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一种用于日常临床实践中神经内分泌肿瘤的 68Ga-DOTATATE 制备及 PET/CT 成像的实用指南

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DOI:

10.3791/59358

2019年4月17日

本文内容

摘要

分化良好的神经内分泌肿瘤会过度表达生长抑素受体,可利用放射性标记的生长抑素类似物68Ga-DOTATATE进行诊断性显像。本方案详细描述了68Ga-DOTATATE的放射性标记过程、质量控制、患者准备以及后续的PET/CT成像。同时考虑了68Ga半衰期短所带来的辐射安全问题和时间限制。

摘要

神经内分泌肿瘤是一种罕见的癌症,起源于神经内分泌细胞,可出现在全身几乎任何部位。尽管这类肿瘤在临床表现上具有异质性,但其共同特征是生长抑素受体的过表达。68Ga-DOTATATE 是一种用正电子发射核素镓-68(68Ga)标记的生长抑素类似物。对于分化良好的神经内分泌肿瘤,68Ga-DOTATATE 正电子发射断层扫描(PET)/计算机断层扫描(CT)成像可用于诊断、确定疾病负荷以及指导治疗方案的选择。

本方案详细介绍了68Ga-DOTATATE的放射性标记、质量控制、患者准备以及后续的PET/CT成像过程。68Ga-DOTATATE的放射性标记通过与锗-68(68Ge)/68Ga发生器相连的全自动标记模块完成。终产品的质量控制包括采用快速薄层色谱法和固相色谱法评估放射化学纯度,以及在患者注射前检测pH值。定期进行质量控制以测定68Ge的穿透情况、无菌性以及4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸(HEPES)含量。患者准备包括向患者提供指导说明、在使用生长抑素类似物治疗期间应用68Ga-DOTATATE的流程,以及放射性药物的静脉给药。对于PET/CT成像,文中描述了数据采集与图像重建的参数设置。针对每一步骤,均强调了辐射安全注意事项,以及由于68Ga半衰期较短所带来的操作时间限制。

完全自动化的68Ga-DOTATATE院内生产和质量控制可实现极高的成功率(95%),每批次可生产两至四例患者的用药剂量,具体产量取决于发生器的产出。总之,68Ga-DOTATATE PET/CT成像是一种无创且快速的方法,可提供有关神经内分泌肿瘤(NETs)肿瘤负荷的信息,同时有助于诊断及治疗方案的选择。

引言

神经内分泌肿瘤(NETs)是一类起源于神经内分泌细胞的异质性肿瘤。它们可发生于全身几乎任何部位,但最常见于胃肠道、胰腺和肺部1。尽管神经内分泌肿瘤属于罕见病,但其在美国的发病率已从1973年的每10万人1.09例上升至2012年的每10万人6.98例2。对于神经内分泌肿瘤的精确诊断与分期,68Ga-DOTATATE PET/CT 是当前的标准诊疗手段。本方案详细描述了 68Ga-DOTATATE 的制备与质量控制过程,以及患者准备和 PET/CT 图像采集的操作步骤。

分化良好的神经内分泌肿瘤(NETs)的特征是生长抑素受体的过表达1。能够与该受体结合的生长抑素类似物可标记放射性同位素,用于核医学成像。最初使用碘-123结合γ相机成像,随后很快被铟-111(111In)所取代3,4111In-奥曲肽闪烁显像曾作为核医学对NET成像的金标准达十余年5。与此同时,正电子发射断层扫描(PET)技术不断进步,其灵敏度和分辨率均高于γ相机成像。针对NET,已研发出与正电子发射核素68Ga偶联的生长抑素类似物,例如68Ga-DOTATATE6

68Ga-生长抑素受体(68Ga-SRS)PET/CT 是目前核医学中用于分化良好的神经内分泌肿瘤(NETs)成像的首选方法。多项研究已证实,68Ga-SRS PET/CT 相较于111In-奥曲肽显像具有更优的性能7,8。其报道的敏感性和特异性分别约为90%–95%和85%–100%9,10。一项荟萃分析显示,即使在已进行111In-奥曲肽闪烁显像的情况下,68Ga-SRS PET/CT 仍可在44%的病例中导致治疗方案的改变11。目前指南推荐在神经内分泌肿瘤成像中优先使用68Ga-SRS PET/CT 而非111In-奥曲肽闪烁显像,且该技术已获得美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)的批准12。此外,已有针对68Ga-偶联肽类用于肿瘤成像的指南可供参考13

本方案详细介绍了68Ga-DOTATATE的放射性标记(符合《欧洲药典》的质量控制要求14)、患者准备以及后续的PET/CT成像。同时考虑了由于68Ga半衰期较短所带来的辐射安全性和时间限制问题。

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方案

1. 放射性辐射与放射性药物安全通则

  1. 确保仅由经过培训的人员操作和处理放射性物质。应始终将医院工作人员、患者及所有在场人员的辐射剂量保持在合理可行的最低水平(ALARA原则)。
  2. 关于放射性药物的制备,应遵守国家法律法规和指导原则,例如《药品生产质量管理规范》(GMP)。
    警告:以下方案仅适用于成人68Ga-DOTATATE PET/CT成像,不适用于儿童或孕妇。

2. 68Ga-DOTATATE 标记前所需的准备工作

  1. 根据生产商的说明书,在开始标记 68Ga-DOTATATE 前 4 至 24 小时,用盐酸(HCl)洗脱 68Ge/68Ga 发生器。

3. 68Ga-DOTATATE 的标记

注意:68Ga-DOTATATE 的制备与标记需时 90 分钟,应在给药前 2 小时开始,以便进行质量控制。标记模块应置于铅屏蔽装置内,并在标记过程中关闭屏蔽装置,以确保操作人员的辐射防护。若使用已注册的试剂盒,则必须遵循其产品特性摘要(SMPC),或在本地对本方案进行交叉验证。

  1. 根据制造商的说明,将68Ga标记试剂盒放置在标记模块上。将三个歧管安装到相应的模块单元上。将68Ga标记试剂盒中提供的溶液连接至歧管。
  2. 在无菌环境中(例如下流式工作台或层流柜)准备最终收集瓶。
  3. 将一个无通气孔的0.22 µm滤器置于一个带通气孔的0.22 µm滤器下方,并将无通气孔滤器连接至无菌针头(20 G)。将带有两个滤器的针头插入一个30 mL无菌瓶中。按照步骤3.2,在同一无菌瓶中放置一个带针头(22 G)的0.2 µm弯头通气滤器,以实现通气。
  4. 将带有无通气孔滤器的无菌瓶连接至标记模块的输出端,并将该瓶置于适用于正电子发射体的铅屏蔽容器中。
  5. 68Ga/68Ge发生器的输出端连接至标记模块的输入端。
  6. 将50 µg HA-DOTATATE(DOTA-3-碘代-Tyr3-奥曲肽)或多肽或20 µg DOTATATE(DOTA-0-Tyr3-奥曲肽)溶解于试剂盒提供的1.5 mL 1.5 M HEPES缓冲液中,并将其加入反应瓶中。
  7. 关闭标记模块周围的铅屏蔽,通过连接在标记模块上的平板电脑启动68Ga-DOTATATE的制备过程。
  8. 等待68Ga-DOTATATE合成完成(约36分钟)。
  9. 标记完成后,从玻璃瓶上取下带滤器的针头,并关闭瓶周围的铅屏蔽。
  10. 按以下步骤检测无通气孔0.22 µm滤器的完整性:
    1. 用10 mL注射器抽取空气,将其安装在滤器上方。将连接在滤器上的针头插入盛有水的试管中。
    2. 推动空气通过滤器和针头,观察气泡开始形成的时间。空气应被压缩至原始体积的<20%。
  11. 将收集瓶放入活度计中,测量所生成的68Ga-DOTATATE的放射性活度,并记录活度参考时间(ART)。
  12. 在无菌环境(如层流柜)中,从瓶中抽取0.5 mL 68Ga-DOTATATE用于质量控制,并准备用于患者给药的注射器。
    注意:将含68Ga-DOTATATE的溶液置于铅屏蔽中。在本方案中,由于放射性活度较低且暴露时间短,稀释后的溶液无需屏蔽。但在进行68Ga-DOTATATE质量控制之前,应先进行辐射风险评估。

4. 患者给药前 68Ga-DOTATATE 的质量控制

注意:质量控制的 68Ga-DOTATATE 需要 30 分钟,应在患者给药前 30 分钟开始制备。所述的储备液稀释方案可导致 <测量设备存在5%的死区时间。不同设备之间的死区时间可能有所差异,因此在进行质量控制之前应先进行测试。 68Ga-DOTATATE。欧洲药典根据以下放行标准描述了镓喷替酸替妥肽注射液的质量控制:外观 = 澄清无色;pH = 4.0–8.0;无菌;内毒素 <每给药体积含175 IU;乙醇 <10%(体积比);放射性核素纯度 >总活性的99.9%;放射化学纯度 >总活性的91%;无其他杂质;HEPES <200 µg 每给药体积14所有检测项目均已在制备方法的验证过程中进行评估。对于常规质量控制,仅执行并描述其中一部分经选定的检测项目(基于趋势监测)。本方案中的固相萃取方法已与《欧洲药典》所述的高效液相色谱法进行交叉验证,结果一致。该验证工作依据药品生产质量管理规范(GMP)开展。

  1. 提前配制以下溶液。
    1. 通过将3.9 g乙酸铵溶解于50 mL水中,配制1 M乙酸铵溶液。该溶液可在室温下保存最多2周。
    2. 将0.1 g乙二胺四乙酸(EDTA)溶解于50 mL水中,配制5 mM EDTA溶液。该溶液可在室温下保存长达1年。
    3. 配制50:50甲醇:1 M乙酸铵溶液。该溶液可在室温下保存最多24小时。
  2. 目视检查最终产物 68确保Ga-DOTATATE产品为无色液体,且无任何颗粒。
  3. 测量 pH 值 68使用pH指示试纸检测Ga-DOTATATE溶液的pH值,pH值应在6.5至7.5之间。
  4. 测量 68通过即时薄层色谱法(ITLC)检测镓胶体。
    1. 添加 500 µL 水 20 µL 的 68Ga-DOTATATE 用于制备储备液并均质化(68Ga胶体[GC],通过轻轻摇动小瓶。
    2. 裁剪一条长度至少为7 cm、宽度为1 cm的ITLC-硅胶(SG)玻璃纤维纸条。
      注意:仅使用无破损的洁净ITLC-SG纸。若纸张破损,溶剂中迁移的组分可能受阻,导致结果不准确。
    3. 添加 5 µL 距ITLC-SG纸底部1.5 cm处点样,然后将其放入含有2 mL 50:50甲醇:1 M醋酸铵的试管中。确保 68Ga-DOTATATE 不与液体接触。关闭管盖以防止蒸发。
    4. 等待数分钟,直至溶剂前沿上升至点样位置上方至少5 cm处 68使用Ga-DOTATATE。将纸条剪成两半,分别将下半部分和上半部分放入不同的试管中(BH1和UH1)。
    5. 将UH1和BH1管放入井型计数器中,在400–600 keV能量窗口内计数30秒,测定每支试管的计数,以确定胶体百分比(见步骤4.4.7–4.4.9中的计算方法)。
    6. 重复步骤 4.4.2–4.4.5 以获取 BH2 和 UH2。
    7. 对空井计数器进行本底测量,测定30秒内400–600 keV能量窗口的计数。
    8. 校正UH1、UH2、BH1和BH2的计数,以扣除衰变和背景(在步骤4.4.7中确定),得到UH1cor、UH2cor、BH1cor、BH2cor。 Δt 是样品测量时间与ART(在步骤3.11中确定)之间的时间差,单位为分钟。
      figure-protocol-1
    9. 计算数量 68Ga胶体,其公式如下所示;请注意,该值应小于3%。UH1cor、UH2cor、BH1cor、BH2cor为步骤4.4.8中获得的校正值。
      figure-protocol-2
  5. 确定 68通过柱层析分离 Ga 离子。
    1. 通过稀释制备储备液 20 µL 的 68Ga-DOTATATE 溶于 1 mL 5 mM EDTA 中。
    2. 通过缓慢冲洗1 mL 100%乙醇,随后冲洗1 mL无菌水,对C-18柱进行预处理。
    3. 通过稀释制备样品(S) 10 µL 将贮备液加入1 mL无菌水中,置于井型计数器中,在400–600 keV能量窗口内计数30秒,测定放射性计数。
    4. 用注射器以缓慢流速(5–10 mL/min)将样品通过C-18柱,并收集流出液(C)。用1 mL水冲洗样品管,并将洗涤液一并过柱,收集于同一收集管中。
    5. 将收集管(C)、空样品管(E)和注射器(Sy)放入井型计数器中,在400–600 keV能量窗口内计数30秒,测定每个样品的计数。利用此数据估算离子百分比(见步骤4.5.7和4.5.8中的计算)。
    6. 重复步骤 4.5.2–4.5.5。
    7. 校正步骤4.4.7中测定的衰变和本底计数,对C、S、E和Sy进行修正,得到C’、S’、E’和Sy’,以利用以下公式计算ART处的计数数量,其中 Δt 是测量样品与 ART 之间的时间差,单位为分钟。
      figure-protocol-3
    8. 计算 68使用以下公式计算镓离子百分比;注意该值应小于2%。
      figure-protocol-4
  6. 通过计算放射性药物的总含量来确定其放化纯度 68Ga-DOTATATE,其以下化学式纯度应至少达到91%。
    figure-protocol-5

5. 患者给药后68Ga-DOTATATE的定期质量控制

注意:此步骤应执行 >制备后48 h 68Ga-DOTATATE 以允许衰变 68Ga

  1. 提前配制以下溶液。
    1. 将20 mg HEPES溶解于50 mL无菌水中,配制HEPES参考溶液。该溶液可在室温下保存长达6个月。
      注意:这是基于推荐的最大HEPES剂量 200 µg 每给药体积
    2. 配制25:75(v/v)的水:乙腈溶液。
  2. 每周测定最终产品中 HEPES 的浓度。
    1. 转移 3 µL 的 68Ga-DOTATATE 溶液的分步操作 1 µL 至ITLC-SG F254 至少8 cm长的纸。使用吹风机吹干纸张中间部分 1 µL 应用。
    2. 用HEPES参考溶液重复步骤5.2.1。
    3. 将条带置于25:75的水:乙腈溶剂中。确保所加溶液不与液体接触。
    4. 等待数分钟,直至溶剂前沿迁移至滤纸长度的至少2/3处。
    5. 在密闭容器中用碘晶体显色,时间至少为4分钟。
    6. 目视评估结果;应出现黄色斑点。纸张上的斑点处 68Ga-DOTATATE 的强度应低于参比溶液。
  3. 确定 68最终产品取得重大突破(每月一次)。
    1. 制备样品 200 µL 的 68Ga-DOTATATE 溶液(G)。将其放入井型计数器中,测定其在 400–600 keV 能量窗口内 30 秒的计数。
    2. 重复步骤 5.3.1。
    3. 校正 G 中的计数以确定衰变后的 G’,并使用以下公式计算在 ART 时的计数数量,其中 Δt 是测量样品与 ART 之间的时间差,单位为分钟。
      figure-protocol-6
    4. 计算 68Ge 突破(MBq/MBq),应小于 0.001%,计算公式如下。
      figure-protocol-7
  4. 确定终产品的无菌性(每月一次)。
    1. 加入剩余的 68将Ga-DOTATATE溶液加入胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)培养基中。在30–37 °C条件下孵育14天。35 °C.
    2. 检查在孵育期后TSB培养基是否为澄清液体。

6. 患者准备与68Ga-DOTATATE给药

注意:本方案中注射的放射性活度结合第7节所述的PET/CT系统及成像方案可获得高质量图像。对于其他成像系统和方案,应优化注射的放射性活度。

  1. 提前将 68Ga-DOTATATE PET/CT 检查的预约信息和患者资料通过邮件发送给每位患者,并在检查前 1 天通过电话确认预约。
  2. 进行 68Ga-DOTATATE PET/CT 检查前无需禁食或限制饮水。建议患者在检查前 2 小时内额外饮用 1 升水。同时建议患者不要携带儿童或孕妇前往核医学科。
  3. 68Ga-DOTATATE PET/CT 检查当天,要求患者于检查前 60 分钟到达核医学科报到,并进行简要的病史采集。
  4. 询问患者最近一次使用生长抑素类似物的日期。这并非 68Ga-DOTATATE PET/CT 检查的禁忌证,但需予以记录。
  5. 在患者手臂上放置静脉留置针,并用生理盐水冲洗以确认留置针位置正确。
  6. 在 PET/CT 检查前 45 分钟,注射 100 MBq 的 68Ga-DOTATATE。

7. PET/CT 成像

  1. 将患者双臂举过头顶,置于PET/CT扫描仪上。指导患者在整个检查过程中保持静止不动。
  2. 获取定位像,并根据临床指征选择从垂体至大腿中段的扫描范围,除非另有特殊说明。
  3. 进行低剂量CT扫描,参数设置为40 mAs、140 keV,层厚5 mm,用于衰减校正和解剖结构对照。
  4. 进行PET扫描,每个床位采集时间为150秒,从患者头部开始扫描。
  5. 采用滤波反投影法重建CT图像,层厚为5 mm。
  6. 采用BLOB-OS-TF方法重建PET图像,迭代次数为3次,子集数为33,体素大小为4 mm × 4 mm × 4 mm。
  7. 将所有图像发送至本地影像归档与通信系统(PACS)。

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结果

2014年12月至2018年10月期间,利用自动化标记系统共生产了357批68Ga-DOTATATE。其中17批生产失败,340批通过放行,总体成功率为95.2%。在失败批次中,11批由技术故障引起,6批因生产的68Ga-DOTATATE未达到质量标准。图1展示了生产批次的流程图及患者剂量的产出数量。生产的68Ga-DOTATATE平均产量为610 ± 180 MBq(以均值±标准差表示)。68Ga离子平均占产物的0.6% ± 0.57%,68Ga胶体平均占1.37% ± 0.69%。放射性药物纯度平均为98.02% ± 1.05%。

图2 显示了一例无疾病征象的68Ga-DOTATATE PET/CT扫...

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讨论

本方案描述了68Ga-DOTATATE的制备及其后续的PET/CT成像过程。为了高效利用每批制备的68Ga-DOTATATE,必须制定严格计时的优化工作流程。由于68Ga的半衰期为68分钟,仅15分钟的轻微延迟就会导致放射性活度损失15%。因此,生产单位、给药操作人员与PET/CT技术人员之间必须保持积极沟通。此外,应明确告知患者准时赴约至关重要。同时,每批产品可提供的患者剂量数量取决于68Ge/68Ga发生器的规格和使用时间,因此会随时间推移而减少。可通过成本效益分析来确定发生器的更换时机。

尽管68Ga-DOTATATE在检测神经内分泌肿瘤方面的敏感性和特异性较高,但仍需考虑若干局限性。首先,当神经内分泌肿瘤发生去分化并变得更加侵袭性(G3级神经内分泌肿瘤或神经内分泌癌)时,通常会丧失生长抑素受体的表达。因此,这类肿瘤病灶无法通过68Ga-DOTATATE PET/CT检测到。在此类情况下,应采用可显示葡萄糖代谢的1...

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

作者感谢荷兰癌症研究所核医学科所有参与68Ga-DOTATATE PET/CT成像工作的工作人员。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
乙腈Biosolve012007> 99.9 %
乙酸铵Merck101116≥ 98 %
注射用水Braun
自动标记系统ScintomicsGRP 3V
C-18 小柱WatersWAT023501Sep-Pak C18 Plus Light
剂量校准仪Veenstra InstrumentsVIK-202-5051
EDTAMerck324503
乙醇Sigma Aldrich32221-M≥ 99.8 %
Ga-68 标记试剂盒ABXSC-01
Ge-68/Ga-68 发生器Eckert & Ziegler1850 MBq
HA-DOTATATEScintomicsGRPC/R-000095
0.1M HCl 洗脱液ABXHCl-03
HEPESSigma AldrichH3375≥ 99.5 %
Sigma Aldrich207772≥ 99.8 %,固体
ITLC-SG F254 薄层板Merck105735TLC 硅胶 60 F254
ITLC-SG 纸AgilentSGI0001玻璃纤维
甲醇Sigma Aldrich32213-M≥ 99.8 %,符合欧洲药典标准 
非通气滤器MerckSLMPL25SSMillex-MP 滤器 0.22 µm
PET/CTPhilipsGemini TOF
pH 指示试纸Merck109584MColorpHast(pH 2.0–9.0)
胰蛋白胨大豆肉汤培养基BiotradingK111F010QK
通气滤器MerckSLGV0250S Cathivex GV 0.22 µm
井型计数器Canberra(现为 Mirion)Osprey Digital Tube Base MCA
探测器 76 BP76/3M-X

参考文献

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68 DOTATATE

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