Summary
Avbildningstekniker som återspeglar dynamisk benomsättning kan hjälpa till att karakterisera ett brett spektrum av ben patologier. Vi presenterar detaljerade metoder för att utföra och analysera dynamiska [18F]-NAF-PET-MRI data i en patient med facetogena ländryggsbesvär med hjälp av ländryggen facettskarvar som en prototypisk region av intresse.
Abstract
Avbildningstekniker som återspeglar dynamisk benomsättning kan hjälpa till att karakterisera ett brett spektrum av ben patologier. Bone är en dynamisk vävnad som genomgår kontinuerlig ombyggnad med den konkurrerande aktiviteten av osteoblaster, som producerar den nya benmatrisen, och osteoklaster, vars funktion är att eliminera mineraliserat ben. [18F]-NAF är en positron emissions tomografi (PET) radiotracer som möjliggör visualisering av benmetabolism. [18F]-NAF är kemiskt absorberas i hydroxyapatit i ben Matrix av osteoblaster och kan därmed noninvasivt upptäcka osteoblastisk aktivitet, som ockult till konventionella avbildningstekniker. Kinetic modellering av dynamiska [18F]-NAF-PET data ger detaljerade kvantitativa mått av ben metabolism. Konventionella semikvantitativa PET-data, som utnyttjar standardiserade upptag värden (stadsjeepar) som ett mått på radiotracer aktivitet, kallas en statisk teknik på grund av dess ögonblicksbild av upptag av spår i tid. Kinetisk modellering använder dock dynamiska bilddata där spår nivåerna kontinuerligt förvärvas och ger spårningsupptag i tidsupplösning. Från kinetisk modellering av dynamiska data, kvantitativa värden som blodflöde och ämnesomsättning (dvs. potentiellt informativa mått av spårdynamik) kan extraheras, allt med avseende på den uppmätta aktiviteten i bilddata. I kombination med dubbla modalitet PET-MRI, regionspecifika kinetiska data kan korreleras med anatomiskt registrerade högupplöst strukturell och patologisk information som ges av MRI. Målet med detta metodologiska manuskript är att beskriva detaljerade tekniker för att utföra och analysera dynamiska [18F]-NAF-PET-MRI-data. Ländryggen aspekten gemensamma är en vanlig plats för degenerativ artrit sjukdom och en vanlig orsak till axiella ländryggen smärta. Nyligen genomförda studier tyder på [18F]-NAF-PET kan fungera som en användbar biomarkör för smärtsam facetogena sjukdom. Den mänskliga lumbala aspekten gemensamma kommer därför att användas som en prototypisk region av intresse för dynamisk [18F]-NAF-PET-MRI-analys i detta manuskript.
Introduction
Vanliga kliniska avbildningstekniker för ben patologi är i första hand begränsade till att karakterisera strukturella förändringar som kan vara ospecifika. Till exempel, asymtomatiska morfologiska avvikelser i samband med det normala åldrandet kan vara omöjlig att skilja från degenerativa förändringar som är ansvariga för svår smärta och funktionshinder1. Bone är en dynamisk vävnad som genomgår kontinuerlig ombyggnad med den konkurrerande aktiviteten av osteoblaster, som producerar den nya benmatrisen, och osteoklaster, vars funktion är att eliminera mineraliserat ben2. [18F]-NAF är en positron emissions tomografi (PET) radiotracer som möjliggör visualisering av benvävnad metabolism. [18F]-NAF är kemiskt absorberas i hydroxyapatit i benet matris av osteoblaster och kan därmed ingrepp upptäcka osteoblastiska aktivitet, därigenom upptäcka en metabolisk process som är ockult till konventionella avbildningstekniker. Som ett resultat, [18F]-NAF har använts för att karakterisera ben patologi i ett ökande antal bensjukdomar inklusive neoplasmer, inflammatorisk, och degenerativ sjukdom i ben och leder3,4,5 .
PET-data är vanligast analyseras i en semi-kvantitativ sätt, som lätt kan utföras i rutinmässig klinisk praxis med standardiserade upptag värden (SUVs). Som ett mått, SUVs är användbara för kliniker som de representerar vävnadsupptag i förhållande till resten av kroppen6. Värden från efterföljande skanningar kan användas för att observera förändringar i upptaget till följd av behandling eller sjukdomsprogression. Den numeriska karaktären hos stadsjeepar hjälper också i jämförelse mellan patienter och mellan successiva skanningar i samma patient. Algoritmen som används för att beräkna stadsjeepar, ekvation 1, gör antagandet att spårämne är jämnt fördelat i hela kroppen och att lean body mass exakt representerar hela kroppsvolym. Som sådan är stadsjeepar en semikvantitativ mätning. För en given region av intresse (ROI), SUVMax (det maximala SUV-värdet inom en ROI), och SUVMean (medelvärdet av alla samplade STADSJEEPAR inom en ROI) används ofta SUV-statistik i klinisk praxis6.
Kinetisk modellering av dynamiska PET-data kan också utföras för mer detaljerad kvantitativ analys. Medan SUV datainsamling är statisk, använder Kinetic modellering dynamiska bilddata där spårnivåer kontinuerligt förvärvas ger en tidsmässig dimension. Från den mer komplexa kinetiska modelleringen av dynamiska data kan kvantitativa värden och informativa mätvärden för spårdynamik extraheras med avseende på den uppmätta aktiviteten i bilddata. En prov modell med två vävnads fack används för dynamisk kinetisk modellering visas i figur 17. Cp är koncentrationen av spårämne i blodplasman medan ce och ct representerar koncentrationen i det obundna interstitiella utrymmet och bundet spårämne i mål ben matrisen respektive. K1, k2, k3, k4, är 4 Rate parametrar som beskriver den kinetiska modellen för Tracer tvätta in/ut och bindning. K1 beskriver den spårämne som tagits upp från arteriell plasma till interstitiell rymd (Ct), k2 beskriver fraktionen av spårämne som sprider sig tillbaka från det interstitiella utrymmet till plasma, k3 beskriver spårämne som rör sig från interstitiell (Ce) utrymme till ben (ct), och k4 beskriver spårämne som rör sig från ben (ct) tillbaka till interstitiellt utrymme (ce).
Figur 1 . En prov modell med två vävnads fack för dynamisk kinetisk modellering. Cp är koncentrationen av spårämne i blodplasma facket, ce fri och icke-specifikt bunden spårningskoncentration i vävnad, och ct specifikt bundet spår koncentration i vävnaden. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Den Patlak Kinetic modellen producerar Ki_Patlak som ett mått på radiotracer tillströmning Rate (ml/CCM/min, kubikcm = CCM) från blodet poolen i benmatrisen. Inflödet av spår från blodpoolen till benmatrisen kan sedan beräknas med hjälp av ekvation 2 och ekvation 3 för ki_Patlak respektive ki_NonLinear . Ki_Patlak och ki_NonLinear är de satser som [18F]-NAF lämnar arteriell blod pool och oåterkalleligt binder till en under plats ben matris, med hjälp av de två modellerna respektive. En skillnad mellan Patlak och icke-linjära kinetiska modellen är i deras utnyttjande av den dynamiska data. Den Patlak modellen kräver jämvikt som skall uppfyllas och sedan beräknar tillströmningen från den etablerade linjära sluttningen. Den Patlak Kinetic modellen producerar Ki_Patlak inflöde priser, genom att använda en 24-minuters tid till jämvikt av plasmapoolen, cp, till obunden pool, cu. 24-minuters tid kan ändras beroende på den tid som finns för alla underwebbplatser att nå jämvikt med plasmapoolen i provet. Den mer beräkningsmässigt rigorösa icke-linjära modellen använder helheten av temporala data för att passa en kurva.
Målet med detta metodologiska manuskript är att beskriva detaljerade tekniker för att utföra dynamiska [18F]-NAF-PET-MRI. Ländryggen aspekten gemensamma är en vanlig plats för degenerativ artrit sjukdom och en vanlig orsak till axiella ländryggen smärta8. Nyligen genomförda studier tyder på [18F]-NAF-PET-MRI kan fungera som en användbar biomarkör för smärtsam facetogen sjukdom9. Den mänskliga ländparti aspekt lederna från en enda patient med facetogena ländryggsbesvär kommer därför att analyseras som en prototypisk ROI för dynamisk [18F]-NAF-PET-MRI-analys.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denna prospektiva genomförbarhetsstudie rekryterade patienter efter att ha fått Human studie IRB godkännande och uppfyller HIPAA förordningar.
1. Phantom
- Fyll en ihålig cylindrisk fantom med ett skär som har ihåliga cylindrar med ett intervall av diametrar (5-38 mm) med 185 MBq av [18F]-NAF.
- Generera en dämpning karta över Fantomen med hjälp av CT eller en mall som genererades tidigare för denna fantom.
- Placera Fantomen i mitten av PET/MR och förvärva PET-data för 5-10 min inspelning av den resulterande bilden med hjälp av Imaging Console.
- Rekonstruera med hjälp av Imaging Console med CT-baserade dämpning karta med hjälp av en algoritm som matchar med samma rekonstruktion algoritm som ska användas för avbildning av försökspersoner.
- Beräkna den genomsnittliga aktiviteten i varje cylinder (vänster och höger) av samma storlek för alla storlekar med hjälp av freeware AMIDE.
- Genomsnittlig aktivitet kontra cylinder storlek.
- Beräkna partiella volymfel (PVE) genom att dividera den genomsnittliga aktiviteten för varje cylinder med referens cylinderns genomsnittliga aktivitet.
- Rita PVE med cylinderstorleken.
- Använd den linjära ekvationen mellan två-cylindrig storlek vid korrigering av PVE i patientdata.
2. förberedelse av patienten
- Innan rekrytering av patienter, få alla nödvändiga Human studie IRB godkännande och följa HIPPA förordningar.
- Fastställa lämpliga kriterier för inkludering och uteslutning för studiet av intresse.
- Inklusionskriterier var följande: vuxna, minst 18 år med kapacitet för informerat samtycke. en rapporterad historia av axiell icke-radicular ländryggen smärta; rekommenderas av ryggraden interventionella radiologer.
- Uteslutningskriterier var följande: historien om fraktur eller tumör i ryggraden; kvinnor som är gravida eller ammar; kontraindikationer för att ha MRT eller administrering av Tracer eller kontrast; tidigare lumbal kirurgi eller instrumentering.
- Inhämta patientens skriftliga informerade samtycke, godkänt av utskottet för Human forskning.
- Inhämta relevant klinisk tentamen och/eller patientenkät data som är relevanta för din studie av intresse.
- Har föremål förändring i klänning, etablera IV tillgång, administrera graviditetstest om patienten är kvinna och i fertil ålder, kontrollera kreatinin/GFR för säker användning av kontrast, och hämta [18F]-NAF dos. Coach patienten om vikten av återstående fortfarande under hela tentamen.
- Placera patienten liggande och fötterna först i PET/MRI.
3. Imaging Protocol
- Använd en 3,0 T PET/MRI scanner för samtidig PET och MR image förvärv.
- Använd den bakre array Central Molecular Imaging array Coil för MR Imaging.
- Se FOV av både MR och PET Imaging modaliteter är centrerad för att täcka nedre ryggraden regionen från T12 till S3.
- De kliniska MRI-sekvenserna för protokollet för ländryggen inkluderar: sagittal T1 (repetitionstid/eko tid (TR/TE) = 510/8.6 MS, in-plan upplösning = 0,75 mm, genom-Plane upplösning = 4mm), sagittal T2 fett mättad (FS) (TR/TE = 4208/86.2 MS, in-plane upplösning = 0,75 mm, genom-plan upplösning = 4mm) axial T2 snabb avslappning snabb spinn ECHO (FRFSE) med och utan fetthaltsmättnad (TR/TE = 750/9.2 MS, in-plan upplösning = 0,7 mm, genom-plan upplösning = 4mm), axiellt T1 snabb spinn ECHO (FSE) pre gadolinium (TR/ TE = 575/8.9 MS, in-plan upplösning = 0,65 mm, genom-plan upplösning = 4mm), axial T1 FSE post gadolinium (TR/TE = 562/8.6 MS, in-plan upplösning = 0,65 mm, genom-Plane resolution = 4mm).
- Injicera 0,1 mm/kg gadobutrol (1M Gadavist) kontrast i patientens antecubital fossa IV direkt innan du förvärvar MRI-sekvenser som kräver det.
- Före den dynamiska PET-skanningen injicerar den radioaktiva dosen av [18f]-NAF till patienten vid en koncentration av 2,96 MBq/kg av [18f]-NAF.
- Utföra en 60 min av dynamisk sällskapsdjur avsöka användande 3 skild från temporal faserna Centrerat över den sänka ryggraden, T12 till S3.
- Förvärva den första fasen av den dynamiska skanningen med 12 bildrutor av 10 s vardera.
- Förvärva den andra fasen av 4 bilder av 30 s vardera.
- Förvärva den sista fasen av 14 bildrutor på 4 min vardera.
- Beräkna MR dämpning korrigering (MRAC) för ländryggen regionen med hjälp av standarden två-punkt Dixon metod. Den Dixon metoden segment MR signaler av fett och vatten i luft, mjuk vävnad, lungor och fett (men inte ben).
- Se till att PET-data är co-registrerade för axiella T2 fett mättade FRFSE bilder.
- Rekonstruera PET-data på konsolen med hjälp av följande parametrar: 60 cm synfält (FOV), 3 mm post-filter, standard Z-axelfilter, 256 x 256 matris, 28 undergrupper och VPFX (tid för flyg-beställda undergrupper förväntan maximering, TOF-OSEM) med 4 iterationer .
- Se till att återuppbyggnaden omfattar efter behandling för att korrigera för förfall, dämpning, scatter och dödtid.
4. bildanalys
- Har förblindade radiolog tolka de kliniska MRI-sekvenserna.
- Utvärdera fett-undertryckta T2-viktade och fett undertryckta T1-vägda efter kontrast sekvenser för bedömning aspekt synovit som tidigare beskrivits av Czervionke och Fenton10.
- Använd följande aspekt bedömning är: MRI grad 0 = ingen avvikelse av aspekten gemensamma, 1 = onormal förbättring eller T2 hyperintensitet begränsad till LED kapsel, 2 = onormal extrakapsular Enhancement eller T2 hyperintensitet med < 50% av FJ omkrets, 3 = onormal extrakapsulär Enhancement eller T2 hyperintensitet med > 50% av fj omkrets, och 4 = grad 3 med förlängning av ödem i neuroforamen, ligementum flavum, pedicle, tvärgående process, eller vertebrala kroppen. Som förklarat i Ref: Czervionke LF, Fenton DS. Fett-mättade MR Imaging i upptäckten av inflammatorisk aspekt artropati (FACET synovit) i ländryggen. 10
5. analys av data
- Överföra PET och MRI bilder till en dedikerad arbetsstation utrustad för att analysera dynamiska PET-data såsom programvaran PMOD. Analysera facettfogar i ländryggen från L1-L2 till L5-S1.
- Lokalisera regioner som kommer att utvärderas för [18F]-NAF upptag mätningar: bilaterala facettfogar på varje nivå. Välj volymer av intresse (VOI) med anatomiska T2 MR-bilder och överför sedan till PET-bilderna.
- Identifiera mittpunkten för varje ländparti aspekten gemensamt av visuellt triangulera med sagittal och axiella planet T2 Mr bilder och registrera segmentnumret på den ungefärliga centrum.
- När patientinformationen är öppen på fliken Visaklickar du på knappen VOI i sidofältet och väljer sfär (objekt).
- Inom det fördefinierade fönstret som dyker upp, Skriv in 7,5 mm som radie och klicka på Skapa ny VOI.
- Placera en sfärisk VOI (7,5 mm diameter) i mitten av varje aspekt gemensamma genom att vänsterklicka på aspekten. Justera sfären genom att vänsterklicka och dra tills visuellt centrerad på aspekten.
- Upprepa vid behov för alla aspekter av intresse genom att klicka på Skapa ny VOI och utföra steg 5,5
- Placera en sfärisk VOI (5 mm diameter) i den högra iliaca-krönet i den centrala märghålan (för att utesluta cortex inblandning) som en referens region. Klicka på Skapa ny VOI och vänsterklicka i märgen av höger iliaca.
- Position VOI så kanterna är inom märg helt.
- Se till VOI är placerade på samma sätt som bilden visar vertebrala kroppen aspekt gemensamma (FJ) VOIs i figur 2 i att de kapslar in mitten av aspekten gemensamma.
6. SUV-beräkningar och kinetiska data
- För att beräkna arteriell input funktion placera en cylindrisk VOI som täcker två axiella skivor av bukaorta. Se till att diametern är lika med aorta diameter.
- Högerklicka på den axiella bilden, Välj data inspektion.
- Mät diametern på buken aorta proximala till dess bifurkation.
- Vänsterklicka på höger sida av aorta väggen och flytta markören till vänster sida av aorta väggen.
- Anteckna avståndet för aorta vägg diametern i data granskaren fönstret. Detta kommer att användas för att beräkna partiell volym korrigering (PVC) koefficienten.
- Vänsterklicka på VOI-knappen från sidofältet, Välj Circle (ROI).
- Skapa en cirkel ROI med en angiven radie på hälften av den tidigare uppmätta diametern i steg 6,5
- Klicka på Skapa ny VOI och vänsterklicka i mitten av aorta, flytta om det behövs, för att säkerställa cirkeln approximerar aorta väggen position.
- Sjunka en bit i det axiella planet och upprepa steg 6.7-6,9, därmed, att göra en cylinder från de två cirkulära ROI ' s.
7. PET partiell volym korrigering
Anmärkning: på grund av PVE underskattas spår aktiviteten i förhållande till målets storlek. Därför vidtas åtgärder för att korrigera för PVE.
- Använd de återställningskoefficienter som härleddes tidigare med PET/CT Phantom genom att rita storleken på cylinderdiametern kontra förhållandet mellan återställd aktivitet och sann aktivitet.
- Tillämpa återställningskoefficienterna på den bildbaserade mätningen över den fallande aorta för att skapa en partiell volym korrigerad arteriell input.
- Ersätt denna partiella volym korrigerade arteriella indata till PMOD för användning i kinetisk modellering och korrekt kvantifiering av spårkinetik.
8. SUV-beräkningar och kinetiska data
Anmärkning: den algoritm som används för att beräkna standard UpptagningsVärde (SUV), ekvation 1, gör antagandet att Tracer är jämnt fördelad i hela kroppen och att lean body mass exakt representerar hela kroppsvolym. Därför kallas stadsjeepar som en semikvantitativ mätning.
Ekvation 1: Standardupptagningsvärde
- Beräkna SUVMax, och SUVmedelvärden för varje underwebbplats med hjälp av 60-minuters tid punkt.
Obs: den modell med två vävnads fack som används för kinetisk modellering visas i Fig 1. Cp är koncentrationen av spårämne i blodplasman medan ce och ct representerar koncentrationen i det obundna interstitiella utrymmet och bundet spårämne i mål ben matrisen respektive. K1, k2, k3, k4, är 4 parametrar som beskriver den kinetiska modellen för spår tvätt in/ut och bindning. - Använd två-vävnadsfacket oåterkalleligt för Patlak linjär modell och icke-linjära regressionsmodeller under kinetisk analys
Anmärkning: en två-vävnadsoåterkallelig fack modell används för att beräkna regionspecifika inflöde Hastighetskonstanter (i min-1) för [18F]-NAF11. - Se till att tiden till jämvikt är inställd på 24 minuter när du använder Patlak Kinetic modell
- Ingång k4 = 0 vid användning av den ickelinjära regressionsmodellen för att producera ki_NonLinear inflöde.
- Beräkna inflödet av spår från blodpoolen till benmatrisen med hjälp av ekvation 2 och ekvation 3 för ki_Patlak respektive ki_NonLinear . Ki_Patlak och ki_NonLinear är de satser som [18F]-NAF lämnar arteriell blod pool och oåterkalleligt binder till en under plats ben matris, med hjälp av de två modellerna respektive.
-
Ekvation 2: Patlak grafisk kinetisk modell
+ Intercept -
Ekvation 3: icke-linjär Regressions kinetisk modell
-
Ekvation 2: Patlak grafisk kinetisk modell
+ Intercept
9. statistisk analys
- Använd en linjär regressionsanalys för att utvärdera om[18F]-NAFK i_Patlak tillströmningen var korrelerad till: SUVmedelvärde, SUVMax, Ki_NonLinear, och eventuella kliniska Poäng klasser som är specifika för studien.
- Använd tvåsidiga t-test och Pearson korrelation för att testa för statistisk signifikans i tidigare korrelationer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
18 NaF-PET-upptagningsvärden mäts i de bilaterala facettlederna vid L1-L2 genom L5-S1 vertebrala nivåer för sammanlagt 10 ROIs i en enda representativ patient med axiell ländryggsmärta. Representant [18F]-NAF-PET, axial T2 fett undertryckt, och axiella T1 efter kontrast fett-UNDERTRYCKTA Mr-bilder genom nivån på L3-L4 facettfogar visas i figur 2. Ki_Patlak, SUVMean, SUVMaxoch MRI FACET arthropati grade för var och en av de 10 samplade facettlederna i en representativ patient sammanfattas i tabell 1. Ki_Patlak inflödet priser RITAS igen SUVmedelvärde och MRI-baserade aspekten artropati kvaliteter i figur 3. I detta representativa fall har Facettleden med högsta MRI-grad av degenerativ aspekt artropati (vänstersidig L3-L4) den högsta Ki_Patlak och SUVmedelvärden .
Figur 2 . Representant [18F]-NAF-PET och Mr bilder av ländryggen facettskarvar. A) axiella [18F]-NAF-PET SUV bild genom L3-L4 facettfogar avslöjar asymmetrisk radiotracer upptag till vänster. Rödstreckade cirklar beskriver ungefärlig ROI för analys av varje aspekt gemensamma. Axial T2 fett-undertryckta (B) och axiella T1 efter kontrast fett-undertryckta (C) bilder genom L3-L4 nivå i samma patient som visar asymmetrisk vänstersidig peri-FACET ödem och förbättring (vita pilar i B och C respektive). Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3 . Ki_Patlak tomter: ki_Patlak kontra SUVMean (a) och Ki_Patlak kontra MRI aspekt artropati grade (B) för alla 10 lumbalfasettskarvar i en representativ patient. Den enda isolerade datapunkt med relativt förhöjda Ki_Patlak, SUVmedelvärde, och MRI aspekt grade i den övre högra kvadranten av varje observationsområde motsvarar patienterna vänster L3-L4 facettled. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Fasettskarv | Ki_Patlak ml/CCM/min * | SUVmedelvärde | SUVMax | MRT-kvalitet |
| Höger L1-L2 | 0,015 | 3,1 | 5,4 | 1 |
| Vänster L1-L2 | 0,009 | 2,4 | 5,4 | 1 |
| Höger L2-L3 | 0,014 | 2,9 | 5,9 | 1 |
| Vänster L2-L3 | 0,012 | 2,8 | 5,7 | 1 |
| Höger L3-L4 | 0,013 | 2,7 | 5,4 | 1 |
| Vänster L3-L4 | 0,028 | 7 | 13,6 | 3 |
| Höger L4-L5 | 0,011 | 2,9 | 5,5 | 1 |
| Vänster L4-L5 | 0,014 | 3,3 | 5,7 | 1 |
| Höger L5-S1 | 0,011 | 3,3 | 6,6 | 1 |
| Vänster L5-S1 | 0,013 | 3,3 | 5,9 | 0 |
| * mL/CCM/min = milliliter per kubikcentimeter per minut |
Tabell 1: Ki_Patlak, SUVmedelvärde, SUVMax, och MRI aspekt artropati grade för var och en av de 10 samplade fasettskarvar i en representativ patient.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denna metodologiska manuskript har vi gett bakgrund om den potentiella nyttan av dynamiska [18f]-NAF-PET-MRI för att utvärdera ett brett spektrum av ben patologier och har beskrivit de metoder för dynamisk [18f]-NAF-PET-MRI bild förvärv och analys med hjälp av mänskliga ländparti aspekt lederna som prototypiska regioner av intresse. Dual modalitet PET-MRI möjliggör förvärv av dynamiska PET-data under en tidsperiod liknande den som krävs för Mr dataförvärv ensam, vilket maximerar överlappningen av skanningstiden. Medan MRI ger högupplöst strukturell avbildning av ryggraden som lätt kan identifiera ett brett spektrum av ben patologier, tillägg av kvantitativa dynamiska PET med hybrid PET-MRI kan lägga till nytta som en funktionell biomarkör för aktiv benomsättning. Fastän vi beskriva teknikerna för tvåfaldig modalitet sällskapsdjur-MRI, vår metoderna kunde bli lätt anpassat för sällskapsdjur bara eller kombinerade sällskapsdjur-CT datauppsättningarna.
SUV-värden gör ett antagande att radiotracer är jämnt fördelade i hela kroppen och basera mätningen av en lean body mass koefficient. Kinetiska index för radiotracer upptag såsom Ki_Patlak å andra sidan mäta specifika koncentrationer av radiotracer når målet via arteriella systemet över tidslängden av genomsökningen. Denna extra information kan avslöja de subtila förändringarna i flödet av spårämne till regioner av intresse som annars skulle missas. Brenner och kollegor tidigare rapporterat ett linjärt förhållande mellan SUVmedelvärde, SUVMax och Ki_Patlak i ett brett spektrum av normala och patologiska ben villkor12. Tidigare arbete har ytterligare visat en stark positiv linjär korrelation mellan Ki_Patlak av facettförband och kliniska åtgärder av facetogena länd ryggsmärtor13. Pågående prospektiva kliniska prövningar pågår för att utvärdera potentialen för [18F]-NAF-PET-MRI till stöd i behandling planering och longitudinell övervakning av degenerativ lumbal aspekt sjukdom. Även i de tidiga stadierna av klinisk översättning, dynamisk [18F]-NAF-PET-MRI-analys har stor potential för en mängd vanliga ben och ledsjukdomar.
Förutom facetogena ländryggen smärta, det finns många potentiella tillämpningar för denna teknik. Till exempel, den osteoblastiska aktivitet som leder till hypertrofiska osteofyter finns i lederna med ankyloserande spondylit styrs av inflammatoriska cytokiner, vinglösa (WNT) och ben morfogena proteiner. WNT proteiner agera för att orsaka en anabol skelett reaktion14. Ett reglerande protein av WNT som kallas dickkopf, DKK, konkurrerar med WNT och därmed reglerar osteoblastisk aktivitet. Lägre nivåer av DKK resultera i ökad osteoblastisk aktivitet och ökad benbildning hos ankyloserande spondylit patienter. Vägen från inflammatorisk cytokin till osteoblastisk aktivitet är inte känd ännu15. Sambandet mellan dessa vägar i ankyloserande spondylit och patologisk osteoblastisk aktivitet vid artros är rent spekulativt vid denna tid. Men, det har visats av immunohistokemisk analys av facettskarvar att både ankyloserande spondylit och artros kan dela en reparationsmekanism av nya benbildning genom osteoblastisk aktivitet15. Dessa förändringar i osteoblastisk aktivitet kan observeras kvantitativt med hjälp av [18F]-NAF-PET-MRI-PET-tekniker som beskrivs häri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja
Acknowledgments
Forskningsstöd tillhandahölls av NIH P50AR060752 och GE Healthcare. Vi skulle vilja erkänna stödet från 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 |
References
- 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).
- Binder, D. S., Nampiaparampil, D. E. The provocative lumbar facet joint. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2 (1), 15-24 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Schett, G.
- Baum, R., Gravallese, E. M. Impact of inflammation on the osteoblast in rheumatic diseases. Current Osteoporosis Reports. 12 (1), 9-16 (2014).
![Kvantitativ [<sup>18</sup>F]-NAF-PET-MRI-analys för utvärdering av dynamisk benomsättning hos en patient med Facetogen ländryggsmärta](https://cloudfront.jove.com/CDNSource/teasers/58491.jpg)
