मात्रात्मक [¹⁸एफ]-Naf-PET-MRI विश्लेषण Facetogenic कम पीठ दर्द के साथ एक रोगी में गतिशील हड्डी टर्नओवर के मूल्यांकन के लिए

Summary

इमेजिंग तकनीक है कि गतिशील हड्डी कारोबार को प्रतिबिंबित हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता में सहायता कर सकते हैं. हम प्रदर्शन और विश्लेषण के लिए विस्तृत तरीके प्रस्तुत गतिशील [¹⁸एफ]-NaF-PET-MRI डेटा facetogenic कम पीठ दर्द के साथ एक रोगी में ब्याज की एक protypical क्षेत्र के रूप में काठ का पहलू जोड़ों का उपयोग कर.

Abstract

इमेजिंग तकनीक है कि गतिशील हड्डी कारोबार को प्रतिबिंबित हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता में सहायता कर सकते हैं. हड्डी एक गतिशील ऊतक osteoblasts की प्रतिस्पर्धा गतिविधि है, जो नई हड्डी मैट्रिक्स का उत्पादन के साथ निरंतर remodeling के दौर से गुजर रहा है, और osteoclasts, जिसका कार्य खनिज हड्डी को खत्म करने के लिए है. [¹⁸एफ]-NaF हड्डी चयापचय के दृश्य सक्षम बनाता है कि एक positron उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियोट्रैकर है। [¹⁸एफ]-NaF रासायनिक osteoblasts द्वारा हड्डी मैट्रिक्स में हाइड्रॉक्सीपैटाइट में अवशोषित कर लेता है और इस प्रकार noninvasively ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि है, जो पारंपरिक इमेजिंग तकनीक के लिए मनोगत है का पता लगा सकते हैं. गतिशील का काइनेटिक मॉडलिंग [¹⁸एफ]-NaF-पीईटी डेटा हड्डी चयापचय की विस्तृत मात्रात्मक उपाय प्रदान करता है। पारंपरिक अर्द्ध मात्रात्मक पीईटी डेटा, जो रेडियोट्रेसर गतिविधि के एक उपाय के रूप में मानकीकृत तेज मूल्यों (एसयूवी) का इस्तेमाल करता है, को समय में ट्रेसर तेज के अपने स्नैपशॉट के कारण एक स्थिर तकनीक के रूप में जाना जाता है।  काइनेटिक मॉडलिंग, तथापि, गतिशील छवि डेटा का इस्तेमाल जहां अनुरेखक स्तर लगातार अनुरेखक तेज लौकिक संकल्प प्रदान कर रहे हैं प्राप्त कर रहे हैं. गतिशील डेटा की गतिज मॉडलिंग से, रक्त प्रवाह और चयापचय दर की तरह मात्रात्मक मूल्यों (यानी, ट्रेसर गतिशीलता के संभावित जानकारीपूर्ण मैट्रिक्स) सभी छवि डेटा में मापा गतिविधि के संबंध में निकाला जा सकता है. जब दोहरी मोडलिटी पीईटी-एमआरआई के साथ संयुक्त, क्षेत्र-विशिष्ट गतिज डेटा शारीरिक रूप से पंजीकृत उच्च संकल्प संरचनात्मक और रोग संबंधी एमआरआई द्वारा afforded जानकारी के साथ सहसंबद्ध किया जा सकता है। इस पद्धति संबंधी पांडुलिपि का लक्ष्य गतिशील^[18एफ]-NaF-PET-MRI डेटा के निष्पादन और विश्लेषण के लिए विस्तृत तकनीकों को रेखांकित करना है। काठ का पहलू संयुक्त अपक्षयी गठिया रोग का एक आम साइट है और अक्षीय कम पीठ दर्द के लिए एक आम कारण है.  हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि [¹⁸एफ]-NaF-पीईटी दर्दनाक facetogenic रोग के एक उपयोगी biomarker के रूप में सेवा कर सकते हैं.  इसलिए, मानव कटि मुख संयुक्त, इस पांडुलिपि में गतिशील के लिए ब्याज की एक प्रोटोटाइप क्षेत्र के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा^[18F]-NaF-PET-MRI विश्लेषण.

Introduction

हड्डी विकृति के मानक नैदानिक इमेजिंग तकनीक मुख्य रूप से संरचनात्मक परिवर्तन की विशेषता तक सीमित हैं, जो गैर-विशिष्ट हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, सामान्य उम्र बढ़ने से संबंधित स्पर्शोन्मुख रूपात्मक असामान्यताओं अपक्षयी परिवर्तन जो गंभीर दर्द और विकलांगता¹के लिए जिम्मेदार हैं से अविवेच्य हो सकता है। हड्डी एक गतिशील ऊतक है जो ऑस्टियोब्लास्ट्स की प्रतिस्पर्धा गतिविधि के साथ निरंतर remodeling के दौर से गुजर रहा है, जो नई हड्डी मैट्रिक्स का उत्पादन, और ऑस्टियोक्लेस, जिसका कार्य खनिज हड्डी²को खत्म करने के लिए है। [¹⁸एफ]-NaF हड्डी ऊतक चयापचय के दृश्य सक्षम बनाता है कि एक positron उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियोट्रैकर है। [¹⁸एफ]-NaF रासायनिक osteoblasts द्वारा हड्डी मैट्रिक्स में हाइड्रॉक्सीपैटाइट में अवशोषित कर लेता है और इस प्रकार noninvasively ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि का पता लगाने कर सकते हैं, जिससे एक चयापचय प्रक्रिया है जो पारंपरिक इमेजिंग तकनीक के लिए मनोगत है का पता लगाने. इसके परिणामस्वरूप, हड्डी और जोड़ों की हड्डी संबंधी रोगों, सूजन और अपक्षयी रोग^3,4,5 सहित अस्थि विकारों की बढ़ती संख्या में अस्थि विकृति की विशेषता के लिए 18 एफ]-NaF का उपयोग किया गया है .

पीईटी डेटा सबसे अधिक एक अर्द्ध मात्रात्मक फैशन है, जो आसानी से मानकीकृत तेज मूल्यों (एसयूवी) के साथ नियमित नैदानिक अभ्यास में किया जा सकता है में विश्लेषण किया है. एक मीट्रिक के रूप में, एसयूवी चिकित्सकों के लिए उपयोगी होते हैं क्योंकि वे शरीर के बाकी⁶के सापेक्ष ऊतक तेज का प्रतिनिधित्व करते हैं। बाद के स्कैन से मूल्यों के उपचार या रोग प्रगति का एक परिणाम के रूप में तेज में परिवर्तन का निरीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एसयूवी की संख्यात्मक प्रकृति भी रोगियों के बीच और एक ही रोगी में क्रमिक स्कैन के बीच की तुलना में एड्स. एसयूवी की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया एल्गोरिथ्म, समीकरण1, अनुरेखक समान रूप से पूरे शरीर में वितरित किया जाता है और दुबला शरीर द्रव्यमान सही पूरे शरीर की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है कि इस धारणा बनाता है। इस प्रकार, एसयूवी एक अर्द्ध मात्रात्मक माप हैं। ब्याज (ROI) के एक दिए गए क्षेत्र के लिए, एसयूवी_{अधिकतम} (एक ROI के भीतर अधिकतम एसयूवी मूल्य), और एसयूवी_मतलब (एक ROI के भीतर सभी नमूना एसयूवी का मतलब) आमतौर पर नैदानिक अभ्यास में एसयूवी मैट्रिक्स का उपयोग किया जाता है⁶.

गतिशील पीईटी डेटा का काइनेटिक मॉडलिंग भी अधिक विस्तृत मात्रात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। जबकि एसयूवी डेटा अधिग्रहण स्थिर है, गतिज मॉडलिंग गतिशील छवि डेटा का इस्तेमाल करती है जहां अनुरेखक स्तर लगातार एक अस्थायी आयाम प्रदान करने का अधिग्रहण कर रहे हैं।  गतिशील डेटा के अधिक जटिल गतिज मॉडलिंग से, मात्रात्मक मूल्यों और अनुरेखक गतिशीलता के जानकारीपूर्ण मैट्रिक्स छवि डेटा में मापा गतिविधि के संबंध में निकाला जा सकता है. गतिशील गतिज मॉडलिंग के लिए कार्यरत एक नमूना दो ऊतक डिब्बे मॉडल चित्र 1⁷में दिखाया गया है।  सी_पी रक्त प्लाज्मा में अनुरेखक की एकाग्रता है, जबकि सी_ई और सी_टी क्रमशः लक्ष्य हड्डी मैट्रिक्स में असीम अंतरालीय अंतरिक्ष और बाध्य अनुरेखक में एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करते हैं। K_1, k₂, k₃, k₄, 4 दर पैरामीटर हैं जो ट्रेसर धोने के लिए गतिज मॉडल का वर्णन करते हैं/ K₁ धमनी प्लाज्मा से अंतराकाशी अंतरिक्ष में ले लिया अनुरेखक का वर्णन करता है (सी_टी), k₂ अनुरेखक के अंश का वर्णन करता है कि प्लाज्मा के लिए अंतरालीय अंतरिक्ष से वापस diffuses, k₃ अनुरेखक कि से चलता है का वर्णन करता है अंतराकाशी (सी_ई) अस्थि (सी_टी) के लिए स्थान , और k₄ उस अनुरेखक का वर्णन करता है जो हड्डी (सी_टी) से अंतराकाशी स्थान (सी_ई) में वापस जाता है .

चित्र 1 . गतिशील गतिज मॉडलिंग के लिए एक नमूना दो ऊतक डिब्बे मॉडल. सी_पी रक्त प्लाज्मा डिब्बे में अनुरेखक एकाग्रता है, सी_ई मुक्त और गैर विशेष रूप से बाध्य अनुरेखक ऊतक में एकाग्रता, और सी_टी विशेष रूप से बाध्य अनुरेखक ऊतक में एकाग्रता. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पटलक गतिज मॉडल रक्त पूल से अस्थि मैट्रिक्स में रेडियोट्रेकर प्रवाह दर (एमएल/सीसीएम/मिनट, घन सेमी ] सीसीएम) के माप के रूप में के_{आई-पैटलक} का उत्पादन करता है। हड्डी मैट्रिक्स के लिए रक्त पूल से अनुरेखक प्रवाह दर तो समीकरण का उपयोग कर गणना की जा सकती है 2 और समीकरण 3 के लिए K_i$Patlak और K_i-NonLinear क्रमशः. के_i[Patlak और K_i]NonLinear दर है जिस पर [¹⁸F]-NaF धमनी रक्त पूल छोड़ देता है और irreversibly एक सबसाइट हड्डी मैट्रिक्स के लिए बांध, दो मॉडल ों का उपयोग कर रहे हैं. पैटलक और अरैखिक गतिज मॉडल के बीच एक अंतर गतिशील डेटा के उनके उपयोग में है। पाटलक मॉडल को पूरा करने के लिए संतुलन की आवश्यकता होती है और फिर स्थापित रैखिक ढलान से प्रवाह दर की गणना करता है। पटलक गतिज मॉडल प्लाज्मा पूल, सी पी, असीमित पूल, सी_यूके बराबर करने केलिए 24 मिनट के समय का उपयोग करके, के_{आई-पैटलक} प्रवाह दरों का उत्पादन करता है।  24-मिनट का समय नमूने में प्लाज्मा पूल के साथ समलाभ तक पहुँचने के लिए सभी सबसाइट्स के लिए पाया समय के आधार पर बदल सकते हैं। अधिक संगणकीय रूप से कठोर गैर रेखीय मॉडल एक वक्र फिट करने के लिए लौकिक डेटा की संपूर्णता का उपयोग करता है।

इस पद्धति संबंधी पांडुलिपि का लक्ष्य गतिशील प्रदर्शन के लिए विस्तृत तकनीकों को रेखांकित करना है [¹⁸एफ]-NaF-PET-MRI.  कटि का मुख जोड़ अपक्षयी गठिया रोग का एक सामान्य स्थल है और अक्षीय कम पीठ दर्द⁸के लिए एक आम कारण है .  हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि [¹⁸एफ]-NaF-PET-MRI दर्दनाक facetogenic रोग 9 के एक उपयोगी biomarker के रूप में सेवा कर सकते हैं^.  चेहरे की पीठ दर्द के साथ एक ही रोगी से मानव काठ का पहलू जोड़ों इस प्रकार गतिशील के लिए एक protypical रॉय के रूप में विश्लेषण किया जाएगा [¹⁸F]-NaF-PET-MRI विश्लेषण.

Protocol

इस भावी व्यवहार्यता अध्ययन मानव अध्ययन आईआरबी अनुमोदन प्राप्त करने और HIPAA नियमों के अनुपालन के बाद रोगियों की भर्ती की.

1. फैंटम

1. एक खोखले बेलनाकार प्रेत को एक डालने के साथ भरें जिसमें कई व्यास (5 - 38 मिमी) के साथ खोखले सिलेंडर हैं, जिसमें 185 एमबीक्यू के साथ¹⁸⁵एफजेड-नैफ हैं।
2. सीटी या इस प्रेत के लिए पहले उत्पन्न किया गया था जो किसी टेम्पलेट का उपयोग कर प्रेत का एक क्षीणन मैप जनरेट करें।
3. प्रेत पीईटी /एमआर के केंद्र में रखें और इमेजिंग कंसोल का उपयोग कर परिणामी छवि रिकॉर्डिंग 5-10 मिनट के लिए पीईटी डेटा प्राप्त करें।
4. इमेजिंग मानव विषयों के लिए इस्तेमाल किया जा करने के लिए एक ही पुनर्निर्माण एल्गोरिथ्म के साथ मेल खाता है कि एक एल्गोरिथ्म का उपयोग कर सीटी आधारित क्षीणन नक्शे के साथ इमेजिंग कंसोल का उपयोग कर पुनर्निर्माण।
5. फ्रीवेयर AMIDE का उपयोग कर सभी आकार के लिए बराबर आकार के प्रत्येक सिलेंडर (बाएं और दाएं) में मतलब गतिविधि की गणना.
6. माध्य क्रियाकलाप बनाम सिलिंडर का आकार सारणीबद्ध करना।
7. प्रत्येक बेलन की माध्य गतिविधि को संदर्भ सिलिंडर माध्य सक्रियता से विभाजित करके आंशिक आयतन त्रुटियों (च्वी) की गणना कीजिए।
8. सिलेंडर के आकार से PVE प्लॉट करें।
9. रोगी डेटा में PVE के लिए सही करते समय दो सिलेंडर आकारों के बीच रैखिक समीकरण का उपयोग करें।

2. रोगी तैयारी

1. रोगियों की भर्ती से पहले, किसी भी आवश्यक मानव अध्ययन आईआरबी अनुमोदन प्राप्त करने और HIPPA नियमों का पालन करें।
2. ब्याज के अध्ययन के लिए उचित समावेशन और बहिष्करण मानदंड स्थापित करना।
   1. शामिल किए जाने के मानदंड इस प्रकार थे: वयस्कों, सूचित सहमति के लिए क्षमता के साथ कम से कम 18 साल पुराना; अक्षीय गैर-रेडिक्युलर कम पीठ दर्द का एक रिपोर्ट इतिहास; रीढ़ की हड्डी हस्तक्षेप रेडियोलॉजिस्ट द्वारा सिफारिश की.
   2. बहिष्करण मानदंड इस प्रकार थे: फ्रैक्चर या रीढ़ की हड्डी के ट्यूमर का इतिहास; महिलाओं को जो गर्भवती या स्तनपान कर रहे हैं; एमआरआई या अनुरेखक या इसके विपरीत के प्रशासन होने के लिए मतभेद; पूर्व कटि सर्जरी या इंस्ट्रूमेंटेशन।
3. मानव अनुसंधान समिति द्वारा अनुमोदित रोगी की लिखित सूचित सहमति इकट्ठा करें।
4. ब्याज के अपने अध्ययन के लिए प्रासंगिक किसी भी प्रासंगिक नैदानिक परीक्षा और/
5. गाउन में विषय परिवर्तन है, चतुर्थ पहुँच की स्थापना, गर्भावस्था परीक्षण प्रशासन अगर रोगी महिला और बच्चे को जन्म उम्र की है, इसके विपरीत के सुरक्षित उपयोग के लिए creatinine/GFR की जाँच करें, और पुनः प्राप्त [¹⁸एफ ]-NaF खुराक. परीक्षा की अवधि के दौरान अभी भी शेष के महत्व पर रोगी कोच.
6. पीईटी/एमआरआई में स्थिति रोगी सुपाच्य और पैर पहले।

3. इमेजिंग प्रोटोकॉल

1. एक साथ पीईटी और एमआर छवि अधिग्रहण के लिए एक 3.0 टी पीईटी /
2. MR इमेजिंग के लिए पश्च सरणी केंद्रीय आणविक इमेजिंग सरणी कुंडली का उपयोग करें.
3. सुनिश्चित करें कि एमआर और पीईटी इमेजिंग दोनों के एफओवी को टी 12 से एस 3 तक निचले रीढ़ क्षेत्र को कवर करने के लिए केंद्रित है।
4. काठ का कशेरुकी रीढ़ प्रोटोकॉल के लिए नैदानिक एमआरआई दृश्यों में शामिल हैं: Sagittal T1 (पुनरावृत्ति समय/echo समय (TR/TE) - 510/8.6 एमएस, में विमान संकल्प - 0.75mm, के माध्यम से विमान संकल्प - 4 मिमी), Sagittal T2 वसा संतृप्त (FS) (TR/ संकल्प - 0.75mm, के माध्यम से विमान संकल्प - 4 mm) Axial T2 तेजी से छूट तेजी से स्पिन गूंज (FRFSE) के साथ और वसा संतृप्ति के बिना (TR/TE ] 750/9.2 एमएस, में विमान संकल्प - 0.7 मिमी, के माध्यम से विमान संकल्प - 4 मिमी), Axial T1 तेजी से स्पिन इको (FSE) Pre Gadolinium (FSE) Pre Gadolinium (टीआर / ते ] 575/8.9 एमएस, इन-प्लेन रिज़ॉल्यूशन - 0.65 मिमी, थ्रू-प्लेन रिज़ॉल्यूशन - 4 mm), Axial T1 FSE पोस्ट Gadolinium (TR/TE ] 562/8.6 ms, इन-प्लेन रिज़ॉल्यूशन ] 0.65 मिमी, थ्रू-प्लेन रिज़ॉल्यूशन ] 4 mm).
5. 0.1 मिमी/किलोग्राम गैडोबुटॉल (1 एम गाडवीस्ट) रोगी के antcubital fosa IV में इसके विपरीत सीधे एमआरआई अनुक्रम प्राप्त करने से पहले इंजेक्शन।
6. गतिशील पीईटी स्कैन से पहले रोगीमें 18 एफजेड-एनएफ की रेडियोधर्मी खुराक इंजेक्ट की जाती है, जो कि 18 एफजेड-नैF की सांद्रता में होती है।
7. 3 अलग अस्थायी चरणों कम रीढ़ की हड्डी पर केंद्रित का उपयोग कर गतिशील पीईटी स्कैन के एक 60 मिनट प्रदर्शन, T12 S3 के लिए.
8. 10 एस प्रत्येक के 12 फ्रेम के साथ गतिशील स्कैन के पहले चरण का अधिग्रहण।
9. 30 s प्रत्येक के 4 फ्रेम के दूसरे चरण का अधिग्रहण.
10. 4 मिनट प्रत्येक के 14 फ्रेम के अंतिम चरण का अधिग्रहण.
11. मानक दो बिंदु डिक्सन विधि का उपयोग कर काठ का रीढ़ क्षेत्र के लिए MR क्षीणन सुधार (MRAC) की गणना करें। डिक्सन विधि हवा में वसा और पानी के एमआर संकेतों को खंडित करती है, कोमल ऊतक, फेफड़े और वसा (हालांकि हड्डी नहीं)।
12. सुनिश्चित करें कि पीईटी डेटा अक्षीय T2 वसा संतृप्त FRFSE छवियों के लिए सह पंजीकृत है।
13. निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग कर कंसोल पर पीईटी डेटा का पुनर्निर्माण: 60 सेमी दृश्य क्षेत्र (FOV), 3 मिमी पोस्ट-फिल्टर, मानक जेड-अक्ष फिल्टर, 256 x 256 मैट्रिक्स, 28 सबसेट, और VPFX (उड़ान का समय - ऑर्डर किए गए सबसेट उम्मीद अधिकतमीकरण, TOF-OSEM) 4 पुनरावृत्तियों के साथ .
14. सुनिश्चित करें कि पुनर्निर्माण क्षय, क्षीणन, तितर बितर, और मृत समय के लिए सही करने के लिए पोस्ट प्रोसेसिंग शामिल हैं।

4. छवि विश्लेषण

1. अंधा रेडियोलॉजिस्ट नैदानिक एमआरआई दृश्यों की व्याख्या है।
2. मूल्यांकन वसा-संपीड़ित T2- भारित और वसा दबा T1-भारित पोस्ट-कंट्रास्ट अनुक्रम ग्रेडिंग पहलू synovitis के लिए के रूप में पहले Czervionke और Fenton¹⁰द्वारा वर्णित .
   1. निम्नलिखित पहलू ग्रेडिंग का उपयोग करें: एमआरआई ग्रेड 0 - पहलू संयुक्त की कोई असामान्यता, 1 ] असामान्य वृद्धि या T2 hyperintensity संयुक्त कैप्सूल तक सीमित, 2 - असामान्य extracapsular वृद्धि या T2 hyperintensity शामिल और lt; FJ परिधि के 50%, 3 ] असामान्य बाह्य संश् लेषणात्मक वृद्धि या T2 अति तीव्रता जिसमें FJ परिधि का 50%, और न्यूरोफोरमेन, लिगेमेंटम फ्लेवम, पेडिकल, अनुप्रस्थ प्रक्रिया, या कशेरुकी शरीर में एडीमा के विस्तार के साथ 4 डिग्री ग्रेड 3 शामिल है। के रूप में ref में समझाया: Czervionke वामो, Fenton डी एस. काठ की रीढ़ की हड्डी में सूजन पहलू आर्थ्रोपैथी (फेस्ट साइनोवाइटिस) का पता लगाने में वसा संतृप्त एमआर इमेजिंग। ¹⁰

5. डेटा विश्लेषण

1. इस तरह के सॉफ्टवेयर PMOD के रूप में गतिशील पीईटी डेटा का विश्लेषण करने के लिए सुसज्जित एक समर्पित कार्य केंद्र के लिए पीईटी और एमआरआई छवियों स्थानांतरण। L1-L2 से L5-S1 के लिए काठ की रीढ़ की हड्डी के पहलू जोड़ों का विश्लेषण करें।
2. प्रत्येक स्तर पर द्विपक्षीय पहलू जोड़ों: $¹⁸एफ के लिए मूल्यांकन किया जाएगा कि क्षेत्रों का पता लगाएँ-NaF तेज माप। ब्याज की मात्रा का चयन करें (VOI) शारीरिक T2 एमआर छवियों का उपयोग कर और फिर पीईटी छवियों को हस्तांतरण.
3. सैगिटल और अक्षीय विमान T2 एमआर छवियों के साथ नेत्रहीन triangulating और अनुमानित केंद्र का टुकड़ा संख्या रिकॉर्डिंग द्वारा प्रत्येक काठ का पहलू संयुक्त के केंद्र बिंदु की पहचान.
4. रोगी डेटा दृश्य टैबमें खुला के साथ, साइडबार से वीओआई बटन पर क्लिक करें और स्फीयर (ऑब्जेक्ट) का चयन करें।
5. ऊपर चबूतरे कि पूर्वनिर्धारित खिड़की के भीतर, त्रिज्या के रूप में 7.5 मिमी में टाइप करें और नई VOI बनाएँक्लिक करें।
6. मुखपरक VOI (7.5 मिमी व्यास) को प्रत्येक पहलू के संयुक्त के केंद्र में एक गोलाकार VOI (7.5 मिमी व्यास) रखें, जो मुखातिब पर क्लिक करके छोड़ दिया गया है। दृश्यरूप पर केंद्रित जब तक क्लिक करें और खींच कर क्षेत्र समायोजित करें.
7. नई VOI बनाएँ और चरण 5.5 प्रदर्शन पर क्लिक करके ब्याज के सभी पहलुओं के लिए आवश्यक के रूप में दोहराएँ
8. एक संदर्भ क्षेत्र के रूप में केंद्रीय मज्जा गुहा (कर्टेक्स भागीदारी को बाहर करने के लिए) में सही iliac शिखर में एक गोलाकार VOI (5 मिमी व्यास) रखें। क्लिक करें नई VOI बनाएँ और सही iliac के मज्जा में छोड़ दिया क्लिक करें.
9. स्थिति VOI तो किनारों मज्जा के भीतर पूरी तरह से कर रहे हैं.
10. सुनिश्चित करें कि VOI की छवि को इसी तरह रखा जाता है जिसमें चित्र 2 में कशेरुकी शरीर का पहलू संयुक्त (एफजे) VOIs दिखाया गया है कि वे पहलू संयुक्त के केंद्र को encapsulate करते हैं।

6. एसयूवी गणना और काइनेटिक डेटा

1. धमनी इनपुट समारोह की गणना करने के लिए एक बेलनाकार VOI पेट aorta के दो अक्षीय स्लाइस को कवर जगह. सुनिश्चित करें कि व्यास ओरोटा के व्यास के बराबर है।
2. Axial छविपर राइट क्लिक करें , डेटा निरीक्षणका चयन करें.
3. इसके विभाजन के निकट उदर-पूर्वा र्त्तकेकेत् वके व्यास को मापें.
4. महाधमनी दीवार के दाईं ओर बाएँ क्लिक करें और कर्सर को महाधमनी दीवार के बाईं ओर ले जाएँ.
5. डेटा निरीक्षक विंडो में महाधमनी दीवार व्यास की दूरी रिकॉर्ड करें। यह आंशिक वॉल्यूम सुधार (PVC) गुणांक की गणना करने के लिए उपयोग किया जाएगा।
6. बाएं साइडबार से VOI बटन पर क्लिक करें, CIRCLE (ROI)का चयन करें।
7. चरण 6.5 में पहले से मापित व्यास के आधे के निर्दिष्ट त्रिज्या के साथ एक सर्किल ROI बनाएँ
8. क्लिक करें नई VOI बनाएँ और महाधमनी के केंद्र में छोड़ दिया क्लिक करें, स्थिति यदि आवश्यक हो, सर्कल अनुमानित महाधमनी दीवार की स्थिति सुनिश्चित करने के लिए.
9. अक्षीय विमान में एक टुकड़ा उतरो और चरणों को दोहराएँ 6.7-6.9, जिससे दो परिपत्र रॉय से एक सिलेंडर बना.

7. पीईटी आंशिक मात्रा सुधार

नोट: PVE के कारण अनुरेखक गतिविधि लक्ष्य के आकार के संबंध में कम करके आंका जाता है. इसलिए, PVE के लिए सही करने के लिए कदम उठाए जाते हैं।

1. सही गतिविधि के लिए बरामद गतिविधि के अनुपात बनाम सिलेंडर व्यास के आकार की साजिश रचने के द्वारा पीईटी /सीटी प्रेत का उपयोग करपहले पहले प्राप्त किए गए वसूली गुणांक का उपयोग करें।
2. एक आंशिक मात्रा सही धमनी इनपुट बनाने के लिए अवरोही aorta पर छवि-आधारित माप करने के लिए पुनर्प्राप्ति गुणांक लागू करें।
3. गतिज मॉडलिंग और अनुरेखक गतिकी के सटीक परिमाणीकरण में उपयोग के लिए PMOD में इस आंशिक मात्रा सही धमनी इनपुट विकल्प.

8. एसयूवी गणना और काइनेटिक डेटा

नोट: मानक उपग्रहण मूल्य (एसयूवी) की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया एल्गोरिथ्म, समीकरण 1, इस धारणा है कि अनुरेखक समान रूप से पूरे शरीर में वितरित किया जाता है और दुबला शरीर द्रव्यमान सही पूरे शरीर की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है बनाता है। इसलिए, एसयूवी को अर्द्ध मात्रात्मक माप के रूप में संदर्भित किया जाता है।
समीकरण 1: मानक आगे मान

1. एसयूवी_{अधिकतम}की गणना, और_{एसयूवी} मतलब मान प्रत्येक सबसाइट के लिए 60 मिनट के समय बिंदु का उपयोग कर.
   नोट: गतिज मॉडलिंग के लिए प्रयुक्त दो ऊतक कम्पार्टमेंट मॉडल चित्र 1 में दिखाया गया है। सी_पी रक्त प्लाज्मा में अनुरेखक की एकाग्रता है, जबकि सी_ई और सी_टी क्रमशः लक्ष्य हड्डी मैट्रिक्स में असीम अंतरालीय अंतरिक्ष और बाध्य अनुरेखक में एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करते हैं। K_1, k₂, k₃, k₄, 4 पैरामीटर हैं जो ट्रेसर वॉश के लिए गतिज मॉडल का वर्णन करते हैं/
2. गतिज विश्लेषण के दौरान पैटलक रैखिक मॉडल और गैर-लाइनर प्रतिगमन मॉडल के लिए अपरिवर्तनीय दो ऊतक के डिब्बे का उपयोग करें
   नोट: एक दो ऊतक अपरिवर्तनीय डिब्बे मॉडल क्षेत्र-विशिष्ट प्रवाह दर स्थिरांकों की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है (न्यूनतम^-1में ) के लिए $¹⁸F]-NaF¹¹.
3. सुनिश्चित करें कि संतुलन के लिए समय 24 मिनट के लिए सेट है जब Patlak गतिज मॉडल का उपयोग कर
4. इनपुट k₄ ] 0 nonlinear प्रतिगमन मॉडल का उपयोग करते समय K_i$NonLinear प्रवाह दरों का उत्पादन करने के लिए।
5. समीकरण 2 और समीकरण 3 के लिए समीकरण 3 का उपयोग कर हड्डी मैट्रिक्स के लिए रक्त पूल से अनुरेखक प्रवाह दर की गणना क्रमशः K_i$Patlak और K_i$NonLinear के लिए। के_i[Patlak और K_i]NonLinear दर है जिस पर [¹⁸F]-NaF धमनी रक्त पूल छोड़ देता है और irreversibly एक सबसाइट हड्डी मैट्रिक्स के लिए बांध, दो मॉडल ों का उपयोग कर रहे हैं.
   1. समीकरण 2: Patlak ग्राफिकल काइनेटिक मॉडल
      + अवरोधन
   2. समीकरण 3: अरेरेखीय प्रतिगमन काइनेटिक मॉडल
      

9. सांख्यिकीय विश्लेषण

1. एक रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण का उपयोग करने के लिए मूल्यांकन अगर [¹⁸F]-NaF K_i]Patlak प्रवाह दर से संबंधित था: एसयूवी_मतलबहै, एसयूवी_{अधिकतम}, K_i]NonLinear, और किसी भी नैदानिक स्कोरिंग ग्रेड अध्ययन के लिए विशिष्ट.
2. पिछले सहसंबंधों में सांख्यिकीय महत्व का परीक्षण करने के लिए दो-पुच्छ टी-परीक्षण और पीयरसन सहसंबंध का उपयोग करें।

Representative Results

¹⁸ NaF-PET तेज मूल्यों Axial कम पीठ दर्द के साथ एक एकल प्रतिनिधि रोगी में 10 ROIs की कुल के लिए L5-S1 कशेरुक स्तर के माध्यम से L1-L2 पर द्विपक्षीय पहलू जोड़ों में मापा जाता है. प्रतिनिधि [¹⁸F]-NaF-PET, अक्षीय T2 वसा दबा दिया, और अक्षीय T1 के बाद विपरीत वसा-संपीड़ित MR छवियों L3-L4 पहलू जोड़ों के स्तर के माध्यम से चित्रा 2में दिखाए गए हैं.  एक प्रतिनिधि रोगी में 10 नमूना मुख जोड़ों में से प्रत्येक के लिए के_{आई -पाटलक}, एसयूवी_मतलब, एसयूवी_{अधिकतम}, और एमआरआई पहलू आर्थ्रोपैथी ग्रेड को तालिका 1में संक्षेप किया गया है . के_{आई-पैटलक} प्रवाह दरों को फिर से एसयूवी_{माध्य} और एमआरआई आधारित फेस्ट आर्थ्रोपैथी ग्रेड चित्र 3में प्लॉट किया जाता है।  इस प्रतिनिधि मामले में, अपक्षयी पहलू आर्थ्रोपैथी के उच्चतम एमआरआई ग्रेड के साथ पहलू संयुक्त (बाएं तरफा L3-L4) उच्चतम K_i$Patlak और एसयूवी_मतलब मूल्यों है.

चित्र 2 . प्रतिनिधि [¹⁸एफ]-NaF-पीईटी और काठ का पहलू जोड़ों के एमआर छवियों| ए) एक्सियल [¹⁸एफ]-NaF-पीईटी एसयूवी छवि L3-L4 पहलू जोड़ों के माध्यम से बाईं ओर असममित radiotracer तेज खुलासा.  लाल-डैश्ड सर्कल प्रत्येक मुखाट संयुक्त के विश्लेषण के लिए अनुमानित ROI को रेखांकित करते हैं।  अक्षीय T2 वसा-संपीड़ित (बी) और अक्षीय T1 के बाद विपरीत वसा-संपीड़ित (सी) छवियों के माध्यम से एक ही रोगी में L3-L4 स्तर के माध्यम से असममित बाएँ तरफा peri-facet edema और वृद्धि (बी और सी में सफेद तीर क्रमशः)। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

चित्र 3 . के_i$Patlak भूखंडों: K_i$Patlak बनाम एसयूवी_मतलब (ए) और K_i$Patlak बनाम एमआरआई पहलू आर्थ्रोपैथी ग्रेड (बी) एक प्रतिनिधि रोगी में सभी 10 कटि मुख जोड़ों के लिए. अपेक्षाकृत ऊंचा K_i$Patlakके साथ एक अलग डेटा बिंदु, एसयूवी_मतलबहै, और एमआरआई पहलू ग्रेड प्रत्येक साजिश के ऊपरी दाएँ वृत्त का चतुर्थ भाग में L3-L4 पहलू संयुक्त छोड़ दिया रोगियों से मेल खाती है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

फेम जॉइंट	केi$Patlak mL/ccm/min*	एसयूवीमतलब	एसयूवीअधिकतम	एमआरआई ग्रेड
सही L1-L2	0.015	3.1	5.4	1
बाएँ L1-L2	0.009	2.4	5.4	1
सही L2-L3	0.014	2.9	5.9	1
बाएँ L2-L3	0.012	2.8	5.7	1
सही L3-L4	0.013	2.7	5.4	1
बाएँ L3-L4	0.028	7	13.6	3
सही L4-L5	0.011	2.9	5.5	1
वाम L4-L5	0.014	3.3	5.7	1
सही L5-S1	0.011	3.3	6.6	1
बाएँ L5-S1	0.013	3.3	5.9	0
*एमएल/सीसीएम/मिन]मिली लीटर प्रति घन सेन्टीमीटर प्रति मिनट

तालिका 1: K_i$Patlak, एसयूवी_मतलबहै, एसयूवी_{अधिकतम}, और एमआरआई पहलू arthropathy ग्रेड एक प्रतिनिधि रोगी में 10 नमूना पहलू जोड़ों में से प्रत्येक के लिए.

Discussion

इस methodological पांडुलिपि में, हम गतिशील की संभावित उपयोगिता पर पृष्ठभूमि प्रदान की है [¹⁸F]-NaF-PET-MRI हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का मूल्यांकन करने के लिए और गतिशील के लिए तकनीकों को रेखांकित किया है [¹⁸F]-NaF-PET-MRI छवि अधिग्रहण और विश्लेषण ब्याज की प्रोटोटाइप क्षेत्रों के रूप में मानव काठ का पहलू जोड़ों का उपयोग कर। दोहरी मोडलिटी पीईटी-एमआरआई अकेले एमआर डेटा अधिग्रहण के लिए आवश्यक है कि इसी तरह की एक समय अवधि में गतिशील पीईटी डेटा के अधिग्रहण के लिए अनुमति देता है, इस प्रकार स्कैन समय के ओवरलैप को अधिकतम. जबकि एमआरआई रीढ़ की हड्डी है कि आसानी से हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की पहचान कर सकते हैं की उच्च संकल्प संरचनात्मक इमेजिंग प्रदान करता है, संकर पीईटी-एमआरआई के साथ मात्रात्मक गतिशील पीईटी के अलावा सक्रिय हड्डी कारोबार के एक कार्यात्मक biomarker के रूप में लाभ जोड़ सकते हैं. हालांकि हम दोहरी मोडलिटी पीईटी-एमआरआई के लिए तकनीकों का वर्णन करते हैं, हमारे तरीकों को पीईटी के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है केवल पीईटी या संयुक्त पीईटी-सीटी डेटासेट।

एसयूवी मूल्यों एक धारणा है कि radiotracer समान रूप से पूरे शरीर में वितरित किया जाता है और एक दुबला शरीर द्रव्यमान गुणांक बंद माप आधार बनाते हैं. दूसरी ओर रेडियोट्रैकर के काइनेटिक सूचकांक जैसे कि के_{आई-पाटलक} स्कैन की समय सीमा से अधिक धमनी प्रणाली के माध्यम से लक्ष्य तक पहुंचने वाले रेडियोट्रेसर की विशिष्ट सांद्रता को मापते हैं। यह जोड़ा जानकारी ब्याज के क्षेत्रों है कि अन्यथा याद किया जाएगा करने के लिए अनुरेखक के प्रवाह में सूक्ष्म परिवर्तन प्रकट हो सकता है.  Brenner और उनके सहयोगियों ने पहले एसयूवी_मतलबके बीच एक रैखिक संबंध की सूचना दी , एसयूवी_{अधिकतम} और के_{i ]Patlak} सामान्य और रोग ग्रस्त हड्डी की स्थिति¹²की एक विस्तृत श्रृंखला में . पिछले काम आगे पहलू जोड़ों के_{K i $Patlak} और facetogenic कम पीठ दर्द¹³के नैदानिक उपायों के बीच एक मजबूत सकारात्मक रैखिक संबंध का प्रदर्शन किया है .  अपक्षयी काठ का पहलू रोग की उपचार योजना और अनुदैर्घ्य निगरानी में सहायता करने के लिए $¹⁸एफ-एनएफ-पीईटी-एमआरआई के लिए संभावित का मूल्यांकन करने के लिए चल रहे भावी नैदानिक परीक्षण चल रहे हैं। हालांकि नैदानिक अनुवाद के प्रारंभिक चरणों में, गतिशील [¹⁸एफ]-NaF-PET-MRI विश्लेषण आम हड्डी और संयुक्त रोगों की एक किस्म के लिए महान क्षमता रखती है.

facetogenic कम पीठ दर्द के अलावा, इस तकनीक के लिए कई संभावित आवेदन कर रहे हैं.  उदाहरण के लिए, ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि जो हाइपरट्रॉफिक ऑस्टियोफाइट्स के लिए अग्रणी होती है जो एंकिलोसिंग स्पॉन्डिलाइटिस के साथ जोड़ों में पाई जाती है, सूजन साइटोकिन्स, पंखहीन (wnt) और हड्डी morphogenic प्रोटीन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। Wnt प्रोटीन एक anabolic कंकाल प्रतिक्रिया¹⁴पैदा करने के लिए कार्य करते हैं. Dickkopf, DKK के रूप में जाना जाता wnt का एक नियामक प्रोटीन, wnt के साथ प्रतिस्पर्धा और इस तरह ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि को नियंत्रित करता है. डीकेके के निचले स्तर के परिणामस्वरूप ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि में वृद्धि हुई है और एंकिलोसिस रोगियों में हड्डी के गठन में वृद्धि हुई है। सूजन साइटोकिन से ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि तक का मार्ग^अभीतक ज्ञात नहीं है . ऑस्टियोआर्थराइटिस में एंकिलोसिंग स्पॉन्डिलाइटिस और पैथोलॉजिकल ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि में इन रास्तों के बीच संबंध इस समय विशुद्ध रूप से सट्टा है। लेकिन, यह पहलू जोड़ों के इम्यूनोहिस्टोकेमिकल विश्लेषण द्वारा दिखाया गया है कि दोनों ankylosing स्पॉन्डिलाइटिस और पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि¹⁵के माध्यम से नए हड्डी के गठन की एक मरम्मत तंत्र साझा कर सकते हैं। ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि में ये परिवर्तन मात्रात्मक रूप से देखा जा सकता है का उपयोग कर [¹⁸F]-NaF-PET-MRI पीईटी तकनीक यहाँ वर्णित.

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