Kvantitativ [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI-analyse til vurdering af dynamisk knogleomsætning hos en patient med Facetogen lændesmerter

Summary

Billedbehandlings teknikker, der afspejler dynamisk knogleomsætning, kan hjælpe med at karakterisere en bred vifte af knogle patologier. Vi præsenterer detaljerede metoder til at udføre og analysere dynamiske [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI-data hos en patient med facetogen lændesmerter ved hjælp af lænde facet leddene som en prototypisk region af interesse.

Abstract

Billedbehandlings teknikker, der afspejler dynamisk knogleomsætning, kan hjælpe med at karakterisere en bred vifte af knogle patologier. Bone er et dynamisk væv, der gennemgår kontinuerlig Remodeling med den konkurrerende aktivitet af osteoblaster, som producerer den nye knoglematrix, og osteoklaster, hvis funktion er at eliminere mineraliseret knogle. [¹⁸F]-NAF er en positron emission tomografi (PET) radiotracer, der muliggør visualisering af knogle metabolisme. [¹⁸F]-NAF er kemisk absorberet i hydroxyapatit i knogle matrixen ved osteoblaster og kan således ikke-invasivt detektere osteoblastisk aktivitet, hvilket er okkult for konventionelle billedbehandlings teknikker. Kinetisk modellering af dynamiske [¹⁸F]-NAF-Pet-data giver detaljerede kvantitative målinger af knogle metabolisme. Konventionelle semi-kvantitative PET data, som udnytter standardiserede optagelses værdier (SUVs) som et mål for radiotracer aktivitet, omtales som en statisk teknik på grund af sit øjebliksbillede af Tracer optagelse i tid.  Kinetic Modeling, dog, udnytter dynamiske billeddata, hvor Tracer niveauer er kontinuerligt erhvervet giver Tracer optagelse tidsmæssig opløsning. Fra den kinetiske modellering af dynamiske data, kvantitative værdier som blodgennemstrømning og metaboliske sats (dvs., potentielt informative målinger af Tracer dynamik) kan udvindes, alle med hensyn til den målte aktivitet i billeddata. Når det kombineres med dobbelt modalitet PET-MRI, region-specifikke kinetiske data kan korreleres med anatomisk registreret høj opløsning strukturelle og patologiske oplysninger, der ydes af MRI. Målet med dette metodologiske manuskript er at skitsere detaljerede teknikker til udførelse og analyse af dynamiske [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI-data. Lænde facet leddet er et fælles sted for degenerative arthritis sygdom og en fælles årsag til aksiale lændesmerter.  Nylige undersøgelser tyder på [¹⁸F]-NAF-Pet kan tjene som en nyttig biomarkør af smertefuld facetogen sygdom.  Den menneskelige lænde facet fælles vil derfor blive brugt som en prototypiske region af interesse for dynamisk [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI-analyse i dette manuskript.

Introduction

Standard kliniske billedbehandlings teknikker for knogle patologi er primært begrænset til karakterisering af strukturelle ændringer, som kan være uspecifikke. For eksempel, asymptomatiske morfologiske abnormiteter relateret til den normale ældning kan skelnes fra degenerative ændringer, der er ansvarlige for svære smerter og handicap¹. Bone er et dynamisk væv, der gennemgår kontinuerlig Remodeling med den konkurrerende aktivitet af osteoblaster, som producerer den nye knoglematrix, og osteoklaster, hvis funktion er at eliminere mineraliseret knogle². [¹⁸F]-NAF er en positron emission tomografi (PET) radiotracer, der muliggør visualisering af knoglevæv metabolisme. [¹⁸F]-NAF er kemisk absorberet i hydroxyapatit i knogle matrixen ved osteoblaster og kan således ikke-invasivt påvise osteoblastisk aktivitet og derved detektere en metabolisk proces, der er okkult over for konventionelle billedbehandlings teknikker. Som følge heraf er [¹⁸F]-NAF blevet anvendt til karakterisering af knogle patologi i et stigende antal knoglelidelser, herunder neoplasmer, inflammatoriske og degenerative sygdomme i knoglen og leddene^3,4,5 .

PET data er mest almindeligt analyseret i en semi-kvantitativ måde, som let kan udføres i rutinemæssig klinisk praksis med standardiserede optagelses værdier (SUVs). Som en metrisk, SUVs er nyttige for klinikere, da de repræsenterer væv optagelse i forhold til resten af kroppen⁶. Værdier fra efterfølgende scanninger kan anvendes til at observere ændringer i optagelsen som følge af behandling eller sygdomsprogression. Den numeriske karakter af SUVs også aids i sammenligning mellem patienter og mellem efterfølgende scanninger hos den samme patient. Algoritmen bruges til at beregne SUVs, ligning 1, gør den antagelse, at Tracer er ligeligt fordelt i hele kroppen, og at Lean Body Mass præcist repræsenterer hele kroppen volumen. Som sådan er SUVs en semi-kvantitativ måling. For en given region af interesse (ROI), SUV_Max (den maksimale SUV værdi inden for et ROI), og SUV_gennemsnit (middelværdien af alle samplede SUV'er inden for et ROI) er almindeligt anvendt SUV målinger i klinisk praksis⁶.

Kinetic modellering af dynamiske PET data kan også udføres for mere detaljeret kvantitativ analyse. Mens SUV-dataindsamling er statisk, udnytter kinetiske Modeling dynamiske billeddata, hvor sporstof niveauer løbende erhverves, hvilket giver en tidsmæssig dimension.  Fra den mere komplekse kinetiske modellering af dynamiske data, kan kvantitative værdier og informative målinger af Tracer dynamik udvindes med hensyn til den målte aktivitet i billeddataene. En prøve model med to vævs-rum anvendt til dynamisk kinetisk modellering er vist i figur 1⁷.  C_p er koncentrationen af Tracer i blodplasmaet, mens c_e og c_t repræsenterer koncentrationen i det ubundne interstitielle rum og den bundne Tracer i målknogle matrixen hhv. K_1, k₂, k₃, k₄, er 4 sats parametre, der beskriver den kinetiske model for Tracer Wash ind/ud og binding. K₁ beskriver det sporstof, der er taget op fra arteriel plasma i interstitiel rum (C_t), k₂ beskriver den fraktion af Tracer, der spreder sig tilbage fra det interstitielle rum til plasma, k₃ beskriver den Tracer, der bevæger sig fra interstitiel (C_e) plads til knogle (c_t), og k₄ beskriver den Tracer, der bevæger sig fra knogle (c_t) tilbage til det interstitielle rum (c_e).

Figur 1 . En prøve to-vævs rum model til dynamisk kinetiske modellering. C_p er Tracer koncentrationen i blodplasmaet, c_e fri og ikke-specifikt bundet sporstof koncentration i væv, og c_t specifikt bundet Tracer koncentration i vævet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Patlak kinetiske model producerer K_{i_Patlak} som et mål for radiotracer tilstrømning sats (ml/CCM/min, cubic cm = CCM) fra blod puljen ind i knoglematrix. Spor tilstrømningen fra blod puljen til knogle matrixen kan derefter beregnes ved hjælp af ligning 2 og ligning 3 for henholdsvis k_{i_Patlak} og k_{i_NonLinear} . K_{i_Patlak} og k_{i_NonLinear} er de satser, hvormed [¹⁸F]-NAF forlader den arterielle blod pulje og uigenkaldeligt binder sig til en underordnet websted knoglematrix, ved hjælp af de to modeller hhv. En forskel mellem patlak og ikke-lineær kinetiske model er i deres udnyttelse af de dynamiske data. Patlak modellen kræver ligevægt skal opfyldes og derefter beregner tilstrømningen sats fra den etablerede lineære hældning. Patlak kinetiske model producerer K_{i_Patlak} tilstrømning satser, ved hjælp af en 24-minutters tid til ækvibrering af plasma pool, c_p, til ubundet pulje, c_u.  Den 24-minutters tid kan ændre sig afhængigt af den tid, for alle underordnede websteder til at nå ækvibration med plasma pool i prøven. Jo mere computationelt stringent ikke-lineær model bruger alle de tidsmæssige data til at passe en kurve.

Formålet med dette metodologiske manuskript er at skitsere detaljerede teknikker til udførelse af dynamiske [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI.  Lænde facet leddet er et fælles sted for degenerative arthritis sygdom og en fælles årsag til aksial lændesmerter⁸.  Nylige undersøgelser tyder på [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI kan tjene som en nyttig biomarkør af smertefuld facetogen sygdom⁹.  Den menneskelige lænde facet leddene fra en enkelt patient med facetogen lændesmerter vil således blive analyseret som en prototypiske ROI for dynamisk [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI-analyse.

Protocol

Denne prospektive gennemførlighedsundersøgelse rekrutterede patienter efter opnåelse af human Study IRB-godkendelse og i overensstemmelse med HIPAA-regulativer.

1. fantom

1. Fyld et hult cylindrisk fantom med en indsats, der har hule cylindre med en række diametre (5-38 mm) med 185 MBq af [¹⁸F]-NAF.
2. Generer et dæmpnings kort over fantomet ved hjælp af CT eller en skabelon, der tidligere er genereret for dette fantom.
3. Placer fantomet i centrum af PET/MR og erhverve PET data for 5-10 min optagelse af det resulterende billede ved hjælp af Imaging Console.
4. Rekonstruere ved hjælp af Imaging Console med CT-baseret dæmpning kort ved hjælp af en algoritme, der matcher med den samme rekonstruktion algoritme, der skal anvendes til billeddannelse mennesker.
5. Beregn den gennemsnitlige aktivitet i hver cylinder (venstre og højre) af samme størrelse for alle størrelser ved hjælp af freeware AMID.
6. Tabulere den gennemsnitlige aktivitet versus cylinderstørrelse.
7. De delvise volumen fejl (PVE) beregnes ved at dividere den gennemsnitlige aktivitet for hver cylinder med reference cylinderens gennemsnitlige aktivitet.
8. Plot PVE ved størrelsen af cylinderen.
9. Brug den lineære ligning mellem to-cylindrede størrelser, når du korrigerer for PVE i patientens data.

2. klargøring af patienten

1. Før rekruttering af patienter, indhente eventuelle nødvendige humane undersøgelse IRB godkendelse og overholde HIPPA regler.
2. Indføre passende inklusions-og udelukkelseskriterier for undersøgelsen af interesse.
   1. Inklusionskriterier var som følger: voksne, mindst 18 år med mulighed for informeret samtykke; en rapporteret historie af aksial ikke-radikulær lændesmerter; anbefalet af de interventionelle radiologer i rygsøjlen.
   2. Udelukkelseskriterierne var som følger: historien om fraktur eller tumor i rygsøjlen; kvinder, der er gravide eller ammer; kontraindikationer for at have MRI eller administration af Tracer eller kontrast; tidligere lænde kirurgi eller instrumentering.
3. Indhente patientens skriftlige, informerede samtykke, som er godkendt af Udvalget for menneskelig forskning.
4. Få relevant klinisk eksamen og/eller patient undersøgelsesdata, som er relevante for din undersøgelse af interesse.
5. Har emne ændring i kjole, etablere IV adgang, administrere graviditetstest, hvis patienten er kvinde og i den fødedygtige alder, kontrollere kreatinin/GFR for sikker brug af kontrast, og hente [¹⁸F]-NAF dosis. Coach patienten om vigtigheden af at forblive stadig i hele varigheden af eksamen.
6. Placer patient liggende og fødder først i pet/MRI.

3. Imaging protokol

1. Brug en 3,0 T PET/MRI scanner til samtidige kæledyr og MR image erhvervelse.
2. Brug den bageste array central Molecular Imaging array Coil til MR Imaging.
3. Sikre FOV af både MR og PET Imaging modaliteter er centreret til at dække den nedre rygsøjlen region fra T12 til S3.
4. De kliniske MRI-sekvenser for lændehvirvelsøjlen omfatter: sagittal T1 (gentagelse tid/ekko tid (TR/TE) = 510/8.6 MS, in-plane opløsning = 0,75 mm, gennem-plane opløsning = 4mm), sagittal T2 fedt mættet (FS) (TR/TE = 4208/86.2 MS, in-plane opløsning = 0,75 mm, gennem-plane opløsning = 4mm) aksial T2 hurtig afslapning hurtig spin ECHO (FRFSE) med og uden fedt mætning (TR/TE = 750/9.2 MS, in-plane opløsning = 0,7 mm, gennem-plane opløsning = 4mm), aksial T1 fast spin ekko (FSE) præ gadolinium (TR/ TE = 575/8,9 MS, in-plane opløsning = 0,65 mm, gennem-plane opløsning = 4mm), aksial T1 FSE post gadolinium (TR/TE = 562/8.6 MS, in-plane opløsning = 0,65 mm, gennem-plane opløsning = 4mm).
5. Injicer 0,1 mm/kg gadobutrol (1m gadavist) kontrast i patientens punkter fossa IV direkte, før du erhverver Mr-sekvenser, der kræver det.
6. Før den dynamiske PET-scanning indsprøjtes den radioaktive dosis af [¹⁸f]-NAF i patienten i en koncentration på 2,96 MBq/kg af [¹⁸f]-NAF.
7. Udfør en 60 min dynamisk PET-scanning ved hjælp af 3 separate tidsmæssige faser centreret over den nedre rygsøjlen, T12 til S3.
8. Erhverve den første fase af den dynamiske scanning med 12 frames af 10 s hver.
9. Erhverve den anden fase af 4 frames af 30 s hver.
10. Erhverve den sidste fase af 14 frames på 4 min hver.
11. Beregn MR-dæmpnings korrektion (MRAC) for området for lændehvirvelsøjlen ved hjælp af standardmetoden med to-punkts-Dixon. Den Dixon metode segmenter MR-signaler af fedt og vand i luft, blødt væv, lunge og fedt (men ikke knogle).
12. Sikre, at PET-data er co-registreret til aksiale T2-fedt mættede FRFSE-billeder.
13. Rekonstruere PET data på konsollen ved hjælp af følgende parametre: 60 cm synsfelt (FOV), 3 mm efter filter, standard Z-akse filter, 256 x 256 matrix, 28 subsets, og VPFX (tid af flyvning-bestilt under sæt forventning maksimering, TOF-OSEM) med 4 iterationer .
14. Sørg for genopbygning omfatter efter behandling til at korrigere for forfald, dæmpning, scatter, og Dead time.

4. billedanalyse

1. Har blindet radiolog fortolke de kliniske MRI-sekvenser.
2. Evaluere fedt-undertrykt T2-vægtede og fede undertrykte T1-vægtede post-kontrast sekvenser til klassificering facet synovitis som tidligere beskrevet af Czervionke og Fenton¹⁰.
   1. Brug følgende facet sortering er: MRI grad 0 = ingen abnormitet af facet leddet, 1 = unormal ekstraudstyr eller T2 hyperintensitet begrænset til fælles kapsel, 2 = unormal ekstrapsular Enhancement eller T2 hyperintensitet involverer < 50% af FJ omkreds, 3 = unormal ekstrapsular Enhancement eller T2 hyperintensitet involverer > 50% af FJ omkreds, og 4 = grad 3 med forlængelse af ødem i neuroforamen, ligementum flavum, pedile, tværgående proces, eller vertebrale krop. Som forklaret i Ref: Czervionke LF, Fenton DS. Fedt mættet MR-scanning i påvisning af inflammatorisk facet arthropati (facet synovitis) i lændehvirvelsøjlen. ¹⁰

5. data analyse

1. Overfør PET-og MRI-billeder til en dedikeret arbejdsstation, der er udstyret til at analysere dynamiske PET-data såsom software PMOD. Analysér facet leddene i lændehvirvelsøjlen fra L1-L2 til L5-S1.
2. Find regioner, der vil blive evalueret for [¹⁸F]-NAF optagelses målinger: bilaterale facet samlinger på hvert niveau. Vælg mængder af interesse (VOI) ved hjælp af anatomiske T2 MR billeder og derefter overføre til PET billeder.
3. Identificer midten punkt af hver lænde facet fælles ved visuelt triangulere med sagittale og aksial plan T2 MR billeder og registrering af skive nummeret på den omtrentlige centrum.
4. Når patient dataene er åbne under fanen Vis, skal du klikke på knappen VOI i indholdsoversigten og vælge sfære (objekt).
5. I det foruddefinerede vindue, der dukker op, Skriv 7,5 mm som radius, og klik på Opret ny VOI.
6. Placer en sfærisk VOI (7,5 mm diameter) i midten af hver facet fælles ved at venstre klikke på facetten. Juster kuglen ved at venstre klikke og trække, indtil visuelt centreret på facet.
7. Gentag efter behov for alle interesse facetter ved at klikke på Opret ny VOI og udføre trin 5,5
8. Placer en sfærisk VOI (5 mm diameter) i det højre bækkenbens-emblem i det centrale knoglemarvs hulrum (for at udelukke cortex involvering) som referenceområde. Klik på Opret ny VOI og venstre klik i marv af højre iliac.
9. Position VOI så kanterne er inden for marv helt.
10. Sørg for, at VOI er placeret på samme måde som billedet, der viser vertebrale-facet leddet (FJ) VOIs i figur 2 , idet de indkaper midten af facet leddet.

6. SUV-beregninger og kinetiske data

1. For at beregne den arterielle indgangsfunktion placeres en cylindrisk VOI, der dækker to aksiale skiver af abdominal aorta. Sørg for, at diameteren er lig med aorta's diameter.
2. Højreklik på det aksiale billede, Vælg data inspektion.
3. Mål diameteren af abdominal aorta proksimal til sin bifurcation.
4. Venstre klik på højre side af aorta væggen og flytte markøren til venstre side af aorta væggen.
5. Optag afstanden af aorta væggens diameter i vinduet data fremviser . Dette vil blive brugt til at beregne den delvise volumen korrektion (PVC) koefficient.
6. Venstre klik på VOI knappen fra indholdsoversigten, Vælg Circle (ROI).
7. Opret en cirkel ROI med en angivet radius på halvdelen af den tidligere målte diameter i trin 6,5
8. Klik på Opret ny VOI og venstre klik i midten af aorta, flytte om nødvendigt, for at sikre cirklen tilnærme aorta væg position.
9. Nedned en skive i det aksiale plan og Gentag trin 6.7-6.9, hvilket gør en cylinder fra de to cirkulære ROI.

7. korrektion af delvis volumen for kæledyr

Bemærk: på grund af PVE er Tracer-aktiviteten undervurderet i forhold til målets størrelse. Derfor er der taget skridt til at korrigere for PVE.

1. Brug de restitutions koefficienter, der blev afledt tidligere ved hjælp af PET/CT Phantom ved at afbilde størrelsen af cylinder diameteren versus forholdet mellem genvundet aktivitet til sand aktivitet.
2. Anvend genoprettelses koefficienterne på den billedbaserede måling over den faldende aorta for at oprette en delvis korrigeret arteriel indgang.
3. Udskift denne delvise volumen korrigerede arterielle input til PMOD til brug i kinetisk modellering og nøjagtig kvantificering af Tracer kinetik.

8. SUV-beregninger og kinetiske data

Bemærk: algoritmen bruges til at beregne standard optagelses værdi (SUV), ligning 1, gør den antagelse, at Tracer er ligeligt fordelt i hele kroppen, og at Lean Body Mass præcist repræsenterer hele kroppen volumen. Derfor betegnes SUVs som en semi-kvantitativ måling.
Ligning 1: standard optagelses værdi

1. Beregn SUV-_Maks-og SUV-_gennemsnits værdierne for hvert underordnet websted ved hjælp af 60-minutters tidspunkt.
   Bemærk: den model med to vævs-rum, der anvendes til kinetisk modellering, vises i fig 1. C_p er koncentrationen af Tracer i blodplasmaet, mens c_e og c_t repræsenterer koncentrationen i det ubundne interstitielle rum og den bundne Tracer i målknogle matrixen hhv. K_1, k₂, k₃, k₄, er 4 parametre, der beskriver den kinetiske model for Tracer Wash ind/ud og binding.
2. Brug to-vævs rummet irreversibel for Patlak lineær model og ikke-lineære regressionsmodeller under kinetisk analyse
   Bemærk: en to-vævs irreversibel segment model bruges til at beregne Regionspecifikke tilstrømning rate konstanter (i min^-1) for [¹⁸F]-NAF¹¹.
3. Sørg for, at tiden til ligevægt er sat til 24 minutter ved brug af patlak kinetiske model
4. Indgang k₄ = 0 ved brug af den ikke-lineære regressionsmodel til at producere k_{i_NonLinear} tilstrømning.
5. Beregn spor tilstrømningen fra blod puljen til knogle matrixen ved hjælp af ligning 2 og ligning 3 for henholdsvis k_{i_Patlak} og k_{i_NonLinear} . K_{i_Patlak} og k_{i_NonLinear} er de satser, hvormed [¹⁸F]-NAF forlader den arterielle blod pulje og uigenkaldeligt binder sig til en underordnet websted knoglematrix, ved hjælp af de to modeller hhv.
   1. Ligning 2: Patlak grafisk kinetisk model
      + Skæring
   2. Ligning 3: ikke-lineær regressions kinetisk model
      

9. statistisk analyse

1. Brug en lineær regressionsanalyse til at evaluere, om [¹⁸F]-NAF K_{i_Patlak} indstrømningen var korreleret til: SUV-_middelværdi, SUV-_Max, K-_{i_NonLinear}og eventuelle kliniske scorings kvaliteter, der er specifikke for studiet.
2. Brug tosidet t-test og Pearson-korrelation til at teste for Statistisk signifikans i tidligere korrelationer.

Representative Results

¹⁸ NaF-PET-optagelses værdier måles i de bilaterale facet samlinger ved L1-L2 gennem L5-S1-vertebrale niveauer for i alt 10 ROIs i en enkelt repræsentativ patient med aksial lændesmerter. Repræsentativ [¹⁸F]-NAF-PET, Axial T2 fedt undertrykt, og aksial T1 post-kontrast fedt-undertrykt Mr billeder gennem niveauet af L3-L4 facet leddene er vist i figur 2.  K_{i_Patlak}, SUV_Mean, SUV_Max, og MRI facet arthropati grade for hver af de 10 samplede facet leddene i en repræsentativ patient er opsummeret i tabel 1. K_{i_Patlak} tilstrømning satser er plottet igen SUV_Mean og MRI-baserede facet arthropati kvaliteter i figur 3.  I dette repræsentative tilfælde har facet leddet med den højeste MRI-grad af degenerative facet arthropati (venstre-sidet L3-L4) de højeste K_{i_Patlak} og SUV-_middel værdier.

Figur 2 . Repræsentant [¹⁸F]-NAF-PET og Mr billeder af lænde facet leddene. A) aksial [¹⁸F]-NAF-Pet SUV-billede gennem L3-L4 facet samlinger, der afslører asymmetrisk radiotracer optagelse til venstre.  Røde stiplede cirkler skitserer det omtrentlige ROI for analyse af hver facet samling.  Axial T2 fedt-undertrykt (B) og aksial T1 post-kontrast fedt-undertrykt (C) billeder gennem L3-L4 niveau i samme patient, der viser asymmetrisk venstre-sidet perifacet ødem og ekstraudstyr (hvide pile i B og C henholdsvis). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3 . K_{i_Patlak} plots: k_{i_Patlak} versus SUV_betyder (A) og k_{i_Patlak} versus MRI facet arthropati grade (B) for alle 10 lumbal facet leddene i en repræsentativ patient. Den enkelt isolerede datapunkt med relativt forhøjet K_{i_Patlak}, SUV_MEAN, og MRI facet klasse i øverste højre kvadrant af hvert plot svarer til de patienter venstre L3-L4 facet leddet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Facet fælles	Ki_Patlak ml/CCM/min *	SUVbetyder	SUVMaks	MRI-kvalitet
Højre L1-L2	0,015	3,1	5,4	1
Venstre L1-L2	0,009	2,4	5,4	1
Højre L2-L3	0,014	2,9	5,9	1
Venstre L2-L3	0,012	2,8	5,7	1
Højre L3-L4	0,013	2,7	5,4	1
Venstre L3-L4	0,028	7	13,6	3
Højre L4-L5	0,011	2,9	5,5	1
Venstre L4-L5	0,014	3,3	5,7	1
Højre L5-S1	0,011	3,3	6,6	1
Venstre L5-S1	0,013	3,3	5,9	0
* mL/CCM/min = milliliter pr. kubikcentimeter pr. minut

Tabel 1: K_{i_Patlak}, SUV-_middelværdi, SUV-_Maxog MRI-facet arthropati-kvalitet for hver af de 10 samplede facet samlinger i en repræsentativ patient.

Discussion

I dette metodologiske manuskript har vi givet baggrundsviden om den potentielle nytte af dynamiske [¹⁸f]-NAF-Pet-MRI til evaluering af en bred vifte af knogle patologier og har skitseret teknikker til dynamisk [¹⁸f]-NAF-Pet-MRI-billede erhvervelse og analyse ved hjælp af den menneskelige lænde facet leddene som prototypiske regioner af interesse. Dual modalitet Pet-MRI giver mulighed for erhvervelse af dynamiske Pet data over en periode svarende til den, der kræves for hr. data erhvervelse alene, og dermed maksimere overlapningen af scanningstid. Mens MRI giver høj opløsning strukturel billeddannelse af rygsøjlen, der let kan identificere en bred vifte af knogle patologier, tilsætning af kvantitativ dynamisk PET med hybrid PET-MRI kan tilføje fordel som en funktionel biomarkør af aktiv knogleomsætning. Selv om vi beskriver teknikker til dobbelt modalitet PET-MRI, vores metoder kunne let tilpasses til PET kun eller kombinerede PET-CT datasæt.

SUV-værdier antager, at radiotracer er jævnt fordelt i hele kroppen og baserer målingen på en Lean Body Mass koefficient. Kinetiske indekser af radiotracer optagelse såsom K_{i_Patlak} på den anden side måler specifikke koncentrationer af radiotracer nå målet via arteriel system over tidslængden af scanningen. Disse yderligere oplysninger kan afsløre de subtile ændringer i strømmen af Tracer til regioner af interesse, som ellers ville blive savnet.  Brenner og kolleger tidligere rapporterede en lineær sammenhæng mellem SUV_Mean, SUV_Max og K_{i_Patlak} i en bred vifte af normale og patologiske knogle forhold¹². Tidligere arbejde har yderligere påvist en stærk positiv lineær korrelation mellem K_{i_Patlak} facet leddene og kliniske målinger af facetogen lændesmerter¹³.  Igangværende potentielle kliniske forsøg er undervejs for at evaluere potentialet for [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI til støtte i behandling planlægning og langsgående overvågning af degenerative lumbind facet sygdom. Selv i de tidlige stadier af klinisk oversættelse, dynamisk [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI-analyse rummer et stort potentiale for en række almindeligt knogle-og ledsygdomme.

Ud over facetogen lændesmerter, der er mange potentielle anvendelser for denne teknologi.  For eksempel er osteoblastisk aktivitet, der fører til hypertrofisk osteophytes, der findes i leddene med ankyloserende spondylitis, kontrolleret af inflammatoriske cytokiner, vingeløse (WNT) og knogle morfogenic proteiner. WNT proteiner Act at forårsage en anabolsk skelet respons¹⁴. Et regulatoriske protein fra WNT, der er kendt som Dickkopf, DKK, konkurrerer med WNT og regulerer dermed osteoblastisk aktivitet. Lavere niveauer af DKK resulterer i øget osteoblastisk aktivitet og øget knogledannelse hos patienter med ankyloserende spondylitis. Vejen fra inflammatorisk cytokin til osteoblastisk aktivitet er ikke kendt endnu¹⁵. Forbindelsen mellem disse veje i ankyloserende spondylitis og patologisk osteoblastisk aktivitet i slidgigt er rent spekulative på dette tidspunkt. Men, det har vist sig ved immunohistokemisk analyse af facet samlinger, at både ankyloserende spondylitis og slidgigt kan dele en reparations mekanisme af nye knogledannelse gennem osteoblastisk aktivitet¹⁵. Disse ændringer i osteoblastisk aktivitet kan observeres kvantitativt ved hjælp af de [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI Pet-teknikker, der er beskrevet heri.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Gadolinium Contrast agent (Gadovist)	Bayer	na	1.0mmol/ml solution for IV injection.
[18F]-NaF Radiotracer	na	na	2.96 MBq/kg
GE Signa PET-MRI Scanner	General Electric	na	3.0Tesla 60cm Bore PET-MRI scanner
PMOD Kinetic Modeling Software	PMOD Technologies, LLC	na	Version 3.8