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Medicine

Analyse quantitative [18F]-Naf-PET-MRI pour l'évaluation du chiffre d'affaires dynamique d'os dans un patient présentant la douleur lombaire facetogenic

Published: August 8, 2019 doi: 10.3791/58491
Automatic Translation
1, 1,2, 1, 1, 1,1, 1, 1, 1, 1, 1,3
1Radiology and Biomedical Imaging, University of California San Francisco, 2UCSF/UC Berkeley Graduate Program in Bioengineering, University of California San Francisco, 3Radiology and Biomedical Imaging, Zuckerberg San Francisco General Hospital

Summary

Les techniques d'imagerie qui reflètent le renouvellement dynamique des os peuvent aider à caractériser un large éventail de pathologies osseuses. Nous présentons des méthodologies détaillées pour effectuer et analyser les données dynamiques [18F]-NaF-PET-MRI chez un patient présentant la lombalgie facetogénique utilisant les joints de facette lombaire comme région prototypique d'intérêt.

Abstract

Les techniques d'imagerie qui reflètent le renouvellement dynamique des os peuvent aider à caractériser un large éventail de pathologies osseuses. L'os est un tissu dynamique subissant un remodelage continu avec l'activité concurrente des ostéoblastes, qui produisent la nouvelle matrice osseuse, et des ostéoclastes, dont la fonction est d'éliminer les os minéralisés. [18F]-NaF est un radiotracer de tomographie par émission de positons (PET) qui permet la visualisation du métabolisme osseux. [18F]-NaF est chimiquement absorbé dans l'hydroxyapatite dans la matrice osseuse par les ostéoblastes et peut ainsi détecter non invasivement l'activité ostéoblastique, qui est occulte aux techniques conventionnelles d'imagerie. La modélisation cinétique des données dynamiques [18F]-NaF-PET fournit des mesures quantitatives détaillées du métabolisme osseux. Les données tep semi-quantitatives conventionnelles, qui utilisent des valeurs d'utilisation normalisées (VUS) comme mesure de l'activité des radiotraceurs, sont appelées une technique statique en raison de son instantané de l'utilisation des traceurs dans le temps.  La modélisation cinétique, cependant, utilise des données d'image dynamiques où les niveaux de traceur sont continuellement acquis fournissant la résolution temporelle d'adoption de traceur. À partir de la modélisation cinétique des données dynamiques, des valeurs quantitatives comme le flux sanguin et le taux métabolique (c.-à-d., des mesures potentiellement informatives de la dynamique des traceurs) peuvent être extraites, le tout en ce qui concerne l'activité mesurée dans les données d'image. Lorsqu'elles sont combinées avec la double modalité PET-MRI, les données cinétiques spécifiques à la région peuvent être corrélées avec les informations structurelles et pathologiques à haute résolution enregistrées anatomiquement offertes par MRI. L'objectif de ce manuscrit méthodologique est de décrire des techniques détaillées d'exécution et d'analyse des données dynamiques [18F]-NaF-PET-MRI. L'articulation de facette lombaire est un site commun de la maladie dégénérative d'arthrite et une cause commune pour la douleur lombaire axiale.  Des études récentes suggèrent [18F]-NaF-PET peut servir de biomarqueur utile de la maladie facetogénique douloureuse.  L'articulation de la facette lombaire humaine sera donc utilisée comme une région d'intérêt prototypique pour l'analyse dynamique [18F]-NaF-PET-MRI dans ce manuscrit.

Introduction

Les techniques standard d'imagerie clinique de la pathologie osseuse se limitent principalement à caractériser les changements structurels, qui peuvent être non spécifiques. Par exemple, les anomalies morphologiques asymptomatiques liées au vieillissement normal peuvent être indiscernables des altérations dégénératives qui sont responsables de la douleur grave et de l'incapacité1. L'os est un tissu dynamique subissant un remodelage continu avec l'activité concurrente des ostéoblastes, qui produisent la nouvelle matrice osseuse, et les ostéoclastes, dont la fonction est d'éliminer les os minéralisés2. [18F]-NaF est un radiotracer de tomographie par émission de positons (PET) qui permet la visualisation du métabolisme des tissus osseux. [18F]-NaF est chimiquement absorbé dans l'hydroxyapatite dans la matrice d'os par des ostéoblastes et peut ainsi détecter non invasivement l'activité ostéoblastique, détectant ainsi un processus métabolique qui est occulte aux techniques conventionnelles d'imagerie. En conséquence, [18F]-NaF a été utilisé pour caractériser la pathologie osseuse dans un nombre croissant de troubles osseux, y compris les néoplasmes, inflammatoires, et les maladies dégénératives de l'os et les articulations3,4,5 .

Les données de TEP sont le plus souvent analysées de façon semi-quantitative, ce qui peut être facilement exécuté dans la pratique clinique courante avec des valeurs d'utilisation normalisées (VUS). À titre métrique, les VUS sont utiles aux cliniciens car ils représentent l'apport tissulaire par rapport au reste du corps6. Les valeurs des balayages suivants peuvent être employées pour observer des changements dans l'utilisation en raison du traitement ou de la progression de la maladie. La nature numérique des VUS aide également en comparaison entre les patients et entre les balayages successifs dans le même patient. L'algorithme utilisé pour calculer les VUS, Equation 1, fait l'hypothèse que le traceur est également réparti dans tout le corps et que la masse maigre du corps représente avec précision le volume du corps entier. En tant que tel, les VUS sont une mesure semi-quantitative. Pour une région d'intérêt donnée (ROI), SUVmax (la valeur maximale suv dans un roi d'investissement), et lamoyenne SUV (la moyenne de tous les VUS échantillonnés dans un ROI) sont couramment utilisés suv métriques dans la pratique clinique6.

La modélisation cinétique des données TEP dynamiques peut également être effectuée pour une analyse quantitative plus détaillée. Alors que l'acquisition de données SUV est statique, la modélisation cinétique utilise des données d'image dynamiques où les niveaux de traceur sont continuellement acquis fournissant une dimension temporelle.  À partir de la modélisation cinétique plus complexe des données dynamiques, des valeurs quantitatives et des mesures informatives de la dynamique des traceurs peuvent être extraites en ce qui concerne l'activité mesurée dans les données d'image. Un modèle de compartiment à deux tissus d'échantillon utilisé pour la modélisation cinétique dynamique est montré dans la figure 17.  Cp est la concentration de traceur dans le plasma sanguin tandis que Ce et Ct représentent la concentration dans l'espace interstitiel non lié et le traceur lié dans la matrice osseuse cible respectivement. K1, k2, k3, k4, sont 4 paramètres de taux qui décrivent le modèle cinétique pour tracer laver dans / hors et la liaison. K1 décrit le traceur pris à partir du plasma artériel dans l'espace interstitiel (Ct), k2 décrit la fraction de traceur qui diffuse de l'espace interstitiel au plasma, k3 décrit le traceur qui se déplace à partir de interstitielle (Ce) espace à l'os (Ct), et k4 décrit le traceur qui se déplace de l'os (Ct) de retour à l'espace interstitiel (Ce).

Figure 1
Figure 1 . Un modèle de compartiment à deux tissus d'échantillon pour la modélisation cinétique dynamique. Cp est la concentration de traceur dans le compartiment de plasma sanguin, Ce concentration libre et non-spécifiquement liée de traceur dans le tissu, et Ct la concentration spécifiquement liée de traceur dans le tissu. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Le modèle cinétique Patlak produit Ki-Patlak comme mesure du taux d'afflux de radiotraceurs (mL/ccm/min, cm cube et cmcm) de la mare de sang dans la matrice osseuse. Le taux d'afflux de traceurs de la mare de sang à la matrice osseuse peut ensuite être calculé à l'aide de l'équation 2 et de l'équation 3 pour Ki-Patlak et Ki-NonLinear respectivement. Ki-Patlak et Ki-NonLinear sont les taux auxquels [18F]-NaF quitte la mare artérielle et se lie de façon irréversible à une matrice osseuse sous-site, en utilisant les deux modèles respectivement. Une différence entre le modèle cinétique Patlak et non linéaire réside dans leur utilisation des données dynamiques. Le modèle Patlak nécessite l'équilibre pour être atteint et calcule ensuite le taux d'afflux à partir de la pente linéaire établie. Le modèle cinétique Patlak produit des taux d'afflux ki-Patlak, en utilisant un temps de 24 minutes pour l'équilibre de la piscine plasma, Cp, à la piscine non liée, Cu.  Le temps de 24 minutes peut changer en fonction du temps trouvé pour tous les sous-sites pour atteindre l'équilibre avec le pool de plasma dans l'échantillon. Le modèle non linéaire plus rigoureux sur le plan computationnelle utilise l'ensemble des données temporelles pour s'adapter à une courbe.

L'objectif de ce manuscrit méthodologique est de décrire des techniques détaillées pour effectuer dynamique [18F]-NaF-PET-MRI.  L'articulation de facette lombaire est un site commun de la maladiedégénérative d'arthrite et une cause commune pour la douleur lombaire axiale 8.  Des études récentes suggèrent [18F]-NaF-PET-MRI peut servir de biomarqueur utile de la maladie facialtogénique douloureuse9.  Les articulations lombaires humaines d'un patient simple présentant la lombalgie facetogenic seront ainsi analysées comme roi prototypique pour l'analyse dynamique [18F]-NaF-PET-MRI.

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Protocol

Cette étude de faisabilité prospective a recruté des patients après avoir obtenu l'approbation de la CISR de l'étude humaine et s'être conformé aux règlements de la HIPAA.

1. Fantôme

  1. Remplissez un fantôme cylindrique creux avec un insert qui a des cylindres creux avec une gamme de diamètres (5 - 38 mm) avec 185 MBq de [18F]-NaF.
  2. Générer une carte d'atténuation du fantôme à l'aide de CT ou d'un modèle qui a été généré précédemment pour ce fantôme.
  3. Placez le fantôme au centre de PET/MR et acquérez des données TEP pendant 5-10 min enregistrant l'image résultante à l'aide de la console d'imagerie.
  4. Reconstruire à l'aide de la console d'imagerie avec la carte d'atténuation basée sur la ToT à l'aide d'un algorithme qui correspond au même algorithme de reconstruction à utiliser pour l'imagerie des sujets humains.
  5. Calculez l'activité moyenne dans chaque cylindre (gauche et droite) de taille égale pour toutes les tailles à l'aide de freeware AMIDE.
  6. Tabulate l'activité moyenne par rapport à la taille des cylindres.
  7. Calculer les erreurs de volume partiel (PVE) en divisant l'activité moyenne de chaque cylindre par le cylindre de référence moyenne d'activité.
  8. Tracer le PVE par la taille du cylindre.
  9. Utilisez l'équation linéaire entre les tailles de deux cylindres lors de la correction de PVE dans les données du patient.

2. Préparation du patient

  1. Avant de recruter des patients, obtenir l'approbation nécessaire de la CISR de l'étude humaine et se conformer aux règlements de la HIPPA.
  2. Établir des critères d'inclusion et d'exclusion appropriés pour l'étude des intérêts.
    1. Les critères d'inclusion étaient les suivants : adultes, âgés d'au moins 18 ans ayant la capacité de consentir en connaissance de cause; une histoire rapportée de douleur lombaire non-radioculaire axiale ; recommandé par les radiologistes interventionnels de la colonne vertébrale.
    2. Les critères d'exclusion étaient les suivants : l'histoire de la rupture ou de la tumeur de la colonne vertébrale ; les femmes enceintes ou qui allaitent; contre-indications à l'IRM ou à l'administration d'un traceur ou d'un contraste; chirurgie ou instrumentation lombaire antérieure.
  3. Rassembler le consentement éclairé écrit du patient, approuvé par le Comité de la recherche humaine.
  4. Obtenez des données pertinentes d'examen clinique et/ou d'enquête auprès des patients pertinentes à votre étude d'intérêt.
  5. Demandez à la suite d'un changement de sujet dans la robe, d'établir l'accès à l'IV, d'administrer un test de grossesse si la patiente est une femme et en âge de procréer, de vérifier la créatinine/GFR pour l'utilisation sécuritaire du contraste et de récupérer [18F]-NaF dose. Encadrer le patient sur l'importance de rester immobile pendant toute la durée de l'examen.
  6. Placez le patient en supin et les pieds d'abord dans le PET/MRI.

3. Protocole d'imagerie

  1. Utilisez un scanner 3.0 T PET/MRI pour l'acquisition simultanée d'images TEP et MR.
  2. Utilisez la bobine de tableau central d'imagerie moléculaire de tableau postérieur pour l'imagerie m..
  3. Assurez-vous que le FOV des modalités d'imagerie MR et TEP est centré pour couvrir la région de la colonne vertébrale inférieure de T12 à S3.
  4. Les séquences d'IRM clinique pour le protocole de la colonne vertébrale lombaire comprennent : Sagittal T1 (temps de répétition/temps d'écho (TR/TE) 510/8,6 ms, résolution dans l'avion 0,75 mm, résolution à travers l'avion , 4 mm), graisses Sagittal T2 saturées (FS) (TR/TE 4208/86,2 ms, dans l'avion) résolution - 0.75mm, résolution par avion - 4mm) Axial T2 fast relaxation fast spin echo (FRFSE) avec et sans saturation des graisses (TR/TE - 750/9.2 ms, résolution dans l'avion - 0,7mm, résolution à travers l'avion - 4mm), Axial T1 fast spin echo (FSE) Pre Gadolinium (TR/ TE 575/8,9 ms, résolution dans l'avion 0,65 mm, résolution à travers l'avion , 4 mm), Axial T1 FSE Post Gadolinium (TR/TE 562/8,6 ms, résolution dans l'avion - 0,65 mm, résolution à travers l'avion - 4 mm).
  5. Injecter 0,1 mm/kg de gadobutrol (1M Gadavist) contraste dans le patient antecubital fossa IV directement avant d'acquérir les séquences IRM qui en ont besoin.
  6. Avant le balayage dynamique de PET injectent la dose radioactive de [18F]-NaF dans le patient à une concentration de 2.96 MBq/kg de [18F]-NaF.
  7. Effectuer un balayage dynamique de 60 min de TEP à l'aide de 3 phases temporelles distinctes centrées sur la colonne vertébrale inférieure, T12 à S3.
  8. Acquérir la première phase de l'analyse dynamique avec 12 images de 10 s chacune.
  9. Acquérir la deuxième phase de 4 cadres de 30 s chacun.
  10. Acquérir la dernière phase de 14 cadres de 4 min chacun.
  11. Calculer la correction d'atténuation de M. (MRAC) pour la région lombaire de la colonne vertébrale en utilisant la méthode Standard à deux points Dixon. La méthode Dixon segmente les signaux DE la m.r. de la graisse et de l'eau dans l'air, les tissus mous, les poumons et les graisses (mais pas les os).
  12. Assurez-vous que les données PET sont co-enregistrées sur les images FRFSE saturées de graisses Axial T2.
  13. Reconstruire les données PET sur la console en utilisant les paramètres suivants : champ de vue de 60 cm (FOV), 3 mm post-filtre, filtre à axe Z standard, matrice 256 x 256, 28 sous-ensembles, et VPFX (Time of Flight - Ordered Subsets Expectation Maximization, TOF-OSEM) avec 4 itérations .
  14. Assurer la reconstruction comprend le post-traitement pour corriger la décomposition, l'atténuation, la dispersion et le temps mort.

4. Analyse d'image

  1. Demandez au radiologue aveuglé d'interpréter les séquences cliniques d'IRM.
  2. Évaluer les séquences post-contraste t1 supprimées et supprimées de t1 pour classer la synovite à facettes décrite précédemment par Czervionke et Fenton10.
    1. Utilisez le classement de la facette suivante est : IRM grade 0 - aucune anomalie de l'articulation de la facette, 1 - amélioration anormale ou hyperintensité T2 limitée à la capsule articulaire, 2 - amélioration extracapsulaire anormale ou hyperintensité T2 impliquant 'lt; 50% du périmètre de FJ, 3 ' anormal amélioration extracapsulaire ou hyperintensité T2 impliquant le périmètre de FJ, et de 4 - grade 3 avec l'extension de l'oedème dans le neuroforamen, ligementum flavum, pédicle, processus transversal, ou corps vertébral. Comme expliqué dans l'arbitre: Czervionke LF, Fenton DS. Imagerie de M. saturée de graisse dans la détection de l'arthropathy inflammatoire de facette (synovitis de facette) dans la colonne lombaire. 10 Ans et plus

5. Analyse des données

  1. Transférez les images TEP et IRM vers un poste de travail dédié équipé pour analyser les données TEP dynamiques telles que le logiciel PMOD. Analyser les articulations facettes de la colonne lombaire de L1-L2 à L5-S1.
  2. Localiser les régions qui seront évaluées pour [18F]-NaF mesures d'apparprencne : articulations bilatérales à facettes à chaque niveau. Sélectionnez les volumes d'intérêt (VOI) à l'aide d'images anatomiques T2 MR, puis transférez-les aux images PET.
  3. Identifiez le point central de chaque articulation de la facette lombaire en triangulant visuellement avec des images sagittales et axiales de l'avion T2 MR et en enregistrant le nombre de tranches du centre approximatif.
  4. Avec les données du patient ouvertes dans l'onglet Afficher, cliquez sur le bouton VOI à partir de la barre latérale et sélectionnez SPHERE (Object).
  5. Dans la fenêtre prédéfinie qui apparaît, tapez 7,5 mm comme rayon et cliquez sur Créer de nouvelles VOI.
  6. Placer une VOI sphérique (7,5 mm de diamètre) au centre de chaque articulation de la facette en cliquant à gauche sur la facette. Ajustez la sphère en cliquant et en faisant glisser jusqu'à ce qu'elle soit centrée visuellement sur la facette.
  7. Répétez au besoin pour toutes les facettes d'intérêt en cliquant sur Créer de nouvelles VOI et effectuer l'étape 5.5
  8. Placez une VOI sphérique (5 mm de diamètre) dans la crête iliaque droite dans la cavité centrale de la moelle (pour exclure la participation du cortex) comme région de référence. Cliquez sur Créer de nouvelles VOI et cliquez à gauche dans la moelle de l'iliaque droit.
  9. Position VOI afin que les bords sont entièrement à l'intérieur de la moelle.
  10. Assurez-vous que les VOI sont placés de la même façon que l'image montrant les VOI de l'articulation de la facette vertébrale du corps (FJ) à la figure 2 en ce qu'ils encapsulent le centre de l'articulation de la facette.

6. Calculs de VUS et données cinétiques

  1. Pour calculer la fonction d'entrée artérielle placer un VOI cylindrique couvrant deux tranches axiales de l'aorte abdominale. Assurez-vous que le diamètre est égal au diamètre de l'aorte.
  2. Cliquez à droite sur l'image Axial, sélectionnez l'inspectiondes données .
  3. Mesurer le diamètre de l'aorte abdominale proximale à sa bifurcation.
  4. Cliquez à gauche sur le côté droit du mur aortique et déplacez le curseur sur le côté gauche du mur aortique.
  5. Enregistrez la distance du diamètre du mur aortique dans la fenêtre de l'inspecteur de données. Ceci sera utilisé pour calculer le coefficient partiel de correction de volume (PVC).
  6. Cliquez à gauche sur le bouton VOI à partir de la barre latérale, sélectionnez CIRCLE (ROI).
  7. Créer un roi-roi de cercle avec un rayon spécifié de la moitié du diamètre mesuré précédemment à l'étape 6.5
  8. Cliquez sur Créer de nouvelles VOI et cliquez à gauche au centre de l'aorte, repositionner si nécessaire, pour s'assurer que le cercle se rapproche de la position du mur aortique.
  9. Descendre une tranche dans le plan axial et répéter les étapes 6.7-6.9, ce qui rend un cylindre à partir des deux retours sur investissement circulaires.

7. Correction partielle du volume PET

REMARQUE : En raison de la PVE, l'activité du traceur est sous-estimée par rapport à la taille de la cible. Par conséquent, des mesures sont prises pour corriger le PVE.

  1. Utilisez les coefficients de récupération qui ont été dérivés plus tôt en utilisant le pet /CT fantôme en traçant la taille du diamètre du cylindre par rapport au rapport de l'activité récupérée à l'activité réelle.
  2. Appliquer les coefficients de récupération sur la mesure basée sur l'image sur l'aorte descendante pour créer une entrée artérielle corrigée en volume partiel.
  3. Remplacer cette entrée artérielle corrigée en volume partiel dans PMOD pour une utilisation dans la modélisation cinétique et la quantification précise de la cinétique traceur.

8. Calculs de VUS et données cinétiques

Remarque : L'algorithme utilisé pour calculer la valeur d'utilisation standard (VUS), L'équation 1, fait l'hypothèse que le traceur est également réparti dans tout le corps et que la masse maigre du corps représente avec précision le volume du corps entier. Par conséquent, les VUS sont appelés mesure semi-quantitative.
Équation 1 : Valeur d'intérêt standard
Equation 1

  1. Calculez les valeursmoyennes du VUSmaxet du VUS pour chaque sous-site en utilisant le point de temps de 60 minutes.
    Remarque : Le modèle de compartiment à deux tissus utilisé pour la modélisation cinétique est présenté à la fige 1. Cp est la concentration de traceur dans le plasma sanguin tandis que Ce et Ct représentent la concentration dans l'espace interstitiel non lié et le traceur lié dans la matrice osseuse cible respectivement. K1, k2, k3, k4, sont 4 paramètres qui décrivent le modèle cinétique pour tracer laver dans / hors et la liaison.
  2. Utiliser le compartiment à deux tissus irréversible pour le modèle linéaire Patlak et les modèles de régression non linéaire pendant l'analyse cinétique
    Note: Un modèle de compartiment irréversible à deux tissus est utilisé pour calculer les constantes du taux d'afflux spécifique à la région (en min-1) pour [18F]-NaF11.
  3. Assurez-vous que le temps d'équilibre est réglé à 24 minutes lors de l'utilisation du modèle cinétique Patlak
  4. Entrée k4 '0 lors de l'utilisation du modèle de régression non linéaire pour produire des taux d'afflux Ki-NonLinear.
  5. Calculez le taux d'afflux de traceurs de la mare de sang à la matrice osseuse à l'aide de l'équation 2 et de l'équation 3 pour Ki-Patlak et Ki-NonLinear respectivement. Ki-Patlak et Ki-NonLinear sont les taux auxquels [18F]-NaF quitte la mare artérielle et se lie de façon irréversible à une matrice osseuse sous-site, en utilisant les deux modèles respectivement.
    1. Équation 2: Patlak Graphical Kinetic Model
      Equation 2Interception
    2. Équation 3: Modèle cinétique de régression non linéaire
      Equation 3

9. Analyse statistique

  1. Utilisez une analyse de régression linéaire pour évaluer si [18F]-NaF Ki-Patlak taux d'afflux a été corrélé à: SUVmoyenne, SUVmax, Ki-NonLinear, et toutes les notes de notation clinique spécifique à l'étude.
  2. Utiliser le test t à deux queues et la corrélation Pearson pour vérifier la signification statistique dans les corrélations antérieures.

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Representative Results

18 ans, états-unis qui Les valeurs d'utilisation de NaF-PET sont mesurées dans les joints bilatéraux de facette aux niveaux vertébral de L1-L2 par L5-S1 pour un total de 10 ROIs dans un patient représentatif simple présentant la douleur lombaire axiale. Représentant [18F]-NaF-PET, graisse axiale T2 supprimée, et axial T1 post-contraste graisse-supprimée sédel les images MR à travers le niveau des articulations de facette L3-L4 sont montrés dans la figure 2.  Le Ki-Patlak, SUVmoyenne, SUVmax, et IRM facette arthropathy grade pour chacune des 10 articulations de facettes échantillonnées dans un patient représentatif sont résumés dans le tableau 1. Ki-Patlak taux d'afflux sont tracés à nouveauSUV moyenne et IRM à base de facettes des grades arthropathy dans la figure 3.  Dans ce cas représentatif, l'articulation de facette avec la catégorie la plus élevée de l'arthropathy dégénérative de facette (l3-L4 gauche)a les valeursmoyennes de Ki-Patlak et de SUV les plus élevées.

Figure 2
Figure 2 . Représentant [18F]-NaF-PET et MR images des articulations à facettes lombaires. A) Axial [18F]-NaF-PET SUV image à travers les articulations à facettes L3-L4 révélant l'apport radiotracer asymétrique sur la gauche.  Les cercles en pointillés rouges décrivent le retour sur investissement approximatif pour l'analyse de chaque articulation de la facette.  Axial T2 fat-suppressed (B) and axial T1 post-contrast fat-suppressed (C) images through the L3-L4 level in the same patient showing aymmetric left-sided péri-facet edema and enhancement (white arrows in B and C respectivement). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 . Ki-Patlak parcelles: Ki-Patlak contre SUVmoyenne (A) et Ki-Patlak contre IRM facet arthropathy grade (B) pour tous les 10 articulations facettel dans un patient représentatif. Le point de données isolé unique avec le Ki-Patlakrelativement élevé,la moyennede SUV, et le grade de facette de MRI dans le quadrant droit supérieur de chaque parcelle correspond aux patients laissés l'articulation de facette de L3-L4. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Joint de facette Ki-Patlak mL/ccm/min VUSmoyen VUSmax Catégorie IRM
Droite L1-L2 0.015 3.1 5.4 1
Gauche L1-L2 0.009 2.4 5.4 1
Droite L2-L3 0.014 2.9 5.9 1
Gauche L2-L3 0.012 2.8 5.7 1
Droite L3-L4 0.013 2.7 5.4 1
Gauche L3-L4 0.028 7 13.6 3
Droite L4-L5 0.011 2.9 5.5 1
Gauche L4-L5 0.014 3.3 5.7 1
Droite L5-S1 0.011 3.3 6.6 1
Gauche L5-S1 0.013 3.3 5.9 0
mL/ccm/min-millilitres par
centimètre cube par min

Tableau 1 : Ki-Patlak,SUV moyen, SUVmax, et IRM facette arthropathy grade pour chacune des 10 articulations de facettes échantillonnées dans un patient représentatif.

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Discussion

Dans ce manuscrit méthodologique, nous avons fourni des informations sur l'utilité potentielle de la dynamique [18F]-NaF-PET-MRI pour l'évaluation d'un large éventail de pathologies osseuses et avons décrit les techniques pour l'image dynamique [18F]-NaF-PET-MRI l'acquisition et l'analyse utilisant les joints lombaires humains comme régions prototypiques d'intérêt. La double modalité PET-MRI permet l'acquisition de données TEP dynamiques sur une période similaire à celle requise pour l'acquisition de données MR seule, maximisant ainsi le chevauchement du temps d'analyse. Tandis que MRI fournit l'imagerie structurale à haute résolution de la colonne vertébrale qui peut facilement identifier un large éventail de pathologies d'os, l'addition de PET dynamique quantitative avec PET-MRI hybride peut ajouter l'avantage en tant que biomarqueur fonctionnel du chiffre d'affaires actif d'os. Bien que nous décrivions des techniques pour la double modalité PET-MRI, nos méthodes pourraient être facilement adaptées pour pet seulement ou combinés PET-CT ensembles de données.

Les valeurs de SUV font l'hypothèse que le radiotracer est également réparti dans tout le corps et base la mesure au loin d'un coefficient maigre de masse de corps. Les indices cinétiques de l'apprepat radiotraceur tels que Ki-Patlak d'autre part mesurent des concentrations spécifiques de radiotraceur atteignant la cible par l'intermédiaire du système artériel sur la durée de l'analyse. Ces informations supplémentaires peuvent révéler les changements subtils dans le flux du traceur vers les régions d'intérêt qui seraient autrement manquées.  Brenner et ses collègues ont déjà signalé une relation linéaire entre lamoyenneSUV , SUVmax et Ki-Patlak dans un large éventail de conditions osseuses normales et pathologiques12. Les travaux antérieurs ont en outre démontré une forte corrélation linéaire positive entre Ki-Patlak des articulations de facettes et des mesures cliniques de la lombalgie facetogénique13.  Des essais cliniques potentiels sont en cours pour évaluer le potentiel de [18F]-NaF-PET-MRI pour aider à la planification du traitement et à la surveillance longitudinale de la maladie à facettes lombaire dégénérative. Bien qu'aux premiers stades de la traduction clinique, l'analyse dynamique [18F]-NaF-PET-MRI présente un grand potentiel pour une variété de maladies osseuses et articulaires courantes.

En plus de la lombalgie facetogénique, il existe de nombreuses applications potentielles pour cette technologie.  Par exemple, l'activité ostéoblastique menant aux ostéophytes hypertrophiques trouvés dans les joints avec la spondylarthrite ankylosante est commandée par les cytokines inflammatoires, les protéines sans ailes (wnt) et les protéines morphogenic d'os. Les protéines Wnt agissent pour provoquer une réponse squelettique anabolisante14. Une protéine régulatrice de wnt connue sous le nom de Dickkopf, DKK, rivalise avec wnt et régule ainsi l'activité ostéoblastique. Des niveaux plus bas de DKK ont comme conséquence l'activité ostéoblastique accrue et la formation accrue d'os dans les patients ankylosants de spondylsite. La voie de la cytokine inflammatoire à l'activité ostéoblastique n'est pas encore connue15. La connexion entre ces voies dans la spondylarthrite ankylosante et l'activité pathologique ostéoblastique dans l'arthrose est purement spéculative en ce moment. Mais, il a été démontré par l'analyse immunohistochimique des articulations de facette que la spondylarthrite ankylosante et l'arthrose peuvent partager un mécanisme de réparation de la formation de nouveaux os par l'activité ostéoblastique15. Ces changements dans l'activité ostéoblastique peuvent être observés quantitativement utilisant les techniques [18F]-NaF-PET-MRI PET PET décrites ci-contre.

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Disclosures

Les auteurs n'ont rien à révéler

Acknowledgments

Le soutien à la recherche a été fourni par NIH P50AR060752 et GE Healthcare. Nous tenons à saluer le soutien de Vahid Ravanfar.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gadolinium Contrast agent (Gadovist) Bayer na 1.0mmol/ml solution for IV injection.
[18F]-NaF Radiotracer na na 2.96 MBq/kg
GE Signa PET-MRI Scanner General Electric na 3.0Tesla 60cm Bore PET-MRI scanner
PMOD Kinetic Modeling Software PMOD Technologies, LLC na Version 3.8

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References

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Médecine Numéro 150 Fluorure de Sodium PET facette ostéoblaste VUS Patlak cinétique PMOD
Analyse quantitative [<sup>18</sup>F]-Naf-PET-MRI pour l'évaluation du chiffre d'affaires dynamique d'os dans un patient présentant la douleur lombaire facetogenic
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Jenkins, N. W., Iriondo, C., Shah,… More

Jenkins, N. W., Iriondo, C., Shah, V., Bahroos, E., Ravanfar, V., Regan, M., Seo, Y., Dillon, W. P., Majumdar, S., Talbott, J. F. Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain. J. Vis. Exp. (150), e58491, doi:10.3791/58491 (2019).

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