Methodenartikel

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI-Analyse zur Bewertung des dynamischen Knochenumsatzes bei Patienten mit facetogenen Rückenschmerzen

DOI:

10.3791/58491

8. August 2019

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Bildgebende Verfahren, die den dynamischen Knochenumsatz widerspiegeln, können bei der Charakterisierung einer Vielzahl von Knochenpathologien helfen. Wir präsentieren detaillierte Methoden zur Durchführung und Analyse dynamischer [18F]-NaF-PET-MRT-Daten bei Patienten mit facetogenen Rückenschmerzen unter Verwendung der Lendenfacetgelenke als prototypische Interessensregion.

Zusammenfassung

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Bildgebende Verfahren, die den dynamischen Knochenumsatz widerspiegeln, können bei der Charakterisierung einer Vielzahl von Knochenpathologien helfen. Knochen ist ein dynamisches Gewebe, das sich kontinuierlich umgestaltet, mit der konkurrierenden Aktivität von Osteoblasten, die die neue Knochenmatrix produzieren, und Osteoklasten, deren Funktion darin besteht, mineralisierte Knochen zu beseitigen. [18F]-NaF ist ein Pet-Radiotracer (Positronemission Tomography), der die Visualisierung des Knochenstoffwechsels ermöglicht. [18F]-NaF wird in der Knochenmatrix durch Osteoblasten chemisch in Hydroxyapatit aufgenommen und kann somit nichtinvasiv osteoblastische Aktivität erkennen, die bei herkömmlichen bildgebenden Verfahren okkult ist. Die kinetische Modellierung dynamischer [18F]-NaF-PET-Daten liefert detaillierte quantitative Messgrößen für den Knochenstoffwechsel. Herkömmliche semiquantitative PET-Daten, die standardisierte Aufnahmewerte (SUVs) als Maß für die Radiotracer-Aktivität verwenden, werden aufgrund ihrer Momentaufnahme der Traceraufnahme in der Zeit als statische Technik bezeichnet.  Die kinetische Modellierung nutzt jedoch dynamische Bilddaten, bei denen Tracerebenen kontinuierlich erfasst werden, um eine zeitliche Auflösung der Traceraufnahme zu bieten. Aus der kinetischen Modellierung dynamischer Daten können quantitative Werte wie Blutfluss und Stoffwechselrate (d.h. potenziell informative Metriken der Tracerdynamik) extrahiert werden, alles in Bezug auf die gemessene Aktivität in den Bilddaten. In Kombination mit der dualen Modalität PET-MRT können regionsspezifische kinetische Daten mit anatomisch registrierten hochauflösenden strukturellen und pathologischen Informationen korreliert werden, die durch MRT zur Seite gelegt werden. Das Ziel dieses methodischen Manuskripts ist es, detaillierte Techniken zur Durchführung und Analyse dynamischer [18F]-NaF-PET-MRT-Daten zu skizzieren. Das Lendengelenk ist ein häufiger Ort der degenerativen Arthritis-Krankheit und eine häufige Ursache für axiale Rückenschmerzen.  Neuere Studien deuten darauf hin, dass [18F]-NaF-PET als nützlicher Biomarker für schmerzhafte facetogene Krankheiten dienen kann.  Das menschliche Lendengelenk wird daher als prototypische Interessensregion für die dynamische [18F]-NaF-PET-MRI-Analyse in diesem Manuskript verwendet.

Einleitung

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Standard-klinische bildgebende Verfahren der Knochenpathologie beschränken sich in erster Linie auf die Charakterisierung struktureller Veränderungen, die unspezifisch sein können. Zum Beispiel können asymptomatische morphologische Anomalien im Zusammenhang mit der normalen Alterung nicht von degenerativen Veränderungen zu unterscheiden sein, die für starke Schmerzen und Behinderung verantwortlich sind1. Knochen ist ein dynamisches Gewebe, das sich kontinuierlich umgestaltet, mit der konkurrierenden Aktivität von Osteoblasten, die die neue Knochenmatrix produzieren, und Osteoklasten, deren Funktion darin besteht, mineralisierte Knochen zu besei....

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Protokoll

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Diese prospektive Machbarkeitsstudie rekrutierte Patienten, nachdem sie die Human Study IRB-Zulassung erhalten und die HIPAA-Vorschriften eingehalten hatte.

1. Phantom

  1. Füllen Sie ein hohles zylindrisches Phantom mit einem Einsatz mit Hohlzylindern mit einem Durchmesserbereich von 5 - 38 mm mit 185 MBq von [18F]-NaF.
  2. Generieren Sie eine Dämpfungszuordnung des Phantoms mithilfe von CT oder einer Vorlage, die zuvor für dieses Phantom generiert wurde.
  3. Legen Sie das Phantom in die Mitte von PET/MR und erfassen Sie PET-Daten für 5-10 min Aufnahme des resultierenden Bildes mit der Bildgebungskonsole.
  4. ....

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Ergebnisse

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18 Die NaF-PET-Aufnahmewerte werden in den bilateralen Facettengelenken der Wirbelstufen L1-L2 bis L5-S1 für insgesamt 10 ROIs bei einem einzigen repräsentativen Patienten mit axialen Rückenschmerzen gemessen. Repräsentative [18F]-NaF-PET, axiales T2-Fett unterdrückt und axiale T1-nachkontrastsunterdrückte MR-Bilder durch den Pegel der L3-L4 Facettengelenke sind in Abbildung 2dargestellt.  Die Ki_Patlak, SUVmittel, SUVmax, und MRT Facet .......

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Diskussion

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In diesem methodischen Manuskript haben wir Hintergrundinformationen zum potenziellen Nutzen von dynamischem [18F]-NaF-PET-MRT zur Bewertung einer Vielzahl von Knochenpathologien geliefert und die Techniken für dynamisches [18F]-NaF-PET-MRI-Bild skizziert. Erfassung und Analyse unter Verwendung der menschlichen Lendengelenke als prototypische Interessengebiete. Die duale Modalität PET-MRT ermöglicht die Erfassung dynamischer PET-Daten über einen Zeitraum, der dem für die MR-Datenerfassung allein erf.......

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts zu verraten

Danksagungen

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Forschungsunterstützung wurde von NIH P50AR060752 und GE Healthcare geleistet. Wir möchten die Unterstützung von Vahid Ravanfar würdigen.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Gadolinium-Kontrastmittel (Gadovist)Bayermit1,0 mmol/ml Lösung zur intravenösen Injektion.
[18F]-NaF Radiotracerfür2.96 MBq/kg
GE Signa PET-MRT ScannerGeneral Electricfür3.0Tesla 60cm Bore PET-MRT Scanner
PMOD Kinetic Modeling SoftwarePMOD Technologies, LLCfürVersion 3.8

Referenzen

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  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.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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Schlagwörter

F 18 NaF PET MRIDynamic PET AnalysisBone Turnover MeasurementPatlak Kinetic ModelLumbar Facet JointPET MRI AcquisitionVolume of InterestPartial Volume CorrectionArterial Input FunctionFacet Arthropathy Grading

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