Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

כמותי [18F]-NAF-PET-MRI ניתוח להערכת מחזור עצם דינמי במטופל עם Facetogenic כאבי גב תחתון

Published: August 8, 2019 doi: 10.3791/58491
Automatic Translation
1, 1,2, 1, 1, 1,1, 1, 1, 1, 1, 1,3
1Radiology and Biomedical Imaging, University of California San Francisco, 2UCSF/UC Berkeley Graduate Program in Bioengineering, University of California San Francisco, 3Radiology and Biomedical Imaging, Zuckerberg San Francisco General Hospital

Summary

טכניקות הדמיה המשקפים מחזור עצם דינמי עשוי לסייע באפיון מגוון רחב של הפתווגיות העצם. אנו מציגים מתודולוגיות מפורטות לביצוע וניתוח דינאמי [18F]-NAF-PET-MRI הנתונים בחולה עם כאבי גב האחורי התחתון באמצעות המפרקים ההיבט המותני כאזור מאוד אופייני של עניין.

Abstract

טכניקות הדמיה המשקפים מחזור עצם דינמי עשוי לסייע באפיון מגוון רחב של הפתווגיות העצם. העצם היא רקמה דינמית שעברו שיפוץ רציפה עם הפעילות המתחרה של אוסטאוקיים, אשר מייצרים את מטריצת העצם החדשה, ו osteoclasts אשר תפקידו לחסל עצם מינרליזציה. [18F]-naf הוא פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה (PET) מעקב המאפשר ויזואליזציה של חילוף החומרים בעצם. [18F]-naf נספג כימית לתוך הידרוקסיטיט במטריצת העצם על ידי האוסטאופי והוא יכול לזהות באופן בלתי פולשני osteoblastic פעילות, אשר מגיה לטכניקות הדמיה קונבנציונאלי. הדוגמנות הקינטית של דינמי [18F]-naf-מחמד נתונים מספק אמצעים כמותיים מפורטים של חילוף החומרים בעצם. קונבנציונאלי למחצה כמותי נתונים PET, אשר מנצל ערכי ספיגה סטנדרטית (רכבי השטח) כאמצעי למדידת פעילות רדיומעקב, המכונה טכניקה סטטית בשל התמונה שלה של ספיגת מעקב בזמן.  מידול קינטי, עם זאת, מנצל נתוני תמונה דינמי שבו רמות מעקב ברציפות רכשה מתן רזולוציה הזמני ספיגה מעקב. מתוך מידול קינטי של נתונים דינאמיים, ערכים כמותיים כמו זרימת הדם ואת קצב חילוף החומרים (כלומר, מדדים אינפורמטיביים פוטנציאלי של מעקב דינמיקה) ניתן לחילוץ, כל ביחס לפעילות נמדד נתוני התמונה. בשילוב עם מודאליות כפולה PET-MRI, אזור ספציפי הנתונים הקינטית יכול להיות מתואם עם רישום מבחינה אנטומית מבנית ברזולוציה גבוהה מבנה הפתולוגי המוענקת על ידי MRI. המטרה של כתב יד מתודולוגי זה היא לתאר את הטכניקות המפורטות לביצוע ולניתוח של נתונים דינאמיים [18f]-NAF-PET-MRI. משותפת ההיבט המותני הוא אתר משותף של דלקת מפרקים ניווניות וגורם משותף לכאבים בגב התחתון צירית.  מחקרים שנעשו לאחרונה מראים [18F]-NAF-PET עשוי לשמש ביואריקר שימושי של מחלה הפנים כואבת.  לפיכך, משותפת של ההיבט המותני האנושי ישמש כאזור מעניין ביותר עבור ניתוח דינאמי [18f]-NAF-PET-MRI בכתב היד הזה.

Introduction

טכניקת הדימות הקליני הסטנדרטי של פתולוגיה של עצם מוגבלת בעיקר לאפיון שינויים מבניים, שיכולים להיות לא ספציפיים. לדוגמה, ליקויים מורפולוגיים אסימפטומטיים הקשורים ההזדקנות נורמלי יכול להיות לא ניתן להבחין בין שינויים ניווניות אשר אחראים כאב חמור נכות1. עצם היא רקמה דינמית שעברו שיפוץ רציף עם פעילות מתחרה של אוסטאופתיים, אשר מייצרים את מטריצת העצם החדשה, ו osteoclasts אשר תפקידו לחסל עצם מינרליזציה2. [18F]-naf הוא פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה (PET) מעקב המאפשר ויזואליזציה של מטבוליזם רקמת העצם. [18F]-naf נספג כימית לתוך הידרוקסיטיט במטריצת העצם על ידי האוסטאופי והוא יכול באופן לא פולשני לזהות osteoblastic פעילות, ובכך לזהות תהליך חילוף חומרים אשר מגיה טכניקות הדמיה קונבנציונאלי. כתוצאה מכך, [18F]-naf שימש לאפיון מחלת העצם במספר גדל והולך של הפרעות עצם, כולל מחלות ננייליאמים, דלקתיות, וניווניות של העצם והמפרקים3,4,5 .

הנתונים PET מנותח בדרך כלל בצורה חצי כמותית, אשר ניתן לבצע בקלות בפרקטיקה קלינית שגרתית עם ערכי ספיגה סטנדרטית (רכבי השטח). כמדד, רכבי השטח שימושיים לרופאים כפי שהם מייצגים ספיגת רקמות ביחס לשאר הגוף6. ערכים מסריקות עוקבות עשוי לשמש כדי להתבונן שינויים ספיגת כתוצאה של טיפול או מחלות התקדמות. הטבע המספרי של רכבי השטח גם מסייע בהשוואה בין מטופלים ובין סריקות רצופות באותו החולה. האלגוריתם המשמש לחישוב רכבי השטח, משוואה 1, עושה את ההנחה כי מעקב מופץ באותה מידה ברחבי הגוף וכי מסת הגוף רזה מייצג את נפח הגוף כולו. ככזה, רכבי השטח הם מדידה חצי כמותית. עבור אזור נתון של עניין (ROI), רכבמקסימום (הערך המירבי של רכב שטח בתוך roi), ו ממוצע רכב שטח (הממוצע של כל רכבי הקרב שנדגמו בתוך roi) הם מדדי רכב שטח נפוץ בתחום הקליני6.

מידול קינטי של נתונים דינמיים PET יכול להתבצע גם עבור ניתוח כמותי מפורט יותר. בעוד רכישת נתונים רכב סטטי, מידול קינטי מנצל נתוני תמונה דינמי שבו רמות מעקב הנרכשים ברציפות מתן ממד זמני.  ממידול קינטי מורכב יותר של נתונים דינאמיים, ערכים כמותיים ומדדים אינפורמטיביים של דינמיקת מעקב ניתן לחלץ ביחס לפעילות נמדד בנתוני התמונה. דגם שתי רקמות תא מועסק עבור מידול קינטי דינמי מוצג באיור 17.  Cp הוא ריכוז של מעקב ב פלזמה בדם בעוד Ce ו-c לאמייצגים את הריכוז במרחב ביניים לא מאוגד מעקב מאוגד במטריצה עצם היעד בהתאמה. K1, k2, k3, k4, הם 4 שיעור פרמטרים המתארים את המודל קינטי עבור מעקב לשטוף פנימה/החוצה ומחייב. K1 מתאר את מעקב נלקח מתוך פלזמה העורקים לחלל ביניים (Ct), k2 מתאר את שבריר של מעקב כי מפזרת חזרה מן החלל ביניים כדי פלזמה, k3 מתאר את מעקב העובר מ ביניים (ce) שטח לעצם (גt), ו k4 מתאר את המעקב כי נע מן העצם (ct) בחזרה למרחב ביניים (ce).

Figure 1
איור 1 . דגם שתי רקמה תא מודל עבור מידול קינטי דינמי. Cp הוא ריכוז מעקב בתוך תא פלזמה בדם, ce חינם ולא במיוחד מנותב מעקב הריכוז ברקמות, ו-ct במפורש ריכוז מעקב ברקמות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

המודל הקינטי של פאלק מייצרת Ki_Patlak כאמצעי למדידת שיעור הזרימה (mL/ccm/min, סמ ק = ccm) מבריכת הדם לתוך מטריצת העצם. שיעור זרם מעקב מתוך בריכת הדם אל מטריצת העצם ניתן לחשב באמצעות משוואה 2 ומשוואה 3 עבור Ki_Patlak ו-ki_NonLinear בהתאמה. Ki_Patlak ו-ki_NonLinear הם התעריפים בהם [18F]-naf עוזב את בריכת הדם העורקי ומאגד הפיך מטריצה עצם אתר המשנה, באמצעות שני דגמים בהתאמה. ההבדל בין המודל הקינטי לבין הדגם הקינטית הבלתי-ליניארי הוא בניצול הנתונים הדינאמיים. מודל Patlak דורש שיווי משקל מתקיים ולאחר מכן מחשב את קצב הזרימה מהשיפוע הליניארי הנוצר. המודל הקינטי של פאטלק מייצר את התעריפים של Ki_Patlak , באמצעות זמן של 24 דקות לשפה של בריכת הפלזמה, cp, לבריכה הלא מאוגדת, cu.  הזמן הפועל 24 דקות יכול להשתנות בהתאם לזמן שנמצא עבור כל אתרי המידע כדי להגיע לשפה עם בריכת הפלזמה במדגם. המודל הלא-ליניארי הקפדני יותר מבחינה חישובית משתמש בשלמותו של הנתונים הטמפורלית כדי להתאים לעקומה.

המטרה של כתב יד מתודולוגי זה היא לתאר טכניקות מפורטות לביצוע דינאמי [18F]-NAF-PET-MRI.  משותפת ההיבט המותני הוא אתר משותף של דלקת מפרקים ניווניות וגורם משותף לכאבי הגב התחתון צירית8.  מחקרים שנעשו לאחרונה מראים [18F]-NAF-PET-MRI עשוי לשמש ביוארקר שימושי של מחלה מכאיבה הפנים9.  המפרקים את ההיבט המותני האנושי מחולה יחיד עם כאבי גב בחזרה נמוכה ולכן יהיה מנותח כמו ROI אופייני עבור דינאמי [18F]-NAF-PET-MRI ניתוח.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

זה מחקר היתכנות פוטנציאליים גייס חולים לאחר קבלת אישור IRB מחקר אנושי וציות לתקנות HIPAA.

1. פנטום

  1. למלא פנטום גלילי חלול עם הוספה עם צילינדרים חלול עם מגוון של קטרים (5-38 מ"מ) עם 185 MBq של [18F]-naf.
  2. צור מפת הנחתה של הפנטום באמצעות CT או תבנית שנוצרה בעבר עבור פנטום זה.
  3. מניחים את הפנטום לתוך מרכז PET/MR ולרכוש נתונים PET עבור 5-10 מינימום הקלטת את התמונה תוצאה באמצעות קונסולת ההדמיה.
  4. לשחזר את השימוש במסוף ההדמיה עם מפת ההנחתה המבוססת על CT באמצעות אלגוריתם התואם לאותו אלגוריתם שחזור שישמש לדימות של נושאים אנושיים.
  5. לחשב את הפעילות מרושע בכל גליל (שמאל וימין) של גודל שווה עבור כל הגדלים באמצעות התוכנה החופשית AMIDE.
  6. טבקה את הפעילות הרעה מול גודל הצילינדר.
  7. חשב את שגיאות אמצעי האחסון החלקיים (PVE) על-ידי חלוקת הפעילות הממוצע של כל גליל על-ידי פעילות ממוצע ההפניה לצילינדר.
  8. להתוות את PVE על ידי גודל הצילינדר.
  9. השתמש במשוואה הליניארית בין גדלים של שני צילינדרים בעת תיקון עבור PVE בנתוני המטופל.

2. הכנת החולה

  1. לפני גיוס חולים, להשיג כל הצורך לימוד האדם הנדרש IRB ולציית לתקנות היפא.
  2. בסס את קריטריוני ההכללה וההדרה המתאימים לחקר העניין.
    1. קריטריוני ההכללה היו כדלקמן: מבוגרים, לפחות בן 18 עם יכולת הסכמה מושכלת; היסטוריה מדווחת על כאבי גב בלתי מרדיריים וכאבים בגב התחתון; מומלץ על ידי הרדיולוגים התערבותית של עמוד השדרה.
    2. קריטריוני אי-הכללה היו כדלקמן: ההיסטוריה של השבר או הגידול של עמוד השדרה; נשים בהריון או הנקה; התוויות יש MRI או ניהול של מעקב או ניגודיות; ניתוח מותני או מכשור לפני המותניים.
  3. איסוף הסכמה מושכלת של המטופל, שאושר על ידי הוועדה לחקר האדם.
  4. השג כל מבחן קליני רלוונטי ו/או נתוני סקר החולה הרלוונטיים לחקר העניין שלך.
  5. יש שינוי הנושא לתוך הגלימה, להקים גישה IV, ניהול בדיקת ההריון אם החולה היא נקבה הגיל נושאת הילד, לבדוק קריאטינין/GFR לשימוש בטוח של ניגודיות, ולאחזר [18F]-naf מינון. המאמן החולה על החשיבות שנותרה עדיין לאורך כל תקופת הבחינה.
  6. מיקום החולה פרקדן והרגליים הראשון ב-PET/MRI.

3. פרוטוקול הדמיה

  1. השתמש ב-3.0 T PET/MRI סורק בסימולפט ו-MR רכישת תמונה.
  2. השתמש המערך האחורי מערך הדמיה מולקולרית מערך סליל עבור הדמיה MR.
  3. ודא את FOV של הדמיה הן MR ו PET שיטות ממורכז לכסות את האזור התחתון השדרה מ T12 ל S3.
  4. רצפי ה-MRI הקליני לפרוטוקול עמוד השדרה המותני כולל: משונן T1 (זמן חזרה/הד זמן (TR/TE) = 510/8.6 אלפיות הראשונה, ברזולוציה מטוס = 0.75 מ"מ, ברזולוציה של מישור = 4mm), משונן T2 שומן רווי (FS) (TR/TE = 4208/86.2 ms, במישור החלטה = 0.75 מ"מ, באמצעות מטוס ברזולוציה = 4mm) צירית T2 מהיר הרפיה מהירה מהיר ההרפיה (FRFSE) עם וללא רוויית שומן (TR/TE = 750/9.2, ברזולוציה של המטוס = 0.7 מ"מ, באמצעות מטוס ברזולוציה = 4mm), צירית T1 מהיר ספין הד (FSE) טרום TE = 575/8.9 ms, ברזולוציה מטוס = 0.65 מ"מ, דרך מטוס ברזולוציה = 4mm), צירית T1 FSE פוסט גדוליניום (TR/TE = 562/8.6, ברזולוציה מטוס = 0.65 מ"מ, באמצעות מטוס ברזולוציה = 4mm).
  5. הכנס 0.1 מ"מ/ק ג של gadobutrol (1M Gadavist) הניגוד לתוך אמת פוסה של המטופל ישירות לפני רכישת רצפי ה-MRI המחייב אותו.
  6. לפני הסריקה הדינמית PET להזריק את המינון הרדיואקטיבי של [18F]-naf לתוך המטופל בריכוז של 2.96 mbq/kg של [18F]-naf.
  7. לבצע 60 דקות של סריקת PET דינמי באמצעות 3 שלבים נפרדים הזמני ממורכז מעל עמוד השדרה התחתון, T12 ל S3.
  8. לרכוש את השלב הראשון של הסריקה הדינמית עם 12 מסגרות של 10 s כל אחד.
  9. לרכוש את השלב השני של 4 מסגרות של 30 כל אחד.
  10. לרכוש את השלב האחרון של 14 מסגרות של 4 דקות כל אחד.
  11. חישוב MR תיקון החליש (MRAC ירוץ) עבור האזור עמוד השדרה המותני באמצעות השיטה הסטנדרטית 2 נקודה דיקסון. שיטת דיקסון מחלקים את אותות MR של שומן ומים לאוויר, רקמה רכה, ריאות ושומן (אם כי לא עצם).
  12. ודא שהנתונים של PET משותפים ברשומות משותפות לתמונות FRFSE שומן הרוויה.
  13. לשחזר את הנתונים PET על המסוף באמצעות הפרמטרים הבאים: 60 cm שדה תצוגה (FOV), 3 מ"מ לאחר הסינון, רגיל מסנן ציר Z, 256 x 256 מטריקס, 28 קבוצות מידע, ו VPFX (זמן טיסה-תת קבוצות מסודרות ציפייה מקסימיזציה, תוף אסם) עם 4 איטראציות .
  14. ודאו ששיקום כולל עיבוד לאחר התהליך לצורך ריקבון, הנחתה, פיזור וזמן מוות.

4. ניתוח תמונה

  1. רדיולוג עיוור לפרש את הרצפים הקליניים של MRI.
  2. הערכת שומן מודחק T2-משוקלל ושומן מודחקים T1-משוקלל לאחר רצפים לציון ההיבט המתואר מתואר בעבר על ידי Czervionke ו פנטון10.
    1. השימוש ההיבט הבא הציון הוא: MRI כיתה 0 = אין חריגות של ההיבט המשותף, 1 = שיפור לא תקין או היפרעצימות T2 מוגבל כמוסה משותפת, 2 = שיפור מושג חריג או היפרעצימות T2 מעורבים < 50% של המערכת FJ, 3 = לא תקין שיפור מיקאפאר או היפרעצימות T2 מעורבים > 50% של היקף FJ, ו 4 = כיתה 3 עם הרחבה של בצקת לתוך נוירופוראמאן, המלט פלנום, ריקשה, תהליך רוחבי, או החוליות הגוף. כפי שמוסבר בהפניה: Czervionke. אם, פנטון DS שומן רוויים MR הדמיה בזיהוי של מארטיה ההיבט הדלקתי (ההיבט synovitis) בעמוד השדרה המותני. מיכל עשור

5. ניתוח נתונים

  1. העבר תמונות PET ו-MRI לתחנת עבודה ייעודית מצויד לנתח נתונים דינמיים PET כגון התוכנה PMOD. מנתחים את מפרקי ההיבט של עמוד השדרה המותני מ-L1-L2 ל-L5-S1.
  2. אתר אזורים שיחושבו עבור [18F]-naf מדידות ספיגה: מפרקים היבט דו צדדי בכל רמה. בחר אמצעי אחסון של ריבית (voi) באמצעות תמונות אנטומיים T2 MR ולאחר מכן העבר לתמונות PET.
  3. לזהות את נקודת המרכז של כל היבט המותני משותף על ידי משולש ויזואלי עם משונן ו מישור צירית התמונות MR והקלטה מספר הפרוסה של המרכז מקורב.
  4. כאשר נתוני המטופל פתוחים בכרטיסיה תצוגה, לחץ על לחצן voi מהסרגל הצידי ובחר בספירה (אובייקט).
  5. בתוך חלון מוגדר מראש שיצוץ, הקלד 7.5 mm כמו רדיוס ולחץ על צור VOI חדש.
  6. המקום VOI כדורית (קוטר 7.5 מ"מ) במרכז של כל היבט משותף על ידי לחיצה שמאלה על ההיבט. כוונן את הספרה על-ידי לחיצה משמאל וגרירה עד למרכוז חזותי בהיבט.
  7. חזור בהתאם לצורך עבור כל ההיבטים של עניין על ידי לחיצה על צור VOI חדש וביצוע שלב 5.5
  8. מניחים voi כדורית (בקוטר 5 מ"מ) ב-כסל מימין ציצה בחלל מח המרכזי (כדי לא לכלול מעורבות קליפת) כאזור התייחסות. לחץ על צור VOI חדש ולחץ שמאלה במח של iliac הימני.
  9. עמדה VOI כל כך קצוות הם בתוך מח לחלוטין.
  10. ודא VOI ' s ממוקמים בדומה לתמונה המציגה משותף הגוף החוליות משותפת (FJ) Voi באיור 2 כי הם מכמס את המרכז של ההיבט המשותף.

6. רכב שטח חישובים ונתונים קינטי

  1. כדי לחשב את פונקציית קלט העורקים מקום VOI גליל המכסה שתי פרוסות צירית של אבי העורקים הבטני. ודא שקוטרו שווה לקוטר העורקים.
  2. לחץ לחיצה ימנית על התמונה צירית, בחר בדיקת נתונים.
  3. למדוד את קוטר העורקים הבטני הטוב ביותר לביפריון.
  4. לחץ על שמאל על צד ימין של קיר אבי העורקים ולהעביר את הסמן בצד שמאל של קיר אבי העורקים.
  5. הקלט את מרחק קוטר החומה של אבי העורקים בחלון מפקח הנתונים. פעולה זו משמשת לחישוב מקדם תיקון אמצעי האחסון (PVC) החלקי.
  6. שמאל לחץ על כפתור VOI מהסרגל הצידי, בחר מעגל (ROI).
  7. צור ROI עיגול עם רדיוס מסוים של חצי מהקוטר שנמדד בעבר בשלב 6.5
  8. לחץ על צור VOI חדש ושמאלה לחץ במרכז אבי העורקים, למקם מחדש במידת הצורך, כדי להבטיח מעגל מיקום הקיר של אבי העורקים.
  9. הירידה פרוסה אחת במישור צירית וחזור על שלבים 6.7-6.9, ובכך, ביצוע גליל משני התשואה העגולה של.

7. תיקון אמצעי אחסון חלקי לחיות מחמד

הערה: עקב PVE פעילות המעקב לא העריכו ביחס לגודל של היעד. לכן, צעדים נלקחים כדי לתקן את PVE.

  1. השתמש במקדמים שחזור שנגזרו קודם לכן באמצעות ה-PET/CT פנטום על ידי התוויית גודל של קוטר צילינדר לעומת היחס של פעילות התאושש לפעילות אמיתית.
  2. החל את מקדמי השחזור על המדידה המבוססת על תמונה מעל לעורק העורקים היורד כדי ליצור קלט עורקים מתוקן של אמצעי אחסון חלקי.
  3. החלף את הקלט החלקי באמצעי אחסון מתוקן לתוך PMOD לשימוש במידול קינטי וקוונפיקציה מדויקת של קינטיקה מעקב.

8. רכב שטח חישובים ונתונים קינטית

הערה: האלגוריתם המשמש לחישוב ערך ספיגת סטנדרטי (רכב שטח), משוואה 1, הופך את ההנחה כי המעקב מופץ באופן שווה בכל הגוף וכי מסת הגוף רזה מייצג במדויק נפח הגוף כולו. לכן, רכבי השטח מכונים כמדידה חצי כמותית.
משוואה 1: ערך ספיגה סטנדרטי
Equation 1

  1. חשבאת רכבהשטח הרב והממוצע של כל אחד מאתרי המשנה באמצעות נקודת הזמן של 60 דקות.
    שימו לב: מודל שתי הרקמה המשמש למידול קינטי מוצג באיור 1. Cp הוא ריכוז של מעקב ב פלזמה בדם בעוד Ce ו-c לאמייצגים את הריכוז במרחב ביניים לא מאוגד מעקב מאוגד במטריצה עצם היעד בהתאמה. K1, k2, k3, k4, הם 4 פרמטרים המתארים את המודל קינטי עבור מעקב לשטוף פנימה/החוצה ומחייב.
  2. השתמש בתא שתי הרקמה בלתי הפיך עבור Patlak מודל ליניארי ומודלים רגרסיה שאינה לינארית במהלך ניתוח קינטי
    הערה: דגם תא בלתי הפיך בעל שתי רקמה משמש לחישוב קבועים ספציפיים לאזור (בדקות-1) עבור [18F]-naf11.
  3. ודא שהזמן לשיווי משקל מוגדר ל -24 דקות בעת שימוש במודל הקינטי של פאלק
  4. Input k4 = 0 בעת שימוש במודל הרגרסיה לא לינארית להפקת שיעורי ki_NonLinear זרימה.
  5. לחשב את קצב הזרמת מעקב ממאגר הדם אל מטריצת העצם באמצעות משוואה 2 ומשוואה 3 עבור Ki_Patlak ו-ki_NonLinear בהתאמה. Ki_Patlak ו-ki_NonLinear הם התעריפים בהם [18F]-naf עוזב את בריכת הדם העורקי ומאגד הפיך מטריצה עצם אתר המשנה, באמצעות שני דגמים בהתאמה.
    1. משוואה 2: מודל קינטי
      Equation 2+ יירוט
    2. משוואה 3: רגרסיה לינארית קינטי מודל
      Equation 3

9. אנליזה סטטיסטית

  1. השתמש בניתוח רגרסיה ליניארית כדי להעריך אם [18F]-Naf Ki_Patlak זרם שיעור היה מתואם: ג'יפ ממוצע, רכב שטחmax, Ki_NonLinear, וכל ציונים הבקיע קליני ספציפי למחקר.
  2. השתמש בקורלציה דו-זנבית ובמתאם פירסון כדי לבדוק משמעות סטטיסטית בקשרי גומלין קודמים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מיכל בן 18 NaF-PET ערכי ספיגה נמדדים במפרקים ההיבט הדו צדדי ב L1-L2 באמצעות L5-S1 רמות החוליות עבור סך של 10 ROIs בחולה נציג אחד עם כאבי גב התחתון צירית. נציג [18F]-NAF-PET, שומן צירית T2 לדכא, ו צירית T1 לאחר ניגודיות שומן תמונות MR באמצעות הרמה של המפרקים ההיבט L3-L4 מוצגים באיור 2.  Ki_Patlak, רכב שטחמתכוון,רכב מקסימום, ו-MRI פן כיתה מפרק עבור כל אחד 10 המפרקים פן שנדגמו בחולה נציג מסוכמים בטבלה 1. Ki_Patlak זרם שיעורי מותווים שובמתכוון רכב שטח ו-MRI מבוסס על היבט ציונים באיור 3.  במקרה זה נציג, ההיבט משותף עם ה-MRI הגבוה ביותר של מפרק ההיבט הניווניות (שמאל-צד L3-L4) יש הגבוהה ביותר Ki_Patlak ו רכב שטח ממוצע.

Figure 2
איור 2 . נציג [18F]-NAF-PET ו-MR תמונות של מפרקים ההיבט המותני. A) צירית [18F]-naf-PET התמונה רכב דרך המפרקים L3-L4 ההיבט חושף ספיגת מעקב רדיומטרית משמאל.  עיגולים אדום-מקווקו מתווה את ההחזר המשוער לניתוח של כל מפרק היבט.  מבנה T2 שומן מודחק (ב) ו צירית T1 לאחר ניגודיות שומן (C) תמונות דרך רמת L3-L4 באותו מטופל מראה אסימטרי שמאלי צדדי פרי בצקת ושיפור (חיצים לבנים B ו- C בהתאמה). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3 . Ki_Patlak מגרשים: ki_Patlak לעומת רכב שטח ממוצע (A) ו-Ki_Patlak לעומת MRI כיתה מפרק (ב) עבור כל 10 המפרקים פן המותניים בחולה נציג. נקודת הנתונים יחיד מבודד עם הגבוהות יחסית Ki_Patlak, רכב שטח ממוצע, ו-MRI פן כיתה ברביע הימני העליון של כל העלילה מקבילה החולים שמאל L3-L4 היבט משותף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

היבט משותף Ki_Patlak mL/ccm/דקה * רכב שטח מתכוון רכבמקסימלי כיתה MRI
ימין L1-L2 0.015 3.1 5.4 1
שמאל L1-L2 0.009 2.4 5.4 1
נכון-L2-L3 0.014 2.9 5.9 1
שמאלי L2-L3 0.012 2.8 5.7 1
ימין L3-L4 0.013 2.7 5.4 1
שמאל L3-L4 0.028 7 13.6 3
ימין L4-L5 0.011 2.9 5.5 1
שמאל L4-L5 0.014 3.3 5.7 1
ימין L5-S1 0.011 3.3 6.6 1
שמאל L5-S1 0.013 3.3 5.9 0
* mL/ccm/min = מילימטר ליטר לכל
סנטימטר מעוקב לדקה

שולחן 1: Ki_Patlak, רכב שטח ממוצע, ג'יפ מקסימום, ו-MRI פן בכיתה עבור כל אחד 10 המפרקים פן שנדגמו בחולה נציג.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בכתב יד מתודולוגי זה, סיפקנו את הרקע על התועלת הפוטנציאלית של דינאמי [18F]-NAF-PET-MRI להערכת מגוון רחב של הפתווגיות עצם והתווה את הטכניקות עבור דינאמי [18F]-NAF-PET-MRI תמונה רכישה וניתוח באמצעות המפרקים האנושיים המותני כאזורי עניין. מודאליות כפולה PET-MRI מאפשר רכישת נתונים דינמיים PET במשך תקופה דומה כי נדרש עבור רכישת נתונים MR לבד, ובכך למקסם את החפיפה של זמן סריקה. בעוד MRI מספק הדמיה מבנית ברזולוציה גבוהה של עמוד השדרה, כי ניתן לזהות בקלות מגוון רחב של הפתווגיות העצם, התוספת של מחמד דינמי כמותי עם PET היברידית-MRI עשוי להוסיף תועלת בסמנים תפקודית של מחזור עצם פעיל. למרות שאנו מתארים טכניקות עבור כפול מודאליות PET-MRI, השיטות שלנו יכול להיות מותאם בקלות עבור PET בלבד או משולב PET-CT מערכות.

הערכים רכב שטח לעשות הנחה כי מעקב רדיוהוא מופץ באופן שווה ברחבי הגוף כולו לבסס את המדידה מקדם מסת הגוף רזה. מדדי קינטי של ספיגה רדיומעקב כגון Ki_Patlak על יד אחרת למדוד ריכוזים ספציפיים של מעקב הרדיו להגיע ליעד באמצעות מערכת העורקים במשך הזמן של הסריקה. מידע נוסף זה עשוי לחשוף את השינויים העדינים בזרימת המעקב לאזורי עניין שאחרת היו מפספרים.  ברנר ועמיתים דיווחו בעבר על קשר ליניארי בין רכבשטח, רכבמקסימום K i_Patlak בטווח רחב של מצב נורמלי העצם הפתולוגי12. העבודה הקודמת הוכיחה עוד מתאם ליניארי חיובי חזק בין Ki_Patlak של המפרקים ההיבט ואת האמצעים הקליניים של הפנים המגניים כאבי גב נמוך13.  ניסויים קליניים שוטפים פוטנציאליים בעיצומן כדי להעריך את הפוטנציאל של [18F]-NAF-PET-MRI כדי לסייע בתכנון הטיפול וניטור האורך של מחלת המותניים המותני ניווניות. אמנם בשלבים המוקדמים של תרגום קליני, דינמי [18F]-NAF-PET-MRI ניתוח מחזיק פוטנציאל גדול עבור מגוון רחב של מחלות משותפות עצם ומשותף.

בנוסף לכאבי גב תחתון, קיימים יישומים פוטנציאליים רבים לטכנולוגיה זו.  לדוגמה, הפעילות הosteoblastic המובילה ליפרטרופית אוסטאופטים שנמצאו במישקים עם דלקת מקשחת החוליות נשלטת על ידי ציטוקינים דלקתיים, חסר (wnt) וחלבונים מורפולגניים העצם. חלבונים wnt לפעול כדי לגרום תגובה השלד אנבוליים14. חלבון רגולטורי של wnt המכונה Dickkopf, DKK, מתחרה עם wnt ובכך מסדיר פעילות osteoblastic. רמות נמוכות יותר של DKK התוצאה בפעילות osteoblastic מוגברת מוגברת היווצרות העצם בחולים מקשחת ספונדיליטיס. השביל מתוך ציטוקינים דלקתיות לפעילות osteoblastic לא ידוע עדיין15. הקשר בין מסלולים אלה בדלקת מקשחת החוליות ופעילות osteoblastic פתולוגית ב אוסטיאוארתריטיס הוא לחלוטין ספקולטיבי בשלב זה. אבל, זה הוכח על ידי ניתוח אימונוהיסטוכימיה של מפרקים ההיבט כי שני מקשחת הספונדיליטיס ואוסטיאוארתריטיס עשויים לשתף מנגנון תיקון של היווצרות עצם חדשה דרך פעילות osteoblastic15. ניתן לצפות בשינויים אלה בפעילות osteoblastic באמצעות טכניקות המחמד [18F]-NAF-PET-MRI המתוארות להלן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף

Acknowledgments

תמיכה במחקר סופק על ידי NIH P50AR060752 ו GE הבריאות. אנחנו רוצים להכיר בתמיכה. של ווחיד רבנפאר

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Brinjikji, W., et al. Systematic literature review of imaging features of spinal degeneration in asymptomatic populations. AJNR American Journal of Neuroradiology. 36 (4), 811-816 (2015).
  2. Binder, D. S., Nampiaparampil, D. E. The provocative lumbar facet joint. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2 (1), 15-24 (2009).
  3. Spick, C., et al. Detection of Bone Metastases Using 11C-Acetate PET in Patients with Prostate Cancer with Biochemical Recurrence. Anticancer Research. 35 (12), 6787-6791 (2015).
  4. Brans, B., et al. Assessment of bone graft incorporation by 18 F-fluoride positron-emission tomography/computed tomography in patients with persisting symptoms after posterior lumbar interbody fusion. EJNMMI Research. 2 (1), 42 (2012).
  5. Jadvar, H., et al. Prospective evaluation of 18F-NaF and 18F-FDG PET/CT in detection of occult metastatic disease in biochemical recurrence of prostate cancer. Clinical Nuclear Medicine. 37 (7), 637-643 (2012).
  6. Kinahan, P. E., Fletcher, J. W. Positron emission tomography-computed tomography standardized uptake values in clinical practice and assessing response to therapy. Seminars in Ultrasound, CT, and MR. 31 (6), 496-505 (2010).
  7. Hawkins, R. A., et al. Evaluation of the skeletal kinetics of fluorine-18-fluoride ion with PET. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 33 (5), 633-642 (1992).
  8. Hancock, M. J., et al. Systematic review of tests to identify the disc, SIJ or facet joint as the source of low back pain. European Spine Journal: Official Publication of the European Spine Society, the European Spinal Deformity Society, and the European Section of the Cervical Spine Research Society. 16 (10), 1539-1550 (2007).
  9. Jenkins, N. W., et al. [18)F]-Sodium Fluoride PET MR-Based Localization and Quantification of Bone Turnover as a Biomarker for Facet Joint-Induced Disability. AJNR American Journal of Neuroradiology. 38 (10), 2028-2031 (2017).
  10. Czervionke, L. F., Fenton, D. S. Fat-saturated MR imaging in the detection of inflammatory facet arthropathy (facet synovitis) in the lumbar spine. Pain Medicine. 9 (4), 400-406 (2008).
  11. Phelps, M. E., et al. Tomographic measurement of local cerebral glucose metabolic rate in humans with (F-18)2-fluoro-2-deoxy-D-glucose: validation of method. Annals of Neurology. 6 (5), 371-388 (1979).
  12. Brenner, W., et al. Comparison of different quantitative approaches to 18F-fluoride PET scans. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 45 (9), 1493-1500 (2004).
  13. Schellinger, D., et al. Facet joint disorders and their role in the production of back pain and sciatica. Radiographics: A Review Publication of the Radiological Society of North America, Inc. 7 (5), 923-944 (1987).
  14. Schett, G. Joint remodelling in inflammatory disease. Annals of the Rheumatic Diseases. 66, Suppl 3 42-44 (2007).
  15. Baum, R., Gravallese, E. M. Impact of inflammation on the osteoblast in rheumatic diseases. Current Osteoporosis Reports. 12 (1), 9-16 (2014).

Tags

רפואה סוגיה 150 נתרן פלואוריד PET פן אוסטאופאובלסט רכב שטח פטלק קינטיקה PMOD
כמותי [<sup>18</sup>F]-NAF-PET-MRI ניתוח להערכת מחזור עצם דינמי במטופל עם Facetogenic כאבי גב תחתון
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jenkins, N. W., Iriondo, C., Shah,… More

Jenkins, N. W., Iriondo, C., Shah, V., Bahroos, E., Ravanfar, V., Regan, M., Seo, Y., Dillon, W. P., Majumdar, S., Talbott, J. F. Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain. J. Vis. Exp. (150), e58491, doi:10.3791/58491 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter