Методическая статья

Количественная оценка активности атеросклеротического налета и воспаления сосудистой помощи [18 F] фтордезоксиглюкозы позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии (FDG-PET/CT)

DOI:

10.3791/3777

⸱

2 мая 2012 г.

 ,  ,  ,  , 
1Division of Cardiovascular Medicine, University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine, 2Department of Radiology, University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine, 3Department of Dermatology, University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Существует большая необходимость выявления атеросклероза неинвазивным, и здесь мы демонстрируем FDG-PET/CT может быть использована для выявления и количественной атеросклеротической бляшки деятельности и сосудистого воспаления.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Традиционные неинвазивные методы визуализации атеросклероза, такие как определение уровня кальцификации коронарных артерий (CAC)1 и измерение толщины комплекса интима-медиа сонных артерий (C-IMT)2, предоставляют информацию о степени выраженности заболевания. Однако, несмотря на многочисленные валидационные исследования CAC3-5 и C-IMT2,6, эти методы не позволяют точно оценить характеристики бляшек7,8, в то время как состав и воспалительное состояние бляшки определяют её стабильность и, следовательно, риск развития клинических событий9-13.

Визуализация с использованием [18F]-2-фтор-2-дезокси-D-глюкозы (ФДГ) методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ)/компьютерной томографии (КТ) была подробно изучена в контексте онкологического метаболизма14,15. Исследования на моделях животных и иммуногистохимические исследования у людей показывают, что ФДГ-ПЭТ/КТ обладает исключительной чувствительностью при выявлении активности макрофагов16, которые являются важным источником клеточного воспаления в стенках сосудов. В последнее время мы17,18 и другие авторы показали, что ФДГ-ПЭТ/КТ позволяет проводить высокоточные новые измерения воспалительной активности атеросклеротических бляшек в крупных и средних артериях9,16,19,20. Исследования с помощью ФДГ-ПЭТ/КТ имеют множество преимуществ по сравнению с другими методами визуализации: 1) высокое контрастное разрешение; 2) количественная оценка объема бляшек и метаболической активности, что позволяет проводить мультимодальный количественный анализ атеросклеротических бляшек; 3) динамическая визуализация in vivo в режиме реального времени; 4) минимальная зависимость от оператора. Наконец, было показано, что воспаление сосудов, выявленное с помощью ФДГ-ПЭТ/КТ, позволяет прогнозировать сердечно-сосудистые (СС) события независимо от традиционных факторов риска21,22, а также тесно связано с общим бременем атеросклероза23. Активность бляшек, определяемая по данным ФДГ-ПЭТ/КТ, модулируется известными благоприятными СС-вмешательствами, такими как краткосрочная (12 недель) терапия статинами24, а также долгосрочными изменениями образа жизни в терапевтических целях (16 месяцев)25.

Современная методика количественной оценки захвата FDG в атеросклеротической бляшке включает измерение стандартизированного уровня захвата (SUV) в исследуемой артерии и в венозном депо крови для расчета отношения сигнала мишени к фону (TBR), которое определяется путем деления SUV артерии на SUV венозного депо крови. Было показано, что данный метод позволяет выявить стабильный, воспроизводимый с течением времени фенотип, обладает высокой чувствительностью при обнаружении воспаления сосудов, а также высокой межинтерпретационной и внутриинтерпретационной надежностью26. Здесь мы представляем нашу методику подготовки пациентов, получения изображений, а также количественной оценки активности атеросклеротических бляшек и воспаления сосудов с использованием SUV, TBR и глобального параметра, называемого метаболическим объемным произведением (MVP). Эти подходы могут быть применены для согласованной оценки воспаления сосудов в различных исследуемых выборках, как мы продемонстрировали в нескольких предыдущих публикациях.9,20,27,28

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Подготовка пациента и получение изображения

  1. Безопасность по крайней мере один час изображений тайм-слот на ПЭТ / КТ сканер, желательно, со временем пролета возможности для улучшения качества изображения. В нашем институте мы используем Близнецы TF сканер, который является новейшим ПЭТ / КТ системы от Philips Медицинские системы и сочетает в ПЭТ-сканер на основе детекторов лизо с 16-часть системы Brilliance CT.
  2. У предметов быстро в течение 8 часов до начала сканирования FDG-PET/CT. Проверьте уровень глюкозы натощак (FSG) уровнях с использованием пальца обеспечить уровень глюкозы <200 мг / дл до ФДГ администрации. Это гарантирует, что глюкозы в организме не будет конкурировать с ФДГ.
  3. Если ФСГ <200 мг / дл, вставить не меньше 20 калибра внутривенно (IV) линии для управления радиотрейсер (ФДГ) IV. Администрирование примерно 5,2 МБк / кг ФДГ.
  4. ~ 60 минут после внутривенного введения ФДГ, выполнить низкие дозы КТ всего тела. После приобретения ПЭТ выбросовизображения с черепом вершины до кончиков пальцев. В частности ПЭТ / КТ, перечисленных в 1.1), восстановление изображений, как правило, осуществляется с помощью списка в режиме максимального правдоподобия максимизации ожидания (ML-EM) алгоритм с 33 упорядоченные подмножества и 3 итераций, где система модели включает в себя время- полета, а также нормализация, затухание, Randoms, и разброс исправления. Новая шкала низкие дозы КТ используются для ослабления коррекции ПЭТ в автоматическом режиме, что приводит к снижению времени осмотра и улучшенное качество изображения по отношению к внешним радиоактивных коррекции ослабления источников используется на ПЭТ только машины.

2. ПЭТ оценки качественных изображений

  1. Интерпретировать осевой, сагиттальной и корональной ПЭТ реконструкции и без ослабления коррекции использовании низких доз неконтрастным КТ для пространственного разграничения сосудистых структур интерес, а также для точной анатомической локализации областей повышенного радиотрейсер поглощение себеан на ПЭТ.

3. ПЭТ-изображения Количественная оценка

  1. После качественного обзора изображения, определить границы разделить аорты в следующих разделах: восходящей аорты, дуги аорты, нисходящей грудной аорты, надпочечников брюшной аорты, и инфраренального брюшной аорты. Для простоты, дуги аорты могут быть определены те части грудной аорты, которые появляются в смежных сегментов на поперечных изображения при движении в краниокаудальном направлении, где восходящей и нисходящей части грудной аорты не будет, как представляется, связаны между собой. Происхождение целиакией артерии может быть использован в качестве анатомического вехой между нисходящей грудной аорты и брюшной аорты и почечных артерий служат анатомические вехой между надпочечников и инфраренального сегмента брюшной аорты.
  2. Артериальная ФДГ поглощения (в качестве меры артериального воспаления) в ногах и шее измеряется путем размещения области intereм (ROI) по каждой артерии процентов по ломтиками coregistered поперечной ПЭТ / КТ изображений, которые проходят через артерии. В случае аорты, начиная с самой превосходной аорты ломтик, аккуратно нарисуйте каждый ROI включить всю площадь поглощения ФДГ на ту часть, избегая при этом другие окружающие ткани с повышенным потреблением радиотрейсер (рис. 1). Этот образ был взят от больного в нашем старения и атеросклероза исследования 20.
  3. Далее, используя специальные ПЭТ / КТ изображений программное обеспечение анализа для расчета внедорожник в часть [в нашем институте мы используем расширенный станции Brilliance, Philips Healthcare, Bothell, WA] максимальное и среднее значения стандартизированных поглощения (SUV) каждого измеряют ROI ( Рисунок 2). Этот образ был взят от больного в нашем старения и атеросклероза исследования 20.
  4. Повторите эту процедуру для ПЭТ-сканирование кусочки, которые проходят через артерии интерес через регулярные промежутки времени (например, каждые 5 - 20 мм). Общаяколичество кусочков будет отличаться от субъекта к субъекту в зависимости от телосложения и анатомические изменения.
  5. Найдите нижней полой вены (НПВ) в брюшную полость, где по крайней мере 6-8 смежных кусочки могут быть визуализированы. Поместите ROI около нижней полой вены на каждый поперечный срез, чтобы получить по крайней мере 8 венозной означает внедорожник измерений, которые будут использоваться для тканей к фону (TBR) расчет, как описано ниже.

4. Расчеты изображения Результат

  1. Среднее артериальное внедорожников часть (используя среднее и максимальное значения) по всем кусочки, проходящие через артерии (например, сонной артерии) или артериального сегмента интерес (например, восходящей аорты, дуги аорты, нисходящей грудной аорты, надпочечников брюшной аорты, инфраренального брюшной аорты) генерировать означает внедорожников и SUV максимальную измерений для каждого артерии или артериальной сегменте интерес. Эти параметры служат одним из результатов мера средней нагрузки в течение атеросклероза артерий и артериальной сегменте интерес. Запись стандартного отклонения внедорожников получить срез измерений для статистического анализа.
  2. Затем разделите артериальном или артериального сегмента SUV означает по венозной имею в виду внедорожник, полученный на стадии 3.4 для нормализации целей. В результате артериальная или артериального сегмента TBR мера, которая служит еще одним результатом для атеросклеротической бляшки деятельности.
  3. Наконец, в попытке понять глобального бремени болезней в атеросклеротической артерии или артериального сегмента интерес, умножьте каждое среднее артериальное внедорожник получил за кусок ROI по объему часть ROI (рассчитывается путем умножения площади ROI от толщины среза) и сумму по всем кусочки, проходящие через артерии и артериального сегмента интерес. Это дает артериальной или артериального сегмента означает, обменно-объемный продукт (MVP) в качестве третьего результата для измерения активности налета и нагрузки. Следует отметить, что регионы в сосуд интересов, которые не имеют метаболической активности будет способствовать мало MVP иТаким образом, этот параметр остается в силе как меру активный налет.
  4. Если выполняется суммирование аорты среднего MVPs перечисленных в п. 4.3 на всех кусочков, проходящих через аорту, то результатом будет глобальное бремя воспалительные (GIB), который будет служить в качестве четвертого результата измерения атеросклеротической бляшки деятельности и атеросклероза в аорте .

Пример значения для этих четырех результатов, которые были получены от одного пациента в рамках текущего исследования 18 псориаза показано в таблице 1.

5. Представитель Результаты

В таблице ниже приведены различные методы определения результатов деятельности для атеросклеротических бляшек и сосудистого воспаления обнаружены FDG-PET/CT в одного пациента с псориазом.

Артериальная сегмента (количество срезов) SUVmean (SD) TBR (SD) MVP (SD) GIB (SD)
Восходящей аорты (п = 8) 1.43 (0.24) 1.31 (0.18) 5.68 (3.08) 53.99 (19.50)
Дуги аорты (п = 5) 1.38 (0.25) 1.30 (0.22) 8.88 (4.94) 59.85 (18.66)
Нисходящей грудной аорты (п = 20) 1.42 (0.20) 1.29 (0.19) 3.11 (0.98) 125,66 (53,11)
Надпочечников брюшной аорты (п = 29) 1.40 (0.19) 1.26 (0.17) 2.37 (0.66) 50.75 (17.64)
Инфраренального брюшной аорты (п = 26) 1.38 (0.21) 1.20 (0.16) 1.72 (0.54) 45.80 (10.86)

figure-protocol-1
Рисунок 1. ПЭТ. Серия представитель результаты первоначальных ПЭТ реконструкции у пациента в исследовании старения и атеросклероза 20, которые демонстрируют ФДГ поглощения: а) в подвздошных и бедренных артерий, В) подколенной артерии; C) брюшной аорты, D) дуги аорты.

figure-protocol-2
Рисунок 2. Область интереса (ROI) размещения. Поперечной плавленого изображение FDG-PET/CT показано на уровне проксимальных нисходящей грудной аорты у пациента в исследовании старения и атеросклероза 20. ROI находится около нисходящей грудной аорты, и программа будет рассчитана означает, внедорожник, максимально внедорожник, и площадь ROI в мм 2. Это на один срез данных по этому сегменту артериальной интерес, и техника повторяется для всех кусочков, проходящих через каждый сегмент аорты.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Методология, представленная здесь, просто выполнить, и может дать полезную информацию о деятельности атеросклеротической бляшки и сосудистого воспаления в клинически значимой артериальной кровати. Есть несколько важных особенностей этого анализа подход, который гарантирует внимание: 1) Мы используем высококачественные ПЭТ / КТ сканер, который имеет 16 рядов детекторов и со временем полета возможностей, 2) Мы используем два опытных наблюдателей знали о клинических информации выполнения измерений в целях обеспечения согла...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Нет конфликта интересов объявлены.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NNM поддерживается за счет гранта Национального фонда псориаза, NHLBI 5K23HL97151-3 и HL111293. JMG поддерживается NHLBI R01 и R01 HL089744 HL111293.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Наименование оборудования Компания
Близнецы TF ПЭТ / КТ сканер Philips Healthcare
Расширенный станции Brilliance Philips Healthcare

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Church, T. S. Coronary artery calcium score, risk factors, and incident coronary heart disease events. Atherosclerosis. 190, 224-231 (2007).
  2. Kathiresan, S. Assessment by cardiovascular magnetic resonance, electron beam computed tomography, and carotid ultrasonography of the distribution of subclinical atherosclerosis across Framingham risk strata. Am. J. Cardiol. 99, 310-314 (2007).
  3. Detrano, R. Coronary calcium as a predictor of coronary events in four racial or ethnic groups. N. Engl. J. Med. 358, 1336-1345 (2008).
  4. Raggi, P., Cooil, B., Ratti, C., Callister, T. Q., Budoff, M. Progression of Coronary Artery Calcium and Occurrence of Myocardial Infarction in Patients With and Without Diabetes Mellitus. Hypertension. , (2005).
  5. Arad, Y., Goodman, K. J., Roth, M., Newstein, D., Guerci, A. D. Coronary calcification, coronary disease risk factors, C-reactive protein, and atherosclerotic cardiovascular disease events: the St. Francis Heart Study. J. Am. Coll. Cardiol. 46, 158-165 (2005).
  6. Lorenz, M. W., Markus, H. S., Bots, M. L., Rosvall, M., Sitzer, M. Prediction of clinical cardiovascular events with carotid intima-media thickness: a systematic review and meta-analysis. Circulation. 115, 459-467 (2007).
  7. Doherty, T. M., Detrano, R. C., Mautner, S. L., Mautner, G. C., Shavelle, R. M. Coronary calcium: the good, the bad, and the uncertain. Am. Heart. J. 137, 806-814 (1999).
  8. Detrano, R. C. Coronary calcium does not accurately predict near-term future coronary events in high-risk adults. Circulation. 99, 2633-2638 (1999).
  9. Chen, W., Bural, G. G., Torigian, D. A., Rader, D. J., Alavi, A. Emerging role of FDG-PET/CT in assessing atherosclerosis in large arteries. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 36, 144-151 (2009).
  10. Doherty, T. M. Calcification in atherosclerosis: bone biology and chronic inflammation at the arterial crossroads. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 11201-11206 (2003).
  11. Fuster, V. Lewis A. Conner Memorial Lecture. Mechanisms leading to myocardial infarction: insights from studies of vascular biology. Circulation. 90, 2126-2146 (1994).
  12. van der Wal, A. C., Becker, A. E., van der Loos, C. M., Das, P. K. Site of intimal rupture or erosion of thrombosed coronary atherosclerotic plaques is characterized by an inflammatory process irrespective of the dominant plaque morphology. Circulation. 89, 36-44 (1994).
  13. van der Wal, A. C., Becker, A. E., van der Loos, C. M., Tigges, A. J., Das, P. K. Fibrous and lipid-rich atherosclerotic plaques are part of interchangeable morphologies related to inflammation: a concept. Coron. Artery Dis. 5, 463-469 (1994).
  14. Alavi, A. Positron emission tomography imaging of regional cerebral glucose metabolism. Semin. Nucl. Med. 16, 2-34 (1986).
  15. Hustinx, R. Dual time point fluorine-18 fluorodeoxyglucose positron emission tomography: a potential method to differentiate malignancy from inflammation and normal tissue in the head and neck. Eur. J. Nucl. Med. 26, 1345-1348 (1999).
  16. Ogawa, M. (18)F-FDG accumulation in atherosclerotic plaques: immunohistochemical and PET imaging study. J. Nucl. Med. 45, 1245-1250 ( ).
  17. Yun, M. F-18 FDG uptake in the large arteries: a new observation. Clin. Nucl. Med. 26, 314-319 (2001).
  18. Mehta, N. N. Systemic and Vascular Inflammation in Patients With Moderate to Severe Psoriasis as Measured by [18F]-Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography-Computed Tomography (FDG-PET/CT): A Pilot Study. Arch. Dermatol. , Forthcoming.
  19. Davies, J. R. FDG-PET can distinguish inflamed from non-inflamed plaque in an animal model of atherosclerosis. Int. J. Cardiovasc. Imaging. 26, 41-48 (2011).
  20. Bural, G. G. FDG-PET is an effective imaging modality to detect and quantify age-related atherosclerosis in large arteries. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 35, 562-569 (2008).
  21. Arauz, A., Hoyos, L., Zenteno, M., Mendoza, R., Alexanderson, E. Carotid plaque inflammation detected by 18F-fluorodeoxyglucose-positron emission tomography. Pilot study. Clin. Neurol. Neurosurg. 109, 409-412 (2007).
  22. Rominger, A. 18F-FDG PET/CT identifies patients at risk for future vascular events in an otherwise asymptomatic cohort with neoplastic disease. J. Nucl. Med. 50, 1611-1620 (2009).
  23. Wasselius, J. A., Larsson, S. A., Jacobsson, H. FDG-accumulating atherosclerotic plaques identified with 18F-FDG-PET/CT in 141 patients. Mol. Imaging Biol. 11, 455-459 (2009).
  24. Tahara, N. Simvastatin attenuates plaque inflammation: evaluation by fluorodeoxyglucose positron emission tomography. J. Am. Coll. Cardiol. 48, 1825-1831 (2006).
  25. Lee, S. J. Reversal of vascular 18F-FDG uptake with plasma high-density lipoprotein elevation by atherogenic risk reduction. J. Nucl. Med. 49, 1277-1282 (2008).
  26. Rudd, J. H. (18)Fluorodeoxyglucose positron emission tomography imaging of atherosclerotic plaque inflammation is highly reproducible: implications for atherosclerosis therapy trials. J. Am. Coll. Cardiol. 50, 892-896 ( ).
  27. Bural, G. G. A pilot study of changes in (18)F-FDG uptake, calcification and global metabolic activity of the aorta with aging. Hell. J. Nucl. Med. 12, 123-128 (2009).
  28. Bural, G. G. Quantitative assessment of the atherosclerotic burden of the aorta by combined FDG-PET and CT image analysis: a new concept. Nucl. Med. Biol. 33, 1037-1043 (2006).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи