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Methodenartikel

Dual-Tracer-PET/CT-Bildgebung mit 18F-AV-45 und 18F-AV-1451 zur Diagnose der Alzheimer-Krankheit

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DOI:

10.3791/69479

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6. März 2026

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1Department of Nuclear Medicine, The First Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, 2Department of Nursing, The First Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt das standardisierte Verfahren für die duale Tracer-PET/CT-Bildgebung mit 18F-AV-45 und 18F-AV-1451 bei Patienten mit Verdacht auf Alzheimer-Krankheit (AD). Sie umfasst Patientenvorbereitung, Tracer-Verabreichung, Bildaufnahme und Interpretationskriterien sowie repräsentative bildgebende Merkmale der Amyloid- und Tau-Pathologie.

Zusammenfassung

Die Alzheimer-Krankheit (AD) ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, die durch einen heimtückischen Beginn und einen allmählichen Abbau gekennzeichnet ist. Klinisch äußert es sich als kognitiver Abbau und Verhaltensänderungen und nicht nur als generalisierte Demenz. Derzeit bleibt die diagnostische Genauigkeit von AD aufgrund der unspezifischen klinischen Manifestationen und der geringen Spezifität konventioneller Untersuchungen wie neuropsychologischer Untersuchungen, Elektroenzephalographie (EEG), Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) weiterhin begrenzt. Die Positronenemissionstomographie/Computertomographie (PET/CT) liefert detaillierte strukturelle und funktionelle Informationen sowie spezifische molekulare Verteilungen, was sie für die Diagnose und Forschung von AD zunehmend wertvoll macht. Wir führten PET/CT-Scans mit den Radiotracern 18F-AV-45 (Florbetapir) und 18F-AV-1451 (Flortaucipir) durch. Der entscheidende Unterschied zwischen diesen Traceren liegt in ihren molekularen Zielen: 18F-AV-45 bindet an β-Amyloid (Aβ), während 18F-AV-1451 gezielt das Tau-Protein anvisiert. Diese Studie erläutert das Protokoll für den kombinierten Einsatz beider Tracer bei der AD-Diagnose, einschließlich Patientenvorbereitungsverfahren, Bildaufnahmetechniken, Interpretationsstandards und der klinischen Bedeutung ihrer gemeinsamen Anwendung. Dieses Dual-Tracer-Protokoll bietet eine sensible, umfassende und nicht-invasive Methode zur Erkennung sowohl der Amyloid- als auch der Tau-Pathologie, was die Frühdiagnose, die Krankheitsstadiierung und die Forschung zum Krankheitsverlauf verbessert.

Einleitung

Die Alzheimer-Krankheit (AD) ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch ein langsames Aussetzen und eine fortschreitende Verschlechterung der kognitiven Funktionen gekennzeichnet ist. Klinisch zeigt es sich mit subjektivem kognitivem Abbau (SCD), leichten kognitiven Beeinträchtigungen (MCI), Gedächtnisdefiziten, exekutiver Dysfunktion, Aphasie und Verhaltensänderungen1. Zu den charakteristischen pathologischen Merkmalen von AD gehören die Ablagerung von β-Amyloid-(Aβ)-Plaques und die Bildung neurofibrillärer Verfilzungen, die aus hyperphosphoryliertem Tau-Protein bestehen. Diese pathologischen Marker sind zentrale diagnostische Kriterien für AD und dienen als primäre molekulare Ziele für bildgebende und Biomarker-Studien. Die Prävalenz von AD steigt mit dem Alter stark an. Weltweit sind mehr als 50 Millionen betroffen, und die Zahl der Demenzfälle wird sich bis 2050 voraussichtlich verdreifachen. AD ist eine der Haupttodesursachen bei älteren Menschen und stellt eine enorme sozioökonomische Belastung dar. Die Früherkennung von AD bleibt jedoch eine globale Herausforderung3. Vor diesem Hintergrund besteht ein dringender Bedarf, präzisere frühdiagnostische Strategien zu etablieren.

Die Bewertung der kognitiven Funktionen ist die bevorzugte Methode zur Diagnose von AD-Demenz, aber einige Skalen haben keinen Konsens über optimale Grenzwerte und bildungsangepasste Normen. Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) können als routinemäßige Neurobildgebungsverfahren eingesetzt werden, um zerebrale Atrophie oder andere strukturelle Veränderungen zu erkennen, die zu kognitiven Dysfunktionen beitragen können. Trotz des Einsatzes von kognitiven Tests, CT und MRT bleibt die frühe Diagnose eine Herausforderung, da die strukturelle Bildgebung Veränderungen typischerweise nur in mittleren bis fortgeschrittenen Stadien erkennt und die Krankheitsspezifitätfehlt. Die Positronenemissionstomographie/Computertomographie (PET/CT) ermöglicht als nicht-invasive molekulare Bildgebungstechnik eine halbquantitative Analyse des Gehirnstoffwechsels und der Proteinablagerung. Die kombinierte Anwendung von Amyloid- und Tau-PET-Tracern liefert ergänzende Informationen über die Krankheitspathophysiologie 5,6,7,8.

Der aberrante Stoffwechsel und die Ablagerung von Aβ stellen das auslösende Ereignis und die zentrale treibende Kraft im pathologischen Verlauf von AD dar. Unter dem Einfluss genetischer Faktoren (z. B. Mutationen in den APP- oder PSEN1/2-Genen) oder altersbedingten Faktoren nimmt die Produktion von Aβ (insbesondere Aβ42) an und/oder ihre Clearance nimmt ab, was zu erhöhten Konzentrationen führt. Lösliche Aβ-Monomere aggregieren zunächst zu löslichen Oligomeren, die weithin als primäre neurotoxische Spezies anerkannt sind. Diese Aβ-Oligomere polymerisieren weiter zu unlöslichen Fibrillen und lagern sich schließlich extrazellulär im Gehirnparenchym ab, wodurch senile Plaques entstehen, eines der charakteristischen pathologischen Merkmale von AD-Gehirnen 9,10. Die Ablagerung und neurotoxischen Effekte von Aβ lösen nachgelagerte pathologische Kaskaden aus, insbesondere die Hyperphosphorylierung des Tau-Proteins, die zu neurofibrillären Verfilzungen führt, sowie zu anhaltender Neuroentzündung, was zusammen zu weit verbreitetem Neuronenverlust und Hirnatrophie11 führt. Die Bildung neurofibrillärer Verfilzungen durch Hyperphosphorylierung des Tau-Proteins ist eines der pathologischen Merkmale von AD12 und weist starke raumzeitliche Korrelationen zur Entwicklung von Neurodegeneration und klinischen Symptomen auf. Das Tau-Protein, das am häufigsten mit Mikrotubuli assoziierte Protein im Körper, ist sowohl im peripheren als auch im zentralen Nervensystem weit verbreitet. Seine pathologische Anhäufung korreliert stark mit der Schwere der kognitiven Beeinträchtigung, was es zu einem vielversprechenden therapeutischen Ziel für AD-Patienten macht.

Laut den Richtlinien der Europäischen Arzneimittelagentur (EMA) können Messungen der β-Amyloid-(Aβ)-Peptide und der Gesamt-Tau-Proteinwerte in der Liquor (CSF) bei der Diagnose und therapeutischen Überwachung der Alzheimer-Krankheit (AD) helfen13,14. Obwohl diese Methode relativ kostengünstig ist, ist die Lumbalpunktion invasiv und kann Unbehagen oder Komplikationen verursachen. Plasma-Biomarker15,16, darunter Aβ42/40-Verhältnis, Gesamt-Tau und phosphoryliertes Tau, bieten eine nicht-invasive und kosteneffiziente Alternative und werden zunehmend im klinischen Screening eingesetzt. Die PET-Bildgebung bleibt jedoch unverzichtbar, um die räumliche Verteilung der Amyloid- und Tau-Pathologie in vivo zu visualisieren und liefert detaillierte topografische Informationen17,18, die Flüssigkeitsbiomarker ergänzen und die Differenzialdiagnose sowie prognostische Bewertung verbessern19.

Eine nicht-invasive Detektion der Tau-Proteinablagerung in bestimmten Hirnregionen hat einen erheblichen Wert für die frühe Krankheitsprognose und -diagnose. Die Anwendung von Tau-Radiotraceren ermöglicht eine visuelle Lokalisierung der zerebralen Tau-Ablagerungen, bietet zeitnahe und präzise Unterstützung für Differenzialdiagnose und Krankheitsüberwachung und liefert zugleich wichtige Belege für die Bewertung experimenteller klinischer Interventionen.

18F-AV-45 (Florbetapir) zeigt eine hohe Bindungsaffinität mit dem Aβ-Protein20. Es wurde in der klinischen Forschung zum β-Amyloid-Protein weit verbreitet eingesetzt. 18Die F-AV-45 PET-Bildgebung ermöglicht die nicht-invasive Visualisierung der zerebralen Aβ-Ablagerung und spiegelt bis zu einem gewissen Grad den klinischen kognitiven Status von Alzheimer-Patienten wider. 18F-AV-1451 (flortaucipir) wird verwendet, um die Dichte und Verteilung aggregierter Tau-neurofibrillärer Tangles (NFTs) im Gehirnzu untersuchen. Als tau-spezifische molekulare Sonde für PET-Bildgebung birgt sie ein erhebliches Potenzial als Biomarker, um kognitiven Abbau effektiv zu erkennen und den Krankheitsverlauf bei AD-Patienten zu verfolgen. Obwohl diese Tracer einzeln gut etabliert sind, bleiben Berichte, die beide für die gleichzeitige Amyloid- und Tau-Bewertung kombinieren, begrenzt. Dieses Protokoll führt einen dual-tracer-PET/CT-Bildgebungsworkflow ein, der darauf ausgelegt ist, ein genaueres und umfassenderes diagnostisches Modell für Alzheimer anzubieten.

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Protokoll

Diese Studie wurde vom Medizinischen Ethikkomitee des ersten angeschlossenen Krankenhauses, Zhejiang University School of Medicine, genehmigt (Ref. IIT20210007C-R2). Alle Teilnehmer gaben vor der Teilnahme eine schriftliche informierte Einwilligung ab, und die Studie wurde gemäß der Erklärung von Helsinki durchgeführt. Die Reagenzien und die verwendeten Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Fachkundige Qualifikationen

  1. Stellen Sie sicher, dass der beurteilende Arzt eine spezialisierte Ausbildung in Neurologie oder Psychiatrie hat und dass mindestens 50 % seiner klinischen Tätigkeit die Beurteilung und Behandlung von Patienten mit kognitiven Beeinträchtigungen oder Demenz, einschließlich des Verdachts auf AD, umfassen.

2. Patientenauswahl

  1. Einschlusskriterien: Schließen Sie Patienten ein, die eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllen:
    1. Personen mit subjektiver kognitiver Beeinträchtigung, bestätigt von einem Demenzspezialisten.
    2. Patienten mit kognitiver Beeinträchtigung unklarer Ätiologie nach umfassender Untersuchung.
    3. Patienten mit leichter kognitiver Beeinträchtigung (MCI) aufgrund von AD, definiert nach den NIA-AA-Kriterien22, können von Amyloid- oder Tau-Bildgebung profitieren, um das diagnostische Vertrauen zu verbessern.
    4. Patienten, die klinische Kriterien für AD erfüllen, aber atypische oder gemischte Merkmale aufweisen.
    5. Personen mit fortschreitender oder früh einsetzender Demenz (Beginn vor 65 Jahren), die eine Klärung des Krankheitstyps erfordern.
    6. Patienten, die sich einer Bildgebung zur Beurteilung der Demenzschwere unterziehen.
  2. Ausschlusskriterien
    1. Schließen Sie Personen mit vaskulärer Demenz, schwerer depressiver Störung, traumatischer Hirnverletzung, psychiatrischer Erkrankung oder anderen medizinischen Erkrankungen aus, die zum kognitiven Abbau beitragen können.

3. Tracer-Präparation und Strahlendosis

  1. Synthetisieren Sie 18F-AV-45 und 18F-AV-1451 gemäß den festgelegten Protokollen23,24. Stellen Sie sicher, dass die radiochemische Reinheit 95 % übersteigt.
  2. Verabreichen Sie 370–400 MBq (10 ± 1 mCi) jedes Tracers intravenös mit einer kontrollierten Rate von 1–2 mL/s.
  3. Spülen Sie die intravenöse Leitung mit normaler Kochsalzlösung, um die Restradioaktivität zu minimieren.
  4. Notieren Sie die genaue Injektionsdosis, Injektionszeit und Injektionsstelle.

4. Teilnehmervorbereitung

  1. Vorprüfungsanweisungen
    1. Stellen Sie ein Informationsblatt bereit, das Studienverfahren und Sicherheitsvorkehrungen beschreibt.
    2. Weisen Sie die Teilnehmer an, vor dem Ultraschall 24 Stunden lang auf Alkohol, Koffein und anstrengende körperliche Aktivitäten zu verzichten.
    3. Halten Sie einen stabilen physiologischen Zustand aufrecht, um eine konsistente Bildgebungskonsistenz zu gewährleisten.
    4. Erlauben Sie eine normale Ernährung und Flüssigkeitszufuhr vor der Bildgebung.
    5. Setzen Sie psychotrope oder neuroaktive Medikamente (z. B. Antidepressiva, Antiepileptika, Beruhigungsmittel) 24–48 Stunden vor dem Ultraschall ab.
    6. Stellen Sie sicher, dass jeder Teilnehmer von einer Betreuungsperson begleitet wird und relevante medizinische und medikamentale Unterlagen mitbringt.
  2. Verfahren am Tag des Scans
    1. Überprüfen Sie das Anforderungsformular und die Patientenidentifikation.
    2. Holen Sie vor der Verabreichung des Tracers ein unterschriebenes Formular zur informierten Einwilligung ein.
    3. Zeichnen Sie Größe, Gewicht, Vitalzeichen und alle eingenommenen Medikamente auf.
    4. Stellen Sie intravenösen Zugang mit einem 20–22-G-Katheter her.
    5. Überprüfen Sie die Patienteninformationen vor der Injektion des Tracers.

5. PET/CT-Bildgebungsverfahren

  1. 18F-AV-45 PET/CT-Bildgebung
    1. Injizieren Sie 18F-AV-45 (370–400 MBq) intravenös mit 1–2 mL/s.
    2. Nach der Injektion spülen Sie die Leitung mit Kochsalzlösung und komprimieren Sie die Stelle 5 Minuten lang, um eine Extravasation zu verhindern.
    3. Weisen Sie den Teilnehmer an, sich 50–70 Minuten ruhig in einem schwach beleuchteten Raum (Temperatur ~26 °C) auszuruhen und dabei Sprechen, Essen oder Bewegung zu vermeiden.
    4. Bitten Sie den Teilnehmer, die Blase vor dem Scannen zu entleeren.
  2. PET/CT-Bildaufnahme
    1. Positionierung
      1. Bitten Sie den Teilnehmer, sich auf dem PET/CT-Tisch auf dem Rücken zu legen, wobei die orbitomeatale Basislinie senkrecht zum Tisch steht.
      2. Richte den Mittellinienlaser mit der nasalen Mittellinie aus.
      3. Verwenden Sie eine Kopfstütze oder Schaumstoffpolster, um die Bewegung zu minimieren.
      4. Wenn der Patient nicht stillhalten kann, verabreichen Sie eine milde Sedierung, wie von einem Neurologen genehmigt.
    2. Scout- und CT-Übernahme
      1. Erobern Sie niedrigdosierte CT-Aufnahmen zur Positionsverifikation.
      2. Führen Sie einen CT-Scan mit 120 kV, 300 mA, Schnittdicke 3,0 mm, Steigung 0,8 und axialem Sichtfeld von 26 cm (vom Foramen magnum bis zum Scheitelpunkt) durch.
    3. PET-Datenerfassung
      1. Erhalten Sie statische PET-Daten für 20 Minuten unmittelbar nach dem CT-Scan.
      2. Bleiben Sie während der gesamten Akquisition der Patienten unbeweglich.
  3. Bildrekonstruktion
    1. Rekonstruiere PET-Daten mit dem OSEM + PSF + TOF Algorithmus mit 6 Iterationen und 5 Teilmengen.
    2. Matrixgröße: 440 × 440; Voxelgröße: 2 × 2 × 3 mm3.
    3. Fusion PET- und CT-Bilder zur anatomischen Referenz.
    4. Verwenden Sie CT-Daten ausschließlich zur Dämpfungskorrektur.
    5. Archiviere alle rohen und rekonstruierten Datensätze.

6. 18F-AV-1451 PET/CT-Bildgebung

  1. Schedule 18F-AV-1451 PET/CT innerhalb einer Woche nach 18F-AV-45 Bildgebung (mindestens 24 Stunden Intervall).
  2. Wiederholen Sie identische Vorbereitungs- und Bildaufnahmeschritte wie bei 18F-AV-45.
  3. Verwenden Sie eine Aufnahmezeit von 80–100 Minuten, etwa 30 Minuten länger als bei 18F-AV-45.
  4. Injizieren Sie 370–400 MBq 18F-AV-1451 intravenös mit 1–2 mL/s, gefolgt von einer Kochsalzspülung.
  5. Behalten Sie die gleichen PET/CT-Scan-Parameter wie zuvor beschrieben (Schritt 5).
  6. Stellen Sie sicher, dass alle Bilder vor der Interpretation anonymisiert werden.

7. Bildinterpretation und -analyse

  1. Überprüfe die Bildqualität auf Bewegungsartefakte und Ausrichtung.
  2. Blinde alle Patienteninformationen vor der Prüfung.
  3. Führen Sie eine unabhängige Interpretation durch zwei Nuklearmediziner durch, mit Konsens eines leitenden Gutachters.
  4. Analysieren Sie Bilder visuell mit konsistenter Graustufen-Skalierung.
  5. Untersuchen Sie sechs Hirnregionen: Frontal-, Parietal-, Temporal-, Okzipitallappen, den hinteren cinguleren Kortex und das Kleinhirn.
  6. Stellen Sie folgende Interpretationskriterien sicher:
    1. Negativ:
      1. Achten Sie auf eine minimale oder fehlende Aufnahme der grauen Substanz, die niedriger ist als bei benachbarter weißer Substanz.
      2. Stellen Sie einen klaren Kontrast zwischen grauer und weißer Substanz mit klar definierten Rändern sicher.
      3. Stellen Sie sicher, dass die interhemisphärische Fissur breit und unregelmäßig ist.
    2. Positiv:
      1. Stellen Sie sicher, dass eine oder mehrere Hirnregionen eine Aufnahme von grauer Substanz zeigen, die gleich oder größer ist als die weiße Substanz.
      2. Sicherstellen Sie eine symmetrische Aufnahme über die Hemisphären, oft mit Beteiligung der lateralen Temporal-, Frontal-, hinteren Cingulate-, Precuneus- und Parietallappen.
      3. Stellen Sie sicher, dass die kortikale Aβ-Ablagerung hauptsächlich den lateralen Temporallappen, den Frontallappen, den Gyrus hinterer Cingulate, den Precuneus und den Parietallappen umfasst, während der sensorimotorische Kortex und der visuelle Kortex veront oder minimal beeinflusst werden.
        HINWEIS: Die interhemisphärische Spalte ist nicht sichtbar; wenn sichtbar, erscheint sie als dünne, regelmäßige Linie. Die PET-Bildanalyse von 18F-AV-1451 wurde mit folgender Methodik durchgeführt: Abnormale Tau-Tracer-Aufnahme in jedem Gehirnbereich über drei aufeinanderfolgende Schnitte hinweg.

8. Zeitplan und Workflow-Zusammenfassung

  1. Vorbereitung vor der Untersuchung: Führen Sie die Voruntersuchung 1–3 Tage vor dem PET/CT-Scan durch. Stellen Sie sicher, dass alle Eignungsprüfungen, Verfahren zur informierten Einwilligung und die Terminplanung von Tracern während dieses Zeitraums abgeschlossen werden.
  2. Vorbereitung am Tag des Ultraschalls: Führen Sie die Patientenvorbereitung 1–2 Stunden vor der Injektion des Tracers durch, einschließlich Fastenüberprüfung, Entfernung metallischer Objekte und Positionierungsverfahren des Patienten.
  3. 18F-AV-45-Aufnahmephase: Erlauben Sie eine Tracer-Aufnahmeperiode von 50–70 Minuten nach intravenöser Injektion von 18F-AV-45 vor der Bildaufnahme.
  4. 18F-AV-1451 Aufnahmephase – Erlauben Sie eine Tracer-Aufnahmeperiode von 80–100 Minuten nach intravenöser Injektion von 18F-AV-1451 vor der Bildaufnahme.
  5. PET/CT-Aufnahme: Aufnahme von PET/CT-Bildern für etwa 20 Minuten pro Tracer mit dem standardisierten Scanprotokoll.

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Ergebnisse

Typische Bildmerkmale von Amyloid-PET
Typische amyloide PET–negative Bildmerkmale sind das "Ridge-Zeichen" (das Gradientenphänomen, das durch den Aufnahmeunterschied zwischen Grau- und Weißsubstanz entsteht, am deutlichsten in den temporo-okzipitalen Lappen auf axialen Bildern), das "doppelte konvexe Linsenzeichen" (ein spindelförmiges Phänomen, das durch die Trennung der weißen Substanz mit hoher Aufnahme im Centrum semiovale durch benachbarte graue Substanz mit niedriger Aufnahme verursacht wird, b...

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Diskussion

Die Alzheimer-Krankheit (AD) stellt weltweit die häufigste Ursache für Demenz dar. Konventionelle diagnostische Ansätze, einschließlich kognitiver Tests, CT und MRT, fehlen oft an Spezifität, insbesondere in den frühen Stadien des Krankheitsverlaufs. Die Dual-Tracer-PET/CT-Bildgebung bietet eine molekulare Bildgebungsstrategie, die die in-vivo-Visualisierung der wichtigsten pathologischen Proteine von AD – β-Amyloid und Tau – ermöglicht, was eine verbesserte Genauigkeit bei der ...

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Audiovisuelle Isolation (Ohrstöpsel, Schlafmaske)3M-Kompanie1100 Ohrstöpsel; Generische SchlafmaskeReduziere die Sinneseinflüsse während der Ruhephase.
Schaumstoffpolster und BefestigungsriemenQfixRT-4542Minimiere die Bewegung von Kopf und Gliedmaßen.
KopfstützeCIVCO-StrahlentherapieMTAP100Kopfimmobilisierung während des Ultraschalls.
Bildanalyse-SoftwareBeijing MedEx MEMRS-NM-CSemi-quantitative Analyse und VOI-basierte Bewertungen.
Workstation zur BildrekonstruktionSiemens Healthineerssyngo.viaPET/CT-Rekonstruktion und Bildfusion.
IV-Verlängerungssatz / 3-Wege-AbsperrhahnBD20045Sichern Sie die Injektionsleitung und führen Sie eine Kochsalzspülung durch.
Peripherer IV-Katheter (20– 22G)BDInsyte Autoguard 20GStellen Sie peripheren venösen Zugang her.
PET/CT-ScannerSiemens Healthineers, DeutschlandBiograph VisionAufnahme von PET- und CT-Bildern.
Sterile Spritzen (5 mL / 10 mL)BDRef. 309604Radiotracer-Injektion.
Thermometer/HygrometerTesto608-H1Halten Sie die Raumtemperatur (~26 °C; C) während der Aufnahme.

Referenzen

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