La cuantificación de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular utilizando [18-F] fluorodeoxiglucosa por emisión de positrones / tomografía computarizada (PET-TC)

Summary

Hay una gran necesidad de identificar la aterosclerosis de forma no invasiva, y aquí hemos demostrado cómo la PET-TC se puede utilizar para detectar y cuantificar la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular.

Abstract

Convencionales modalidades no invasivas de imagen de la aterosclerosis, tales como calcio en las arterias coronarias (CAC) ¹ y grosor de la íntima media carotídea (IMT-C) ² proporcionan información sobre la carga de la enfermedad. Sin embargo, a pesar de los estudios de validación de múltiples CAC ^3-5, y C-TGR ^2,6, estas modalidades no evaluar con precisión las características de la placa ^7,8, y la composición y estado inflamatorio de la placa determinar su estabilidad y, por lo tanto, el riesgo de eventos clínicos ^9-13.

^[18 F]-2-fluoro-2-desoxi-D-glucosa (FDG) de imágenes usando tomografía de emisión de positrones (PET) / tomografía computarizada (TC) ha sido ampliamente estudiada en el metabolismo oncológica ^14,15. Los estudios en modelos animales y de inmunohistoquímica en los seres humanos muestran que la PET-TC es sumamente sensible para la detección de actividad de los macrófagos ^16, una fuente importante de la inflamación celular en las paredes del vaso. Movolver recientemente, ^17,18 y otros han demostrado que la PET-TC permite alta precisión, las mediciones de la novela de la actividad inflamatoria de la actividad de las placas ateroscleróticas en las arterias grandes y medianas empresas ^9,16,19,20. Los estudios PET-TC tienen muchas ventajas sobre otras modalidades de imágenes: 1) la Resolución de alto contraste, 2) la cuantificación del volumen de placa y la actividad metabólica que permite multi-modal de cuantificación placa aterosclerótica, 3) dinámica, en tiempo real, de imágenes in vivo; 4) la dependencia mínima del operador. Por último, la inflamación vascular detectada por PET-TC ha demostrado para predecir cardiovascular (CV) eventos independientes de los factores de riesgo tradicionales ^21,22 y también está muy asociada con la carga global de la aterosclerosis ^23. Actividad de la placa por la PET-TC es modulado por las intervenciones conocidas CV beneficiosos como a corto plazo (12 semanas) el tratamiento con estatinas ^24, así como los cambios terapéuticos del estilo de vida más largo plazo (16 meses) ^25. La metodología actual para la cuantificación de la captación de FDG en la placa aterosclerótica consiste en la medición del valor de captación estándar (SUV) de una arteria de interés y de la acumulación de sangre venosa para calcular el objetivo de ratio de fondo (RBT), que se calcula dividiendo el arterial SUV junto a la piscina venosa SUV sangre. Este método ha demostrado que representan un fenotipo estable y reproducible en el tiempo, tiene una alta sensibilidad para la detección de la inflamación vascular, y también tiene alta inter e intra-fiabilidad lector ^26. Aquí les presentamos nuestra metodología para la preparación del paciente, la adquisición de imágenes y la cuantificación de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular mediante SUV, TBR, y un parámetro global llamada volumétrica del producto metabólico (MVP). Estos enfoques se pueden aplicar para evaluar la inflamación vascular en el estudio de muestras diversas de interés de una manera coherente como hemos demostrado en varias publicaciones anteriores. ^{9,20,27,28 <}/ Sup>

Protocol

1. Preparación del paciente y la obtención de imágenes

1. Asegurar al menos una hora de imágenes intervalo de tiempo en un escáner PET / CT, de preferencia uno con capacidad de tiempo de vuelo para una calidad de imagen mejorada. En nuestra institución, se utiliza un escáner de Gemini TF, que es el más nuevo PET / CT del sistema de Philips Medical Systems y combina un escáner de PET basado en detectores de LYSO con un 16-slice CT sistema de brillantez.
2. Tiene temas rápidos durante 8 horas antes de la exploración PET-TC. Compruebe el ayuno de glucosa en suero (FSG) los niveles mediante un pinchazo en el dedo para asegurar la glucosa en suero <200 mg / dL antes de la FDG administración. Esto asegura que la glucosa en el cuerpo no compite con FDG.
3. Si FSG <200 mg / dL, no se inserte más pequeño que un calibre 20, por vía intravenosa (IV) para administrar el radiofármaco (FDG) IV. Administrar aproximadamente 5,2 MBq / kg de FDG.
4. ~ 60 minutos tras la administración intravenosa de la FDG, realizan tareas de baja dosis de imágenes de TC de todo el cuerpo. Entonces adquieren la emisión de PETimágenes de la calavera de vértice a los dedos de los pies. En particular, el PET / TC enumeran en 1,1), la reconstrucción de la imagen se realiza típicamente usando una lista en modo de máxima probabilidad expectativa de maximización (ML-EM) algoritmo con 33 subconjuntos ordenadas y las iteraciones 3, donde el modelo del sistema incluye el tiempo-de- vuelo, así como correcciones de la normalización, la atenuación, randoms, y se dispersan. Reajustarán en dosis bajas imágenes de TC se utilizan para la corrección de la atenuación de las imágenes PET de forma automatizada, lo que redujo el tiempo de examen y la calidad de imagen mejorada con respecto a las señales externas de corrección de atenuación radiactiva fuente utilizada en las máquinas de PET solamente.

2. Imagen PET Evaluación Cualitativa

1. Interpretar las reconstrucciones de PET axial, sagital, coronal y con y sin corrección de atenuación con dosis bajas de contraste no-imágenes de la TC para la delimitación espacial de las estructuras vasculares de interés, así como para la localización anatómica precisa de las áreas de mayor captación del radiotrazador en síen la PET.

3. Evaluación cuantitativa de la imagen PET

1. Después de la revisión cualitativa de las imágenes, identificar las fronteras para dividir a la aorta en las siguientes secciones: aorta ascendente, arco aórtico, aorta torácica descendente, aorta abdominal suprarrenal, y la aorta abdominal infrarrenal. Para simplificar, el arco aórtico puede ser definido por las porciones de la aorta torácica que aparecen como un segmento contiguo en imágenes transversales cuando se desplazan en una dirección craneocaudal, donde las porciones ascendente y descendente de la aorta torácica no parecen estar conectadas. El origen de la arteria celíaca puede ser utilizado como el punto de referencia anatómica entre la aorta torácica descendente y la aorta abdominal y las arterias renales servir como el punto de referencia anatómica entre los segmentos suprarrenales y infrarrenal de la aorta abdominal.
2. Arterial captación de FDG (como una medida de la inflamación arterial) en las piernas y el cuello se mide colocando una región de interest (ROI) en torno a cada arteria de los intereses de las rebanadas de corregistrados transversales de PET / CT imágenes que pasan a través de la arteria. En el caso de la aorta, comenzando con la rebanada aórtica más superior, cuidadosamente dibujar cada ROI para incluir toda la zona de captación de FDG en esa rebanada evitando al mismo tiempo otros tejidos circundantes con mayor captación del radiotrazador (Figura 1). Esta imagen fue tomada de un paciente en nuestro envejecimiento y el estudio de la aterosclerosis ^20.
3. A continuación, utilizando dedicada PET / CT de software de análisis de imagen para el cálculo de la camioneta por rebanada [en nuestra institución, se utiliza la estación de trabajo Brillo extendido, Philips Healthcare, Seattle, WA] el máximo y el valor medio de captación estándar (SUV) de cada retorno de la inversión se mide ( Figura 2). Esta imagen fue tomada de un paciente en nuestro envejecimiento y el estudio de la aterosclerosis ^20.
4. Repita este procedimiento para los sectores de exploración PET que pasan a través de las arterias de interés a intervalos regulares (por ejemplo, cada 5 a 20 mm). El totalnúmero de cortes será diferente de un sujeto a otro dependiendo de la constitución corporal y la variación anatómica.
5. Localice la vena cava inferior (VCI) en el abdomen, donde por lo menos 6-8 cortes contiguos se puede visualizar. Colocar un retorno de la inversión en torno a la VCI en cada rodaja transversal para obtener al menos 8 venosa: mediciones SUV que se utilizarán para la relación de tejido a fondo (TBR) cálculo como se describe más adelante.

4. Los cálculos de imagen de resultado

1. Promedio de SUV rebanada arterial (utilizando los valores medios y máximos) sobre todos los sectores que pasan a través de una arteria (por ejemplo, la arteria carótida) o del segmento arterial de interés (por ejemplo, la aorta ascendente, arco aórtico, aorta torácica descendente, aorta abdominal suprarrenal, aorta abdominal infrarrenal) para generar significa SUV y medidas máximas de SUV para cada arteria o segmento arterial de interés. Estos parámetros sirven como medida de resultado de una carga media de la aterosclerosis dentro de una arteria o segmento arterial de interés. Registre la desviación estándar de los SUV obtenidos en las mediciones de división para los análisis estadísticos.
2. A continuación, dividir el segmento arterial o arterial significa SUV por el SUV venosa media obtenida en el paso 3.4 para fines de normalización. El resultado es una medida segmento TBR arterial o arterial, que sirve como otro resultado de la actividad placa aterosclerótica.
3. Por último, en un esfuerzo por comprender la carga mundial de enfermedad aterosclerótica dentro de una arteria o de un segmento arterial de interés, se multiplica cada arterial media SUV obtenida por retorno de la inversión corte por el volumen de retorno de la inversión corte (se calcula multiplicando el área del retorno de la inversión por el grosor de corte) y suma sobre todas las rebanadas que pasan a través de una arteria o segmento arterial de interés. Esto produce arteriales o de un segmento arterial media metabólica-volumétrica del producto (MVP) como un tercer resultado de la medición de la actividad de la placa y la carga. Es de destacar que las regiones en un recipiente de intereses que no tienen actividad metabólica contribuirá poco a la MVP ypor lo tanto, este parámetro sigue siendo válida como una medida de la placa activa.
4. Si uno realiza la suma de MVPs medias aórticas enumerados en 4,3 sobre todas las rebanadas que pasan a través de la aorta, el resultado será la carga global inflamatoria (GIB), que servirá como un resultado cuarto para la medición de la actividad placa aterosclerótica y la aterosclerosis en la aorta .

Un ejemplo de valores para estos cuatro resultados que se han derivado de un solo paciente como parte de un estudio en curso ¹⁸ en la psoriasis se muestra en la Tabla 1.

5. Los resultados representativos

La siguiente tabla muestra los distintos métodos de determinación de los resultados de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular detectada por PET-TC en un paciente con psoriasis.

Segmento arterial (número de cortes)	SUVmean (SD)	TBR (SD)	MVP (SD)	GIB (SD)
Aorta ascendente (n = 8)	1.43 (0.24)	1.31 (0.18)	5.68 (3.08)	53.99 (19.50)
Arco aórtico (n = 5)	1.38 (0.25)	1.30 (0.22)	8.88 (4.94)	59.85 (18.66)
La aorta torácica descendente (n = 20)	1.42 (0.20)	1.29 (0.19)	3.11 (0.98)	125.66 (53.11)
Aorta suprarrenal abdominal (n = 29)	1.40 (0.19)	1.26 (0.17)	2.37 (0.66)	50.75 (17.64)
Aorta abdominal infrarrenal (n = 26)	1.38 (0.21)	1.20 (0.16)	1.72 (0.54)	45.80 (10.86)

Figura 1. Las imágenes de PET. Una serie de resultados representativos de las imágenes iniciales de reconstrucción de PET de un paciente en nuestro estudio del envejecimiento y la arteriosclerosis ^20, que demuestran la captación de FDG en: A) las arterias iliaca y femoral; B) las arterias poplítea; C) aorta abdominal; D) del arco aórtico.

Figura 2. Región de interés (ROI) de colocación. Una imagen transversal PET-TC fundida se muestra en el nivel de la aorta descendente proximal torácica de un paciente en nuestro estudio del envejecimiento y la aterosclerosis ^20. El retorno de la inversión se coloca alrededor de la aorta torácica descendente, y el software calcula significa SUV, SUV máximo, y el área de retorno de la inversión de ² mm. Esto es para una rebanada de datos a través de este segmento arterial de interés, y la técnica se repite entonces para todas las rebanadas que pasan a través de cada segmento de la aorta.

Discussion

La metodología que aquí se presenta es sencillo de realizar, y pueden proporcionar información útil sobre la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular en lechos arteriales clínicamente significativos. Hay algunas características importantes de este enfoque de análisis que merecen atención: 1) Usamos una alta calidad de PET / TC, que tiene 16 filas de detectores y con el tiempo de la capacidad de vuelo, 2) Se utilizan dos observadores experimentados ciegos a la información clínica para realizar mediciones para garantizar la coherencia de los datos cuantitativos, 3) Se describe al mismo tiempo cuatro resultados de la cuantificación de los cuales son cada informativo. Se recomienda la medición de al menos media arterial y sangre venosa SUV significa SUV de manera que TBR se puede estimar. Creemos que el MVP, un parámetro cuantitativo novela, también será un importante factor determinante de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular de obtener, ya que proporciona la cuantificación global de carga de la enfermedad mediante la incorporación de strmediciones uctural y molecular. SUV y TBR no tienen en cuenta los cambios estructurales observados en las enfermedades vasculares ateroscleróticas, mientras que MVP hace. Por otra parte, MVP permite la suma de múltiples mediciones obtenidas a partir de un buque de interés para los efectos de la evaluación global.

PET / CT es ideal para la evaluación de los efectos a corto y largo plazo de la modulación terapéutica de estos resultados, dada su alta sensibilidad, resolución de alto contraste, de naturaleza cuantitativa, y su capacidad para proporcionar metabólica combinada y la información anatómica. Los estudios futuros deberían examinar los efectos de los tratamientos estándar y la novela más allá de la terapia con estatinas en la inflamación vascular, medida por PET / CT, así como sobre la enfermedad de otros estados asociados a la aterosclerosis, tales como el exceso de síndrome metabólico, artritis reumatoide y la diabetes mellitus, con el fin de avance campo de no-invasivo de detección, caracterización, y el tratamiento de la placa aterosclerosis.