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Quantificazione di attività placca aterosclerotica e l'infiammazione vascolare utilizzando [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography / Computed Tomography (FDG-PET/TC)

Published: May 2, 2012 doi: 10.3791/3777
Automatic Translation
1, 2, 3, 2, 2
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

Summary

C'è grande necessità di identificare l'aterosclerosi in modo non invasivo, e qui dimostrare come FDG-PET/TC può essere usato per rilevare e quantificare l'attività della placca aterosclerotica e l'infiammazione vascolare.

Abstract

Convenzionali non-invasive modalità di imaging di aterosclerosi come calcio coronarico (CAC) 1 e spessore intimale carotideo mediale (C-IMT) 2 forniscono informazioni circa l'onere della malattia. Tuttavia, nonostante gli studi di convalida multiple di CAC 3-5, e C-IMT 2,6, queste modalità non valutare con precisione le caratteristiche placca 7,8, e la composizione e lo stato infiammatorio della placca determinare la sua stabilità e, pertanto, il rischio 9-13 di eventi clinici.

[18 F]-2-fluoro-2-deossi-D-glucosio (FDG) imaging con tomografia a emissione di positroni (PET) / tomografia computerizzata (CT) è stato ampiamente studiato nel metabolismo oncologico 14,15. Gli studi che utilizzano modelli animali e nell'uomo immunoistochimica mostrano che FDG-PET/TC è estremamente sensibile per rilevare l'attività dei macrofagi 16, una importante fonte di infiammazione cellulare nelle pareti dei vasi. Momentonuovamente di recente, abbiamo 17,18 e altri hanno dimostrato che FDG-PET/TC permette alta precisione, le misure innovative di attività infiammatoria di attività di placche aterosclerotiche nelle arterie grandi e medie imprese 9,16,19,20. FDG-PET/TC studi hanno molti vantaggi rispetto altre modalità di imaging: 1) ad alta risoluzione di contrasto, 2) la quantificazione del volume della placca e l'attività metabolica consentendo multi-modale quantificazione placca aterosclerotica; 3) dinamica, in tempo reale, in vivo imaging; 4) dipendenza minimo da parte dell'operatore. Infine, l'infiammazione vascolare rilevata dal FDG-PET/TC ha dimostrato di predire cardiovascolari (CV) eventi indipendenti dei fattori di rischio tradizionali 21,22 ed è anche altamente associato carico complessivo di aterosclerosi 23. Attività di placca FDG-PET/TC è modulata da interventi di noti CV benefici quali a breve termine (12 settimane) la terapia con statine 24 così come a più lungo termine i cambiamenti terapeutici dello stile di vita (16 mesi) 25. Il metodo attuale per la quantificazione di FDG in placca aterosclerotica comporta la misura del valore di captazione standardizzato (SUV) di un'arteria di interesse e della piscina sangue venoso per calcolare un obiettivo rapporto di fondo (TBR), che è calcolato dividendo il SUV arteriosa dal SUV pozza di sangue venoso. Questo metodo ha dimostrato per rappresentare uno stabile, fenotipo riproducibile nel tempo, ha una elevata sensibilità per il rilevamento di infiammazione vascolare, e ha anche elevata inter-e intra-lettore affidabilità 26. Qui vi presentiamo la nostra metodologia di preparazione del paziente, l'acquisizione delle immagini, e la quantificazione dell'attività della placca aterosclerotica e l'infiammazione vascolare utilizzando SUV, TBR, ed un parametro globale chiamato volumetrico del prodotto metabolico (MVP). Questi approcci possono essere applicati per valutare l'infiammazione vascolare in campioni vari studi di interesse in modo coerente, come abbiamo mostrato in numerose pubblicazioni precedenti. 9,20,27,28 </ Sup>

Protocol

1. Preparazione del paziente e di ottenere immagini

  1. Fissare almeno uno di imaging slot di tempo ora su un PET / TC, preferibilmente a tempo di volo capacità per una migliore qualità dell'immagine. Nel nostro istituto, usiamo un Gemini TF scanner, che è la più recente PET / CT sistema da Philips Medical Systems e combina uno scanner PET basato su rivelatori liso con un sistema Brilliance CT 16 slice.
  2. Avere soggetti veloce per 8 ore prima della scansione FDG-PET/TC. Controllare di glucosio a digiuno (FSG) i livelli utilizzando un dito per assicurare glicemia <200 mg / dL prima della somministrazione FDG. Questo assicura che il glucosio all'interno del corpo non è in concorrenza con FDG.
  3. Se FSG <200 mg / dL, inserire non più piccolo di una calibro 20 per via endovenosa (IV) la linea di amministrare il (FDG) radiotracciante IV. Somministrare circa 5,2 MBq / kg di FDG.
  4. ~ 60 minuti dopo la somministrazione endovenosa di FDG, eseguire a basso dosaggio TC di tutto il corpo. Poi l'acquisizione di emissione PETimmagini dal vertice del cranio alle dita del piede. In particolare PET / CT elencati in 1,1), ricostruzione dell'immagine viene tipicamente eseguita ad una lista-mode massima verosimiglianza aspettativa-massimizzazione (ML-EM) algoritmo con 33 sottoinsiemi ordinati e 3 iterazioni, in cui il modello di sistema comprende il tempo-di- volo così come le correzioni di normalizzazione, di attenuazione, randoms e scatter. Ridimensionate a basso dosaggio immagini CT sono utilizzati per la correzione attenuazione di immagini PET in modo automatico, portando al tempo esame diminuita e una migliore qualità dell'immagine rispetto al radioattivo esterno correzione attenuazione sorgente utilizzato su macchine PET solo.

2. PET Immagine di valutazione qualitativa

  1. Interpretare ricostruzioni PET assiali, sagittali e coronali con e senza la correzione dell'attenuazione utilizzando basse dosi non-contrasto immagini TC per definizione spaziale delle strutture vascolari di interesse, nonché per una precisa localizzazione anatomica delle zone di maggiore se radiotracciante uptakeen sulle immagini PET.

3. PET valutazione dell'immagine Quantitative

  1. Dopo la revisione qualitativa delle immagini, identificare i confini di dividere l'aorta nelle seguenti sezioni: dell'aorta ascendente, dell'arco aortico, dell'aorta toracica discendente, surrenale aorta addominale e aorta addominale sottorenale. Per semplicità, l'arco aortico può essere definito da quelle porzioni dell'aorta toracica che appaiono come un segmento contiguo su immagini trasversali che si spostano in una direzione craniocaudale, dove le porzioni ascendente e discendente dell'aorta toracica non apparirà essere collegato. L'origine della arteria celiaca può essere utilizzato come punto di riferimento anatomica tra l'aorta toracica discendente e aorta addominale e le arterie renali servire come punto di riferimento anatomica tra i segmenti surrenali e sottorenale dell'aorta addominale.
  2. Arteriosa FDG (come misura di infiammazione arteriosa) nelle gambe e collo viene misurata ponendo una regione di interest (ROI) intorno ad ogni arteria di interesse su fette dei coregistrata trasversali PET / CT immagini che passano attraverso l'arteria. Nel caso dell'aorta, cominciando con la fetta più aortico superiore, accuratamente disegnare ogni ROI per includere l'intera area di FDG in quella slice evitando altri tessuti circostanti con assorbimento radiotracciante maggiore (Figura 1). Questa immagine è stata scattata da un paziente nel nostro invecchiamento e lo studio dell'aterosclerosi 20.
  3. Successivamente, utilizzando dedicato PET / CT software di analisi dell'immagine per calcolare il SUV per fetta [nel nostro istituto, usiamo Workstation estesa Brilliance, Philips Healthcare, Bothell, WA] il massimo e il valore medio uptake standardizzato (SUV) di ogni ROI viene misurata ( Figura 2). Questa immagine è stata scattata da un paziente nel nostro invecchiamento e lo studio dell'aterosclerosi 20.
  4. Ripetere questa procedura per le fette di scansione PET che passano attraverso le arterie di interesse ad intervalli regolari (ad esempio, ogni 5 - 20 mm). Il totaleil numero di fette saranno diversi da soggetto a soggetto a seconda habitus del corpo e di variazione anatomica.
  5. Individuare la vena cava inferiore (IVC) nell'addome dove almeno 6-8 fette contigue possono essere visualizzati. Inserire un ROI intorno al IVC su ogni fetta trasversale di ottenere almeno 8 venosa: misurazione SUV che saranno utilizzati per il tessuto-to-background ratio (TBR) calcolo come descritto più avanti.

4. Imaging outcome Calcoli

  1. Media SUV fetta arteriosi (utilizzando i valori medi e massimi) oltre tutte le sezioni che passano attraverso un'arteria (ad esempio, l'arteria carotide) o segmento arterioso di interesse (ad esempio, aorta ascendente, arco aortico, dell'aorta toracica discendente, surrenale aorta addominale, sottorenale dell'aorta addominale) per generare significa SUV e un massimo di misure SUV per ogni arteria o segmento arterioso di interesse. Questi parametri servono come una misura di outcome del carico medio di aterosclerosi all'interno di una arteria o segmento arterioso di interesse. Registrare la deviazione standard dei SUV ottenuti dalle misurazioni fetta per le analisi statistiche.
  2. Successivamente, dividere il segmento arterioso o arteriosa media SUV dal venosa significa SUV ottenuto al punto 3.4 ai fini di normalizzazione. Il risultato è un arteriosa o arteriosa misura TBR segmento, che serve come un risultato di attività placca aterosclerotica.
  3. Infine, nel tentativo di capire il peso globale della malattia aterosclerotica all'interno di una arteria o segmento arterioso di interesse, moltiplicare ogni arteriosa media SUV ottenuto ROI per fetta per il volume ROI slice (calcolato moltiplicando l'area del ROI da parte lo spessore della fetta) e la somma su tutte le sezioni che passano attraverso una arteria o segmento arterioso di interesse. Questo produce arteriose o segmento arterioso significa metabolico-volumetrica del prodotto (MVP) come terzo risultato per la misurazione dell'attività placca e peso. Da notare, le regioni in un vaso di interesse che non hanno attività metabolica contribuirà poco alla MVP ePertanto, questo parametro è ancora valido come una misura di placca attivo.
  4. Se si effettua la somma di MVP medi aortici elencati in 4,3 su tutte le sezioni di passaggio attraverso l'aorta, il risultato sarà il carico globale infiammatoria (GIB), che servirà come risultato quarto per la misurazione dell'attività placca aterosclerotica e aterosclerosi all'interno della aorta .

Un esempio di valori per questi quattro risultati che sono stati derivati ​​da un singolo paziente come parte di uno studio in corso 18 nella psoriasi è mostrato nella Tabella 1.

5. Risultati rappresentativi

La tabella seguente mostra i vari metodi di determinazione dei risultati per l'attività della placca aterosclerotica e l'infiammazione vascolare rilevata da FDG-PET/TC in un singolo paziente con psoriasi.

Segmento arterioso (numero di fette) SUVmedio (SD) TBR (SD) MVP (SD) GIB (SD)
Dell'aorta ascendente (n = 8) 1.43 (0.24) 1.31 (0.18) 5.68 (3.08) 53.99 (19.50)
Aortico (n = 5) 1.38 (0.25) 1.30 (0.22) 8.88 (4.94) 59.85 (18.66)
Dell'aorta toracica discendente (n = 20) 1.42 (0.20) 1.29 (0.19) 3.11 (0.98) 125,66 (53,11)
Soprarenale Aorta addominale (n = 29) 1.40 (0.19) 1.26 (0.17) 2.37 (0.66) 50,75 (17,64)
Infrarenale Aorta addominale (n = 26) 1.38 (0.21) 1.20 (0.16) 1.72 (0.54) 45,80 (10,86)

Figura 1
Figura 1. Immagini PET. Una serie di risultati rappresentativi delle immagini iniziali di ricostruzione PET da un paziente nel nostro studio di invecchiamento e arteriosclerosi 20 che dimostrano FDG in: A) l'arterie iliache e femorali; B) poplitea; C) aorta addominale; D) arco aortico.

Figura 2
Figura 2. Regione di interesse (ROI) posizionamento. Un'immagine trasversale FDG-PET/TC fusa è mostrato il livello del prossimale dell'aorta toracica discendente da un paziente nel nostro studio di invecchiamento e aterosclerosi 20. Il ROI è messo circa l'aorta toracica discendente, e il software media calcolata SUV, SUV massima, e la zona di ROI in mm 2. Questo è per una fetta di dati attraverso questo segmento arterioso di interesse, e la tecnica viene quindi ripetuto per tutte le sezioni di passaggio ogni segmento dell'aorta.

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Discussion

La metodologia qui presentata è semplice da effettuare, e può fornire informazioni utili per quanto riguarda l'attività della placca aterosclerotica e l'infiammazione vascolare in letti arteriosi clinicamente significative. Ci sono alcune caratteristiche importanti di questo approccio di analisi che meritano particolare attenzione: 1) Usiamo una alta qualità PET / CT scanner che ha 16 file di detettori e con il tempo di capacità di volo; 2) Si utilizzano due osservatori esperti in cieco per l'informazione clinica effettuare le misure per garantire la coerenza dei dati quantitativi; 3) Noi descriviamo contemporaneamente quattro risultati di quantificazione, che sono ogni informativo. Si consiglia di misurazione di almeno media SUV sangue arterioso e venoso significa SUV in modo da TBR può essere stimata. Noi crediamo che MVP, un parametro quantitativo romanzo, sarà anche un importante determinante di attività placca aterosclerotica e l'infiammazione vascolare per ottenere, in quanto fornisce la quantificazione globale di tutte le malattie inserendo strmisure uctural e molecolare. SUV e TBR non tengono conto dei cambiamenti strutturali osservati in malattie vascolari aterosclerotiche, mentre MVP fa. Inoltre, MVP consente di sommatoria di più misurazioni ottenute da un vaso di interesse ai fini della valutazione globale.

PET / CT è ideale per la valutazione degli effetti a breve e lungo termine di modulazione terapeutica di questi risultati, data la sua alta sensibilità, alta risoluzione di contrasto, natura quantitativa, e la capacità di fornire metabolica combinati e informazioni anatomiche. Studi futuri dovrebbero esaminare gli effetti di trattamenti standard e il romanzo al di là terapia con statine sulla infiammazione vascolare come misurato dalla PET / CT, così come su altre malattie nei paesi associati con aterosclerosi in eccesso come la sindrome metabolica, l'artrite reumatoide e diabete mellito, in modo da campo prima del rilevamento non invasivo, la caratterizzazione e il trattamento della placca aterosclerosi.

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Disclosures

Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.

Acknowledgments

NNM è sostenuto da un grant della National Psoriasis Foundation, NHLBI 5K23HL97151-3 e HL111293. JMG è supportato da NHLBI HL089744 R01 e R01 HL111293.

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Medicina FDG-PET/TC l'aterosclerosi l'infiammazione vascolare radiologia quantitative imaging
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