A quantificação da atividade da placa aterosclerótica e Inflamação Vascular utilizando [18-F] Positron fluorodesoxiglicose Tomografia por Emissão / tomografia computadorizada (FDG-PET/TC)

Summary

Há uma grande necessidade de identificar aterosclerose não-invasiva, e aqui buscamos demonstrar como FDG-PET/TC pode ser usado para detectar e quantificar a atividade da placa aterosclerótica e inflamação vascular.

Abstract

Convencionais modalidades não-invasivas de imagem da aterosclerose como o cálcio das artérias coronárias (CAC) ¹ e espessura da íntima da carótida medial (C-IMT) ² fornecem informações sobre o peso da doença. No entanto, apesar de vários estudos de validação de CAC ^3-5 e C-IMT ^2,6, essas modalidades não avaliar com precisão as características de placa ^7,8, e da composição e estado inflamatório da placa determinar a sua estabilidade e, por conseguinte, o risco de eventos clínicos ^9-13.

^[18 F]-2-fluoro-2-desoxi-glucose-D (FDG) de imagem utilizando-emission tomography positrão (PET) / tomografia computadorizada (TC) tem sido extensivamente estudado em oncológica metabolismo ^14,15. Estudos em modelos animais e imuno-histoquímica em humanos mostram que FDG-PET/TC é extremamente sensível para a detecção de actividade de macrófagos ^16, uma fonte importante de inflamação celular nas paredes dos vasos. More recentemente, ^17,18 e outros mostraram que FDG-PET/TC permite alta precisão, medidas inovadoras de atividade inflamatória da atividade de placas ateroscleróticas nas artérias grandes e médias empresas ^9,16,19,20. FDG-PET/TC estudos têm muitas vantagens sobre outras modalidades de imagem: 1) Resolução de alto contraste, 2) quantificação de volume da placa e da atividade metabólica que permite multi-modal quantificação placa aterosclerótica; 3) dinâmica, em tempo real, in vivo de imagens; 4) a dependência do operador mínimo. Finalmente, inflamação vascular detectada por FDG-PET/TC foi mostrado para prever cardiovascular (CV) eventos independentes de factores de risco tradicionais ^21,22 e também é altamente associada com a carga global da aterosclerose ^23. Atividade da placa por FDG-PET/TC é modulada por conhecidos intervenções cardiovasculares benéficos, como a curto prazo (12 semanas) terapia com estatina ^24, bem como a longo prazo mudanças no estilo de vida (16 meses) ^25. A metodologia corrente para a quantificação de FDG na placa aterosclerótica envolve a medição do valor da absorção padronizado (SUV) de uma artéria de interesse e da piscina de sangue venoso a fim de calcular um alvo para rácio de fundo (ROC), que é calculado dividindo o SUV arterial pelo sangue venoso piscina SUV. Este método tem mostrado para representar um fenótipo estável, reprodutível longo do tempo, tem uma elevada sensibilidade para a detecção de inflamação vascular, e também tem alta inter e intra-leitor fiabilidade ^26. Aqui apresentamos a nossa metodologia de preparação do paciente, de aquisição de imagem, e quantificação de atividade da placa aterosclerótica e inflamação vascular usando SUV, TBR, e um parâmetro global chamado o produto volumétrica metabólica (MVP). Estas abordagens podem ser aplicadas para avaliar a inflamação vascular em várias amostras de estudo de interesse de uma forma consistente como já demonstrado em várias publicações anteriores. ^{9,20,27,28 <}/ Sup>

Protocol

1. Preparação do paciente e Imagens Obtenção

1. Garantir, pelo menos, uma hora um horário de imagem em um scanner PET / CT, de preferência um com tempo de vôo de capacidades para melhor qualidade de imagem. Em nossa instituição, nós usamos um Gemini TF scanner, que é o mais novo PET / CT sistema de Sistemas Médicos da Philips e combina um scanner PET baseado em detectores Lyso com um 16-slice CT Brilliance sistema.
2. Têm temas rápido por 8 horas antes do exame FDG-PET/TC. Verifique o paciente em jejum de glicose (FSG) níveis usando uma picada no dedo para assegurar glicemia <200 mg / dL antes da FDG administração. Isto assegura que a glicose no interior do corpo não compete com FDG.
3. Se FSG <200 mg / dL, inserir não menor do que um de calibre 20 intravenosa linha (IV) para administrar o radiofármaco (FDG) IV. Administrar aproximadamente 5,2 MBq / kg de FDG.
4. ~ 60 minutos após a administração intravenosa de FDG, realizar baixa dose de tomografia computadorizada de todo o corpo. Em seguida, adquirir emissão PETimagens do crânio vértice para os dedos dos pés. Em particular, o PET / CT listados em 1,1), a reconstrução da imagem é tipicamente realizada utilizando uma lista de modo máxima probabilidade-expectativa maximização-(ML-EM) algoritmo com 33 subconjuntos ordenados e 3 iterações, onde o modelo de sistema inclui tempo-de- vôo, bem como correções de atenuação normalização, randoms e dispersão. Escalonados imagens de baixa dose de TC são utilizados para a correcção de atenuação de imagens de PET de forma automatizada, levando a tempo de exame diminuiu ea qualidade de imagem melhorada em relação a correcção de atenuação radioactivos fonte externa usado em PET apenas máquinas.

2. Avaliação qualitativa da imagem PET

1. Interpretar axiais, sagital, e coronal reconstruções de PET, com e sem correcção de atenuação usando baixas doses imagens não contraste-CT para a delimitação espacial de estruturas vasculares de interesse, bem como para a localização anatómica precisa de áreas de maior absorção de radiomarcador sien em imagens de PET.

3. PET avaliação da imagem quantitativa

1. Após a análise qualitativa das imagens, identificar os limites para dividir a aorta nas seguintes seções: aorta ascendente, arco aórtico, aorta descendente torácica, aorta abdominal supra-renal e aorta abdominal infra-renal. Para simplificar, o arco aórtico pode ser definido por aquelas porções da aorta torácica que aparecem como um segmento contíguo em imagens transversais, quando se deslocam numa direcção craniocaudal, onde as porções ascendente e descendente da aorta torácica não aparecerá a ser ligado. A origem da artéria celíaca pode ser utilizado como o ponto de referência anatómica entre a aorta torácica descendente e aorta abdominal e as artérias renais servir como ponto de referência anatómica entre os segmentos supra-renais e infrarenal da aorta abdominal.
2. Arterial captação de FDG (como uma medida da inflamação arterial) nas pernas e pescoço é medida colocando uma região de interest (ROI) em torno de cada artéria de juros sobre as fatias de georeferenciados transversais PET / CT imagens que passam através da artéria. No caso da aorta, começando com a fatia de aorta mais superior, cuidadosamente desenhar cada ROI para incluir a totalidade da área de captação de FDG em que fatia evitando ao mesmo tempo outros tecidos circundantes com a captação de radiomarcador aumentada (Figura 1). Esta imagem foi tirada de um paciente em nosso estudo envelhecimento e aterosclerose ^20.
3. Em seguida, usando dedicado PET / CT software de análise de imagem para calcular o SUV por fatia [em nossa instituição, usamos Workstation Extended Brilliance, Philips Healthcare, Bothell, WA] o máximo eo valor médio do consumo padronizado (SUV) de cada ROI é medido ( A Figura 2). Esta imagem foi tirada de um paciente em nosso estudo envelhecimento e aterosclerose ^20.
4. Repita este procedimento para as fatias de PET scan que passam através das artérias de interesse em intervalos regulares (por exemplo, cada 5 - 20 mm). O totalnúmero de fatias diferem de indivíduo para indivíduo, dependendo habitus corporal e variação anatômica.
5. Localizar a veia cava inferior (IVC) no abdómen, onde pelo menos 6-8 fatias contíguas pode ser visualizada. Coloque um ROI em torno do IVC em cada fatia transversal para obter pelo menos 8 venoso, medições de SUV que serão utilizados para o tecido-a-fundo rácio de cálculo (ROC), como descrito mais tarde.

4. Resultado Cálculos de imagem

1. Arterial média SUVs fatia (usando os valores médios e máximos) sobre todas as fatias que passam através de uma artéria (por exemplo, a artéria carótida) ou segmento arterial de interesse (por exemplo, aorta ascendente, arco aórtico, aorta descendente torácica, aorta abdominal supra-renal, aorta abdominal infra-renal) para gerar significa SUV e medidas máximas SUV para cada artéria ou segmento arterial de interesse. Esses parâmetros servem como uma medida de resultado da carga média de aterosclerose dentro de uma artéria ou segmento arterial de interesse. Gravar o desvio padrão de SUVs obtidos a partir das medições de fatia para análises estatísticas.
2. Em seguida, dividir o segmento arterial ou arterial significa SUV pelo venosa significa SUV obtida no passo 3,4 para fins de normalização. O resultado é uma medida TBR arterial ou arterial segmento, que serve como um outro resultado para a actividade da placa aterosclerótica.
3. Finalmente, em um esforço para entender a carga global de doença aterosclerótica em uma artéria ou segmento arterial de interesse, multiplicar cada arterial média SUV obtido por ROI fatia por fatia do volume ROI (calculado multiplicando a área da ROI pela espessura de corte) e soma de todas as fatias que passam através de uma artéria ou segmento arterial de interesse. Isso produz arteriais ou segmento arterial média metabólica volumétrico produto (MVP) como um terceiro resultado para a medição da atividade da placa e carga. De notar que as regiões de um navio de interesse que não têm atividade metabólica irá contribuir pouco para o MVP epor conseguinte, este parâmetro é ainda válida como uma medida da placa activa.
4. Se alguém realiza a soma de MVPs da aorta médios listados em 4,3 em todas as fatias que passam através da aorta, o resultado será a carga global inflamatória (GIB), que servirá como um resultado quarto para a medição da atividade da placa aterosclerótica e aterosclerose na aorta .

Um exemplo de valores para estes quatro resultados que foram derivados a partir de um único paciente como parte de um estudo em curso ¹⁸ na psoríase é mostrada na Tabela 1.

5. Os resultados representativos

A tabela abaixo mostra vários métodos de determinação dos resultados de atividade da placa aterosclerótica e inflamação vascular detectada por FDG-PET/TC em um único paciente com psoríase.

Segmento Arterial (número de fatias)	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)
Aorta torácica descendente (n = 20)	1.42 (0.20)	1.29 (0.19)	3.11 (0.98)	125,66 (53,11)
Aorta abdominal supra-renal (n = 29)	1.40 (0.19)	1.26 (0.17)	2.37 (0.66)	50.75 (17.64)
Aorta abdominal infrarenal (n = 26)	1.38 (0.21)	1.20 (0.16)	1.72 (0.54)	45.80 (10.86)

Figura 1. Imagens de PET. Uma série de resultados representativos de imagens iniciais de reconstrução de PET de um paciente em nosso estudo do envelhecimento e aterosclerose ^20, que demonstram a captação de FDG em: A) ilíacas e femoral artérias; B) artérias poplíteas; C) aorta abdominal; D) arco aórtico.

Figura 2. Região de colocação de interesse (RDI). Uma imagem FDG-PET/TC transversal fundida é mostrado ao nível da aorta descendente proximal torácica a partir de um paciente no nosso estudo de envelhecimento e aterosclerose ^20. O ROI é colocado ao redor da aorta torácica descendente, eo software calculado dizer SUV, SUV máximo, e área de ROI em mm ^2. Isto é para uma fatia dos dados através deste segmento arterial de interesse, ea técnica é então repetido para todas as fatias que passam através de cada segmento da aorta.

Discussion

A metodologia apresentada aqui é simples de executar, e pode fornecer informação útil sobre a atividade da placa aterosclerótica e inflamação vascular em pacientes clinicamente significativas leitos arteriais. Existem algumas características importantes desta abordagem de análise que merecem destaque: 1) Nós usamos uma alta qualidade do scanner PET / CT, que tem 16 linhas de detectores e com o tempo de capacidade de voo; 2) Nós utilizamos dois observadores experientes cegos à informação clínica para realizar medições para assegurar a consistência dos dados quantitativos; 3) Descrevemos simultaneamente quatro resultados de quantificação que são cada informativo. Sugerimos medição de pelo menos arterial média SUV e sangue venoso significa SUV de modo que TBR pode ser estimada. Acreditamos que MVP, um parâmetro quantitativo romance, também será um importante determinante da atividade da placa aterosclerótica e inflamação vascular para obter, uma vez que proporciona a quantificação da carga de doença global, através da incorporação de strmedições uctural e moleculares. SUV e TBR não explicar as mudanças estruturais observadas nas doenças vasculares ateroscleróticas, enquanto MVP faz. Além disso, o MVP permite somatório de múltiplas medições obtidas a partir de um vaso de interesse para efeitos de avaliação global.

PET / CT é ideal para a avaliação dos efeitos de curto e longo prazo da modulação terapêutica destes resultados, dada a sua alta sensibilidade, resolução de alto contraste, de natureza quantitativa, e capacidade de fornecer metabólica combinadas e informações anatômicas. Os estudos futuros deve examinar os efeitos de tratamentos padrão e novo para além da terapia de estatina sobre inflamação vascular como medido por PET / CT, bem como sobre a outra doença estados associados com a aterosclerose em excesso tais como a síndrome metabólico, artrite reumatóide, e diabetes mellitus, assim como para avanço do campo não-invasivo de detecção, caracterização, e tratamento da placa de aterosclerose.