Computational and experimental methods for imaging and dosimetry in ¹⁷⁷Lu radionuclide therapy: Classical and novel gamma cameras

Radionuklidterapi är en form av strålbehandling där sjukdom behandlas genom att ett radioaktivt ämne tillförs till kroppen. Typiskt sett består det tillförda ämnet av två sammankopplade komponenter: Dels en radionuklid (radioaktiv variant av ett viss grundämne) och dels ett läkemedel vars egenskaper gör att det tas upp i det sjuka området. Ofta tillförs det radioaktiva läkemedlet via injektion i ett blodkärl, efter vilket ämnet cirkulerar runt i kroppen och ackumuleras företrädesvis i det sjuka området och minimalt i normala organ. Radioisotopen avger joniserande strålning som skadar ett omkringliggande område, och ackumulering av skador till det sjuka området ger radionuklidterapin dess behandlande verkan. Joniserande strålnings interaktion med omgivningen kan mätas genom måttet absorberad dos, som anger den totala mängden energi som joniserande strålning har avgett till massan inom ett område. Ofta används en radionuklid som avger joniserande strålning med lagom kort räckvidd så att den större delen av energin absorberas inom ett närliggande område. Vissa radionuklider kan även avge gammastrålning med längre räckvidd, vilket öppnar för möjligheten att avbilda läkemedlets fördelning med en gammakamera.

Radionuklidterapi är någorlunda unikt jämfört med andra former av strålbehandling, på så sätt att den absorberade dosen till sjuka områden och normala organ avgörs av hur patientens kropp tar upp läkemedlet, något som kan variera mellan patienter. Normala organ riskerar att ta viss skada, beroende på hur läkemedlet tas upp i kroppen samt vilken räckvidd den joniserande strålningen har. Det finns därmed möjlighet till att optimera behandlingen genom att justera mängden radioaktivt läkemedel som injiceras så att maximal behandlingseffekt erhålls med minimala sidoeffekter. Att beräkna den absorberade dosen innebär att det radioaktiva läkemedlets tids-beroende cirkulering i kroppen behöver bestämmas. Denna cirkulering studeras ofta genom bildtagningar med en gammakamera vid ett antal tillfällen. Att utföra upprepade biltagningar och analysera bilderna kan dock vara tid- och resurs-krävande för kliniken, samt obekvämt för patienterna. För närvarande finns det begränsat med evidens för att dosberäkningar kan användas för att ge ett mervärde till behandlingar, och många kliniker använder istället förutbestämda doseringar. Det finns därmed ett värde i att utveckla nya metoder som underlättar dosberäkningar eller studerandet av upptaget av läkemedel, så att mer kunskap kan samlas in inom området. På sikt kan sådan kunskap leda till att individoptimerade behandlingar baserade på dosberäkningar kan introduceras i större utsträckning.

I denna avhandling har mycket fokus lagts på tumörer inom behandling med ett specifikt radioaktivt läkemedel ([¹⁷⁷Lu]Lu-DOTA-TATE). Inom ett arbete utvecklades och undersöktes en metod för dosberäkning inom ett specifikt bildmaterial. I ett senare arbete applicerades denna metod i en större uppsättning bilder, vilket möjliggjorde en studie av läkemedlets upptag inom tumörer och de resulterade absorberade doserna över många återkommande behandlingar. De tre övriga arbetena fokuserar på en handhållen gammakamera och grunderna läggs för att använda denna inom radionuklidterapi. Kameran är av intresse då det är enkelt att utföra bildtagningar med den, vilket innebär att den skulle kunna användas för att studera upptaget av radioaktiva läkemedel med en större mängd bildtagningar än vad som är praktiskt med en vanlig gammakamera. Den handhållna kamerans arbeten handlar inledningsvis om karakterisering genom mätningar och datorsimuleringar för att få en bättre förståelse av hur kameran fungerar. Ett slutligt arbete handlar även om utvecklingen av en metod med vilken den absoluta mängden av upptaget radioaktivt läkemedel kan skattas från mätningar kameran.