Lithium as an adjunct to radioiodine therapy in Graves’ disease for prolonging the intrathyroidal effective half-life of radioiodine

Summary:

Aim: Evaluation of intrathyroidal kinetics of radioiodine with and without lithium as adjunct with respect to the increase in radiation dose delivered to the thyroid. Patients, methods: 267 patients in three groups were included in the study. Group I with 227 patients served as control group, Group II with 21 patients and Group III with 19 patients were distinguished by an intrathyroidal half-life of radioiodine below 3.5 days in the diagnostic test. Patients in Group III received 885 mg lithium carbonate a day for 2 weeks as adjunct to radioiodine therapy. Both diagnostic and therapeutic radioiodine kinetics were followed up by at least 10 uptake measurements within a minimum of 48 h. Kinetics of radioiodine were defined mathematically as balance of the thyroidal iodine intake and excretion by a twocompartment model. Results: Under therapy the maximum uptake of radioiodine was reduced by nearly 10% in all groups, in Group I, the effective half-life as well as the product of maximum uptake x effective half-life as an equivalent of radiation dose independent of thyroid volume was lowered in the same magnitude. In Group II, the energy- dose equivalent remained constant under therapy. With adjunct lithium in Group III, the effective half-life was prolonged significantly by factor 1.61 ± 0.49 and the volume- independent energy-dose equivalent by factor 1.39 ± 0.37. No severe side effects of lithium were observed. Conclusion: Using lithium as adjunct to radioiodine therapy increases the radiation dose delivered to the thyroid by 39% on average and nearly 30% of radioiodine activity can be saved in these patients. Lithium is recommended in patients with very short effective half-life in the diagnostic test in order to reduce the activity required and whole-body radiation dose.

Zusammenfassung:

Ziel der Untersuchung war es, die intrathyreoidale Radioiodkinetik mit und ohne Lithium als Zusatz zur Radioiodtherapie hinsichtlich einer Erhöhung der intrathyroidalen Herddosis zu erfassen. Patienten, Methodik: 267 Patienten in drei Gruppen nahmen and der Studie teil. Gruppe I (227 Patienten) diente als Kontrollgruppe, für die Gruppen II (21 Patienten) und III (19 Patienten) betrug die im Radioiodtest ermittelte effektive HWZ weniger als 3,5 Tage. Patienten der Gruppe III erhielten zeitgleich mit der therapeutischen Aktivität 885 mg Lithiumcarbonat täglich über zwei Wochen. Sowohl die diagnostische als auch therapeutische Radioiodkinetik wurde mit mindestens 10 Uptake- Messungen über wenigstens 48 Stunden verfolgt. Die Radioiodkinetik wurde mathematisch mittels eines 2-Kompartimentmodells als Gleichgewicht zwischen thyroidaler Anreicherung und Ausscheidung beschrieben. Ergebnisse: In allen drei Gruppen zeigte sich unter der Radioiodtherapie eine Abnahme des maximalen Radioiod-Uptakes um ca. 10%, in Gruppe I nahm sowohl die effektive HWZ als auch das Produkt aus maximalem Uptake x effektiver HWZ als vom Schilddrüsenvolumen unabhängiges Äquivalent der Strahlendosis im gleichem Maße ab, während in Gruppe II die Äquivalentenergiedosis konstant blieb. Mit Lithiumzusatz in Gruppe III verlängerte sich die effektive HWZ um den Faktor 1,61 ± 0,49 und die volumenunabhängige Äquivalentenergiedosis um den Faktor 1,39 ± 0,37. Schwerwiegende Nebenwirkungen von Lithium wurden nicht beobachtet. Schlussfolgerung: Durch Lithium als Zusatz zur Radioiodtherapie kann die intrathyroidale Herddosis im Mittel um 39% erhöht werden und knapp 30% an Aktivität eingespart werden. Lithium wird besonders bei Patienten mit sehr kurzer HWZ im Radioiodtest empfohlen, um die erforderliche Aktivität von Radioiod und die Ganzkörperstrahlenexposition zu verringern.

Key words:

Lithium - radioiodine therapy - Graves’ - disease - dosimetry

Schlüsselwörter:

Lithium - Radioiodtherapie - Morbus Basedow - Dosimetrie

• References

• 1 Alexander EK, Larsen PR. High dose of ¹³¹I therapy for the treatment of hyperthyroidism caused by Graves’ disease. J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 1073-7.
• 2 Bal CS, Kumur A, Pandey RM. A randomized controlled trial to evaluate the adjuvant effect of lithium on radioiodine treatment of hyperthyroidism. Thyroid 2002; 12: 399-505.
• 3 Bockisch A, Jamitzky T, Derwanz R. et al. Optimized dose planning of radioiodine therapy of benign thyroid diseases. J Nuc Med 1993; 34: 1632-8.
• 4 Bogazzi F, Bartalena L, Campomori A. et al. Comparison of radioiodine with radioiodine plus lithium in the treatment of Graves’ hyperthyroidism. Endocrinol Metab 1999; 84: 499-503.
• 5 Bogazzi F, Bartalena L, Campomori A. et al. Treatment with lithium prevents serum thyroid hormone increase after withdrawal and radioiodine therapy in patients with Graves’ disease. J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 4490-5.
• 6 Brunn J, Block U, Ruf G. et al. Volumetric analysis of thyroid lobes by real-time ultrasound. Dtsch Med Wochenschr 1981; 106: 1338-40.
• 7 Cartagi B, Leprat F, Guyot M. et al. Optimized radioiodine therapy of Graves’disease: analysis of the delivered dose and of other possible factors affecting outcome. Eur J Endocrinol 1999; 141: 117-21.
• 8 Dunkelmann S, Neumann V, Staub U. et al. Results of a risk adapted and functional radioiodine therapy in Graves’ disease. Nuklearmedizin 2005; 44: 238-42.
• 9 Groth P, Dunkelmann S, Staub U. et al. Stunning der Schilddrüse – ein Früheffekt der Iod- 131-Therapie?. Nuklearmedizin 2005; 44: A103.
• 10 Kobe C, Weber I, Sudbrock F. et al. Dosisabhängigkeit des Radioiodtherapieerfolges beim M. Basedow. Nuklearmedizin 2006; 45: A70.
• 11 Körber C, Schneider P, Körber-Hafner N. et al. Antithyroid drugs as a factor influencing the outcome of radioiodine therapy in patients with Graves’ disease and toxic nodular goitre?. Eur J Nucl Med 2001; 28: 1360-4.
• 12 Larsen PR. Thyroidal triiodthyronine and thyroxine in Graves’ disease: correlation with presurgical treatment, thyroid status and iodine content. J Clin Endocrinol Metab 1975; 41: 1098-104.
• 13 Marinelli LD, Quinby EH, Hine GJ. Dosage determination with radioactive isotopes. Practical considerations in therapy and protection. Am J Roentgenol 1948; 59: 260-81.
• 14 Moka D, Dietlein M, Schicha H. Radioiodine therapy and thyrostatic drugs and iodine. Eur J Nucl Med 2002; 29: 486-91.
• 15 Murphy E, Bassler DJH, Bloom SR. et al. Lithium increases the efficacy of radioiodine in thyrotoxicosis by inhibiting the release of thyroxine from thyroid gland. Proceedings of the 84th Annual Meeting of the Endocrine Society San Francisco: 2002 June 19–22; p77.
• 16 Nüchel C, Boddenberg B, Schicha H. Die Bedeutung des Radioiodtestes für die Berechnung der Therapieaktivität bei gutartigen Schilddrüsenerkrankungen. Nuklearmedizin 1993; 32: 91-8.
• 17 Peters H, Fischer C, Bogner U. et al. Radioiodine therapy of Graves’ hyperthyroidism: standard vs. calculated ¹³¹I activity. Results from a prospective, randomized, multicentre study. Eur J Clin Invest 1995; 25: 186-93.
• 18 Rink T, Bormuth FJ, Braun S. et al. Concept and validation of a simple model of the intrathyroidal iodine kinetics. Nuklearmedizin 2004; 43: 21-5.
• 19 Robbins J. Perturbation of iodine metabolism by lithium. Math Biosci 1984; 72: 337-47.
• 20 Robertson I, Boddy K, Hooper MJ. et al. Total thyroidal content of iodine in thyrotoxic patients measured by in vivo neutron activation analysis. Clin Endocrinol 1976; 5: 151-7.
• 21 Schneider P, Körber C, Körber-Hafner N. et al. Verbessert die individuelle Bestimmung der effektiven Halbwertszeit die Ergebnisse der Radioiodtherapie des Morbus Basedow?. Nuklearmedizin 2002; 41: 240-4.
• 22 Schümichen C, Kettmann KB. Kombinierte Radioiod und Lithiumbehandlung der Hyperthyreose. In: Scriba PC, Rudorff KH, Weinheimer B. (eds). Schilddrüse 1981. Stuttgart: Thieme; 1982: 55-66.
• 23 Temple R, Berman M, Robbins J. et al. The use of lithium in the treatment of thyrotoxicosis. J Clin Invest 1972; 51: 2746-56.
• 24 Turner JG, Brownlie BE, Rogers TGH. Lithium as an adjunct effect to radioiodine therapy for thyrotoxicosis. Lancet 1976; 1: 614-5.
• 25 Urbannek V, Schmidt M, Moka D. et al. Influence of iodine application during radioiodine therapy in case of impending therapy failure. Nuklearmedizin 2000; 39: 108-12.
• 26 Wellner U, Alef K, Schicha H. Influence of physiological and pharmacological amounts of iodine on the ¹³¹I uptake of the thyroid gland – a model calculation. Nuklearmedizin 1996; 35: 251-63.