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Medicine

Análise quantitativa [18F]-NAF-PET-RM para avaliação da rotatividade óssea dinâmica em paciente com dor nas costas Facetogênica

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

As técnicas de imagem latente que refletem o retorno dinâmico do osso podem ajudar em caracterizar uma escala larga de patologias do osso. Nós apresentamos metodologias detalhadas para executar e analisar dados dinâmicos de [18F]-NAF-Pet-MRI em um paciente com a baixa dor traseira a usando as junções lombares da faceta como uma região protótipo do interesse.

Abstract

As técnicas de imagem latente que refletem o retorno dinâmico do osso podem ajudar em caracterizar uma escala larga de patologias do osso. O osso é um tecido dinâmico submetido à remodelação contínua com a atividade concorrente dos osteoblastos, que produzem a nova matriz óssea, e osteoclastos, cuja função é eliminar o osso mineralizado. [18F]-NAF é um radiotraçador de tomografia por emissão de positrão (PET) que possibilita a visualização do metabolismo ósseo. [18F]-NAF é absorvido quimicamente no hidroxiapatita na matriz do osso por osteoblastos e pode assim não invasora detectar a atividade osteoblástica, que é Occult às técnicas convencionais da imagem latente. A modelagem cinética de dados dinâmicos [18F]-NAF-Pet fornece medidas quantitativas detalhadas do metabolismo ósseo. Os dados de PET semiquantitativos convencionais, que utilizam valores de captação padronizados (SUVs) como medida de atividade do radiotraçador, são referidos como uma técnica estática devido ao seu instantâneo de captação do traçador no tempo.  A modelagem cinética, no entanto, utiliza dados dinâmicos de imagem onde os níveis de traçador são adquiridos continuamente fornecendo resolução temporal de captação de traçador. A partir da modelagem cinética de dados dinâmicos, valores quantitativos como fluxo sanguíneo e taxa metabólica (ou seja, métricas potencialmente informativas da dinâmica do traçador) podem ser extraídos, tudo com relação à atividade medida nos dados da imagem. Quando combinada com a modalidade dupla PET-MRI, os dados cinéticos região-específicos podem ser correlacionados com a informação estrutural e patológica de alta resolução anatomicamente registada oferecida por MRI. O objetivo deste manuscrito metodológico é delinear técnicas detalhadas para a realização e análise de dados dinâmicos [18F]-NAF-PET-RM. A articulação da faceta lombar é um local comum de doença degenerativa da artrite e uma causa comum para a dor lombar axial.  Os estudos recentes sugerem [18F]-o NAF-animal de estimação pode serir como um biomarcador útil da doença a dolorosa.  A articulação da faceta lombar humana, portanto, será usada como uma região prototípica de interesse para a análise dinâmica [18F]-NAF-PET-RM neste manuscrito.

Introduction

As técnicas padrão da imagem latente clínica da patologia do osso são limitadas primeiramente a caracterizar mudanças estruturais, que podem ser Nonspecific. Por exemplo, anormalidades morfológicas assintomáticas relacionadas ao envelhecimento normal podem ser indistinguíveis de alterações degenerativas que são responsáveis pela dor severa e incapacidade1. O osso é um tecido dinâmico submetido à remodelação contínua com a atividade concorrente dos osteoblastos, que produzem a nova matriz óssea, e osteoclastos, cuja função é eliminar o osso mineralizado2. [18F]-NAF é um radiotraçador do tomography de emissão de positrão (animal de estimação) que permita o visualização do metabolismo do tecido de osso. [18F]-NAF é absorvido quimicamente no hidroxiapatita na matriz do osso por osteoblastos e pode assim não invasora a atividade osteoblástica, detectando desse modo um processo metabólico que seja Occult às técnicas convencionais da imagem latente. Como resultado, [18F]-NAF tem sido usado para caracterizar a patologia óssea em um número crescente de distúrbios ósseos, incluindo Neoplasias, doença inflamatória e degenerativa do osso e articulações3,4,5 .

Os dados do PET são mais comumente analisados de forma semiquantitativa, o que pode ser prontamente realizado na prática clínica rotineira com valores padronizados de captação (SUVs). Como uma métrica, SUVs são úteis para os médicos como eles representam a captação de tecido em relação ao resto do corpo6. Os valores das varreduras subseqüentes podem ser usados para observar mudanças na tomada em conseqüência do tratamento ou da progressão da doença. A natureza numérica dos SUVs também auxilia na comparação entre pacientes e entre exames sucessivos no mesmo paciente. O algoritmo usado para calcular SUVs, equação 1, faz a suposição de que o traçador é distribuído igualmente em todo o corpo e que a massa corporal magra representa com precisão o volume do corpo inteiro. Como tal, os SUVs são uma medida semiquantitativa. Para uma determinada região de interesse (ROI), SUVMax (o valor máximo de SUV dentro de um ROI), e SUVmédia (a média de todos os SUVs amostrados dentro de um ROI) são COMUMENTE usados métricas de SUV na prática clínica6.

A modelagem cinética de dados dinâmicos do PET também pode ser realizada para uma análise quantitativa mais detalhada. Embora a aquisição de dados de SUV seja estática, a modelagem cinética utiliza dados dinâmicos de imagem onde os níveis de traçador são adquiridos continuamente, proporcionando uma dimensão temporal.  A partir da modelagem cinética mais complexa de dados dinâmicos, valores quantitativos e métricas informativas de dinâmica de traçador podem ser extraídos em relação à atividade medida nos dados da imagem. Um modelo de compartimento de dois tecidos de amostra empregado para modelagem cinética dinâmica é mostrado na Figura 17.  Cp é a concentração de traçador no plasma sanguíneo, enquanto ce e c t representam a concentração no espaço intersticial não acoplado e traçador acoplado na matriz óssea alvo, respectivamente. K1, k2, k3, k4, são 4 parâmetros da taxa que descrevem o modelo cinética para a lavagem do Tracer em/para fora e emperramento. K1 descreve o traçador retirado do plasma arterial em espaço intersticial (Ct), k2 descreve a fração do traçador que se difunde de volta do espaço intersticial para o plasma, k3 descreve o traçador que se move de o espaço intersticial (Ce) para o osso (ct) e o k4 descrevem o traçador que se move do osso (ct) de volta ao espaço intersticial (ce).

Figure 1
Figura 1 . Um modelo de compartimento de dois tecidos de amostra para modelagem cinética dinâmica. Cp é a concentração de traçador no compartimento do plasma sanguíneo, c e concentração de traçadorlivre e não especificamente ligado no tecido, e ct especificamente ligado a concentração de traçador no tecido. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O modelo cinético de patlak produz Ki_Patlak como uma medida da taxa do afluxo do radiotraçador (ml/CCM/min, cm cúbico = CCM) da Associação de sangue na matriz do osso. A taxa de afluxo do traçador da piscina de sangue para a matriz óssea pode ser calculada usando a equação 2 e a equação 3 para ki_Patlak e ki_NonLinear respectivamente. Ki_Patlak e ki_NonLinear são as taxas nas quais [18F]-NAF deixa a piscina sanguínea arterial e liga-se irreversivelmente a uma matriz óssea Sublocal, utilizando os dois modelos, respectivamente. A diferença entre o Patlak e o modelo cinético não linear está em sua utilização dos dados dinâmicos. O modelo de patlak exige o equilíbrio a ser encontrado e calcula então a taxa do afluxo da inclinação linear estabelecida. O modelo cinético patlak produz taxas de afluxo Ki_Patlak , usando um tempo de 24 minutos para equilibrar a piscina de plasma, cp, para a piscina não acoplada, cu.  O tempo de 24 minutos pode mudar dependendo do tempo encontrado para que todos os subsites alcancem a equilibração com o pool de plasma na amostra. O modelo não-linear mais rigoroso computacionalmente usa a totalidade dos dados temporais para caber uma curva.

O objetivo deste manuscrito metodológico é delinear técnicas detalhadas para a realização de Dynamic [18F]-NAF-Pet-MRI.  A articulação da faceta lombar é um local comum de doença degenerativa da artrite e uma causa comum para dor lombar axial8.  Estudos recentes sugerem que [18F]-NAF-Pet-MRI pode servir como um biomarcador útil da doença facetogênica dolorosa9.  As junções lombares humanas da faceta de um único paciente com a baixa dor traseira a serão analisadas assim como um ROI protótipo para a análise dinâmica de [18F]-NAF-Pet-MRI.

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Protocol

Este estudo de viabilidade prospectivo recrutou pacientes após a obtenção da aprovação do estudo humano IRB e cumprindo com os regulamentos da HIPAA.

1. o fantasma

  1. Encha um fantasma cilíndrico oco com uma inserção que tenha os cilindros ocos com uma escala dos diâmetros (5-38 milímetros) com 185 MBq de [18F]-NAF.
  2. Gere um mapa de atenuação do fantasma usando CT ou um modelo que foi gerado anteriormente para este fantasma.
  3. Coloque o fantasma no centro de PET/MR e adquira dados de PET para 5-10 min gravando a imagem resultante usando o console de imagem.
  4. Reconstruir usando o console de imagem com o mapa de atenuação baseado em CT usando um algoritmo que corresponda com o mesmo algoritmo de reconstrução a ser usado para seres humanos de imagem.
  5. Calcule a atividade média em cada cilindro (esquerda e direita) de tamanho igual para todos os tamanhos usando o freeware AMIDE.
  6. Tabulate a atividade média versus o tamanho do cilindro.
  7. Calcule os erros parciais de volume (PVE) dividindo a atividade média de cada cilindro pela atividade média do cilindro de referência.
  8. Plotar o PVE pelo tamanho do cilindro.
  9. Use a equação linear entre tamanhos de dois cilindros ao corrigir para o PVE nos dados do paciente.

2. preparação do paciente

  1. Antes de recrutar pacientes, obtenha toda a aprovação necessária do IRB do estudo humano e cumpra com regulamentos de HIPPA.
  2. Estabelecer critérios adequados de inclusão e exclusão para o estudo de interesse.
    1. Os critérios de inclusão foram: adultos, com pelo menos 18 anos de idade, com capacidade de consentimento informado; uma história relatada da baixa dor traseira não-radicular axial; recomendado pelos radiologistas intervencionistas da coluna vertebral.
    2. Os critérios de exclusão foram os seguintes: história de fratura ou tumor da coluna vertebral; mulheres grávidas ou a amamentar; contraindicações para ter ressonância magnética ou administração de traçador ou contraste; cirurgia ou instrumentação lombar prévia.
  3. Reúna o consentimento informado por escrito do paciente, aprovado pelo Comitê de pesquisa humana.
  4. Obter qualquer exame clínico relevante e/ou dados de pesquisa do paciente pertinentes ao seu estudo de interesse.
  5. Tenha a mudança do assunto no vestido, estabeleça o acesso IV, administre o teste de gravidez se o paciente é fêmea e da idade da criança-rolamento, verific Creatinine/GFR para o uso seguro do contraste, e recupere [18F]-dose de NAF. Treinar o paciente sobre a importância de permanecer ainda durante toda a duração do exame.
  6. Posicione o paciente supina e os pés primeiramente no animal de estimação/MRI.

3. protocolo de imagem

  1. Use um varredor de 3,0 T PET/MRI para a aquisição simultânea da imagem do animal de estimação e do Sr.
  2. Use a bobina de matriz de imagem molecular central da matriz posterior para o MR Imaging.
  3. Assegure-se de que o FOV de ambas as modalidades de imagem MR e PET esteja centrado para cobrir a região da coluna inferior de T12 a S3.
  4. As seqüências clínicas de MRI para o protocolo da espinha lombar incluem: T1 sagital (tempo da repetição/tempo do eco (TR/TE) = 510/8.6 ms, definição do em-plano = 0.75 mm, definição do através-plano = 4mm), gordura sagital do T2 saturada (FS) (TR/TE = 4208/86.2 ms, em-plano resolução = 0,75 mm, através do plano de resolução = 4mm) T2 axial rápido relaxamento rápido spin Echo (FRFSE) com e sem saturação de gordura (TR/TE = 750/9.2 ms, em-plano de resolução = 0.7 mm, através de-plano de resolução = 4mm), axial T1 Fast spin Echo (FSE) pre gadolínio (TR/ TE = 575/8.9 MS, resolução in-plane = 0,65 mm, resolução de via-plano = 4mm), axial T1 FSE pós gadolínio (TR/TE = 562/8.6 ms, resolução in-plane = 0,65 mm, resolução via plano = 4mm).
  5. Injete 0,1 mm/kg de gadobutrol (1M Gadavist) contraste na fossa antecubital do paciente IV diretamente antes de adquirir as sequências de RM que a necessitam.
  6. Antes da varredura dinâmica do animal de estimação injete a dose radioativa de [18f]-NAF no paciente em uma concentração de 2,96 MBQ/kg de [18f]-NAF.
  7. Realize um 60 min da varredura dinâmica do animal de estimação usando 3 fases temporais separadas centradas sobre a espinha mais baixa, T12 a S3.
  8. Adquira a primeira fase da varredura dinâmica com 12 frames de 10 s cada um.
  9. Adquira a segunda fase de 4 frames de 30 s cada um.
  10. Adquira a última fase de 14 frames de 4 min cada.
  11. Calcule a correção de atenuação do Sr (MRAC) para a região da espinha lombar usando o método padrão de dois pontos de Dixon. O método de Dixon segmenta o Sr. sinais da gordura e da água no ar, no tecido macio, no pulmão e na gordura (embora não no osso).
  12. Assegure-se de que os dados do PET estejam coregistrados nas imagens FRFSE saturadas de gordura T2 axial.
  13. Reconstruir os dados do PET no console usando os seguintes parâmetros: 60 cm campo de visão (FOV), 3 mm pós-filtro, filtro de eixo Z padrão, 256 x 256 matriz, 28 subconjuntos e VPFX (tempo de vôo-ordenada Subsets expectativa maximização, TOF-OSEM) com 4 iterações .
  14. Assegure-se de que a reconstrução inclua pós-processamento para corrigir deterioração, atenuação, dispersão e tempo morto.

4. análise de imagem

  1. Tenha o radiologista cego interpretar as seqüências clínicas de MRI.
  2. Avalie as seqüências de pós-contraste ponderadas em T2 e gordura suprimida em T1 e suprimidas para avaliar a sinovite da faceta como descrito anteriormente por Czervionke e Fenton10.
    1. Use a seguinte classificação da faceta é: grau 0 de MRI = nenhuma anomalia da junção da faceta, 1 = realce anormal ou hyperintensity do T2 limitado à cápsula comum, 2 = realce extracapsular anormal ou hyperintensity do T2 que envolve < 50% do perímetro de FJ, 3 = anormal realce extracapsular ou hyperintensity do T2 que envolve > 50% do perímetro de FJ, e 4 = grau 3 com extensão do edema no neuroforamen, no flavum do ligementum, no Pedicle, no processo transversal, ou no corpo vertebral. Como explicado no Ref: Czervionke LF, Fenton DS. Sr. gordo-saturado imagem latente na deteção da artropatia da faceta inflamatório (synovitis da faceta) na espinha lombar. 10 de

5. análise de dados

  1. Transfira imagens PET e MRI para uma estação de trabalho dedicada, equipada para analisar dados dinâmicos do PET, como o software PMOD. Analise as articulações da faceta da coluna lombar de L1-L2 a L5-S1.
  2. Localize regiões que serão avaliadas para medidas de captação de [18F]-NAF: juntas de faceta bilaterais em cada nível. Selecione volumes de interesse (VOI) usando imagens anatômicas T2 MR e, em seguida, transfira para as imagens PET.
  3. Identifique o ponto central de cada articulação da faceta lombar visualmente triangulando com imagens de T2 MR de plano sagital e axial e gravando o número de fatia do centro aproximado.
  4. Com os dados do paciente abertos na aba View, clique no botão voi na barra lateral e selecione Sphere (objeto).
  5. Dentro da janela predefinida que aparece, datilografe dentro 7,5 milímetros como o raio e o clique cria o voi novo.
  6. Coloc um VOI esférico (diâmetro de 7,5 milímetros) no centro de cada junção da faceta pelo clique esquerdo na faceta. Ajuste a esfera ao clicar com o botão esquerdo e arrastando até que seja centrado visualmente na faceta.
  7. Repita como necessário para todas as facetas de interesse, clicando em criar novo voi e realizando etapa 5,5
  8. Coloc um VOI esférico (diâmetro de 5 milímetros) na crista ilíaca direita na cavidade central da medula (para excluir a participação do córtice) como uma região da referência. Clique em criar novo voi e clique esquerdo na medula do ilíaco direito.
  9. Posição VOI assim as bordas estão dentro da medula inteiramente.
  10. Assegure-se de que os VOI sejam coloc similarmente à imagem que mostra o VOIs da junção da faceta do corpo vertebral (FJ) na Figura 2 que encapsulam o centro da junção da faceta.

6. cálculos SUV e dados cinéticos

  1. Para calcular a função de entrada arterial Coloque um VOI cilíndrico cobrindo duas fatias axiais da aorta abdominal. Assegure-se de que o diâmetro seja igual ao diâmetro da aorta.
  2. Clique com o botão direito do mouse na imagem axial, selecione inspeção de dados.
  3. Meça o diâmetro da aorta abdominal proximal à sua bifurcação.
  4. Clique esquerdo no lado direito da parede aórtica e mova o cursor para o lado esquerdo da parede aórtica.
  5. Registre a distância do diâmetro da parede aórtica na janela Inspetor de dados . Isso será usado para calcular o coeficiente de correção de volume parcial (PVC).
  6. À esquerda, clique no botão VOI na barra lateral, selecione Circle (ROI).
  7. Crie um ROI de círculo com um raio especificado de metade do diâmetro medido anteriormente na etapa 6,5
  8. Clique em criar novo voi e clique esquerdo no centro da aorta, reposicionar se necessário, para garantir que o círculo se aproxime da posição da parede aórtica.
  9. Desça uma fatia no plano axial e repita as etapas 6.7-6.9, desse modo, fazendo um cilindro dos dois ROI circulares.

7. correção parcial do volume do animal de estimação

Nota: devido ao PVE, a atividade do traçador é subestimada em relação ao tamanho do alvo. Portanto, as etapas são tomadas para corrigir o PVE.

  1. Use os coeficientes de recuperação que foram derivados anteriormente usando o fantasma PET/CT traçando o tamanho do diâmetro do cilindro versus a proporção de atividade recuperada para a atividade verdadeira.
  2. Aplique os coeficientes de recuperação à medida baseada em imagem sobre a aorta descendente para criar uma entrada arterial corrigida parcial do volume.
  3. Substitua esta entrada arterial corrigida parcial-volume em PMOD para o uso na modelagem cinética e na quantificação exata da cinética do Tracer.

8. cálculos SUV e dados cinéticos

Nota: o algoritmo usado para calcular o valor padrão da captação (SUV), equação 1, faz a suposição que o Tracer é distribuído ingualmente durante todo o corpo e que a massa magra do corpo representa exatamente o volume de corpo inteiro. Portanto, os SUVs são referidos como uma medida semiquantitativa.
Equação 1: valor de captação padrão
Equation 1

  1. Calcule o SUVMax, e SUVsignificam valores para cada subsite usando o ponto de tempo de 60 minutos.
    Nota: o modelo do compartimento de dois tecidos utilizado para a modelagem cinética é mostrado na Fig. 1. Cp é a concentração de traçador no plasma sanguíneo, enquanto ce e c t representam a concentração no espaço intersticial não acoplado e traçador acoplado na matriz óssea alvo, respectivamente. K1, k2, k3, k4, são 4 parâmetros que descrevem o modelo cinético para o Tracer Wash in/out e encadernação.
  2. Use o compartimento do dois-tecido irreversível para modelos lineares de Patlak e de regressão não-linear durante a análise cinética
    Nota: um modelo de compartimento irreversível de dois tecidos é usado para calcular constantes de taxa de afluxo específicos da região (em Min-1) para [18F]-NAF11.
  3. Assegure-se de que o tempo para o equilíbrio seja ajustado a 24 minutos ao usar o modelo cinético de Patlak
  4. Entrada k4 = 0 ao usar o modelo de regressão não linear para produzir ki_NonLinear taxas de afluxo.
  5. Calcule a taxa de influxo de traçador da Associação de sangue para a matriz óssea usando a equação 2 e a equação 3 para ki_Patlak e ki_NonLinear respectivamente. Ki_Patlak e ki_NonLinear são as taxas nas quais [18F]-NAF deixa a piscina sanguínea arterial e liga-se irreversivelmente a uma matriz óssea Sublocal, utilizando os dois modelos, respectivamente.
    1. Equação 2: modelo cinético gráfico patlak
      Equation 2+ Interceptação
    2. Equação 3: modelo cinética de regressão não linear
      Equation 3

9. análise estatística

  1. Use uma análise de regressão linear para avaliar se [18F]-NAF Ki_Patlak taxa de afluxo foi correlacionada com: SUVmédia, SUVMax, Ki_NonLinear, e quaisquer graus de Pontuação clínica específicos para o estudo.
  2. Use o teste t de duas caudas e a correlação de Pearson para testar a significância estatística em correlações anteriores.

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Representative Results

18 anos de Os valores da captação do NaF-animal de estimação são medidos nas junções bilaterais da faceta no L1-L2 com os níveis L5-S1 vertebrais para um total de 10 ROIs em um único paciente representativo com baixa dor traseira axial. O representante [18F]-NAF-PET, a gordura axial do T2 suprimida, e o Sr. gordo-suprimido axial do borne-contraste de T1 imagens através do nível das junções da faceta L3-L4 são mostrados na Figura 2.  O Ki_Patlak, SUVmédio, SUVMax, e a classe da ARTROPATIA da faceta de MRI para cada uma das 10 junções amostradas da faceta em um paciente representativo são resumidos na tabela 1. Ki_Patlak as taxas de afluxo são plotadas outra vez amédia de SUV e as classes da artropatia da faceta baseada em MRI em Figura 3.  Neste caso representativo, a junção da faceta com a classe a mais elevada de MRI da artropatia degenerativa da faceta (L3-L4 esquerdo-tomado o partido) tem os valoresmédios os mais elevados de KI_PATLAK e de SUV.

Figure 2
Figura 2 . Representante [18F]-NAF-PET e imagens do Sr. de junções lombares da faceta. A) axial [18F]-NAF-PET a imagem de SUV através das junções da faceta L3-L4 que revelam a captação assimétrica do radiotraçador na esquerda.  Círculos com tracejado vermelho descrevem o ROI aproximado para análise de cada articulação da faceta.  T2 axial com supressão de gordura (b) e T1 axial pós-contraste (C) imagens com supressão de gordura por meio do nível L3-L4 no mesmo paciente mostrando edema e realce peri-faceta assimétrico esquerdo-face (setas brancas em B e C respectivamente). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3 . Ki_Patlak parcelas: ki_Patlak versus SUVmédia (A) e ki_Patlak versus ressonância magnética grau de artropatia (B) para todas as 10 articulações da faceta lombar em um paciente representativo. O único ponto isolado dos dados com K relativamente elevadoi_Patlak, amédiade SUV, e a classe da faceta de MRI no quadrante direito superior de cada parcela correspondem aos pacientes deixaram a junção da faceta L3-L4. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Junção da faceta Ki_Patlak ml/CCM/min * SUVsignifica SUVMax Classe de MRI
Direito L1-L2 0, 15 3,1 5,4 1
Esquerda L1-L2 0, 9 2,4 5,4 1
Direito L2-L3 0, 14 2,9 5,9 1
Esquerda L2-L3 0, 12 2,8 5,7 1
Direita L3-L4 0, 13 2,7 5,4 1
Esquerda L3-L4 0, 28 7 13,6 3
Direito L4-L5 0, 11 2,9 5,5 1
Esquerda L4-L5 0, 14 3,3 5,7 1
Direito L5-S1 0, 11 3,3 6,6 1
Esquerda L5-S1 0, 13 3,3 5,9 0
* mL/CCM/min = mililitros por
centímetro cúbico por o minuto

Tabela 1: Ki_Patlak, SUVmédio, SUVMax, e ressonância magnética da faceta de MRI para cada uma das 10 articulações da faceta amostradas em um paciente representativo.

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Discussion

Neste manuscrito metodológico, fornecemos antecedentes sobre a utilidade potencial da dinâmica [18f]-NAF-Pet-MRI para avaliar uma ampla gama de patologias ósseas e delineou as técnicas de imagem dinâmica [18f]-NAF-Pet-MRI aquisição e análise utilizando as articulações da faceta lombar humana como regiões prototípicas de interesse. A modalidade dupla PET-MRI permite a aquisição de dados dinâmicos do animal de estimação durante um período de tempo similar àquele exigido para a aquisição de dados do Sr sozinho, assim maximizando a sobreposição do tempo da varredura. Quando MRI fornece a imagem latente estrutural de alta resolução da espinha que pode prontamente identificar uma escala larga de patologias do osso, a adição de animal de estimação dinâmico quantitativo com animal de estimação-MRI híbrido pode adicionar o benefício como um biomarcador funcional do retorno ativo do osso. Embora nós descrevemos técnicas para a modalidade dupla PET-MRI, nossos métodos podiam facilmente ser adaptados para o animal de estimação somente ou conjuntos de dados combinados do animal de estimação-CT.

Os valores de SUV fazem supor que o radiotraçador esteja distribuído uniformente durante todo o corpo inteiro e baseie a medida fora de um coeficiente de massa de corpo magro. Os índices cinéticos da captação do radiotraçador tal como Ki_Patlak na uma mão medem concentrações específicas do radiotraçador que alcangam o alvo através do sistema arterial sobre o comprimento de tempo da varredura. Esta informação adicional pode revelar as mudanças sutis no fluxo do traçador para regiões de interesse que de outra forma seriam perdidas.  Brenner e os colegas relataram previamente uma relação linear entre amédiado SUV, o SUVmáximo e o Ki_Patlak em uma escala larga de circunstâncias normais e patológicas do osso12. O trabalho precedente demonstrou uma correlação linear positiva forte entre Ki_Patlak de junções da faceta e medidas clínicas da baixa dor traseira a13.  Estão em andamento ensaios clínicos prospectivos em andamento para avaliar o potencial de [18F]-NAF-Pet-MRI para auxiliar no planejamento do tratamento e na monitorização longitudinal da doença degenerativa da faceta lombar. Embora nos estágios iniciais da tradução clínica, a análise dinâmica de [18F]-NAF-Pet-MRI possui grande potencial para uma variedade de doenças ósseas e articulares comuns.

Além do que a dor traseira a baixa, há muitas aplicações potenciais para esta tecnologia.  Por exemplo, a atividade osteoblástica que leva a osteófitos hipertróficos encontrados em articulações com espondilite anquilosante é controlada por citocinas inflamatórias, sem asas (WNT) e proteínas morfogênicas ósseas. As proteínas WNT atuam para causar uma resposta esquelética anabólica14. Uma proteína reguladora de WNT sabido como dickkopf, DKK, compete com o WNT e regula desse modo a atividade osteoblástica. Os níveis mais baixos de DKK resultam na atividade osteoblástica aumentada e na formação aumentada do osso em pacientes espondilite do anquilosante. O caminho da citocina inflamatória à atividade osteoblástica ainda não é conhecido15. A conexão entre estas vias na espondilite anquilosante e na atividade osteoblástica patológica na osteoartrite é puramente especulativa neste momento. Mas, mostrou-se pela análise immunohistochemical de junções da faceta que o anquilosante e a osteoartrite espondilite podem compartilhar de um mecanismo do reparo da formação nova do osso com a atividade osteoblástica15. Estas mudanças na atividade osteoblástica podem ser observadas quantitativamente usando as técnicas do animal de estimação de [18F]-NAF-Pet-MRI descritas nisto.

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Disclosures

Os autores não têm nada a divulgar

Acknowledgments

O apoio à pesquisa foi fornecido pela NIH P50AR060752 e pela GE Healthcare. Gostaríamos de reconhecer o apoio de Vahid Ravanfar.

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).

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Medicina fluoreto de sódio PET faceta osteoblast SUV Patlak cinética PMOD
Análise quantitativa [<sup>18</sup>F]-NAF-PET-RM para avaliação da rotatividade óssea dinâmica em paciente com dor nas costas Facetogênica
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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).

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