Patient-specific internal dosimetry with quantitative spect/ct in lutetium-177 psma treatment

Abstract

ÖZETÇELİk, G. Lutesyum-177 PSMA Tedavisinde Kantitatif SPECT/CT ile Hastaya Özgü Dozimetri. Yeditepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Sağlık Fiziği ABD., Master Tezi İstanbul.Kastrasyona dirençli prostat kanseri tedavisinde Nükleer Tıp bölümlerinde uygulanan Lutesyum-177 (Lu-177) ile işaretli PSMA (Prostat Spesifik Membran Antijeni) tedavisi günümüzde yaygınlaşmaktadır. Lu-177 PSMA hastalara damar yolu ile uygulanmakta ve radyoaktivite hastanın vücuduna dağılmaktadır. Vücut içerisinde prostat kanseri hücreleri ve metastazlarına giden Lu-177 PSMA, Lu-177'nin beta ışınlarının iyonizan etkisiyle tedavi sağlamaktadır. PSMA vücut içerisinde böbrekler, tükürük bezleri ve gözyaşı bezleri gibi sağlıklı dokularda da tutulmaktadır. Bu nedenle sağlıklı dokular da belirli oranlarda radyasyona maruz kalmaktadır. Böbreklerde toksik etkinin ortaya çıkmaması için böbrek dozlarının belirli değerler altında tutulması önerilmektedir. Bu nedenle hastalara uygulanan Lu-177 PSMA tedavisinde dozimetrik hesaplamalar önem arz etmektedir. Lu-177'nin sahip olduğu beta ışınları ile tümör tedavi edilirken, gama ışınları ile SPECT sistemlerinde görüntüleme yapılabilmektedir. Bu sayede Lu-177 PSMA'nın böbrekler gibi kritik organlardaki biyo-dağılımının zamana karşı değişimi tespit edilebilir. Bu bilgi ve MIRD (Medical Internal Radiation Dosimetry) yönteminin kullanılmasıyla kritik organların her tedavide maruz kaldıkları radyasyon miktarı, hastaya özgü olarak belirlenebilir. Bu çalışmada, Lu-177 PSMA tedavisinde hastaya özgü dozimetri yapılması amaçlanmaktadır. Bu amaçla, Yeditepe Üniversitesi Hastanesi Nükleer Tıp Bölümünde bulunan SPECT/CT sisteminde Lu-177'nin kantitatif olarak görüntülenebilmesi için gerekli çekim ve rekonstrüksiyon parametreler belirlenecektir. Bunun yanı sıra, fantom görüntülemeleri ile sayım-aktivite kalibrasyonları gerçekleştirilecek ve elde edilen bilgiler yardımıyla hastalara özgü dozimetrik hesaplamalar gerçekleştirilecektir. Nükleer Tıp tedavilerinde hastaya özgü dozimetri çalışmaları, görüntülemenin yapıldığı SPECT sistemine özgü yapılabilmektedir. Başka bir deyişle, görüntüleme sistemlerinin bu amaçla kalibre edilmesi ve görüntüleme parametrelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, adı geçen kalibrasyon ve parametre belirleme işlemleri gerçekleştirilecek, bu sayede hastaya özgü dozimetrik çalışmalar yapılabilecektir. Bu tez Yeditepe Üniversitesi Hastanesi Nükleer Tıp Bölümü'ne, Lu-177 PSMA ve hatta Lu-177 ile bağlı diğer bir peptid olan ve nöroendokrin tümörlerin tedavisinde kullanılan DOTATATE için de dozimetrik çalışmaların yapılabilmesi yeteneğini kazandıracaktır. Ek olarak, hastaların güvenli bir şekilde tedavi edilmesine olanak tanıyacağı gibi tümörlerde doz-cevap ilişkisinin ortaya konabileceği yeni çalışmalara imkân tanıyacaktır. Anahtar Kelimeler: Prostat kanseri, Nükleer Tıp Tedavi, Dosimetri, Kantitatif, Lutesyum

ABSTRACTÇelik, G. Patient- Specific Internal Dosimetry with Quantitative SPECT/CT in Lutetıum-177 PSMA Treatment. Yeditepe University, Institute of Health Science, Department of Medical Physics, MSc Thesis, İstanbul.In present times, treating prostate cancer resistant to castration with modalities of nuclear medicine such as Lutetium-177 (Lu-177) marked PSMA (prostate-specific membrane antigen) has become more prevalent. Lu-177 with PSMA is administered intravenous, spreading radioactivity through the body of the patient. The agent, reaching the cancerous prostate cells and metastasis, shows its effect by the ionizing beta rays. PSMA also affects healthy tissues such as the kidney, salivary glands, and lacrimal glands, meaning that also healthy tissue is affected by the radiation. In order to avoid toxicity within the kidneys, administration of lower kidney doses are recommended. Hence, dosimetric calculations must be conducted before treating patients with Lu-177 PSMA. While the beta rays of Lu-177 treats the tumor, gamma rays and the SPECT system aids in visualizing the process, which is crucial when analyzing critical organs such as the kidney and their bio-breakdown progress over time of due to Lu-177. With this observational measurement (this information) and the MIRD (Medical Internal Radiation Dosimetry), the radiation level critical organs are exposed to can be calculated individually for each patient. In this study, we aim to plan an individual dosimetry for each patient undergoing Lu-177 PSMA treatment. In order to quantitatively visualize Lu-177 in the SPECT/CT system of the Yeditepe University Hospital Nuclear Medicine department, the necessary imaging and reconstruction parameters are determined. Furthermore, count-activity calibration is defined whereas the obtained data is conducted to determine specific dosimetry calculation for each patient individually. Currently, patient-specific dosimetry studies are being done by either SPECT systems used for visualization. Methods of visualization must be calibrated during the adjusting of the visualization parameters. In this thesis, the calibration and parameter are designated in order to plan patient-specific dosimetry studies. This scientific study will also aid another study currently conducted at the Yeditepe University Hospital Nuclear Medicine Department on DOTATATE, a different peptide connected to Lu-177, used for neuroendocrine tumor treatment, by also allowing for the calculation of patient-specific dosimetries. Additionally, this study will lead to the safe treatment of patients as well as new studies focusing on dose-reaction relationships at tumors in similar treatment modalities. Key words: Prostate Cancer, Nuclear Medicine Treatment, Dosımetry, Quantitative, Lutetıum