Advanced

Tomographic ventilation-perfusion lung scintigraphy in cardiopulmonary disease

Jögi, Jonas LU (2011) In Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series 2011:4.
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

En välfungerande andning med utbyte av syrgas och koldioxid mellan kroppen och omgivningen är en förutsättning för liv. För att detta gasutbyte ska fungera krävs bl. a. att ventilationen, dvs. in- och utflödet av luft i lungorna, står i balans med blodflödet genom lungorna. I lungorna tar blodet emot syrgas som behövs för att cellerna i kroppen ska fungera och samtidigt avges den koldioxid som kroppen bildat i ämnesomsättningen. Det finns många sjukdomstillstånd i hjärta och lungor som kan påverka gasutbytet negativt. Flera av dem är allvarliga och några behöver snabb behandling. Exempel på sådana sjukdomstillstånd är lungembolism (LE), hjärtsvikt och kronisk obstruktiv lungsjukdom... (More)
Popular Abstract in Swedish

En välfungerande andning med utbyte av syrgas och koldioxid mellan kroppen och omgivningen är en förutsättning för liv. För att detta gasutbyte ska fungera krävs bl. a. att ventilationen, dvs. in- och utflödet av luft i lungorna, står i balans med blodflödet genom lungorna. I lungorna tar blodet emot syrgas som behövs för att cellerna i kroppen ska fungera och samtidigt avges den koldioxid som kroppen bildat i ämnesomsättningen. Det finns många sjukdomstillstånd i hjärta och lungor som kan påverka gasutbytet negativt. Flera av dem är allvarliga och några behöver snabb behandling. Exempel på sådana sjukdomstillstånd är lungembolism (LE), hjärtsvikt och kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL).

Akut LE kan uppträda när man drabbats av en blodpropp i benen. Bitar av det levrade blodet i benen kan då lossna och transporteras till lungorna där det orsakar en avstängning av ett eller flera kärl. LE är ett allvarligt tillstånd som kräver snabb behandling med blodförtunnande mediciner.

Hjärtsvikt kännetecknas av att hjärtat inte längre klarar att tillgodose de krav som kroppen ställer. Patienten drabbas då av andfåddhet, tilltagande trötthet och vätskeansamling i bland annat lungorna. En tidigt insatt behandling förbättrar oftast förloppet för patienten.

KOL är en inflammatorisk sjukdom som främst drabbar luftvägar och lungvävnad. Sjukdomen leder till att luftflödet hindras och till att lungvävnaden förstörs; det bildas emfysem. Rökning är orsaken till KOL i 90 % av fallen. Många har KOL utan att veta om det eftersom besvären kommer smygande. En tidig diagnos är viktig eftersom tidigt insatta åtgärder med rökstopp är den effektivaste behandlingen.

Besvären som dessa olika sjukdomstillstånd orsakar, i form av t ex andfåddhet, tilltagande trötthet, obehag från bröstet och hosta, är gemensamma. Tillvägagångssätten för att ställa diagnoserna LE, hjärtsvikt och KOL skiljer sig dock åt. Detta leder till ett diagnostiskt dilemma som förstärks av det faktum att sjukdomarna ofta förekommer samtidigt.

Fördelningen av ventilationen och blodflödet i lungorna kan avbildas med lungscintigrafi. Lungscintigrafi är en nuklearmedicinsk metod som främst använts för att diagnostisera akut LE. På senare år har introduktionen av 3-dimensionell tomografisk lungscintigrafi (V/P SPECT) lett till en förbättrad diagnostik avseende LE. V/P SPECT skulle också kunna ha en roll i uppföljningen av patienter som drabbats av LE för att möjliggöra en mer individuellt anpassad medicinering. Detta är dock ännu inte studerat. Förändringar i ventilation och lungblodflöde ses också vid hjärtsvikt och KOL. V/P SPECT skulle eventuellt även kunna bidra till en bättre diagnostik och klassificering av dessa tillstånd. Denna avhandling fokuserar således på den möjliga rollen för V/P SPECT vid uppföljning av LE och vid diagnostik och klassificering av hjärtsvikt och KOL.

I studie I fann vi att V/P SPECT kan användas för att diagnostisera vänstersidig hjärtsvikt. Finner man en omfördelning av blodflödet till mer högt belägna delar av lungorna talar detta med relativt stor säkerhet för att patienten lider av vänstersidig hjärtsvikt. I studien utvecklade vi också en programvara för att objektivt beräkna denna omfördelning av blodflödet. En annan observation var att förekomsten av hjärtsvikt var så hög som 15 % hos patienter där man egentligen misstänkte ett de led av LE.

För att kunna studera ventilationen är det viktigt att de radioaktiva ämnen som används verkligen avbildar ventilationen på ett tillförlitligt sett. De måste därför följa luftströmmarna ända ut i lungornas minsta delar, alveolerna. Oftast används Technetium (99mTc) märkta aerosoler som patienten får andas in. Detta är lätthanterligt och ger en låg stråldos till patienten. De vanligaste aerosolerna är 99mTc-DTPA och 99mTc-Technegas. Trots att dessa aerosoler skiljer sig åt i sina egenskaper har man ännu inte studerat hur deras förmåga att avspegla ventilation skiljer sig hos en och samma patient. I studie II ville vi därför studera detta, både hos patienter med och hos patienter utan KOL. Vi fann att 99mTc-Technegas, pga en jämnare fördelning och en bättre förmåga att tränga ut i lungornas periferi, är att föredra vid ventilationsstudier med V/P SPECT.

I studie III använde vi oss av V/P SPECT för att studera patienter med KOL. Resultaten från V/P SPECT undersökningarna jämfördes med resultaten från spirometri och skiktröntgen (CT) samt relaterades till hur mycket symtom och vilken grad av funktionsnedsättning patienterna hade. Denna studie talar för att V/P SPECT kan bidra vid diagnostiken av KOL och att V/P SPECT också kan användas för att bedöma svårighetsgraden av den obstruktiva lungsjukdomen.

I studie IV använde vi V/P SPECT för att följa sjukdomsförloppet för patienter som behandlades för akut LE. Patienterna följdes med upprepade V/P SPECT undersökningar under sex månader för att se hur fort störningarna i blodflödet normaliserades. I denna studie fann vi att den förbättring av lungfunktionen som sker, den sker inom de första tre månaderna. Blodflödesstörningar som kvarstår efter tre månader förefaller sedan att kvarstå väsentligen oförändrade. Bland de patienter som ingick i studien hade c:a 20% kvarstående defekter i blodflödet tre månader efter diagnos, trots att de alla då var fria från besvär. Kvarstående lungembolier är en riskfaktor för att utveckla förhöjda tryck i lungartärerna. Även om större studier behövs, talar detta för att en objektiv uppföljning med V/P SPECT 3 månader efter akut LE kan vara betydelsefull för att bättre styra den fortsatta handläggningen av patienterna. (Less)
Abstract
Respiration relies, among other things, on the balance between regional ventilation and perfusion in the lungs. There are many cardiopulmonary diseases, such as pulmonary embolism (PE), chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and left heart failure (LHF), which can affect respiration negatively. The diagnosis of PE, COPD and LHF follows separate diagnostic pathways. However, the symptoms that cause the patient to seek medical care are overlapping. This results in a diagnostic dilemma that is complicated by the fact that cardiopulmonary diseases often coexist. Ventilation and perfusion can be imaged with lung scintigraphy. Lung scintigraphy is primarily used to diagnose PE. The introduction of 3-dimensional tomographic lung... (More)
Respiration relies, among other things, on the balance between regional ventilation and perfusion in the lungs. There are many cardiopulmonary diseases, such as pulmonary embolism (PE), chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and left heart failure (LHF), which can affect respiration negatively. The diagnosis of PE, COPD and LHF follows separate diagnostic pathways. However, the symptoms that cause the patient to seek medical care are overlapping. This results in a diagnostic dilemma that is complicated by the fact that cardiopulmonary diseases often coexist. Ventilation and perfusion can be imaged with lung scintigraphy. Lung scintigraphy is primarily used to diagnose PE. The introduction of 3-dimensional tomographic lung scintigraphy (V/P SPECT) has resulted in an improved accuracy in the diagnosis of PE. Follow-up with V/P SPECT may lead to better individualization of PE treatment, but has not yet been evaluated. Changes in ventilation and perfusion are also found in COPD and LHF. V/P SPECT may have a clinical role in the diagnosis and characterization of COPD and LHF, but this has been insufficiently studied. Therefore, this thesis focuses on the potential role for V/P SPECT in the follow-up of PE and in the diagnosis and classification of LHF and COPD.

In study I, we found that V/P SPECT can be used to diagnose LHF with a high positive predictive value. We developed an algorithm to objectively calculate perfusion gradients and found that an inverted gravitational gradient in the lungs is indicative of LHF. It was also shown that LHF was common among patients with suspected PE. In study II we compared ventilation studies performed with 99mTc-DTPA and 99mTc-Technegas, in patients with and without COPD. This study showed that 99mTc-Technegas, due to a more homogeneous distribution with less focal deposition and better peripheral penetration, should be regarded as the preferred radioaerosol in V/P SPECT studies. Study III indicated an additional value of V/P SPECT in the diagnosis of COPD. V/P SPECT could also be used to characterize the severity of COPD. In study IV, we found that restoration of regional perfusion after acute PE occurred during the first 3 months of treatment, but not thereafter. Follow-up after an episode of PE, using V/P SPECT, seems important since about 20% of the patients in the study had remaining perfusion defects at 3 months after diagnosis, although all were free from symptoms. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Professor Hedenstierna, Göran, Uppsala University, Uppsala, Sweden
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Technegas, Ventilation-Perfusion Single Photon Emission Computed Tomography, Chronic obstructive pulmonary disease, Heart failure, Pulmonary embolism
in
Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
volume
2011:4
pages
130 pages
publisher
Department of Clinical Physiology, Lund University
defense location
Föreläsningssal 3, Main building, Skåne University Hospital, Lund
defense date
2011-01-14 09:00
ISSN
1652-8220
ISBN
978-91-86671-50-1
language
English
LU publication?
yes
id
3eb7fe37-ad8e-482b-a224-5fb8a44486a0 (old id 1737198)
date added to LUP
2010-12-22 07:54:34
date last changed
2016-09-19 08:44:49
@phdthesis{3eb7fe37-ad8e-482b-a224-5fb8a44486a0,
  abstract     = {Respiration relies, among other things, on the balance between regional ventilation and perfusion in the lungs. There are many cardiopulmonary diseases, such as pulmonary embolism (PE), chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and left heart failure (LHF), which can affect respiration negatively. The diagnosis of PE, COPD and LHF follows separate diagnostic pathways. However, the symptoms that cause the patient to seek medical care are overlapping. This results in a diagnostic dilemma that is complicated by the fact that cardiopulmonary diseases often coexist. Ventilation and perfusion can be imaged with lung scintigraphy. Lung scintigraphy is primarily used to diagnose PE. The introduction of 3-dimensional tomographic lung scintigraphy (V/P SPECT) has resulted in an improved accuracy in the diagnosis of PE. Follow-up with V/P SPECT may lead to better individualization of PE treatment, but has not yet been evaluated. Changes in ventilation and perfusion are also found in COPD and LHF. V/P SPECT may have a clinical role in the diagnosis and characterization of COPD and LHF, but this has been insufficiently studied. Therefore, this thesis focuses on the potential role for V/P SPECT in the follow-up of PE and in the diagnosis and classification of LHF and COPD.<br/><br>
In study I, we found that V/P SPECT can be used to diagnose LHF with a high positive predictive value. We developed an algorithm to objectively calculate perfusion gradients and found that an inverted gravitational gradient in the lungs is indicative of LHF. It was also shown that LHF was common among patients with suspected PE. In study II we compared ventilation studies performed with 99mTc-DTPA and 99mTc-Technegas, in patients with and without COPD. This study showed that 99mTc-Technegas, due to a more homogeneous distribution with less focal deposition and better peripheral penetration, should be regarded as the preferred radioaerosol in V/P SPECT studies. Study III indicated an additional value of V/P SPECT in the diagnosis of COPD. V/P SPECT could also be used to characterize the severity of COPD. In study IV, we found that restoration of regional perfusion after acute PE occurred during the first 3 months of treatment, but not thereafter. Follow-up after an episode of PE, using V/P SPECT, seems important since about 20% of the patients in the study had remaining perfusion defects at 3 months after diagnosis, although all were free from symptoms.},
  author       = {Jögi, Jonas},
  isbn         = {978-91-86671-50-1},
  issn         = {1652-8220},
  keyword      = {Technegas,Ventilation-Perfusion Single Photon Emission Computed Tomography,Chronic obstructive pulmonary disease,Heart failure,Pulmonary embolism},
  language     = {eng},
  pages        = {130},
  publisher    = {Department of Clinical Physiology, Lund University},
  school       = {Lund University},
  series       = {Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series},
  title        = {Tomographic ventilation-perfusion lung scintigraphy in cardiopulmonary disease},
  volume       = {2011:4},
  year         = {2011},
}