Tutaj opisujemy protokół z wykorzystaniem podwójnej sondy 18F-FDG/11C-FMZ PET/MRI, który precyzyjnie lokalizuje ognisko padaczkowe w padaczce rezalanckiej MRI-ujemnej, optymalizując tym samym diagnozę i leczenie.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy protokół z wykorzystaniem podwójnej sondy 18F-FDG/11C-FMZ PET/MRI, który precyzyjnie lokalizuje ognisko padaczkowe w padaczce rezalanckiej MRI-ujemnej, optymalizując tym samym diagnozę i leczenie.
Lokalizacja padaczki opornej, zwłaszcza przypadków MRI-ujemnych, jest kluczowym wyzwaniem w diagnozowaniu i leczeniu zaburzeń neurologicznych. Aby sprostać temu wyzwaniu, badanie proponuje ustandaryzowany protokół lokalizacji ogniska padaczkowego z wykorzystaniem techniki podwójnej sondy Pozytronowej Tomografii Emisyjnej/Magnetycznej Rezonansu Obrazowania (PET/MR). Protokół koncentruje się na wyborze radiotracera, projektowaniu sekwencji obrazowania oraz strategiach interpretacji obrazów. Selekcja radiotracerów: To obrazowanie łączy obrazowanie metaboliczne ¹⁸F-fluorodeoksyglukozy (18F-FDG) oraz obrazowanie receptorów GABA_AC-flumazenilu (11C-FMZ), aby zlokalizować ognisko epileptogenne u pacjentów z padaczką oporną poprzez wykrywanie nieprawidłowości metabolizmu glukozy i zmian gęstości receptorów GABA_A; projektowanie sekwencji obrazowania: najpierw wykonywano skany FDG PET/MR, następnie skany FMZ PET/MR 24 godziny później, obrazy sekwencji MRI obejmujące obrazy strukturalne i funkcjonalne; Strategia interpretacji obrazów: Strategia oceny podwójnej sondy identyfikuje potencjalne skupienie epileptogenne poprzez hipometabolizm FDG i redukcję wiązania FMZ, a równoległe wyniki dostarczają silnych dowodów, analiza ilościowa obejmuje standaryzowane wartości absorpcji (SUV) i indeks asymetrii (AI) obrazów FDG i FMZ. Niniejsze badanie opisuje proces przygotowania radiotracerów, parametrów skanowania oraz metod fuzji obrazów, potwierdzając skuteczność protokołu poprzez reprezentatywne wyniki. Zastosowanie technologii obrazowania PET/MR z podwójną sondą może zwiększyć dokładność lokalizacji ognisk padaczkowych, wspierając tym samym dokładniejsze oceny i poprawiając wyniki leczenia. Obecnie protokół ten zakończył walidację metodologiczną, a wstępne wyniki wskazują na jego potencjał do kierowania przedoperacyjną oceną kliniczną epileptogeniczną resekcją ogniskową (udana operacja została przeprowadzona u 3 pacjentów na podstawie wyników lokalizacji, bez napadów pooperacyjnych). Aby sprostać ograniczeniom technicznym (np. krótki okres półtrwania C-FMZ 11, zależność cyklotronów), kierunki optymalizacji obejmują opracowanie analogów o długim półczasie trwania oraz eksplorację kombinacji wielowymiarowych traserów. Możliwe jest również przyszłe zintegrowanie z analizą obrazów wspomaganą AI i identyfikacją zmian. Podsumowując, to badanie oferuje nowatorskie spostrzeżenia dotyczące precyzyjnej diagnozy i leczenia padaczki, niesące istotne znaczenie dla poprawy wyników leczenia pacjentów.
Padaczka oporna, charakteryzująca się opornością na dwa lub więcej odpowiednio dobranych i dawkowanych leków przeciwpadaczkowych 1,2,3, często objawia się jako padaczka ogniskowa towarzysząca zaburzeniom neuropoznawczym oraz współistniejącym zaburzeniom psychicznym 4,5,6. Gdy leczenie farmakologiczne zawodzi, chirurgiczne wycięcie ogniska padaczkowego staje się kluczową interwencją, czyniąc precyzyjną lokalizację przedoperacyjną kluczowym warunkiem dla pomyślnych rezultatów.
Konwencjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI) nie pozwala wykryć ogniska padaczkowego u około 30-40% pacjentów z padaczką oporną7. Standardowe protokoły, często wykorzystujące skaner 1,5 t i grubość 5 mm na przecięcie, mogą pominąć subtelne zmiany, takie jak stwardnienie hipokampa czy ogniskowa dysplazja korowa8. Ponadto strukturalny rezonans magnetyczny nie jest w stanie uchwycić dynamicznych zmian metabolicznych zachodzących między stanem międzykrzyżowym a krodłowym9, co podkreśla ograniczoną czułość konwencjonalnego obrazowania. Chociaż elektroencefalografia (EEG) może dostarczać informacji o lokalizacji elektrofizjologicznej, jej rozdzielczość przestrzenna jest ograniczona i łatwo ulega efektom tłumienia tkanki skóry głowy10. Te ograniczenia utrudniają uzyskanie dokładnej trójwymiarowej lokalizacji ogniska epileptogennego. Ponadto często wymagane są inwazyjne procedury, takie jak monitorowanie EEG wewnątrzczaszkowe.11,12. Czynniki te łącznie prowadzą do wydłużonych cykli oceny przedoperacyjnej u pacjentów z paczką MRI, zwiększając ryzyko związane z podejmowaniem decyzji chirurgicznych i bezpośrednio wpływając na rokowanie kliniczne.
Kliniczne zastosowanie zintegrowanej tomografii pozytonowej i rezonansu magnetycznego (PET/MR) oferuje obiecujące rozwiązanie tego wyzwania. Technologia ta może jednocześnie pozyskiwać informacje funkcjonalne i metaboliczne, a także wysokorozdzielcze dane anatomiczne, umożliwiając precyzyjną przestrzenną i czasową fuzję obrazów multimodalnych. Chociaż PET/MR z natury poprawia efektywność pracy poprzez integrację wielu badań w jednym skanie, nadal istnieją ograniczenia w specyficzności diagnostycznej pojedynczego radiotracera13. 18F-fluorodeoksyglukoza (18F-FDG) PET często ujawnia rozległe obszary hipometaboliczne, które mogą wykraczać poza zakres prawdziwego ogniska padaczkowego, prowadząc do zatarcia granicy chirurgicznej14. Ponadto technologie obrazowania funkcjonalnego, takie jak 18F-FDG PET, nadal niosą ryzyko fałszywych negatywów15. To ograniczenie wynika głównie z niewystarczającej rozdzielczości przestrzennej, co ogranicza ich zdolność do wykrywania subtelnych zmian, takich jak dysplazja mikrokorowa czy ogniskowa dysplazja strukturalna kory16.
Badania wskazują, że połączenie FDG i 11C-flumazenilu (11C-FMZ) znacząco zmniejsza wskaźnik fałszywie pozytywnych wyników lokalizacji. FMZ precyzyjnie wyznacza obszar rdzenia nieprawidłowości receptorów, podczas gdy FDG może odzwierciedlać szerszą sieć funkcjonalnego supresji17,18. Celem tego badania jest ustanowienie protokołu obrazowania PET/MR z podwójną sondą wykorzystującą 18F-FDG i 11C-FMZ. U pacjentów z padaczką w okresie międzykręgowym ogniska padaczkowe wykazują niski metabolizm, ponieważ aktywność synaptyczna jest zahamowana19. Obrazowanie PET 18F-FDG odzwierciedla te obszary nieprawidłowego metabolizmu glukozy 20,21,22,23. Tymczasem obrazowanie PET 11C-FMZ celuje w rozmieszczenie receptorów GABA_A, umożliwiając precyzyjną identyfikację ogniska padaczkowego, które ma nieprawidłową gęstość receptorów24. Ta technika podwójnej sondy PET/MR jednocześnie zbiera informacje funkcjonalne i anatomiczne, zmniejszając tym samym błędy rejestracji przestrzenno-czasowej. Połączenie analizy metabolicznej (FDG) i receptorowej (FMZ) zwiększa specyficzność diagnostyczną. Nie tylko poprawia dokładność lokalizacji ognisk epileptogennych, ale także umożliwia ocenę funkcjonalnych cech łączności sieci padaczkowej poprzez analizę dynamicznych parametrów metabolicznych. Taka wielowymiarowa metoda oceny dostarcza nowych wglądów w mechanizmy patofizjologiczne padaczki i tworzy warunki do opracowywania spersonalizowanych planów leczenia.
Chociaż PET/MR z podwójną sondą ma pewien potencjał zastosowania, obecne kliniczne zastosowanie PET/MR w przypadku padaczki MRI negatywnej nie posiada operacyjnego, ustandaryzowanego protokołu, a lekarze napotykają wiele trudności w praktyce, takich jak protokoły skanowania MR, procedury, strategie fuzji, wsparcie w analizach ilościowych oraz interpretacja obrazów. Proponując standaryzowany protokół skanowania oparty na podwójnym PET/MR, artykuł ten nie tylko potwierdza skuteczność PET/MR w poprawie dokładności lokalizacji ognisk epileptogennych u pacjentów z padaczką oporną, ale także stara się ustanowić zestaw ustandaryzowanych procedur operacyjnych, które można promować, oraz promuje wdrażanie technologii do kliniki. Protokół ten określa kluczowe aspekty, takie jak wybór radiotracerów, projektowanie sekwencji obrazowania oraz strategia interpretacji obrazów, co zapewnia referencyjną specyfikację operacji do późniejszych zastosowań klinicznych.
Proponowany w tym badaniu protokół PET/MR z podwójną sondą jest metodologicznie wykonalny, ale w praktyce muszą być spełnione następujące warunki: Po pierwsze, wymagania sprzętowe: wymagany jest zintegrowany sprzęt PET/MRI; po drugie, przygotowanie radiotracera: 11C-FMZ musi być przygotowanych na miejscu za pomocą cyklotronu; po trzecie, kompatybilność procesów skanowania: sesje skanowania dla 18F-FDG i 11C-FMZ muszą być zaplanowane co najmniej 24 godziny co najmniej; po czwarte, wymagania techniczne personelu: wymagany jest profesjonalny personel medycyny nuklearnej, który opanował zarówno analizę metaboliczną za pomocą PET, jak i interpretację neuroobrazową w MRI. Te praktyczne wyzwania mogą wpłynąć na wdrożenie tego protokołu w różnych środowiskach klinicznych, dlatego potrzebna jest dalsza optymalizacja, aby w przyszłości obniżyć próg wdrożenia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie uzyskało zgodę lokalnej komisji etyki medycznej. Niniejsze opracowanie jest zgodne z zasadami Deklaracji Helsińskiej. Pacjenci lub ich prawni opiekunowie muszą podpisać pisemną zgodę świadomą, która szczegółowo opisuje procedury inwazyjne, ekspozycję na promieniowanie oraz wymagania dotyczące dalszej kontroli.
1. Przygotowanie i kontrola jakości radiotracerów
UWAGA: Niezbędne jest przestrzeganie ustalonych zasad biologicznej ochrony zawodowej oraz radiologicznej ochrony zawodowej. Ponadto ważne jest przestrzeganie wytycznych dotyczących właściwej i zgodnej utylizacji odpadów medycznych i radioaktywnych podczas wszystkich procedur operacyjnych, aby zapewnić bezpieczeństwo i dobrostan wszystkich zaangażowanych pracowników.
2. Kryteria włączenia pacjentów
UWAGA: Celem tego badania jest ustanowienie standaryzowanego protokołu obrazowania PET/MR z podwójną sondą. Wybór wielkości próby opiera się na wykonalności, a nie na statystycznych obliczeniach mocy, ponieważ głównym celem jest ustalenie powtarzalności proceduralnej i wstępnej wykonalności technicznej w ramach dobrze zdefiniowanej populacji pacjentów.
3. Ustandaryzowany protokół do podwójnego obrazowania PET/MR

Rysunek 1: Schemat przepływu protokołu inspekcyjnego. Schemat protokołu skanowania PET/MR z podwójną sondą (18F-FDG/11C-FMZ). Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
4. Przygotowanie do egzaminu PET/MR
5. Proces obrazowania PET/MR
6. Sekwencje skanowania PET/MR i strategie obrazowania
UWAGA: Stosowany system PET/MR to GE Healthcare SIGNA PET/MR (3,0 t MR z detektorem LBS-SiPM).
Tabela 1: Cele i parametry pozyskiwania dla każdej konkretnej sekwencji. Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.
7. Interpretacja wyników
8. Rozwiązywanie problemów i kontrola jakości
UWAGA: Protokół ten został zaprojektowany, aby zapewnić wysoką jakość zebranych danych. Poniżej podsumowano typowe problemy, ich potencjalne przyczyny oraz zalecane korekty. Przed wdrożeniem jakichkolwiek korekt należy rozważyć wpływ na bezpieczeństwo pacjenta, dawkę promieniowania oraz integralność informacji diagnostycznych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie obrazy przypadków w tym badaniu poddane były ścisłemu procesowi kontroli jakości, zgodnie z określonymi w paragrafie 7.1 i sekcji 8 tego protokołu. Zostały one uwzględnione w analizie dopiero po upewnieniu się, że spełniają następujące kryteria: (1) obrazy MRI nie wykazywały widocznych artefaktów ruchu ani zniekształceń geometrycznych; (2) rozkład śladowców obrazów PET był jednorodny, a stosunek sygnału do szumu spełniał wymagania analizy ilościowej; oraz (3) automatyczne połączenie obrazów PET i MRI zakończyło...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Głównym celem tego badania było ustanowienie i określenie ustandaryzowanego protokołu operacyjnego dla podwójnej sondy (18F-FDG/11C-FMZ) PET/MR w ocenie padaczki refrakcyjnej MRI-ujemnej. Pilna potrzeba kliniczna takiego protokołu wynika z obecnego braku jednolitych specyfikacji w różnych ośrodkach, co prowadzi do niespójności w pozyskiwaniu obrazów, analizie i interpretacji, utrudniając porównywalność wyników i szersze wdrożenie kliniczne. Protokół ten ma na celu wypełnienie tej luki poprzez dostar...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają konfliktu interesów do zgłoszenia, potwierdzając swoje zaangażowanie w przejrzystość i integralność w badaniach, zapewniając, że ich ustalenia i wnioski są przedstawione bez nadmiernego wpływu czy stronniczości wynikającej z relacji osobistych lub finansowych.
Badanie to zostało wsparte przez niezależny projekt badawczy Northern Theatre General Hospital "HGFc-MET Regulation of Metabolic Reprogramming and Remodelling of the Immune Microenvironment in Colontal Cancer" (ZZKY2024001), niezależny projekt badawczy Northern Theatre Command General Hospital "Badanie PET/MR-Combined Lymphoid Imaging-Guided Treatment Selection Methody Selection for AD" (ZZKY2024002). oraz niezależny projekt badawczy Northern Theatre Command General Hospital "Study on an Intelligent Multimodal Diagnosis and Treatment Through Breast Cancer Bone Metastasis" (ZZKY2024003).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Woda bogata w 18O | Taiyo Nippon Sanso, Japonia | 24-0091 | |
| Acetonitryl | ABX, Niemcy | TF-A1-231207002 | |
| Membrana filtra powietrza (Millex-25) | Merck, Niemcy | SLFGN25VS | |
| Bezwodny etanol | Sinopharm Chemical Reagent, Szanghaj, Chiny | 10009293 | |
| Kolumna chromatografii krzemionkowej C18 z wiązanym ogniem | Macherey-Nagel, Niemcy | 715412.100 | |
| Cyklotron | GE, USA | MINITRACE | |
| Desmetylflumazenil | Jiangsu Huayi Technology Co., Ltd., Chiny | DFBE-95-0001A | |
| Dimetylformamid (DMF) | Bailingwei Technology Co., Ltd., Chiny | 983353 | |
| EtOH | ABX, Niemcy | 10009216 | |
| Półprzygotowawczy System Analizy HPLC | SYKNM, Niemcy | S-1122 | |
| Roztwór K2CO3 | ABX, Niemcy | TF-K1-230724001 | |
| Kryptofix[2.2.2](K222) | ABX, Niemcy | 800 | |
| Membrana filtrująca ciecz (Millex-GV) | Merck, Niemcy | SLGVR33RB | |
| NaH | Bailingwei Technology Co., Ltd., Chiny | 114895 | |
| PET/MR | GE, USA | Signa | |
| Kolumna QMA | Waters, USA | 186002350 | |
| Aktywność radionuklidów | Capintec, USA | CRC-25R | |
| Referencyjny standard flumazenil | Jiangsu Huayi Technology Co., Ltd., Chiny | FBE-97-0001A | |
| Kolumna chromatografii Sep-Pak C18 | Waters, USA | 046933248A | |
| Kwas trifluorometanosulfonowy | Sigma-Aldrich, USA | MKBW5282V |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
