Waiting
Login processing...

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

Medicine

Количественный :18F-Naf-PET-МРТ Анализ для оценки динамического оборота костей у пациента с facetogenic Низкая боль в спине

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

Методы визуализации, отражающие динамический текучесть костей, могут помочь в характеристике широкого спектра костных патологий. Мы представляем подробные методологии для выполнения и анализа динамических данныхNo 18F-NAF-PET-MRI у пациента с лицом лицогенных болей в пояснице, используя поясничные фаматические суставы в качестве прототипной области интереса.

Abstract

Методы визуализации, отражающие динамический текучесть костей, могут помочь в характеристике широкого спектра костных патологий. Кость представляет собой динамическую ткань, постоянно переделываемую с конкурирующими активностью остеобластов, которые производят новую костную матрицу, и остеокластов, функция которых заключается в устранении минерализованной кости. 18ФЗ-НАФ является позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) радиотрейстом, которая позволяет визуализировать метаболизм костей. 18ФЗ-НАФ химически всасывается в гидроксиапатит в костной матрице с помощью остеобластов и, таким образом, неинвазивно может обнаружить остеобластную активность, которая оккультизмна к обычным методам визуализации. Кинетическое моделирование динамических данных No18F-NaF-PET обеспечивает подробные количественные показатели метаболизма костей. Обычные полуколичественные ПЭТ-данные, использующие стандартизированные значения поглощения (SUV) в качестве показателя активности радиотрактора, называются статическим методом из-за снимка поглощения трассировщика во времени.  Кинетическое моделирование, однако, использует динамические данные изображения, где уровни трассировщика постоянно приобретаются, обеспечивая височное разрешение поглощения трассировщика. Из кинетического моделирования динамических данных можно извлечь количественные значения, такие как кровоток и скорость обмена веществ (т.е. потенциально информативные показатели динамики трассировщика), все с точки зрения измеренной активности в данных изображения. В сочетании с двойной модальности ПЭТ-МРТ, конкретные региональные кинетические данные могут быть коррелированы с анатомически зарегистрированной структурной и патологической информацией высокого разрешения, предоставляемой МРТ. Цель этой методологической рукописи состоит в том, чтобы наметить подробные методы для выполнения и анализа динамических данных18F-NaF-PET-MRI. Поясничный сустав является общим местом дегенеративных артритов и распространенной причиной осевой боли в пояснице.  Недавние исследования показывают, что18ФЗ-НаФ-ПЭТ может служить полезным биомаркером болезненных лицом лицом генетических заболеваний.  Таким образом, поясничный сустав человека будет использоваться в качестве прототипа области, представляющих интерес для динамического анализа18F--NAF-PET-MRI в этой рукописи.

Introduction

Стандартные методы клинической визуализации костной патологии в первую очередь ограничиваются характерными структурными изменениями, которые могут быть неспецифическими. Например, бессимптомные морфологические аномалии, связанные с нормальным старением, могут быть неотличимы отдегенеративных изменений, которые отвечают за сильную боль и инвалидность 1. Кость является динамической ткани переживает непрерывную ремоделирование с конкурирующими деятельности остеобластов, которые производят новую костную матрицу, и остеокласты, функция которых заключается в ликвидации минерализованной кости2. 18ФЗ-НАФ является позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) радиотрейстом, которая позволяет визуализировать метаболизм костной ткани. 18ФЗ-НАФ химически всасывается в гидроксиапатит в костной матрице с помощью остеобластов и, таким образом, неинвазивно обнаруживает остеобластную активность, тем самым обнаруживая метаболический процесс, который оккультизмом для обычных методов визуализации. В результате, No18ФЗ-НаФ был использован для характеристики костной патологии во все большем числе костных расстройств, включая неоплазмы, воспалительные и дегенеративные заболевания костей и суставов3,4,5 .

ПЭТ-данные чаще всего анализируются полуколичественным способом, что может быть легко выполнено в обычной клинической практике со стандартизированными значениями поглощения (SUVs). Как метрика, внедорожники полезны для клиницистов, поскольку онипредставляют собой поглощение тканей по отношению к остальной части тела 6. Значения от последующего сканирования могут быть использованы для наблюдения за изменениями в поглощении в результате лечения или прогрессирования заболевания. Численный характер внедорожников также помогает в сравнении между пациентами и между последовательными сканирования в том же пациенте. Алгоритм, используемый для расчета внедорожников, Уравнение 1, делает предположение, что трассировщик равномерно распределен по всему телу и что мышечная масса тела точно представляет весь объем тела. Таким образом, внедорожники представляют собой полуколичественное измерение. Для данного региона интереса (ROI), внедорожникмакс (максимальная стоимость внедорожника в пределах рентабельности инвестиций), и внедорожниксреднем (среднее всех отобранных внедорожников в пределах рентабельности) обычно используются внедорожник метрик и в клинической практике6.

Кинетическое моделирование динамических данных ПЭТ также может быть выполнено для более детального количественного анализа. В то время как приобретение данных SUV является статичным, кинетическое моделирование использует динамические данные изображения, где уровни трассировщика постоянно приобретаются, обеспечивая временное измерение.  Из более сложного кинетического моделирования динамических данных можно извлечь количественные значения и информативные показатели динамики трассировщика в отношении измеренной активности в данных изображения. Образец двухтканевого отсека модели, используемой для динамического кинетического моделирования, показан на рисунке 17.  Cp является концентрацией трассировщика в плазме крови, в то время как Ce и Ct представляют собой концентрацию в неограниченном интерстициальном пространстве и связанном трассировщике в матрице мишени кости соответственно. K1, k2, k3, k4, являются 4 параметров скорости, которые описывают кинетическую модель для трассировщика мыть в / из и связывания. K1 описывает трассировщик, взятый из артериальной плазмы в интерстициальное пространство (Ct),k2 описывает фракцию трассировщика, которая рассеивается от интерстициального пространства к плазме, k3 описывает трассировщик, который перемещается от интерстициальный (Ce) пространство к кости (Cт), и k4 описывает трассировщик, который движется от кости (Cт) обратно в интерстициальное пространство (Ce).

Figure 1
Рисунок 1 . Образец двухтканевого отсека модели для динамического кинетического моделирования. Cp является трассик концентрации в плазме крови отсека, Ce свободной и неспецифически связаны трассировщик концентрации в ткани, и Cт специально связаны трассировщик концентрации в ткани. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Кинетическая модель Patlak производит Ki'Patlak в качестве показателя скорости притока радиотрапиков (mL/ccm/m, кубический см и ccm) из бассейна крови в костную матрицу. Скорость притока трассировщиков из кровяного пула в костную матрицу может быть рассчитана с помощью уравнения 2 и уравнения 3 для Ki'Patlak и Ki'NonLinear соответственно. Ki'Patlak и Ki'NonLinear — это темпы, при которых18ФЗ-НаФ покидает артериальный кровяный бассейн и необратимо связывается с подстойной костной матрицей, используя эти две модели соответственно. Разница между Patlak и нелинейной кинетической моделью заключается в их использовании динамических данных. Модель Patlak требует равновесия, а затем рассчитывает скорость притока от установленного линейного склона. Кинетическая модель Patlak производит Ki'Patlak коэффициенты притока, с помощью 24-минутного времени для уравновешения плазменного бассейна, Cp, к неограниченному бассейну, Cu.  24-минутное время может меняться в зависимости от времени, найденного для всех подсайтов, чтобы достичь равновесия с плазменным бассейном в образце. Более вычислительно строгая нелинейная модель использует всю височной информации в соответствии с кривой.

Цель этой методологической рукописи состоит в том, чтобы наметить подробные методы для выполнения динамических No18ФЗ-НА-ПЭТ-МРТ.  Поясничный сустав является общим местом дегенеративных артритов и распространенной причиной осевой боли в пояснице8.  Недавние исследования показывают, чтоNo 18ФЗ-НАФ-ПЭТ-МРТ может служить полезным биомаркером болезненного лицомогущего заболевания9.  Таким образом, поясничные суставы человека от одного пациента с лицом ежефевой боли в пояснице будут проанализированы в качестве прототипа рентабельности инвестиций для динамического анализа18F-NAF-PET-MRI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Это перспективное технико-экономическое обоснование набрал пациентов после получения одобрения Human Study IRB и соблюдения правил HIPAA.

1. Фантом

  1. Заполните полый цилиндрический фантом вставкой, которая имеет полые цилиндры с диапазоном диаметров (5 - 38 мм) с 185 MBq из18F-NaF.
  2. Создайте карту затухания фантома с помощью Ct или шаблона, который был создан ранее для этого фантома.
  3. Поместите фантом в центр ПЭТ/МР и приобретите данные ПЭТ в течение 5-10 минут, записывая резущевое изображение с помощью консоли изображений.
  4. Реконструкция с помощью консоли изображений с помощью карты затухания на основе КТ с помощью алгоритма, который соответствует тому же алгоритму реконструкции, который будет использоваться для визуализации человеческих субъектов.
  5. Рассчитайте среднее действие в каждом цилиндре (слева и вправо) одинакового размера для всех размеров с помощью бесплатного АМИСЕ.
  6. Табулировать средняя активность по сравнению с размером цилиндра.
  7. Рассчитайте частичные ошибки громкости (PVE), разделив среднее действие каждого цилиндра на среднее действие эталонного цилиндра.
  8. Участок PVE по размеру цилиндра.
  9. Используйте линейное уравнение между размерами двух цилиндров при коррекции Для PVE в данных пациента.

2. Подготовка пациентов

  1. Перед набором пациентов, получить любое необходимое одобрение Человеческого исследования IRB и соблюдать правила HIPPA.
  2. Установить соответствующие критерии включения и исключения для изучения интересов.
    1. Критерии включения были следующими: взрослые, по крайней мере 18 лет, способные к информированию о согласии; сообщила история осевых нерадикулярных болей в пояснице; рекомендуется позвоночником интервенционных радиологов.
    2. Критерии исключения были следующими: история перелома или опухоли позвоночника; беременные или кормящие грудью женщины; противопоказания к мРТ или администрированию трассировщика или контраста; до поясничной хирургии или приборов.
  3. Соберите письменное информированное согласие пациента, одобренное Комитетом по исследованиям в области человека.
  4. Получить любые соответствующие клинические экзамены и / или данные обследования пациентов, относящихся к вашему исследованию интересов.
  5. Ите предмет изменения в платье, установить iv доступ, управлять тест на беременность, если пациент женского и детородного возраста, проверить креатинин / GFR для безопасного использования контраста, и получить дозу18F-NAF. Тренер пациента о важности оставаясь еще на протяжении всего экзамена.
  6. Позиция пациента на спине и ногах сначала в ПЭТ/МРТ.

3. Протокол визуализации

  1. Используйте 3.0 T ПЭТ /МРТ сканер для одновременного приобретения ПЭТ и Mr изображения.
  2. Используйте задний массив центрального молекулярного массива изображений катушки для мР изображений.
  3. Убедитесь, что FOV как MR и ПЭТ-изображения условия по центру, чтобы покрыть нижнюю область позвоночника от T12 до S3.
  4. Клинические мРТ последовательности для протокола поясничного отдела позвоночника включает в себя: Sagittal T1 (время повторения/эхо-время (TR/TE) - 510/8,6 мс, разрешение в самолете 0,75 мм, разрешение через плоскость 4 мм), Sagittal T2 насыщенный жиром (FS) (TR/TE 4208/86 ms, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости, насыщенный жиром (FS) (TR/TE 4208/86 ms, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости насыщенный (FS) (TR/TE 4208/86 ms, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости, в плоскости разрешение 0,75 мм, разрешение через плоскость 4 мм) Axial T2 быстрое расслабление быстрого спина эхо (FRFSE) с и без насыщения жира (TR/TE 750/9.2 мс, в плоскости резолюции 0,7 мм, через плоскости резолюции 4 мм), Axial T1 быстрый спин эхо (FSE) Pre Gadolinium (TR/ TE 575/8.9 ms, разрешение в самолете 0.65mm, разрешение через плоскость 4mm, Axial T1 FSE Post Gadolinium (TR/TE 562/8.6 ms, разрешение в самолете 0.65mm, разрешение через самолет 4mm).
  5. Впрыск0,1 мм/кг гадобутрола (1М Гавайдс) в антекубитальную ямку пациента непосредственно перед приобретением последовательностей МРТ, требующих этого.
  6. До динамического ПЭТ-сканирования вводить в пациента радиоактивную дозу18ФЗ-НА в концентрацию 2,96 МБК/кг18ФЗ-НА.
  7. Выполните 60 минут динамического ПЭТ-сканирования с использованием 3 отдельных височных фаз, сосредоточенных над нижним позвоночником, T12 до S3.
  8. Приобретите первую фазу динамического сканирования с 12 кадрами по 10 с каждый.
  9. Приобретите вторую фазу из 4 кадров по 30 с каждая.
  10. Приобретите последнюю фазу из 14 кадров по 4 мин каждый.
  11. Рассчитайте коррекцию затухания MR (MRAC) для области поясничного отдела позвоночника с помощью стандартного двухточечного метода Диксона. Метод Диксонсегментсегменты МР сигналы жира и воды в воздух, мягкие ткани, легкие и жир (хотя и не кости).
  12. Убедитесь, что ПЭТ-данные сорегистрируются на осевые изображения Насыщенных жирными fsFSE Т2.
  13. Реконструкция ПЭТ-данных на консоли с использованием следующих параметров: 60 см поля зрения (FOV), 3 мм после фильтра, стандартный фильтр оси, 256 х 256 матрицы, 28 подмножеств, и VPFX (Время полета - Заказ подмножества Максимальная, TOF-OSEM) с 4 итерациями .
  14. Убедитесь, что реконструкция включает в себя послеобработку для коррекции распада, затухания, рассеяния и мертвого времени.

4. Анализ изображений

  1. Ослепленный радиолог интерпретирует клинические последовательности МРТ.
  2. Оцените жир-подавленный T2- взвешенный и сало подавленные T1-взвешенные post-contrast последовательности для профилировать синовит фасент- как ранее описано Czervionke и Fenton10.
    1. Используйте следующие аспекты классификации является: МРТ класса 0 - нет аномалии граненого сустава, 1 - ненормальное повышение или T2 гиперинтенсивность ограничена совместной капсулы, 2 - ненормальное экстракапсуляльное повышение или T2 гиперинтенсивность с участием lt; 50% от периметра FJ, 3 экстракапсулярное повышение или T2 гиперинтенсивность с участием йgt;50% от периметра FJ, и 4 класса 3 с расширением отеков в нейрофораменов, ligementum flavum, pedicle, поперечный процесс, или позвонков тела. Как поясняется в рефери: Червионке LF, Фентон DS. Насыщенные жирами МР-изображения при обнаружении воспалительной фаховой артропатии (синовит) в поясничном отделе позвоночника. 10 Лет

5. Анализ данных

  1. Передача ПЭТ и МРТ изображений на специальную рабочую станцию, оборудованную для анализа динамических данных ПЭТ, таких как программное обеспечение PMOD. Проанализируйте граненые суставы поясничного отдела позвоночника от L1-L2 до L5-S1.
  2. Найдите регионы, которые будут оцениваться для измерения поглощения18ФЗ-НАФ: двусторонние граненые соединения на каждом уровне. Выберите объемы интереса (VOI) с использованием анатомических изображений T2 MR, а затем перенесите на ПЭТ-изображения.
  3. Определите центральную точку каждого поясничного граненого соединения путем визуальнотриляции с помощью сагиттальных и осевой плоскости T2 MR-изображений и записи среза номер приблизительного центра.
  4. При открытии данных о пациенте во вкладке «Вид»щелкните кнопку VOI с боковой панели и выберите SPHERE (Объект).
  5. В предопределенном окне, которое всплывает, введите в 7,5 мм в качестве радиуса и нажмите Создать новый VOI.
  6. Поместите сферический VOI (7,5 мм в диаметре) в центре каждого граненого сустава, нажав на грань. Отрегулируйте сферу левым нажатием и перетаскиванием до визуального центрирования на грани.
  7. Повторите по мере необходимости для всех аспектов, представляющих интерес, нажав Создать новый VOI и выполнения шага 5.5
  8. Поместите сферический VOI (диаметр 5 мм) в правый подвздошной гребень в полосте центрального мозга (чтобы исключить участие коры) в качестве эталонной области. Нажмите Создать новый VOI и левый клик в мозг правого подвздошения.
  9. Позиция VOI так края находятся в пределах мозга полностью.
  10. Убедитесь, что VOI находятся аналогично изображению, показывающему позвоночный сустав для тела (FJ) VOIs на рисунке 2 в том, что они инкапсулируют центр граненого сустава.

6. Расчеты внедорожников и кинетические данные

  1. Для расчета функции ввода артерий место цилиндрической VOI, охватывающих два осевых ломтиков брюшной аорты. Убедитесь, что диаметр равен диаметру аорты.
  2. Нажмите правой кнопкой мыши на изображение Axial,выберите проверку данных.
  3. Измерьте диаметр проксимальной аорты брюшной полости к ее бифуркации.
  4. Слева щелкните по правой стороне стенки аорты и переместите курсор на левую сторону стенки аорты.
  5. Запись расстояния диаметра стены аорты в окне инспектора данных. Это будет использовано для расчета коэффициента коррекции частичного объема (ПВХ).
  6. Слева нажмите кнопку VOI с боковой панели, выберите CIRCLE (ROI).
  7. Создайте roI круга с указанным радиусом половины ранее измеренного диаметра в шаге 6.5
  8. Нажмите Создать новый VOI и левый клик в центре аорты, изменить положение в случае необходимости, чтобы обеспечить круг приближенных аорты положение стены.
  9. Спустите один срез в осевую плоскость и повторите шаги 6.7-6.9, тем самым сделав цилиндр из двух круговых ROI.

7. ПЭТ Частичная коррекция объема

ПРИМЕЧАНИЕ: Из-за PVE активность трассировщика недооценена по отношению к размеру цели. Таким образом, предпринимаются шаги, чтобы исправить для PVE.

  1. Используйте коэффициенты восстановления, которые были получены ранее с помощью ПЭТ/КТ-фантома, построив размер диаметра цилиндра по сравнению с соотношением восстановленной активности к истинной активности.
  2. Примените коэффициенты восстановления к измерению на основе изображения по сравнению с нисходящей аортой для создания частичного объема исправленного артериального ввода.
  3. Замените этот частичный объем исправленного артериального ввода в PMOD для использования в кинетической моделировании и точной количественной оценке кинетики трассировщика.

8. Расчеты внедорожников и кинетические данные

Примечание: Алгоритм, используемый для расчета стандартного значения поглощения (SUV), уравнение 1, делает предположение, что трассировщик равномерно распределен по всему телу и что мышечная масса тела точно представляет объем всего тела. Таким образом, внедорожники называются полуколичественными измерениями.
Уравнение 1: Стандартное значение поглощения
Equation 1

  1. Рассчитайтемаксвнедорожника, а такжесредние значения для каждого подсайта, используя 60-минутную точку времени.
    Примечание: Модель отсека из двух тканей, используемая для кинетического моделирования, показана в рисе 1. Cp является концентрацией трассировщика в плазме крови, в то время как Ce и Ct представляют собой концентрацию в неограниченном интерстициальном пространстве и связанном трассировщике в матрице мишени кости соответственно. K1, k2, k3, k4, являются 4 параметрами, которые описывают кинетическую модель для трассировщика мыть в /вне и связывания.
  2. Используйте двухтканевую отсек, необратимый для модели Patlak Linear и нелинейных моделей регрессии во время кинетической экспертизы
    Примечание: Модель необратимого отсека из двух тканей используется для расчета констант скорости притока (в мин-1)для No18F-NaF11.
  3. Убедитесь, что время равновесия установлено до 24 минут при использовании кинетической модели Patlak
  4. Ввод k4 и 0 при использовании нелинейной регрессионной модели для получения коэффициентов притока Ki'NonLinear.
  5. Рассчитайте скорость притока трассировщиков из кровяного пула в костную матрицу, используя Equation 2 и Equation 3 для Ki'Patlak и Ki'NonLinear соответственно. Ki'Patlak и Ki'NonLinear — это темпы, при которых18ФЗ-НаФ покидает артериальный кровяный бассейн и необратимо связывается с подстойной костной матрицей, используя эти две модели соответственно.
    1. Уравнение 2: Патлак Графическая кинетической модели
      Equation 2Перехват
    2. Уравнение 3: Нелинейная регрессионная кинетическая модель
      Equation 3

9. Статистический анализ

  1. Используйте линейный регрессионный анализ, чтобы оценить, если18F-NaF Ki'Patlak коэффициент притока был коррелирован с: внедорожникозначает, внедорожникмакс, Ki'NonLinear, и любые клинические оценки скоринга, характерные для исследования.
  2. Используйте двуххвостый t-test и корреляцию Пирсона для проверки статистической значимости в предыдущих корреляциях.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

18 лет Значения поглощения NaF-PET измеряются в двусторонних граньных суставах на L1-L2 через L5-S1 позвонков уровнях в общей сложности 10 ROIs в одном представительном пациенте с осевой боли в пояснице. Представитель No18ФЗ-NAF-PET, осевый жир T2 подавлен, и осевые T1 пост-контрастных жира подавлены МР изображения через уровень L3-L4 граненых суставов показаны на рисунке 2.  Ki'Patlak,внедорожник означает, внедорожникмакс, и МРТ грань артропатии класса для каждого из 10 выборки фаматы суставов в репрезентативных пациента суммируются в таблице 1. Ki'Patlak приток амфосставки ставки построены снова внедорожникозначает и МРТ основе файет артропатии классов на рисунке 3.  В этом репрезентативном случае, грань сустава с самым высоким классом МРТ дегенеративной артропатии граней (левосторонний L3-L4) имеет самые высокие Ki'Patlak и внедорожник средние значения.

Figure 2
Рисунок 2 . Представитель No18F-NaF-PET и MR изображения поясничных граней. A) Axial18 F-NaF-PET SUV изображение через L3-L4 граненых суставов выявление асимметричного поглощения радиотрейста слева.  Красно-панельные круги наметить примерную рентабельность инвестиций для анализа каждого аспекта сустава.  Axial T2 жир-подавлены (B) и осевой T1 пост-контрастных жира подавлены (C) изображения через l3-L4 уровне в том же пациенте показаны асимметричные левосторонние пери-лицо отек и повышение (белые стрелки в B и C соответственно). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3 . Kя-Патлак участков: Kя'Патлак противвнедорожникаозначает ( A ) и Ki'Patlak против МРТ гране артропатии класса (B) для всех 10 поясничных граней суставов в представитель пациента. Единая изолированная точка данных с относительно повышеннымKi'Patlak, внедорожник означает, и МРТ аспект класса в правом верхнем правом квадранте каждого участка соответствует пациентам левой L3-L4 гране сустава. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Лицо Сустава Ki'Patlak mL/ccm/m Внедорожникозначает Внедорожникмакс МРТ Оценка
Правый L1-L2 0.015 3.1 5.4 1
Слева L1-L2 0.009 2.4 5.4 1
Правый L2-L3 0.014 2.9 5.9 1
Слева L2-L3 0.012 2.8 5.7 1
Правый L3-L4 0.013 2.7 5.4 1
Слева L3-L4 0.028 7 13.6 3
Правый L4-L5 0.011 2.9 5.5 1
Слева L4-L5 0.014 3.3 5.7 1
Правый L5-S1 0.011 3.3 6.6 1
Слева L5-S1 0.013 3.3 5.9 0
МЛ/куб/мин/миллилитр ы на
кубический сантиметр на мин

Таблица 1: Ki'Patlak, внедорожникозначает, внедорожникмакс, и МРТ грань артропатии класса для каждого из 10 выборки фаматы суставов в репрезентативного пациента.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этой методологической рукописи, мы предоставили справочную информацию о потенциальной полезности динамических No18F-NaF-PET-MrI для оценки широкого спектра костных патологий и изложили методы для динамическогоизображенияF--NaF-PET-MRI приобретение и анализ с использованием поясничных суставов человека в качестве прототипных регионов, представляющих интерес. Двойная модальность ПЭТ-МРТ позволяет получать динамические данные ПЭТ в течение периода времени, аналогичного тому, который необходим только для получения данных Mr, тем самым максимизируя перекрытие времени сканирования. В то время как МРТ обеспечивает высокое разрешение структурной визуализации позвоночника, которые могут легко определить широкий спектр костных патологий, добавление количественной динамической ПЭТ с гибридной ПЭТ-МРТ может добавить пользу в качестве функционального биомаркера активного оборота костей. Хотя мы описываем методы двойной модальности ПЭТ-МРТ, наши методы могут быть легко адаптированы только для ПЭТ или комбинированных наборов данных ПЭТ-КТ.

Значения внедорожника делают предположение, что радиотрейстер равномерно распределен по всему телу и основывает измерение от коэффициента мышечной массы тела. Кинетические индексы поглощения радиотраповского извне, такие как Ki'Patlak, с другой стороны, измеряют специфические концентрации радиотраиста, достигающего цели через артериальную систему в течение времени сканирования. Эта дополнительная информация может выявить тонкие изменения в потоке трассировщика в регионы, представляющие интерес, которые в противном случае были бы упущены.  Бреннер и коллеги ранее сообщилилинейные отношения между внедорожник означает, внедорожникмакс и Kя-Патлак в широком диапазоне нормальных и патологических костей условия12. Предыдущая работа также продемонстрировала сильную положительную линейную корреляцию между Ki'Patlak граненых суставов и клиническими мерами facetogenic боли в пояснице13.  Продолжаются перспективные клинические испытания для оценки потенциала дляNo 18F-NAF-PET-МРТ, чтобы помочь в планировании лечения и продольном мониторинге дегенеративных заболеваний поясничного аспекта. Хотя на ранних стадиях клинического перевода, динамический анализ No18F-NAF-PET-MRI обладает большим потенциалом для различных распространенных заболеваний костей и суставов.

В дополнение к facetogenic боли в пояснице, Есть много потенциальных применений для этой технологии.  Например, остеобластная активность, приводящая к гипертрофическим остеофитам, обнаруженным в суставах с анкилозирующий спондилитом, контролируется воспалительными цитокинов, бескрылыми (wnt) и костными морфогенными белками. Wnt белки действуют, чтобы вызвать анаболический скелетный ответ14. Регулирующий белок wnt известный как Dickkopf, DKK, конкурирует с wnt и таким образом регулирует osteoblastic деятельность. Более низкие уровни DKK приводят к увеличению остеобластной активности и увеличению формирования костей у анкилозирующих пациентов спондилита. Путь от воспалительного цитокина к остеобластной активности пока неизвестен15. Связь между этими путями в анкилозирующий спондилит и патологической остеобластной активности при остеоартрите является чисто спекулятивным в это время. Но, было показано, иммуногистохимический анализ граней суставов, что как анкилозирующий спондилит и остеоартрит может поделиться механизм ремонта нового формирования костей через остеобластную активность15. Эти изменения в остеобластной активности можно наблюдать количественно, используя описанные в нем методы PET No18F-NAF-PET-MRI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать

Acknowledgments

Научно-исследовательская поддержка была оказана NIH P50AR060752 и GE Healthcare. Мы хотели бы отметить поддержку Вахида Раванфара.

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

Медицина Выпуск 150 Фтор натрия ПЭТ фасет остеобласт внедорожник Патлак кинетика PMOD
Количественный :<sup>18</sup>F-Naf-PET-МРТ Анализ для оценки динамического оборота костей у пациента с facetogenic Низкая боль в спине
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