Summary
Il ya grand besoin d'identifier de façon non invasive l'athérosclérose, et ici, nous montrons comment FDG-PET/CT peut être utilisé pour détecter et quantifier l'activité la plaque d'athérome et l'inflammation vasculaire.
Abstract
Classiques modalités d'imagerie non invasives de l'athérosclérose tels que le calcium des artères coronaires (CAC) 1 et de la carotide interne l'épaisseur intimale (C-IMT) 2 fournir des informations au sujet du fardeau de la maladie. Toutefois, en dépit de multiples études de validation du CAC 3-5, et C-IMT 2,6, ces modalités ne sont pas d'évaluer avec précision les caractéristiques de plaque 7,8, et la composition et l'état inflammatoire de la plaque de déterminer sa stabilité et, par conséquent, le risque d'événements cliniques 9-13.
[18 F]-2-fluoro-2-désoxy-D-glucose (FDG) en utilisant l'imagerie tomographie par émission de positons (TEP) / tomodensitométrie (TDM) a été largement étudié dans le métabolisme oncologique 14,15. Des études utilisant des modèles animaux et chez l'homme immunohistochimie montrent que FDG-PET/CT est extrêmement sensible pour la détection de 16 l'activité des macrophages, une importante source d'inflammation cellulaire dans les parois vasculaires. More récemment, nous avons 17,18 et d'autres ont montré que FDG-PET/CT permet une grande précision, des mesures nouvelles de l'activité inflammatoire de l'activité des plaques d'athérome dans les artères de grandes et moyennes entreprises 9,16,19,20. Études FDG-PET/CT présentent de nombreux avantages autres modalités d'imagerie: 1) la résolution de contraste élevé, 2) la quantification des volume de la plaque et l'activité métabolique permettant la quantification multi-modal plaque d'athérome; 3) dynamique, en temps réel, l'imagerie in vivo; 4) la dépendance minimale de l'opérateur. Enfin, l'inflammation vasculaire détectée par FDG-PET/CT a été montré pour prédire cardiovasculaires (CV) des événements indépendants de facteurs de risque traditionnels et 21,22 est aussi fortement associée à l'athérosclérose fardeau global de la 23. L'activité de la plaque par FDG-PET/CT est modulée par des interventions connues CV bénéfiques comme à court terme (12 semaines) un traitement par statine 24 ainsi que les changements de style de vie plus long terme thérapeutiques (16 mois) 25. La méthodologie actuelle pour la quantification de la fixation du FDG dans la plaque d'athérome consiste à mesurer la valeur d'absorption standardisée (SUV) d'une artère d'intérêt et de la piscine de sang veineux afin de calculer un objectif de ratio de fond (TBR), qui est calculé en divisant l'artère SUV par le sang veineux piscine SUV. Cette méthode a montré pour représenter un pays stable, phénotype reproductible au fil du temps, a une sensibilité élevée pour la détection de l'inflammation vasculaire, et a également élevé inter-et intra-lecteur de la fiabilité 26. Ici, nous présentons notre méthodologie pour la préparation du patient, d'acquisition d'image, et la quantification de l'activité plaques d'athérosclérose et l'inflammation vasculaire à l'aide SUV, TBR, et un paramètre global appelé le produit volumétrique métabolique (MVP). Ces approches peuvent être appliquées pour évaluer l'inflammation vasculaire dans des échantillons de différentes études d'intérêt de manière cohérente comme nous l'avons montré dans plusieurs publications antérieures. 9,20,27,28 </ Sup>
Protocol
1. Préparation du patient et obtenir des images
- Fixer au moins une tranche de temps une heure d'imagerie sur un scanner PET / CT, de préférence avec le temps de vol capacités pour une qualité d'image améliorée. Dans notre institution, nous utilisons un Gemini TF scanner, qui est le plus récent PET / CT système de Philips Medical Systems et combine un scanner PET basée sur les détecteurs de lyso avec un système 16-slice Brilliance CT.
- Avez sujets rapide pendant 8 heures avant l'analyse FDG-PET/CT. Vérifiez le jeûne du sérum glucosé (FSG) les niveaux en utilisant un doigt pour assurer le glucose sérique <200 mg / dL avant FDG administration. Cela garantit que le glucose dans le corps ne rivalise pas avec le FDG.
- Si FSG <200 mg / dL, insérez pas plus petit que de calibre 20 par voie intraveineuse (IV) pour administrer le radiotraceur (FDG) IV. Administrer environ 5,2 MBq / kg de FDG.
- ~ 60 minutes après l'administration intraveineuse de FDG, effectuez une faible dose d'imagerie CT du corps entier. Puis acquérir des émissions PETimages du sommet du crâne aux orteils. Particulier sur le PET / CT énumérés dans 1,1), de reconstruction d'image est généralement effectuée en utilisant une liste de mode à probabilité maximale espérance-maximisation (ML-EM) avec 33 sous-ensembles ordonnés et 3 itérations, où le modèle de système comprend l'heure de la vol ainsi que des corrections de normalisation, d'atténuation, randoms, et se dispersent. Rééchelonnés à faible dose des images CT sont utilisés pour la correction d'atténuation des images TEP de façon automatisée, ce qui conduit à la durée de l'examen ont diminué et la qualité d'image améliorée par rapport à la correction externe de source radioactive utilisée sur l'atténuation PET machines seulement.
2. PET évaluation qualitative d'image
- Interpréter axial, sagittal et coronal reconstructions PET avec et sans correction de l'atténuation à l'aide de faibles doses non-contraste des images CT pour la délimitation spatiale des structures vasculaires d'intérêt ainsi que pour la localisation anatomique précise des zones de l'absorption accrue de radiotraceur soifr sur les images TEP.
3. Évaluation quantitative d'images TEP
- Après examen qualitatif des images, identifier les limites de diviser l'aorte dans les sections suivantes: aorte ascendante, crosse de l'aorte, aorte thoracique descendante, surrénale aorte abdominale, et l'aorte abdominale sous-rénal. Par souci de simplicité, de la crosse de l'aorte peut être défini par les parties de l'aorte thoracique qui apparaissent comme un segment contigu sur les images transversales lors du déplacement dans une direction cranio-caudale, où les portions ascendantes et descendantes de l'aorte thoracique n'apparaîtra pas à être connecté. L'origine de l'artère cœliaque peut être utilisé comme repère anatomique entre l'aorte thoracique descendante et l'aorte abdominale et les artères rénales servir de repère anatomique entre les segments et surrénales infrarénale de l'aorte abdominale.
- Artérielle FDG (comme une mesure de l'inflammation artérielle) dans les jambes et le cou est mesurée en plaçant une région de interest (ROI) autour de chaque artère d'intérêt sur les tranches des recalées transversales PET / CT images qui passent à travers l'artère. Dans le cas de l'aorte, en commençant par la tranche la plus aortique supérieure, soigneusement dessiner chaque ROI pour inclure toute la zone de fixation du FDG sur cette tranche, tout en évitant d'autres tissus environnants avec l'absorption radiotraceur accrue (figure 1). Cette image a été prélevé sur un patient dans notre vieillissement et 20 étude athérosclérose.
- Ensuite, en utilisant dédié TEP / CT logiciel d'analyse d'image pour calculer le SUV par tranche [dans notre établissement, nous utilisons Workstation Brilliance étendue, Philips Healthcare, Bothell] le maximum et la valeur moyenne normalisée absorption (SUV) de chaque ROI est mesurée ( Figure 2). Cette image a été prélevé sur un patient dans notre vieillissement et 20 étude athérosclérose.
- Répétez cette procédure pour les tranches TEP qui passent à travers les artères d'intérêt à intervalles réguliers (par exemple, tous les 5 à 20 mm). Le totalle nombre de tranches sera différente d'un sujet à fonction de l'habitus du corps et de la variation anatomique.
- Localisez la veine cave inférieure (VCI) dans l'abdomen, où au moins 6-8 tranches contiguës peuvent être visualisées. Placez un retour sur investissement autour de la veine cave inférieure sur chaque tranche transversale d'obtenir au moins 8 veineuse: des mesures de VUS qui seront utilisés pour les tissus à bruit de fond (TBR) de calcul comme décrit plus loin.
4. Calculs des résultats d'imagerie
- Moyenne VUS tranche artériels (en utilisant les valeurs moyennes et maximales) sur toutes les tranches en passant par une artère (par exemple, l'artère carotide) ou un segment artériel d'intérêt (par exemple, l'aorte ascendante, crosse de l'aorte, aorte thoracique descendante, surrénale aorte abdominale, aorte abdominale sous-rénal) pour générer signifie SUV et un maximum de mesures de VUS pour chaque artère ou d'un segment artériel d'intérêt. Ces paramètres servent comme une mesure des résultats de la charge moyenne de l'athérosclérose dans une artère ou d'un segment artériel d'intérêt. Notez l'écart-type de SUV obtenus à partir des mesures tranche pour les analyses statistiques.
- Ensuite, diviser le segment artériel ou artérielle moyenne SUV par le veineuse moyenne SUV obtenu à l'étape 3.4 pour des fins de normalisation. Le résultat est une mesure segment artériel ou artérielle TBR, qui sert comme un autre résultat de l'activité plaque athérosclérotique.
- Enfin, dans un effort pour comprendre la charge mondiale de la maladie athéroscléreuse dans une artère ou d'un segment artériel d'intérêt, multiplier chaque artérielle moyenne SUV obtenu par le retour sur investissement tranche par tranche du volume ROI (calculée en multipliant la superficie de la RI par l'épaisseur de coupe) et la somme sur toutes les tranches de passage à travers une artère ou d'un segment artériel d'intérêt. Cela donne une artère ou segment artériel signifie métabolique-volumétrique produit (MVP) en tant que troisième résultat pour la mesure de l'activité plaques et de la charge. Fait à noter, les régions dans un récipient d'intérêt qui n'ont aucune activité métabolique contribuera peu à la MVP etpar conséquent, ce paramètre est encore valide en tant que mesure de la plaque active.
- Si l'on effectue la somme des moyennes MVP aortiques énumérés à la section 4.3 sur toutes les tranches en passant par l'aorte, le résultat sera à la charge mondiale inflammatoire (GIB), qui servira comme un quatrième résultat pour la mesure de l'activité la plaque d'athérome et l'athérosclérose dans l'aorte .
Un exemple de valeurs pour ces quatre résultats qui ont été dérivées à partir d'un seul patient dans le cadre d'une étude en cours 18 dans le psoriasis est montré dans le tableau 1.
5. Les résultats représentatifs
Le tableau ci-dessous montre différentes méthodes de détermination des résultats de l'activité plaques d'athérosclérose et l'inflammation vasculaire détectée par FDG-PET/CT chez un seul patient atteint de psoriasis.
| Segment artériel (nombre de tranches) | SUVmean (SD) | TBR (SD) | MVP (SD) | GIB (SD) |
| Aorte ascendante (n = 8) | 1.43 (0.24) | 1.31 (0.18) | 5.68 (3.08) | 53.99 (19.50) |
| La crosse aortique (n = 5) | 1.38 (0.25) | 1.30 (0.22) | 8.88 (4.94) | 59.85 (18.66) |
| Aorte thoracique descendante (n = 20) | 1.42 (0.20) | 1.29 (0.19) | 3.11 (0.98) | 125,66 (53,11) |
| Suprarénale aorte abdominale (n = 29) | 1.40 (0.19) | 1.26 (0.17) | 2.37 (0.66) | 50.75 (17.64) |
| Infrarénale aorte abdominale (n = 26) | 1.38 (0.21) | 1.20 (0.16) | 1.72 (0.54) | 45.80 (10.86) |
Figure 1. Images TEP. Une série de résultats représentatifs de la reconstruction des images initiales PET provenant d'un patient dans notre étude du vieillissement et de l'athérosclérose 20 qui démontrent la fixation du FDG dans: A) l'iliaques et fémorales artères; B) artères poplitées; C) aorte abdominale; D) crosse de l'aorte.
Figure 2. Région d'intérêt (ROI) de placement. Une image FDG-PET/CT transversale fondue est montré au niveau de l'aorte thoracique descendante proximale d'un patient dans notre étude du vieillissement et de l'athérosclérose 20. Le ROI est placé autour de l'aorte thoracique descendante, et le logiciel calcule signifie SUV, SUV maximale, et la zone de retour sur investissement en mm 2. C'est pour une tranche de données à travers ce segment artériel d'intérêt, et la technique est ensuite répété pour toutes les tranches en passant par chaque segment de l'aorte.
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Discussion
La méthodologie présentée ici est simple à effectuer, et peut fournir des informations utiles concernant l'activité la plaque d'athérome et l'inflammation vasculaire chez cliniquement significatives lits artériels. Il ya quelques caractéristiques importantes de cette approche de l'analyse qui justifient l'accent: 1) Nous utilisons une haute qualité scanner TEP / CT, qui dispose de 16 lignes de détection et avec le temps de la capacité de vol; 2) Nous utilisons deux observateurs expérimentés aveuglés à l'information clinique effectuer des mesures pour assurer la cohérence des données quantitatives; 3) Nous décrivons en même temps que quatre résultats de quantification qui sont chacun informative. Nous vous recommandons de mesure d'au moins artérielle moyenne SUV et le sang veineux signifie SUV de telle sorte que TBR peut être estimée. Nous croyons que MVP, un paramètre roman quantitative, sera également un déterminant important de l'activité plaques d'athérosclérose et l'inflammation vasculaire à obtenir, car il permet de quantifier la charge de morbidité mondiale de par l'incorporation strmesures uctural et moléculaire. SUV et TBR ne tiennent pas compte des changements structurels observés dans les maladies vasculaires athérosclérotiques, alors que MVP fait. En outre, MVP permet pour la sommation de plusieurs mesures obtenues à partir d'un navire d'intérêt aux fins de l'évaluation globale.
PET / CT est idéalement adapté pour l'évaluation des effets à court et à long terme de la modulation thérapeutique de ces résultats compte tenu de sa haute sensibilité, la résolution de contraste élevé, la nature quantitative, et la capacité de fournir des combinés et métabolique des informations anatomiques. Les études futures devraient examiner les effets des traitements standard et au-delà de la thérapie aux statines roman sur l'inflammation vasculaire, telle que mesurée par la TEP / CT, ainsi que sur la maladie d 'autres états associés à l'athérosclérose excès tels que le syndrome métabolique, l'arthrite rhumatoïde et le diabète sucré, de manière à domaine de l'avance de la non-invasive de détection, la caractérisation et le traitement de la plaque d'athérosclérose.
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Disclosures
Pas de conflits d'intérêt déclarés.
Acknowledgments
NNM est soutenu par une subvention de la National Psoriasis Foundation, NHLBI 5K23HL97151-3 et HL111293. JMG est appuyée par NHLBI R01 et R01 HL089744 HL111293.
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