
DaTSCAN SPECT - indikácie Inkompletný / atypický Parkinson syndrome Chvenie rúk Neistá, tackavá chôdza a akčný tremor Izolovaný tremor Chýba progresia v čase Nejasná odpoveď na liečbu Stredne závažný Parkinson syndrom Potvrdenie diagnózy Pred zahájením liečby s dopaminergnými liekmi Hodnotenie progresie ochorenia Predklinická diagnostika Parkinsonovej choroby Neuroprotekcia Spracovné podľa E.Tolosa Dep. Neurology, Hospital Clinic & Provincial, Barcelona, Spain
5. 123 I-MIBG scintigrafia myokardu Metajodobenzylguanidin 123 l-mibg sa akumuluje v tkanivách s vyššou aktivitou sympatiku v dreni nadobličiek, myokarde, pečeni. Poruchy akumulácie sú prejavom lokálnej ( globálnej) denervácie myokardu. Svedčia pre periférnu dysfunkciu sympatiku. U multisystémovej atrofie (MSA) býva MIBG scan negatívny. Indikácie v neurológii: Diferenciálna diagnostika medzi Parkinsonovou chorobou veľmi nízka aktivita Pri MSA veku primeraná aktivita v myokarde. dynamický záznam 10s 2,4-4,8 msv SPECT statická scintigrafia 0 10 15 min 1h 2h 3h 4h J. Lepej, INMM 2015
5. 123 I-MIBG scintigrafia myokardu Metajodobenzylguanidin 123 l-mibg Diferenciálna diagnostika: Parkinsonova choroba nízka aktivita, MSA veku primeraná aktivita v myokarde. HMI = 2,0 MSA Multi systémová atrofia PD Parkinsonova choroba HMI = 1,2 J. Lepej, INMM 2015 vlastný materiál
J. Lepej, INMM 2007 Diferenciálna diagnostika TREMORU TREMOR Klinické vyšetrenie PS Parkinson Syndrome pozitívny Vaskulárne PS pozitívny PD, PPS, MSA pozitívny PD, PPS MRI DaT SCAN MIBG IBMZ Negatívny Other PS Negatívny lieky PS, ET, iné Negatívny MSA negatívny pozitívny PD PPS Aké zobrazovacie metódy používame na diagnostiku Parkinsonovej choroby?
J. Lepej, INMM 2018 Zobrazovanie nádorov mozgu
PET - pozitrónová emisná tomografia MOZGU PET zobrazenie mozgu pomocou značených substancií Predstavuje jeden z vrcholov lokalizačnej diagnostiky, pretože umožňuje: skúmať lokálne metabolické zmeny v mozgu pomocou 18 F-FDG (fluorodeoxyglukóza), kvantifikovať intenzitu perfúzie ( 13 N-amoniak), kninicky nevyužívané pre vysokú cenu a obmzenú dostupnosť (cyklotrón). Hodnotiť vplyv liekov a mapovať rozloženie receptorov ( 18 F-DOPA) a mnohé iné... za rôznych vonkajších podnetov v normálnych alebo patologických stavoch. J. Lepej, INMM 2007 vlastný materiál
6. Scintigrafia somatostatínových receptorov Pacient bol roky vyšetrený na neuroendokrinný nádor 2013, 2014, 05/2017, 08/2017 and 08/2018 Vyšetrenia pomocou CT a MRI boli tiež vykonané 12 msv 111 In-octreoscan 6,8 msv 99m Tc-Tectrotyde 2,3-4,6 msv 68 Ga-DOTA-TOK 09/2016 08/2018 08/2017 08/2018 Lateral Ako môžeme diagnostikovať niektoré nádory mozgu metódami NM?
7. PET pozitrónová emisná tomografia 18 F-FDG 18 F-Fluoro-deoxy glukóza je základné radiofarmakum pre PET/CT a môže byť použitá na zobrazenie niektorých nádorov mozgu. Automatický systém pre aplikáciu 18 F-FDG 0 2min 20 min 1h 2h 3h 4h J. Lepej, INMM 2007 PET/CT
CT mozgu Pacient vyšetrený na MM (malígny melanóm) 2008, v roku 2011 solitárne MTS v mozgu operovaný 01/2012, recidivujúci do panvy a OP 05/2013. Od roku 2011 CA prostatae. PET / CT na lokalizáciu v mozgu a WB. Kde je vyšší metabolizmus glukózy Na PET / CT? A temporálny lalok frontálne B v mäkkom tkanive temporálne C PC (ponto-cereberal) uhol D stredová čiara cerebellum E v occipitálnej kosti zahŕňa cortex CT/LD for localisation
MRI vyšetrenie mozgu Pacient vyšetrený na MM (malígny melanóm) 2008, v roku 2011 solitárne MTS v mozgu operovaný 01/2012, recidivujúci do panvy a OP 05/2013. Od roku 2011 CA prostatae. PET / CT na lokalizáciu v mozgu a WB. Kde je vyšší metabolizmus glukózy Na PET / CT? A temporálny lalok frontálne B v mäkkom tkanive temporálne C PC (ponto-cereberal) uhol D stredová čiara cerebellum E v occipitálnej kosti zahŕňa cortex MRI examination
18 F-FDG PET/CT Pacient vyšetrený na MM (malígny melanóm) 2008, v roku 2011 solitárne MTS v mozgu operovaný 01/2012, recidivujúci do panvy a OP 05/2013. Od roku 2011 CA prostatae. PET / CT na lokalizáciu v mozgu a WB. Where is higher glucose metabolism On PET/CT? A temporálny lalok frontálne B v mäkkom tkanive temporálne C PC (ponto-cereberal) uhol D stredová čiara cerebellum E v occipitálnej kosti zahŕňa cortex 18 F-FDG PET/CT 2.9-4.8 msv
PET/CT 18 F-FDG Pacient vyšetrený na MM (malígny melanóm) 2008, v roku 2011 solitárne MTS v mozgu operovaný 01/2012, recidivujúci do panvy a OP 05/2013. Od roku 2011 CA prostatae. PET / CT na lokalizáciu v mozgu a WB. CT/LD na localizáciu Metabolizmus glukózy PET/CT WB PET scan
PET/CT 18 F-FDG Pacient bol 04/2017 vyšetrený na pľúcny karcinóm s neurologickými problémami kde je MTS v mozgu? B A D C A Vo frontálnom laloku? B V kôre? C Ľavý temporálny lalok? D V strednom kortexe, BG? E Okcipitálne? E Diagnostické CT s kontrastom 18F-FDG - PET/CT
PET/CT 18 F-FDG Pacient bol 04/2017 vyšetrený na pľúcny karcinóm s neurologickými problémami D je správne. Problém je špcificita FDG PET/CT môže byť pozitívny v prípade zápalu B A B A D C D C E E Diagnostické CT s kontrastom 18F-FDG - PET/CT
8. 18 F-FET fluoroethyl-l-tyrosine pre PET špecifický marker pre diagnostiku nádorov A B C 2.4-6.3 msv Spracované podľa: David J Brooks - Imperial College, London, UK D Ktorý nádor je aktívny na PET? Vyberte si hneď teraz
18 F-FET fluoroetyl-l-tyrozín pre PET špecifický marker v diagnostike nádorov A bleeding B encephalitis C abscess D Toumor glioblasoma Spracované podľa: David J Brooks - Imperial College, London, UK
J. Lepej, INMM 2018 Zobrazenie metabolizmu mozgu
18 F-FDG mozgu PET/MRI MRI FUSION picture PET Pre diagnostiku mozgu je najlepšia (a najdrahšia) metóda PET / MRI.
PET MOZGU (pozitrónová emisná tomografia) Aké zobrazenie pomocou NM používame na diagnostiku demencie: 1. Diferenciácia niektorých intrakraniálnych nádorov a plánovanie externej terapie, protónovej terapie alebo stereotaktickej chirurgie. 2. Vyhodnotenie pacientov s podozrením na demenciu; 3. Detekcia a hodnotenie cerebrovaskulárnych chorôb: 4. Predoperačná lokalizácia epileptických ložísk; 5. Diferenciálna diagnostika encefalitídy alebo inej nejasnej patológie. Normálna Demencia s Lewyho telieskami Aké metódy zobrazovania pomocou NM používame na diagnostiku demencie?
Diagnostic of Alzheimer disease (AD) Alzheimerova choroba (AD) je stále neliečiteľné progresívne neurodegeneratívne ochorenie charakterizované progresívnou stratou pamäti, ktoré v roku 1906 popísal Alois Alzheimer. AD postihuje približne 24-37 miliónov. ľudí. V ČR býva 79 tis. a náklady v USA sú 604 miliónov USD/rok. AD je najčastejšou príčinou demencie. Jej diagnostika má nasledujúce kroky : 1. Získanie podrobnej anamnézy od pacienta a opatrovateľa. 2. Klinické neurologické vyšetrenie. 3. Základné krvné testy (vrátane hormónov štítnej žľazy) a zobrazovacie metódy (CT, MRI, SPECT). 4. Posúdenie celkového kognitívneho výkonu skríningovými testami. Alzheimer disease Google = 102 000 000 odkazov v SK = 287 000 odkazov Azheimer disease imaging diagnosis = 23 600 000 odkazov, no tak si s toho vyberte.
Metabolizmus glukózy v.s. amyloid 18 F-FDG 11 C-PIB Zdravý mozog Alzheimer s Uppsala Research Imaging Solutions Spracované podľa: David J Brooks - Imperial College, London, UK
Alzheimerova choroba Patologický proces vedie k hromadeniu τ-proteínu a amyloidu zobrazí 11 C-PIB, postupujúceho prevažne z frontálnych lalokov. Súčasne klesá glukózový metabolizmus 18 F-FDG a mikrocirkulácia 99m Tc-HMPAO, najmä v parietálnych a temporálnych lalokoch. 11 C-PIB 99m Tc-HMPAO 18 F-FDG Alzheimer Zdravý mozog Uppsala Research Imaging Solutions INMM -KE
18 F-FDG PET v diagnostike demencie Fúzny obraz PET/CT, jednoznačného poklesu glukózového metabolizmu (takmer symetricky) v oboch parietálnych aj temporálnych lalokoch mozgu zobrazené pomocou 18 F-FDG Materiál INMM KE 2018
18 F-Visamil PET/CT(MRI) v diagnostike demencie Normal Rádiofarmakum Alzheimerova choroba MRI traktografia
18 F-DOPA scans u pacientov s PD pred a po bilaterálnej implantácii fetálnych dopaminergnych buniek do nucleus caudatus a putamen Pred aplikáciou 8 mesiacov 20 mesiacov Spracované podľa: David J Brooks - Imperial College, London, UK
Čo je to a načo slúži rádionuklidová cisternografia? RN cisternografia a dg. likvorei Stará metóda zmenila svoju hodnotu pomocou novej zobrazovacej technológie J. Lepej, INMM 2008
9. Radionuklidová cisternografia - postup Vyšetrenie sa používa už viac ako 40 rokov. Indikácia sa vzhľadom na rozšírenie CT a MR zúžila na posúdenie prietoku a úniku likvoru. Rádiofarmakum sa podá lumbálnou injekciou (intratekálne) do miešneho kanála. Podaná látka sa dostáva prirozdenou cirkuláciou likvoru do celého systému vnútromozgovývh dutín. Rádiofarmakum: 111 In-DTPA - 37-74 MBq intrathekálne!! aplikáciu má vykonať skúsený neurológ Postup: Pomocou sekvenčných scintigramov po 3, 6, (12), 24, (48) hodine sa zobrazuje mozog v 4 projekciách a na začiatku aj miešny kanál. Niekedy je vhodné doplniť SPET záznam včasný aj neskorý. statická scintigrafia sekvenčná scintigrafia SPECT 0 2min 1h 4-6h 12h 24h statická scintigrafia SPECT 2.4 msv
9. Radionuklidová cisternografia - postup Použitie špeciálnej projekcie PREDNÁ SKLOPENÁ, okrem tomografie umožňuje presnejšie (ale len orientačne) odlíšiť miesto úniku likvoru. Čo je to rádionuklidová cisternografia? J. Lepej, INMM 2007 vlastný materiál
9. Radionuklidová cisternografia - postup Results Fyziologicky ukazuje symetrické rozloženie aktivity v durálnom vaku, potom v bazálnych cisternách a v subarachnoidálnych priestoroch. Pozitívny nález obštrukčného hydrocefalu - rádioaktivity zostávajúcej v komorách. Indikácie: zriedka sa vykonáva vyšetrenie, ktoré sa indikuje iba v prípadoch Liquorei (traumatické alebo pooperačne spôsobené spojenie medzi intrakraniom a nosnou alebo ušnou dutinou). Metóda sa len zriedka používa na inú diagnostiku (hydrocefalus). J. Lepej, INMM 2007 vlastný materiál
9. Radionuklidová cisternografia - postup 34 y M. Opakované hnisavé meningitídy. V roku 2002 bol negatívny (A) a na CT a MRI nenašli komunikáciu medzi lebkou a nosovou dutinou. Ďalšie vyšetrenie v roku 2010 ukazuje priestor miechového likéru a priestor mozgu po 4 hodinách (B - bočná a C - zadná projekcia). A B L C J. Lepej, 2010 vlastný materiál
Rádionuklidová cisternografia - pozitívny nález Na planárnych snímkach (A) a tomografických SPECT sagitálnych rezoch (B) je nález jednoznačný, hlavne po 26 hodinách. Vidíme likvoreu cez lamina cribrosa do nazálnej dutiny vpravo. L A J. Lepej, 2010 vlastný materiál B
Radionuklidová cisternografia SPECT/CT: pozitívny výsledok minimálny nález Na planárnych snímkach (A) negatívny výsledok. A J. Lepej, 2016 vlastný materiál
Radionuklidová cisternografia SPECT/CT: pozitívny výsledok minimálny nález Na planárnych snímkach (A) negatívny výsledok. Na SPECT/CT (B) lokalizuje liquoreu cez lamina cribrosa do ľavej nazálnej dutiny. Šípka ukazuje fisúru a hromadenie likvoru. A B J. Lepej, 2016 vlastný materiál
Radionuklidová cisternografia SPECT/CT 1. vyšetrenie je negatívne 23 r. muž, po autonehode v 2011, trauma hlavy. V roku 2012 purulentná meningitída. Prelieč. CT fisura v oblasti lamina cribrosa. B 1 Cisternografia negatívna. J. Lepej, 2019 vlastný materiál
Radionuklidová cisternografia SPECT/CT 2. vyšetrenie je pozitívne 23 r. muž, po autonehode v 2011, trauma hlavy. Pretrvával pocit. vlhkosti v nose vpravo. V roku 2019 sa zopakovala purulentná meningitída. 2 A Prehĺtaná aktivita sa dostáva do čreva Cisternografia pozitívna J. Lepej, 2019 vlastný materiál
Radionuklidová cisternografia SPECT/CT 2. vyšetrenie je pozitívne 23 r. muž, po autonehode v 2011, trauma hlavy. Na SPECT/CT v kostnom okne je dobre viditeľná fisúra do 6 mm široká, cez ktorú prenika do maxilárneho sinusu a pravej nosnej dutiny označený likvor - LIKVOREA. 2 J. Lepej, 2019 vlastný materiál
Rádionuklidová cisternografia Celotelový sken tranzitu značeného 111 In-DTPA likvoru v vnútrolebečných priestoroch. (A), planárna snímka v 6 a po 22 hodine (B). Nezobrazil sa jednoznačný nález úniku likvoru. Pozitívny negatívny nález? 6h Dnes by sa bez SPECT/CT nemalo vykonávať. A B J. Lepej, 2015 vlastný materiál 22h
SPECT/CT cisternografia - pozitívny nález Celotelový sken distribúcie značeného 111 In-DTPA v likvorových cestách. (A), planárna snímka v 6 a po 22 hodine (B) nepozorujeme únik likvoru. Na tomografickom SPECT/CT obraze vo frontálnom reze (C) je nález likvorei jednoznačný. Vidíme presne lokalizáciu úniku likvoru do nazálnej dutiny vľavo. L 6h A B 22h C J. Lepej, 2015 vlastný materiál
Rádionuklidová cisternografia - masívny nález 71. r. žena po úraze a opakovaných operáciách v etmoidálnej oblasti. Pretrvávajúca likvorea a opakované purulentné meningitídy. Vyšetrenie potvrdilo miesto a veľký rozsah úniku mozgomiešneho moku s prehĺtaním RF do GITu (vidno hrubé črevo). Prehĺtané rádiofarmakum sa nachádza v GIT J. Lepej, ONM-BB 2000
Cost-benefit analýza diagnostiky demencie COST-BENEFIT ANALÝZA SENZITIVITA : ŠPECIFICITA 00% 50% 87% 76-90% body 7 100 +120 81-85% 81-85% body 67% body 14 000 +80 kontrast 30 000 +128 Gd- DTPA 80% 85-92% body 2500 73% + 1020 123Iioflupan 1200 94% 92% 73%* PIB *FDG SPECT HMPAO CT MRI SPECT DaT sken PET FDG
6 Telemedicína, umelá inteligencia a RÁDIOMIKA v nukleárnej medicíne
Vývoj TELEKOMUNIKÁCIÍ 1793 Telegraf 1845 Samuel MORSE Prenos prvej správy telegrafickým systémom 1876 Graham BELL Patent na telefóne 1893 Nicola TESLA Vynašiel princíp rádia Na vývoji telekomunikácií sa podieľali tisíce vynálezcov - vyberáme tých najznámejších. 1904 Jozef MURGAŠ Patent na bezdrôtovú telegrafiu
Začiatok telemedicíny Kedy bol prvý experiment s prenosom lekárskych informácií - signálu z vyšetrovacieho prístroja? ZAČIATOK TELEMEDICÍNY? A) 1895 B) 1905 C) 1915 D) 1935 E) 1965 How we use telemedicine and teleradiology in nuclear medicine?
Prvý vzdialený prenos informácií v medicíne Kedy bol prvý experiment s prenosom lekárskych informácií - signálu z vyšetrovacieho prístroja? ZAČIATOK TELEMEDICÍNY? Ak ste zadali 1895, je to nesprávne. A) 1895 B) 1905 C) 1915 D) 1935 E) 1965 prvé použitie technológie na lekárske zobrazovanie Vtedy Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) objavil röntgenové lúče a urobil prvý obrázok RUKY jeho ženy. Prvý röntgenový prístroj v Uhorsku bol v Kežmarku 1897 Vojtech Ignác Alexander First profesor radiology in Hungary - 1909
Prvý vzdialený prenos informácií v medicíne Prvý prenos lekárskych informácií na svete 2 roky po objavení EKG A) 1895 B) 1905 C) 1916 D) 1938 E) 1962 V roku 1905, Willem EINTHOVEN bol prvý kto poslal signál z ECG na vzdialené mesto pomocou telefónu. Willem EINTHOVEN (1860-1927) dánsky lekár, ktorý sa narodil v Indonézii (vtedy Dánska Východná India) vo veku 25 rokov sa stal profesorom na Univerzite v Leidene (Holandsko). Ako 43 ročný (rok 1903), objavil EKG. V 1924 - Nobelova cena za Fyziológiu a Medicínu.
Alan TURING a umelá inteligencia 1950 Turingova najväčšia vedecká zásluha je v jeho článku: On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem z roku 1936. Zaviedol v ňom pojem Turingov stroj, čo bol teoretický model obecného výpočtového stroja (počítača), ktorý sa stal jedným zo základov informatiky. 1942 ENIAC v USA prvý elektronický počítač. V článku z roku 1950 Computing machinery and intelligence definuje pojem Turingov test: Za inteligentný môžeme stroj prehlásiť vtedy, ak nerozoznáme jeho lingvistický výstup od lingvistického výstupu človeka. Alan Mathison TURING, (1912-1954) bol britský matematik, logik, zakladateľ modernej informatiky. Kryptoanalytik v Bletchley Parku, rozlúštenie Enigmy. Odsúdený za homosexualitu. 96 Zomrel mladý a tragicky (samovražda, otrava, vražda?)
I. Etapa - analógová telekomunikácia Telefónne spojenie - začiatky prenosu údajov na diaľku 60. roky snaha o zlepšenie zdravotnej starostlivosti pre odľahlé oblasti (USA, Austrália). 70. roky Slovensko - Výskumný ústav lekárskej bioniky pracoval na systéme prenosu EKG prostredníctvom pevnej telefónnej linky a vzdialenej diagnostiky pacientov s chorobami srdca. Začali sa rozvíjať hlasové služby - predstavujú najjednoduchšiu telemedicínsku službu založenú spravidla na využívaní telefónnej siete. Typickými príkladmi sú: linky dôvery, linky bezpečia, či iné konzultačné a poradenské linky. Podmienkou rozvoja telemedicíny sú dobre fungujúce TELEKOMUNIKÁCIE 97
II. Etapa - osobné počítače 80. roky Personálne počítače dali základ pre široké použitie IT 90. roky Technológie na vzdialenú diagnózu boli pôvodne určené pre vojenské účely a vesmírne misie. Jedna z organizácií, ktorá sa venovala ich vývoju, bola aj spoločnosť Krug Life Sciences. Vytvorili technológiu s názvom Telemedicine Instrumentation Pack (TIP). Bol to malý kufrík, ktorý mal nahradiť ordináciu všeobecného lekára. Obsahoval osobný počítač, videokameru schopnú aj fotografovať, otoskop, oftalmoskop (prístroj na vyšetrovanie očného pozadia), elektrický stetoskop, elektrokardiograf, tlakomer a pulzný oximeter. Na základe zistených údajov, zaslaných elektronicky lekárovi, ktorý mohol rozhodnúť o ďalšej liečbe. Na obsluhu zariadenia mohli byť zaškolení aj neodborníci. 9 8
III. Etapa informačné systémy a siete Informačné systémy a počítačové siete (Internet) 90. roky dochádza k digitálnemu prepojeniu počítačov vytvorenie SIETÍ. Dalo základ na zjednodušenie prenosu nielen údajov, hlasu, ale neskôr aj obrazovej informácie. Vytvárané sú informačné systémy (NIS, LIS, RIS, AIS...), ktoré vytvárajú predpoklad pre ehealth. To vytvorilo podmienky pre rozvoj obrazových služieb. Rozširuje sa zavádzanie digitálnej fotografie a videa. Dátové služby sú dnes v prevažnej miere založené na službách internetu a pre prenos údajov využívajú protokoly TCP/IP. 99
IV. Etapa prenos digitálnych obrazov Digitalizácia obrazov začala už v 60. rokoch (prvá bola nukleárna medicína), pokračovala v CT (70. roky) a MR (80. roky). Zavedenie digitálnej zobrazovacej zdravotníckej techniky, ale aj bežnej digitálnej fotografie a videa na báze CCD detektorov vytvorilo podmienky pre rozvoj obrazových služieb v 90-tych rokoch. Tieto sú primárne zamerané na sprostredkovanie prenosu obrazových informácií. Do tejto kategórie služieb patria telerádiológia, telesonografia, telepatológia, teledermatológia. 10 0
Prenos obrazových údajov - PACS Vzhľadom k náročnosti problematiky uchovávania a predávania obrazovej dokumentácie v elektronickej forme sa presadzujú samostatné systémy PACS (Picture Archiving and Communications System), ktoré tento problém riešia komplexne. Tieto systémy môžu byť integrované ako moduly do nemocničných informačných systémov, ale spravidla fungujú samostatne. Pre komunikáciu s jednotlivými modalitami, s ďalšími PACS systémami a s nemocničnými informačnými systémami využívajú štandard DICOM. Na Slovensku sa za prenos PLATÍ licenciou u firmy T3C. Preto, ak nemáte zaplatené, nedostanete sa k snímkam od vašich pacientov. Rozvoj obrazových služieb súvisí s pokrokom digitálnej zobrazovacej zdravotníckej techniky. 10 1
Ako funguje telerádiológia? 10 2
V. Etapa - smartfóny (dostupné pripojenie) globálne telekomunikácie + mikrosenzory = telemetria Mobilné telefóny (od 2007 aj smartfóny), ale aj nové technológie podporujú rozvoj ďalšej kategórie dátových služieb, sledovanie fyziologických funkcií na diaľku telemetria. Jej prepojenie na chytré hodinky podpora športových aktivít a individuálne sledovanie vitálnych funkcií dostupných pre každého, kto si zaplatí. 103
Bežne sa cez mobil dá monitorovať pulz, tlak, EKG, hladina cukru a iné fyziologické parametre. V súčasnosti mobilní operátori za malý príplatok ponúkajú špeciálne služby telemetrického sledovania vitálnych funkcií aj pre seniorov a chorých. 104
VI. Etapa BIG DATA a dátové úložiská Množstvo služieb, ktoré zabezpečujú prenos informácií medzi lekárom a pacientom, medzi lekármi navzájom, medzi jednotlivými zdravotníckymi pracoviskami, medzi zobrazovacími oddeleniami a medzi inými inštitúciami, ako sú napríklad orgány štátnej správy, poisťovne a pod., bez ohľadu na geografickú lokalizáciu zúčastnených strán. Narastajú programy výsledkom je ukladanie a spracovanie veľkých dát BIG DATA napríklad naše ezdravie. Význam začínajú mať veľké dátové úložiská a pribúdajú CLOUDy, ktoré obsahujú aj programy, priveľké na inštaláciu v počítači užívateľa. = strata priameho vlastníctva údajov a programov CLOUD 10 5
VII. etapa - Umelá Inteligencia (AI) Vývojové metódy VI. umelá inteligencia Elaine RICH a Kevin KNIGHT (Najčastejšie citovaná kniha Artificial Inteligence (1991): Umelá inteligencia (Artificial Intelligence - AI) je prístup, ako naučiť počítače robiť veci, ktoré v súčasnosti robí človek lepšie. Počítače nikdy nebudú lepší ako ľudia. Tvrdí časť odborníkov. Bude spolužitie ľudí a budúcej AI priateľské? Pýtajú sa iní. 10 Rich ER, Knight K.: Arteficial Intelligence 2nd edition. McGraw-Hill, New York, 1991. 6
Umelá inteligencia - ciele UMELÁ INTELIGENCIA - odbor informatiky, ktorý sa zaoberá modelovaním intelektuálnej činnosti človeka pri riešení zložitých úloh. Patria sem úlohy, ktoré si vyžadujú schopnosť výberu z množstva možností alebo z nejasne opísaných variantov. 1997 Deep blue zvíťazil nad Garry Kasparovom Napríklad: 1. Hranie hier (šach,...go) bolo na začiatku výskumu; 2. Rozpoznávanie objektov, očnej dúhovky, tváre (...už smartfóny); 3. Porozumenie prirodzenej reči; 4. Usudzovanie z jedného výroku na iný; 5. Vytváranie analógie medzi logickými úsudkami; 6. Generovanie a overovanie hypotéz; 7. Tvorba a uplatnenie znalostí na základe prijatých vstupných dát; 8. Schopnosť eliminovať nepriaznivé reakcie na podnety z okolia; 9. Usmerňovať činnosti systému v prebiehajúcich procesoch s ohľadom na meniace sa a časovo nejasné vonkajšie podmienky. 107
Prostriedky umelej inteligencie Prostriedky umelej inteligencie Pri riešení problémov umelej inteligencie sa experimentuje s rôznymi algoritmami, metódami a ich kombináciami ako napr.: Hardvér: od smartfónov po superpočítače (IBM Watson) Softvér: Konvolučná neurónová sieť (convolutional neural network - CNN) Teória učenia strojov (machine learning) Fuzzy logika Genetické algoritmy Expertné systémy sú počítačové programy, ktorých úlohou je poskytovať rady, rozhodnutia alebo odporučiť riešenia v konkrétnej situácii....aj v onkológii alebo pre zobrazovanie... 10 8
Zmeny zobrazovania v nukleárnej medicíne za posledných 50 rokov Zmeny v technológii sú hnacou silou lekárskeho pokroku 1960 2010 Zobrazovanie metabolizmu a kostnej štruktúry 50 r Skener PHO-DOT prvé zobrazovacie zariadenie v nukleárnej medicine Rozlíšenie okolo 20 mm SPECT/CT kamera BRIGHT-VIEW HYBRIDNÝ systém Rozlíšenie do 2 mm + CT
BUDÚCNOSŤ zobrazovania za nasledujúcich 50 rokov Zmeny v technológii sú hnacou silou lekárskeho pokroku Zobrazovanie metabolizmu a kostnej štruktúry 2010 2060? 50 r SPECT/CT kamera BRIGHT-VIEW HYBRIDNÝ systém Rozlíšenie do 2 mm + CT RÁDIOMIKA
Umelá inteligencia a zobrazovanie Posledný krok spracovania obrazu počítačovou technológiou a matematickými algoritmami.
KLASICKÝ KONCEPT ZOBRAZOVACÉJ DIAGNOSTIKY CT SPECT? MRI základné metódy ostatné zobrazovacie modality zobrazovacie techniky ovplyvňujú medicínske postupy 112
NOVÝ KONCEPT ZOBRAZOVANIA POMOCOU RADIOMIKY & UMELEJ INTELIGENCIE MultiSCAN klinické údaje pacienta UMELÁ INTELIGENCIA Základné metódy zobrazovacie techniky ovplyvňujú medicínske postupy 113
RÁDIOMIKA Vedeckými odvetviami neformálne známymi ako omics sú rôzne biologické disciplíny, ktorých názvy sa končia príponou -omika, ako sú genomika, proteomika, metabolomika a RÁDIOMIKA. OMIKA sa zameriava na spoločnú charakterizáciu a kvantifikáciu súborov biologických informácií, ktoré používajú počítačovú technológiu (alebo AI) na extrahovanie veľkého množstva údajov BIG DATA a nájdenie vzájomných vzťahov s cieľom pomôcť zdravotnej starostlivosti. Čo je to rádiomika? 114
RÁDIOMIKA Radiomika je nový vedný odbor, ktorý extrahuje veľké množstvo údajov a funkcií z obrazových dát rádiologických a NM vyšetrení, pomocou špeciálnych algoritmov, ktoré dáta klasifikujú a priradzujú im charakteristické vlastnosti. Tieto rádiomické vlastnosti, predstavujú zobrazovacie biomarkery, ktoré majú potenciál odhaliť vlastnosti obrazov, ktoré voľným okom nedokážeme rozpoznať. Dokážu analyzovať a syntetizovať obrazy všetkých modalít, (CT, MRI, PET, SPECT, USG) a vytvoriť z nich syntézu, čo obvykle jeden špecialista nie je schopný. Hypotéza rádiomiky vychádza z predpokladu, že charakteristické zobrazovacie vlastnosti obrazov, porovnávané s medicínskymi dátami dokážu rozlišovať medzi rôznymi formami chorôb in vivo histológia. Preto rádiomika môže byť užitočná na predpovedanie prognózy a terapeutickej odpovede pri rôznych stavoch ochorení, a tak dokáže poskytovať cenné informácie pre personalizovanú liečbu.
RÁDIOMIKA PROCES RÁDIOMIKY a jeho použitie pri podpore rozhodovania. Vyhodnotenie jedného pacienta vyžaduje, aby sa informácie z rôznorodých zdrojov spojili do koherentného modelu, ktorý opíše, kde sa lézia nachádza, aká je a ako sa správa (mení). Radiomika začína získavaním vysokokvalitných obrazov. Z týchto obrázkov možno identifikovať záujmovú oblasť (ROI), ktorá obsahuje buď celý nádor, alebo podoblasti (tzv. BIOTOPY) v nádore. Tieto sú segmentované s úpravami operátora a nakoniec renderované (vykreslené) do troch rozmerov (3D). Kvantitatívne znaky sa z týchto vykreslených zväzkov extrahujú, aby sa vygenerovala správa, ktorá sa umiestni do databázy spolu s ďalšími údajmi, napríklad klinickými a genomickými. Tieto údaje sa potom integrujú a z nich sa ťažia (mining) nové charakteristiky potrebné na vývoj diagnostických, prediktívnych alebo prognostických modelov charakteristických pre ochorenie alebo stav.
Porovnanie (korelácie) kvantitatívnych parametrov obrazu a iných klinických dát medzi sebou? ANALÝZA DÁT porovnanie každého parametra (mapríklad SUV max) s ostatnými v obraze. Ktorá z nich by mala byť naša SHV (Simple Heterogenity Value)?
RÁDIOMIKA Surové obrazy Zjednotenie obrazov Výber segmentov Výpočet vlastností AI - analýza modelovanie zobrazovacie techniky ovplyvňujú medicínske postupy 118
Umelá inteligencia a zobrazovanie V nukleárnej medicíne boli použité algoritmy umelej inteligencie (AI) trénované rozlišovaním 2100 obrazov 18F-FDG PET mozgu u pacientov s AD (Alzheimerovou chorobou). Pozitivny nález bol zistený so 100% senzitivitou a 6 rokov pred klinickým stanovením definitívnej diagnózy. Publ. Nov. 6 in Radiology 2018 MRI prsníka a výsledky onkologických vyšetrení boli použité na trénovanie AI pomocou konvolučnej nervovej siete CNN (Convolutional neural network). Hodnotili 3 107 objemových obrazov u 141 nádorov na predpokladanie odpovede pacientok na chemoterapiu. Systém dosiahol presnosť 88% Journal of Digital Imaging 2018 119
Umelá inteligencia a zobrazovanie V rádiológii sú testované systémy, ktoré dokážu vylúčiť negatívne výsledky skríningovej mamografie. AI selektuje normálne obrazy, ktoré nemusia byť ďalej vyhodnocované. Tie, ktoré dávajú nejednoznačný alebo jasne patologický nález, postúpi rádiológovi, ktorý robí len druhé čítanie a ušetrí čas, ktorý môže venovať ich podrobnejšej analýze. Iný príklad je systém, ktorý z rtg obrazu ruky dokáže určiť kostný vek pacienta. 1 2 0
Umelá inteligencia a zobrazovanie V rádiológii sú testované systémy, ktoré dokážu vylúčiť negatívne výsledky skríningovej mamografie. AI selektuje normálne obrazy, ktoré nemusia byť ďalej vyhodnocované. Tie, ktoré dávajú nejednoznačný alebo jasne patologický nález, postúpi rádiológovi, ktorý robí len druhé čítanie a ušetrí čas, ktorý môže venovať ich podrobnejšej analýze. Iný príklad je systém, ktorý z rtg obrazu ruky dokáže určiť kostný vek pacienta. Urobíme si START-UP na poskytovanie nových medicínskych služieb VEŠTENIE Z RUKY 1 2 1
1920 Bratia Jozef a Karel Čapkovci a RUR Karel v románe RUR popísal ideu hrozby mysliacich strojov, ktorí boli vytvorení ako výsledok ľudskej chamtivosti. Meno robot vymyslel jeho brat Jozef. Karel Čapek (1890-1938) spisovateľ a Jozef Čapek (1887-1945) maliar, výtvarník a spisovateľ. Intelektuáli, ktorí boli tvorcovia počiatkov českého moderného umenia. Odporcovia fašizmu. 12 2
Aké riziká telemedicíny nám hrozia? 1. Základný problém v súčasnosti na Slovensku je, že chýba komplexná legislatíva pre telemedicínu. V prípade zlej rady cez e- mail, kto bude zodpovedný za možné nepriaznivé dôsledky pre pacienta? 2. Aká je optimálna miera závislosti pracovníkov na technológiách, spoliehanie sa na externé zdroje informácií, bez potreby osvojiť si trvalé znalosti? To vedie k veľmi nebezpečnej strate zručností, ak ich nepoužívame, to platí aj pre stratu asociatívneho myslenia. Vzniká naša závislosť na IT - závislosť znamená stratu slobody! 3. Ale nielen to. Každá technológia môže zlyhať. Kontrola technológie taktiež vyžaduje čas a peniaze. Pri výpadku siete sa nielen nedostaneme k výsledkom, Situácia, ktorú pozná každý z nás a ktorá nám dáva pocit bezmocnosti, ak sa jedná o akútny stav. 12 3
Aké riziká telemedicíny nám hrozia? 4. Systémy vyžadujú zapojiť veľa ďalších ľudí a novú techniku. To všetko stojí peniaze. Môže dôjsť k rastu nákladov na prenos dát bez priameho úžitku. Ale ako sa dá posúdiť hodnota za peniaze v tejto oblasti, keď vôbec nevieme, aké sú skutočné náklady a prínosy z využívania telemedicíny? 5. Veľmi nebezpečný je problém úniku a zneužitia zdravotníckych informácií a osobných dát. Chamtivosť tu bola a vždy bude, preto zlé úmysly nemožno nikdy vylúčiť. Hackeri už pre zisk zablokovali počítače mnohých nemocníc vo viacerých štátoch sveta (viď správa TA3 z 12.5.2017). 124
Aké riziká telemedicíny nám hrozia? 7. Tieto činnosti vyžadujú čas. Koľko času venujeme práci s počítačom a koľko samotnému mysleniu alebo osobnému rozhovoru z očí do očí a hrejivému slovu pre pacienta? Čas je naša najvzácnejšia komodita, ktorej význam si často neuvedomujeme. Benjamin Franklin povedal: Čas sú peniaze. Čo potrebujeme dnes, nie je viac peňazí, ale viac času pre pacienta. 125
Aké riziká telemedicíny nám hrozia? 8. Iba ekonomické motivácie pre využívanie telemedicíny a umelej inteligencie sa ukazujú byť veľmi znepokojujúce. Je dobrá spoločnosť, ktorá zdôrazňuje iba funkčné, efektívne plánovanie a uskutočňovanie ekonomických cieľov bez ohľadu na sociálne, kultúrne potreby ľudí? Technokratom ide predovšetkým o zisk, poslanie medicíny je však niekde úplne inde. Medicínu možno robiť aj s holými rukami, keď človeka utešíme a pomôžeme mu v utrpení ako to bolo v zákopoch vojen. 126
Aké riziká telemedicíny nám hrozia? 9. Ukladáme a presúvame všetky naše dáta. Naše myšlienky sa stlačením klávesy ocitajú v ľahko spracovateľnej forme v neznámom kyberpriestore (W.F. Gibson 1984). Strácame ich originalitu a stávame sa len anonymným článkom samo sa budujúceho niečoho. Čoho? Kto má prístupové práva, aby mohol naše myšlienky použiť? Na čo ich použije? Aké sú a budú jeho motivácie? Cesta ako sa stať CYBORGAMI? (Star Trek) Sophia (14.2.2016) od Hanson Robotics company, Hong Kong Artificial General inteligencie 10. Dnes futurologický a vzdialený vyzerá problém umelej inteligencie (AI) a jej nezávislosti na ľudskom rozhodovaní. Ale aké budú rozhodnutia AI, ak preváži jej miera racionality (IQ) nad rozsahom empatie a súcitu (EQ)? 127
Prof. Stephen HAWKING a AI Stephen William Hawking (1942-2018) britský teoretický fyzik, ktorý významne prispel k poznatkom v odboroch kozmológie a kvantovej gravitácie. Celý život trpel amyotrofickou laterálnou sklerózou (ALS). Bez počítačov by Hawking nedokázal prežiť 76 rokov s ťažkou chorobou. Napriek tomu hovorí: The development of full artificial intelligence could spell the end of the human race. Vývoj úplnej umelej inteligencie môže znamenať koniec ľudskej rasy. Primitívne formy AI vyvinuté v nedávnej minulosti sa ukázali ako veľmi užitočné, ale obáva sa dôsledkov vytvorenia niečoho, čo dokáže zápasiť alebo prekonať ľudí. Ľudia, ktorí sú obmedzovaní pomalou biologickou evolúciou, nemôžu súťažiť s rýchlo sa vyvíjajúcimi strojmi a preto by mohli byť nahradení. Sme v bode zlomu smerom k singularite? 128
Čo ak sa Hamlet 23. storočia už nebude pýtať: To be or not to be ale otázka bude znieť: Načo sa to používalo?
Záver? Informácie vedomosti múdrosť!!! Nesmieme vytesniť humanitu zo systému zdravotnej starostlivosti! Počítače neskladajú Hippokratovu prísahu. Myslíte si, že virtuálny lekár je lepší, ako skutočný, aj keď nie až taký dokonalý? Pacient potrebuje upokojujúce slovo človeka, posilnenie vo viere a nie len informácie a lieky. Každá technológia môže byť dobrý sluha, ale veľmi zlý pán. Prospech pacienta má byť jediné kritérium našej práce!!!
Opakom umelej inteligencie je prirodzená hlúposť... Preto učte sa, učte sa, učte sa... a myslím teda som. Literatúra : Nukleárna medicína 4
Dúfame, že takto nebude vyzerať váš mozog PRED SKÚŠKOU!!! Obaja Vám ďakujeme za pozornosť