Inflammationsskanning Hvilken undersøgelse skal man vælge?

Inflammationsskanning Hvilken undersøgelse skal man vælge? Lene Rørdam Overlæge dr.med. Klinisk fysiologisk og nuklearmedicinsk afdeling Bispebjerg Hospital

Introduktion Inflammation er en kompleks vævsreaktion på en beskadigelse forårsaget af: Fysiske, kemiske,radioaktive eller immunologiske agentia. Akut inflammation: Vasodilatation,, øget karpermeabilitet,førende til exudation af væske og infiltration af leucocyter (især granulocyter) Kronisk inflammation: Vævsområdet infiltreret af makrofager, lymfocyter og plasmaceller (i mindre grad af granulocyter)

Infektionsdiagnostik Leucocyt-skintigrafi skintigrafi: Autologe leucocyter (fortrinsvis granulocyter) ) mærket in vitro med 111 In-oxin eller 99m Tc-HMPAO er stadig gold standard ved infektionsdiagnostik, da det er den eneste metode, som er specifik ved akut inflammation. 18F FGD-PET PET-skanning: Den primære metaboliske energikilde i aktiverede inflammationsceller (leucocyter( leucocyter,, makrofager og plasmaceller) er glycolyse,, hvorfor 18F FDG også kan bruges til inflammationsskintigrafi.

Infektionsdiagnostiske undersøgelser = Funktionelle undersøgelser Intravenous bolus af en radioaktiv tracer Det radioaktive stof er oftest 99m Tecnetium, 111 Indium (gamma-emitter) eller 18F FDG (positron( positron-emitter) Efter injektion af traceren udføres billedoptagelse (15 min. postinj. 24 h postinj.) Billedoptagelse: statiske eller dynamiske, lokale planare billeder, helkropsbilleder,, tomografi I kombination med CT med fusion af modaliteterne fås samtidig anatomisk lokalisation (hybrid skanning)

Hofte- og knæalloplastik Danmark: 7500 hoftealloplastikker/år 5500 knæalloplastikker/år Optil ca. 20% vil på et tidspunkt blive løse (bl( bl.a. fordi vi lever længere) hvilket ofte fører til revision 1%-2% bliver inficeret Af revisionsalloplastikkerne er infektionsraten 3%- 10% 1/3 indenfor 3 mdr. efter operationen 1/3 indenfor 1 år efter operationen 1/3 efter første år efter operationen

Den smertefulde alloplastik (hofte eller knæ) Ved løshed skal patienten have indsat en ny protese ved samme operation hvor man fjerner den gamle protese (et-trins trins-operation) Ved inficeret protese skal patienten have fjernet den gamle protese, derefter i antibiotisk behandling og efter fx 3 måneder kan der indsættes en ny protese (to-trins trins-operation)

Hofteprotesemateriale Love C et al. Semin Nucl Med 2009; 39:66-78

Patofysiologi Hyppigste årsag til a-septisk a løshed er inflammatorisk reaktion påp en eller flere protese komponenter Småpartikel rester fra protesebrudstykker (fx polyethylen fragmenter) aktiverer vævsfagocyter vsfagocyter Fagocytosen fører til stimulation af proinflammatoriske cytokiner (fx TNF-α, interleukin IL-6 6 og IL1β) og proteolytiske enzymer hvilket øger osteoklast aktiviteten Nedbryder knogle og brusk og aktiverer immun celler (makrofager, lymfocyter,, plasmaceller, kæmpeceller k (men ikke granulocyter!)) Det forhøjede inflammatoriske respons fører til progressiv osteolyse af den periprostetiske knogle

Differentiering mellem a-septisk og septisk løsning af en alloplastik er vigtig Kliniske tegn på infektion mangler ofte Parakliniske parametre (leucocyttal( leucocyttal,, SR, CRP) er hverken sensitive eller specifikke for infektion Led aspiration til dyrkning regnes for den definitive diagnostiske test men sensitiviteten er variabel (25%-90%), specificiteten er høj (92%-100%) Planar røntgenoptagelse er hverken sensitiv eller specifik CT skanning og MR skanning får problemer med artefaktdannelse p.gr gr.a. protesen Nuklearmedicinske billeddannelse får ikke artefakter p.gr gr.a. protesen

Nuklearmedicinske undersøgelser Knoglescintigrafi Meget sensitiv men ikke særlig specifik Opladning omkring asymptomatisk hofteprotese i mere end et år efter indsættelse (bl( bl.a. afhængig af protesemateriale) Opladning omkring asymptomatisk knæprotese kan ses over 2 år efter indsættelse (specielt tibiakomponent) Leucocytscintigrafi 99m Tc-HMPAO eller 111 Indium Evt. i kombination med knoglemarvscintigrafi 18F FDG-PET Kan det erstatte andre undersøgelser?

Knoglescintigrafi Proteseløshed (?) Proteseinfektion (?) Love C et al. Semin Nucl Med 2009; 39:66-78

Proteseinfektion Proteseløshed Love C et al. Semin Nucl Med 2009; 39:66-78

Knoglescintigrafi Asymptomatisk Inficeret Løst Asymptomatisk Love C et al. Semin Nucl Med 2009; 39:66-78

Sammenligning af præoperativ knoglescintigrafi (+evt. leucocytscintigrafi) med det post-operative fund hos patienter med den smertefulde alloplastik (+ / løshed(evt. infektion)) Hoftealloplastik: 71% af scintigrafierne gav rigtig diagnose 0% af scintigrafierne gav forkert diagnose 29% af scintigrafierne kunne ikke fortolkes (fundet kunne være følger efter indsættelse af alloplastikken) Knæalloplastik: 38% af scintigrafierne gav rigtig diagnose 25% af scintigrafierne gav forkert diagnose 38% af scintigrafierne kunne ikke fortolkes (fundet kunne være følger efter indsættelse af alloplastikken) Ditlevsen JM & Hancock NB: Poster ved aktuelle møde

Løshed eller infektion? Ved infektion er der tilstedeværelse af granulocyter hvorfor hvorfor mærkning af disse synes rationel: Leucocytscintigrafi

Leucocytscintigrafi: Fortolkning i forhold til hvilken reference? Ingen leucocytophobning = Ingen infektion Ved leucocytophobning på leucocytscintigrafien: 1) Modsatte side som reference? 2) Knoglescintigrafi som reference? 3) Knoglemarvscintigrafi som reference? 64 årig kvinde der i februar 2004 fik indsat knæalloplastik på hø. side. Efterforløbet kompliceret med infektion. Nu ikke klinisk mistanke om infektion, men der er forhøjede infektionsparametre hvorfor der ønskes leucocytscintigrafi. Dec. 2004 leucocytscintigrafi med 99m Tc-HMPAO

På baggrund af scintigrafien kom patienten i langvarig antibiotisk behandling. Patienten har nu været uden antibiotika i 3 måneder. Der er normale infektions-parametre og ingen tiltagende symptomer hos patienten, men klinikeren ønsker for en sikkerheds skyld en ny leucocytscintigrafi. Der udføres leucocytscintigrafi med 99m Tc- HMPAO. 2 dage senere udføres knoglemarv scintigrafi

Ve. sidig marvsøm, nu bakteriæmi (staf. aureus.), har også sår på nates Leucocytscintigrafi med 99m Tc-HMPAO

Osteosyntesemateriale fjernet fra ve. hofte for 2 md siden Nu tvetydige infektionsparametre

2 dage efter leucocytscintigrafi udføres knoglemarvsscintigrafi

Leucocytscintigrafi ved smertefuld hoftealloplastik Retrospektiv undersøgelse af 76 leucocytscintigrafier 25 positive og 51 negative scintigrafier 81% sande positive 94% sande negative 6% falske positive 19% falske negative Sensitivitet: 81% Specificitet: 90% Simonsen L et al. Acta Orthopaedica 2007; 78: 640-47

Pre-operativ diagnose af infektion af knæ-alloplastik: En algoritme Positiv knoglescintigrafi Savarino L et al. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2009; 17: 667-675

Leucocytscintigrafi eller 18F FDG-PET? Leucocyt scintigra fi Fordele Specifik mht infektion/inflammation med leucocyter (granulocyter) Lavere stråledosis Ulemper In vitro mærkning af leucocyterne Scanning 4-244 timer efter blodprøve Planare billeder giver nedsat følsomhed og anatomisk lokalisation 18 F-FDG FDG PET Ingen in vitro mærkning Kræver ikke tilstedeværelse af leucocyter Scanning 45-60 min efter injektion Høj spatial- og kontrast opløsning Ikke specifik markør r for infektion/inflammation men også andre inflammatoriske celler såsom s som lymfocyter og makrofager, desuden andre celler med høj h glucosse metabolisme (cancerceller) Uspecifik optagelse/udskillelse i nyre- urinveje, colon og hjernen Kræver en fastende patient Nedsat følsomhed f ved højt h blodsukker Kræver dedikeret (dyrt) apparatur

Sammenligning mellem 18F FDG-PET og leucocytscintigrafi ved mistanke om infektion af en hofte alloplastik 17 patienter suspekt for infektion i en hofte alloplastik og 7 patienter med 10 asymptomatiske hofte alloplastikker : 18F FDG-PET og 99m Tc-HMPAO leucocytscintigrafi (inkl. SPECT) samt planar knoglescintigrafi indenfor 2 uger Vanquickenborne B et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2003; 30: 705-715

Resultat Konklusion: Samme sensitivitet for 18 FDG-PET og leucocytscintigrafi men specificiteten noget lavere for PET i forhold til knogle/leucocyt scintigrafi. Vanquickenborne B et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2003; 30: 705-715

Sammenligning mellem 18F FDG-PET og leucocytscintigrafi ved mistanke om infektion af en hofte alloplastik 46 patienter med 51 hofte alloplastikker suspekt for infektion : 18F FDG-PET og 111 In leucocytscintigrafi / 99m Tc-Sulfocolloid scintigrafi indenfor 2 dage. 43 patienter med hofte alloplastikker suspekt for infektion samt 36 patienter med asyptomatiske hofte alloplastikker fik kun foretaget 18F FDG-PET. Resultat: Konklusion: 18F FDG-PET er en lovende diagnostisk undersøgelse til at skelne septisk fra aseptisk løshed. Pill SG et al. J Atrhroplasty 2006; 21(suppl 2): 91-17.

18F FDG-PET ved symptomgivende hoftealloplastik og/eller knæalloplastik Systematisk review og metaanalyse: I alt 11 arbejder (indsamlet indtil marts 2008) med minimum 6 måneders follow up I alt 635 alloplastikker (~525 hoftealloplastikker) Kwee TC et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2008; 35: 2122-2132.

Resultat Sensitivitet: Hofter: 82.1% (95%CI = 68.0%-90.8%) Knæ: 86.6% (95%CI = 79.7%-91.4%) Specificitet: Hofter: 89.8% Knæ: 74.8% Kwee TC et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2008; 35: 2122-2132.

Den store forskel i resultatet på de forskellige studier skyldes bl.a. måden PET scanningen fortolkes på Reinartz P et al. J Bone Joint Surg Br 2005; 87: 465-470

En konventionel PET scanner med en Cesium eller Germanium kilde til attenuation er ikke påvirket af metal på samme måde som en PET/CT scanner, hvorfor man altid skal kontrollere de non-attenuations korrigerede billeder ved PET/CT. Zhuang H et al. Radiol Clin N Am 2007; 45: 711-718

80 årig kvinde kommer til kontrol af colon cancer Hø.sidig hofte alloplastik 4 år tidligere

Videre udredning af patienten viser hun har infektion omkring hoftealloplastikken (stafylococcer). Der foretages to trins operation og hun har nu haft sin nye hoftealloplastik i 5 måneder uden klager

79-årig mand indlagt på hudafdelingen Indsat hø.sidig hoftealloplastik i 2004. Gennem de sidste 3 år haft recidiverende rødme, hævelse og ømhed omkring hø. UE især låret. Flere gange behandlet med antibiotika på mistanke om erysipilas eller anden infektion. Aktuelt indlagt med 2 måneders svær hævelse af hø. UE og rødligt udslet i huden på låret strækkende sig ned til underbenet samt forstørrede glandler i hø. lyskeregion. På mistanke om eosinofil faciitis udføres hudbiopsi som viser tegn til fibrose og kronisk inflammation. UL-skanning af UE vise forstørret prostata og forstørrede glandler op langs iliakakarrene obs. for malignitet. Kommer til PET/CT skanning

18F FDG-PET/CT

18F FDG-PET/CT

18F FDG-PET/CT

Patienten blev opereret Klinisk tegn på svær kronisk infektion Femurkomponenten sad fast Acetabulum var delvis løs Alle dyrkninger var positive for stafylcoccer Har Girdlestone status og venter på ny operation med indsættelse af protese i næste uge.

Konklusion 18 FDG optagelse omkring hoved og hals ses ofte (især 1-1½ 1 1½ år efter operation, men er set optil 20 år efter operation), kan evt. være aseptisk løsning. 18 FDG optagelse mellem knogleskaft og protese og evt. ud i bløddele tyder på septisk løsning. Leucocytscintigrafi er stadig Gold standard indtil der er fundet en bedre måde at skelne infektion fra aseptisk inflammation Love C et al. Semin Nucl Med 2009, 39; 66-78

Cases Sammenligning af fund ved: Leucocytscintigrafi 18F FDG-PET/CT Operationsfund

49-årig kvinde der tidligere spillede håndbold på højt plan, har en korsbåndsskade som er blevet opereret x 8. Marts 09 indsat TKA

På grund af igangsætningssmerter foretages en knoglescintigrafi

3 timer efter injektion Leucocytscintigrafi med 99m Tc-HMPAO mærkede leucocyter

21 timer efter injektion Leucocytscintigrafi med 99m Tc-HMPAO mærkede leucocyter

Konklusion af leucocyt/marv scintigrafi: Tegn til infektion sv.t. lateralsiden af femur ingen ingen tegn til infektion i tibia. Knoglemarvsscintigrafi med 99m Tc-Nanocoll

18F FDG-PET/CT

18F FDG-PET/CT

Patienten opereres Klinisk mistanke om infektion sv.. t. lateralsiden af femur men dyrkning fra borebiopsi er negativ. Klinisk ingen infektion sv.. t. tibia,, og dyrkning fra borebiopsi er negativ

66-årig mand pådrog sig hoftefraktur med indsættelse af hybrid hoftealloplastik. 10 dage senere fraktur af trochanter major hvorefter der indsættes en cementeret protese. Siden sidste operation haft smerter sv.t. højre hofte ved gang. Pt. har type 2 DM

Knoglescintigrafi hø

Leucocytscintigrafi med 99m Tc-HMPAO mærkede leucocyter 3 timer efter injektion hø hø 22 timer efter injektion

18F FDG-PET/CT

18F FDG-PET/CT

Patienten opereres Protesen sidder fuldstændig løs Tegn til infektion ved spidsen af trochanter major Egentlig absces beliggende langs medialsiden af femurskaft 10 cm distalt for trochanter minor Patienten har nu Girdlestone status sv. t. højre hofte

Leucocytscintigrafi med 99m Tc-HMPAO mærkede leucocyter 3 timer efter injektion hø hø 22 timer efter injektion

18F FDG-PET/CT