Summary
Imaging teknikker som reflekterer dynamisk benomsetning kan hjelpe i karakteriserer et bredt spekter av bein patologi. Vi presenterer detaljerte metoder for å utføre og analysere dynamiske [18F]-NAF-pet-MRI-data hos en pasient med facetogenic ryggsmerter ved å bruke korsrygg fasett leddene som en prototypiske region av interesse.
Abstract
Imaging teknikker som reflekterer dynamisk benomsetning kan hjelpe i karakteriserer et bredt spekter av bein patologi. Bone er et dynamisk vev gjennomgår kontinuerlig remodeling med konkurrerende aktivitet av osteoblaster, som produserer den nye Ben matrise, og osteoklaster, hvis funksjon er å eliminere mineralisert bein. [18F]-NaF er et positron utslipps TOMOGRAFI (pet) radiotracer som muliggjør visualisering av bein metabolisme. [18F]-NaF er kjemisk absorbert i hydroksyapatitt i Ben matrisen ved osteoblaster og kan dermed invasivt oppdage osteoblastaktivitet aktivitet, som er okkult til konvensjonelle Bildeteknikker. Kinetic modellering av dynamiske [18F]-NAF-pet data gir detaljerte kvantitative tiltak av bein metabolisme. Konvensjonelle semi-kvantitative PET-data, som benytter standardiserte opptaks verdier (SUV) som et mål på radiotracer aktivitet, er referert til som en statisk teknikk på grunn av sitt øyeblikksbilde av Tracer opptak i tid. Kinetic modellering, men utnytter dynamiske bildedata der Tracer nivåer er kontinuerlig ervervet gi Tracer opptak Temporal oppløsning. Fra kinetisk modellering av dynamiske data, kvantitative verdier som blodstrøm og metabolske rate (dvs. potensielt informative beregninger av Tracer dynamikk) kan trekkes ut, alle med hensyn til den målte aktiviteten i bildet data. Når det kombineres med dual modalitet PET-MRI, kan regionspesifikke kinetisk data være korrelert med anatomisk registrert høyoppløselig strukturell og patologisk informasjon som gis av MRI. Målet med dette metodisk manuskriptet er å skissere detaljerte teknikker for å utføre og analysere dynamiske [18F]-NAF-pet-MRI-data. Korsryggen fasett felles er en vanlig side av degenerative artritt sykdom og en vanlig årsak til aksial ryggsmerter. Nyere studier antyder [18F]-NAF-pet kan tjene som en nyttig biomarkør av smertefull facetogenic sykdom. Den menneskelige korsrygg fasett felles vil derfor bli brukt som en prototypiske region av interesse for dynamisk [18F]-NAF-pet-MRI-analyse i dette manuskriptet.
Introduction
Standard klinisk tenkelig teknikker av Ben patologi er i hovedsak begrenset til karakteriserer strukturelle endringer, som kan være uspesifisert. For eksempel kan asymptomatisk morfologiske unormalt knyttet til normal aldring være umulig å skille fra degenerative forandringer som er ansvarlig for sterke smerter og uførhet1. Bone er en dynamisk vev gjennomgår kontinuerlig remodeling med konkurrerende aktivitet av osteoblaster, som produserer den nye Ben matrise, og osteoklaster, hvis funksjon er å eliminere mineralisert bein2. [18F]-NaF er en positron utslipps TOMOGRAFI (pet) radiotracer som muliggjør visualisering av benvev metabolisme. [18F]-NaF er kjemisk absorbert i hydroksyapatitt i benet matrise av osteoblaster og kan dermed invasivt oppdage osteoblastaktivitet aktivitet, og dermed oppdage en metabolsk prosess som er okkult til konvensjonelle Imaging teknikker. Som et resultat, [18F]-NaF har vært brukt til karakteriserer Ben patologi i et økende antall beinlidelser inkludert svulster, inflammatorisk, og degenerative sykdommer i bein og ledd3,4,5 .
PET-data analyseres vanligvis på en semi-kvantitativ måte, som enkelt kan utføres i rutinemessig klinisk praksis med standardiserte opptaks verdier (SUV-er). Som en beregning er SUV-er nyttige for klinikere som de representerer vev opptak i forhold til resten av kroppen6. Verdier fra påfølgende skanninger kan brukes til å observere endringer i opptaket som følge av behandling eller sykdomsprogresjon. Den numeriske typen SUV-er bidrar også til sammenligning mellom pasienter og mellom påfølgende skanninger i samme pasient. Algoritmen som brukes til å beregne SUV-er, Formel 1, gjør antagelsen om at Tracer er like fordelt i kroppen og at lean body mass representerer hele kroppen volum. Som sådan, SUV er en semi-kvantitativ måling. For en gitt region av interesse (ROI), SUVMax (maksimal SUV verdi innenfor en ROI), og SUVMean (gjennomsnittet av alle SAMPLET SUV innen en ROI) er ofte brukt SUV beregninger i klinisk praksis6.
Kinetic modellering av dynamisk PET data kan også utføres for mer detaljert kvantitativ analyse. Mens SUV data oppkjøpet er statisk, utnytter kinetisk modellering dynamiske bildedata der Tracer nivåer er kontinuerlig ervervet gi en temporal dimensjon. Fra de mer komplekse kinetisk modellering av dynamiske data, kvantitative verdier og informative beregninger av Tracer dynamikk kan trekkes ut med hensyn til den målte aktiviteten i bildedataene. En prøve to-tissue kupé modell ansatt for dynamisk kinetisk modellering er vist i figur 17. Cp er konsentrasjonen av Tracer i blodet plasma mens ce og ct representerer konsentrasjonen i ubundet interstitiell plass og bundet Tracer i målet Ben matrise hhv. K1, 2k, k3, k4, er 4 rate parametre som beskriver kinetisk modell for Tracer vask inn/ut og binding. K1 beskriver Tracer tatt opp fra arteriell plasma i interstitiell Space (Ct), k2 beskriver brøkdel av Tracer som diffunderer tilbake fra interstitial Space til plasma, k3 beskriver Tracer som beveger seg fra interstitiell (Ce) plass til bein (ct), og k4 beskriver Tracer som beveger seg fra bein (ct) tilbake til interstitial Space (ce).
Figur 1 . En prøve to-tissue kupé modell for dynamisk kinetisk modellering. Cp er Tracer konsentrasjonen i blodplasma rommet, Ce gratis og ikke-spesielt bundet Tracer konsentrasjon i vev, og Ct spesielt bundet Tracer konsentrasjon i vevet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Den Patlak kinetisk modellen produserer Ki_Patlak som et mål på radiotracer tilstrømningen rate (ml/CCM/min, kubikk cm = ccm) fra blod bassenget i beinet matrise. Den Tracer tilstrømningen rate fra blod bassenget til benet matrise kan deretter beregnes ved hjelp av ligning 2 og ligning 3 for ki_Patlak og ki_NonLinear hhv. Ki_Patlak og ki_NonLinear er satsene som [18F]-NaF forlater arteriell blod bassenget og irreversibelt binder seg til et sekundært område Ben matrise, ved hjelp av de to modellene hhv. En forskjell mellom Patlak og ikke-lineær kinetisk modell er i deres utnyttelse av de dynamiske dataene. Den Patlak modellen krever likevekt skal oppfylles, og deretter beregner tilstrømningen rate fra etablerte lineær skråning. Den Patlak kinetisk modell produserer Ki_Patlak tilstrømningen priser, ved hjelp av en 24-minutters tid til likevekts av plasma pool, cp, til ubundet bassenget, cu. 24-minutters tid kan endres avhengig av tid funnet for alle sekundære områder å nå likevekts med plasma bassenget i utvalget. Jo mer beregningsmessig streng ikke-lineær modell bruker helheten av de timelige dataene til å passe en kurve.
Målet med dette metodisk manuskriptet er å skissere detaljerte teknikker for å utføre dynamiske [18F]-NAF-pet-MRI. Korsryggen fasett felles er en vanlig side av degenerative artritt sykdom og en vanlig årsak til aksial ryggsmerter8. Nyere studier tyder [18F]-NAF-pet-MRI kan tjene som en nyttig biomarkør av smertefulle facetogenic sykdom9. Den menneskelige korsrygg fasett leddene fra en enkelt pasient med facetogenic ryggsmerter vil dermed bli analysert som en prototypiske ROI for dynamisk [18F]-NAF-pet-MRI analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne potensielle mulighetsstudie rekruttert pasienter etter innhenting Human Study IRB godkjenning og overholdelse av HIPAA-regelverket.
1. fantom
- Fyll en hul sylindrisk fantom med en innsats som har hule sylindere med en rekke diametre (5-38 mm) med 185 MBq av [18F]-NaF.
- Generer et dempings kart over Fantomet ved hjelp av CT eller en mal som ble generert tidligere for dette Fantomet.
- Sted det Phantom inn i senter av PET/herr og erverve PET data for 5-10 min innspillingen det resulterende image benytter det tenkelig konsollen.
- Rekonstruere ved hjelp av bilde konsollen med CT-basert dempings kart ved hjelp av en algoritme som samsvarer med den samme gjenoppbyggings algoritmen som skal brukes for bildebehandlings personer.
- Beregn gjennomsnittlig aktivitet i hver sylinder (venstre og høyre) av samme størrelse for alle størrelser ved hjelp freeware AMID.
- Tabulere gjennomsnittlig aktivitet kontra sylinder størrelse.
- Beregn delvis volum feil (PVE) ved å dele gjennomsnittlig aktivitet av hver sylinder av referanse sylinder bety aktivitet.
- Plotte PVE av størrelsen på sylinderen.
- Bruk den lineære ligningen mellom to-sylinder størrelser ved korrigering for PVE i pasientens data.
2. forberedelse av pasienten
- Før du rekrutterer pasienter, Skaff nødvendig Human Study IRB godkjennelse og overhold HIPPA regelverk.
- Etablere passende inkludering og ekskludering kriterier for studiet av interesse.
- Inkluderings kriteriene var som følger: voksne, minst 18 år gammel med kapasitet til informert samtykke; en rapportert historie om aksial ikke-radicular lav Ryggsmerte; anbefalt av ryggraden interventional radiologer.
- Utelukkelse kriterier var som følger: historien om brudd eller tumor i ryggraden; kvinner som er gravide eller ammer; kontraindikasjoner for å ha Mr eller administrering av Tracer eller kontrast; før korsrygg kirurgi eller instrumentering.
- Innhente pasientens skriftlige informerte samtykke, godkjent av komiteen for Human Research.
- Innhente relevante kliniske undersøkelses-og/eller pasient undersøkelsesdata som er relevante for ditt studium av interesse.
- Har emne endring i kjolen, etablere IV tilgang, administrere graviditetstest Hvis pasienten er kvinnelig og barn-bærende alder, sjekk kreatinin/GFR for sikker bruk av kontrast, og hente [18F]-NaF dose. Coach pasienten på viktigheten av gjenværende fortsatt gjennom hele varigheten av eksamen.
- Plasser pasient liggende og-føtter først i PET/MRI.
3. bilde protokoll
- Bruk en 3,0 PET/MRI scanner for samtidig PET og MR image oppkjøpet.
- Bruk det bakre array sentrale molekylær Imaging array coil for MR Imaging.
- Sikre det FOV av begge to herr og PET tenkelig modaliteter er sentrert å dekket det lavere ryggrad område fra T12 å S3.
- Den kliniske Mr-sekvenser for korsrygg raden protokollen inkluderer: sagittal T1 (repetisjon tid/ekko tid (TR/TE) = 510/8.6 MS, in-fly resolution = 0,75 mm, gjennom-flyet oppløsning = 4mm), sagittal T2 fett mettet (FS) (TR/TE = 4208/86.2 MS, in-plane oppløsning = 0,75 mm, gjennom-flyet oppløsning = 4mm) aksial T2 rask avslapping rask spin Echo (FRFSE) med og uten fett metning (TR/TE = 750/9.2 MS, in-plane oppløsning = 0.7 mm, gjennom-Plane oppløsning = 4mm), aksial T1 rask spin ekko (FSE) pre gadolinium (TR/ TE = 575/8.9 MS, i-plan-oppløsning = 0.65 mm, oppløsning for gjennom flyet = 4mm), aksial T1 FSE post gadolinium (TR/TE = 562/8.6 MS, in-plan-oppløsning = 0.65 mm, oppløsning for gjennom-plan = 4mm).
- Injiser 0,1 mm/kg gadobutrol (1M Gadavist) i pasientens antecubital Fossa IV direkte før du anskaffer MRI-sekvensene som krever det.
- Før den dynamiske PET-skanningen injiserer den radioaktive dosen [18f]-NaF inn i pasienten ved en konsentrasjon på 2,96 MBq/kg [18F]-NAF.
- Utfør en 60 min av dynamisk PET skanning ved hjelp av 3 separate timelige faser sentrert over den nedre ryggraden, T12 til S3.
- Tilegne seg den første fasen av dynamisk skanning med 12 bilder av 10 s hver.
- Tilegne seg den andre fasen av 4 bilder av 30 s hver.
- Tilegne seg den siste fasen av 14 rammer på 4 min hver.
- Beregn MR demping korreksjon (MRAC) for korsryggen regionen ved hjelp av standard to-punkts Dixon-metoden. Dixon-metoden deler MR-signalene med fett og vann i luft, bløtvev, lunge og fett (men ikke bein).
- Sikre PET data er co-registrert til aksial T2 fett mettet FRFSE bilder.
- Rekonstruere PET-data på konsollen ved hjelp av følgende parametere: 60 cm synsfelt (FOV), 3 mm post-filter, standard Z-akse filter, 256 x 256 matrise, 28 delsett, og VPFX (time of Flight-bestilte delsett forventning maksimering, TOF-AEROPOSTALE) med 4 gjentakelser .
- Sikre rekonstruksjon inkluderer etterbehandling for å korrigere for forfall, demping, scatter, og død tid.
4. bildeanalyse
- Har blindet radiolog tolke klinisk MRI-sekvenser.
- Evaluere fett-undertrykt T2-vektet og fett undertrykt T1-vektet post-kontrast sekvenser for gradering fasett synovitt som tidligere beskrevet av Czervionke og Fenton10.
- Bruk følgende fasett gradering er: MRI grade 0 = ingen unormalt av fasett leddet, 1 = unormal ekstrautstyr eller T2 hyperintensity begrenset til felles kapsel, 2 = unormal extracapsular ekstrautstyr eller T2 hyperintensity som involverer < 50% av FJ omkrets, 3 = unormal extracapsular ekstrautstyr eller T2 hyperintensity som involverer > 50% av FJ omkrets, og 4 = grad 3 med forlengelse av ødem i neuroforamen, ligementum flavum, pedicle, tverrgående prosess, eller vertebrale kroppen. Som forklart i Ref: Czervionke LF, Fenton DS. Fett-mettet MR Imaging i påvisning av inflammatorisk fasett artropati (fasett synovitt) i korsryggen. 10 andre
5. data analyse
- Overfør PET-og MRI-bilder til en dedikert arbeidsstasjon som er utstyrt for å analysere dynamiske PET-data, for eksempel programvare PMOD. Analyser fasett leddene i korsryggen fra L1-L2 til L5-S1.
- Finn områder som vil bli evaluert for [18F]-NaF opptak målinger: bilaterale fasett leddene på hvert nivå. Velg volum av interesse (VOI) ved hjelp av anatomiske T2 MR bilder og deretter overføre til PET bilder.
- Identifiser midtpunktet av hver korsrygg fasett felles ved visuelt triangulating med sagittal og aksial fly T2 MR bilder og opptak skive nummeret til omtrentlig sentrum.
- Når pasientdataene er åpne i kategorien Vis, klikker du på VOI-knappen fra sidepanelet og velger sfære (objekt).
- Innenfor forhåndsdefinerte vinduet som dukker opp, skriver i 7,5 mm som radius og klikk på Opprett ny VOI.
- Plasser en sfærisk VOI (7,5 mm diameter) i midten av hver fasett felles ved å venstre klikke på fasett. Juster sfæren ved å venstre klikke og dra til visuelt sentrert på fasett.
- Gjenta som nødvendig for alle fasetter av interesse ved å klikke på Opprett nye VOI og utføre trinn 5,5
- Plasser en sfærisk VOI (5 mm diameter) i høyre iliaca Crest i den sentrale margen hulrom (for å utelukke cortex involvering) som en referanse region. Klikk Opprett ny VOI og venstre klikk i margen på høyre iliaca.
- Posisjon VOI så kantene er innenfor marg helt.
- Sørg VOI ' s er plassert på samme måte som bildet viser vertebrale kroppen fasett felles (FJ) VOIs i figur 2 i at de kapsler inn midten av fasett joint.
6. SUV beregninger og Kinetic data
- For å beregne arteriell input-funksjonen plasserer en sylindrisk VOI som dekker to aksial skiver av abdominal aorta. Sørg for at diameteren er lik aorta diameter.
- Høyreklikk på aksial bildet, velg data inspeksjon.
- Mål diameteren av abdominal aorta proksimale til dens bifurkasjonen.
- Venstre klikk på høyre side av aorta veggen og flytte markøren til venstre side av aorta veggen.
- Registrere avstanden til aorta veggen diameter i data inspektør vinduet. Dette vil bli brukt til å beregne den delvise volum korrigerings koeffisienten (PVC).
- Venstre klikk VOI knappen fra sidepanelet, velg Circle (ROI).
- Opprett en sirkel ROI med en spesifisert radius på halvparten av den tidligere målte diameteren i trinn 6,5
- Klikk på Opprett ny VOI og venstre klikk i midten av aorta, flytte om nødvendig, for å sikre sirkel tilnærmet aorta veggen posisjon.
- Ned en skive i aksial planet og gjenta trinn 6,7-6.9, og dermed gjør en sylinder fra de to sirkulære ROI ' s.
7. PET delvis kvantum rettelsen
Merk: på grunn av PVE er Tracer aktiviteten undervurdert i forhold til størrelsen på målet. Derfor er det tatt skritt for å korrigere for PVE.
- Bruk gjenopprettings koeffisienter som ble avledet tidligere ved hjelp av PET/CT-fantom ved å plotte størrelsen på sylinder diameteren i forhold til forholdet mellom gjenvunnet aktivitet og sann aktivitet.
- Påfør gjenoppretting koeffisienter til bilde-basert måling over den synkende aorta for å skape en delvis volum korrigert arteriell input.
- Erstatt dette delvis-volum korrigert arteriell input i PMOD for bruk i kinetisk modellering og nøyaktig kvantifisering av Tracer Kinetics.
8. SUV beregninger og Kinetic data
Merk: algoritmen som brukes til å beregne standard opptak verdi (SUV), Formel 1, gjør antagelsen at Tracer er like fordelt i hele kroppen og at lean body mass nøyaktig representerer hele kroppen volum. Derfor er SUV-er referert til som en semi-kvantitativ måling.
Ligning 1: standard opptak verdi
- Beregn SUVMax, og SUVbety verdier for hvert sekundære område ved hjelp av 60-minutters tid punkt.
Merk: den to-tissue kupé modellen som brukes for kinetisk modellering er vist i fig 1. Cp er konsentrasjonen av Tracer i blodet plasma mens ce og ct representerer konsentrasjonen i ubundet interstitiell plass og bundet Tracer i målet Ben matrise hhv. K1, 2k,3k, k4, er 4 parametre som beskriver kinetisk modell for Tracer Wash inn/ut og binding. - Bruk to-tissue kupé irreversible for Patlak lineær modell og ikke-lineær regression modeller under kinetisk analyse
Merk: en to-vevs irreversible kupé modell brukes til å beregne regionspesifikke strøm sats konstanter (i min-1) for [18F]-NaF11. - Sørg for at tid til likevekt er satt til 24 minutter når du bruker Patlak kinetisk modell
- Input k4 = 0 når du bruker den lineære regresjon modellen til å produsere ki_NonLinear tilstrømningen priser.
- Beregn Tracer tilstrømningen rate fra blod bassenget til benet matrise ved hjelp av ligning 2 og ligning 3 for ki_Patlak og ki_NonLinear hhv. Ki_Patlak og ki_NonLinear er satsene som [18F]-NaF forlater arteriell blod bassenget og irreversibelt binder seg til et sekundært område Ben matrise, ved hjelp av de to modellene hhv.
-
Ligning 2: Patlak grafisk Kinetic modell
+ Skjæringspunkt -
Ligning 3: ikke-lineær regresjon Kinetic modell
-
Ligning 2: Patlak grafisk Kinetic modell
+ Skjæringspunkt
9. statistisk analyse
- Bruk en lineær regresjonsanalyse til å evaluere om [18F]-NaF Ki_Patlak tilstrømningen rate var korrelert til: SUVMean, SUVMax, Ki_NonLinear, og eventuelle kliniske scoring karakterer spesifikke for studien.
- Bruk tosidig t-test og Pearson korrelasjon å teste for statistisk betydning i tidligere sammenhenger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
18 av år NaF-PET opptak verdier måles i den bilaterale fasett leddene på L1-L2 gjennom L5-S1 vertebrale nivåer for totalt 10 ROIs i en enkelt representant pasient med aksial lav ryggsmerter. Representant [18F]-NAF-pet, aksial T2 fett undertrykt, og aksial T1 post-kontrast fett-undertrykt Mr-bilder gjennom nivået på L3-L4 fasett leddene er vist i figur 2. Ki_Patlak, SUVMean, SUVMax, og MRI fasett artropati klasse for hver av de 10 samplet fasett leddene i en representativ pasient er oppsummert i tabell 1. Ki_Patlak tilstrømningen priser er PLOTTET igjen SUVMean og MRI-baserte fasett artropati karakterer i Figur 3. I dette representative tilfellet har fasett leddet med høyest MRI-grad av degenerative fasett artropati (venstre-sidig L3-L4) den høyeste Ki_Patlak og SUVMean verdier.
Figur 2 . Representant [18F]-NAF-pet og Mr bilder av korsryggen fasett ledd. A) aksial [18F]-NaF-pet SUV bilde gjennom L3-L4 fasett leddene avslørende asymmetrisk radiotracer opptak til venstre. Rød-stiplede sirkler skisserer omtrentlig avkastning for analyse av hver fasett felles. Aksial T2 fett-undertrykt (B) og aksial T1 post-kontrast fett-undertrykt (C) bilder gjennom L3-L4 nivå i samme pasient som viser asymmetrisk venstreorienterte Peri-fasett ødem og ekstrautstyr (hvite piler i B og C (henholdsvis). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3 . Ki_Patlak tomter: ki_Patlak versus SUVMean (A) og Ki_Patlak versus MRI fasett artropati grade (B) for alle 10 korsrygg fasett leddene i en representant pasient. Enkelt isolert datapunkt med relativt forhøyede Ki_Patlak, SUVMEAN, og MRI fasett grade i øvre høyre kvadrant av hvert plott tilsvarer pasientene venstre L3-L4 fasett joint. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Fasett joint | Ki_Patlak ml/CCM/min * | SUVbety | SUVMax | MRI-vurdering |
| Høyre L1-L2 | 0,015 | 3,1 | 5,4 | 1 |
| Venstre L1-L2 | 0,009 | 2,4 | 5,4 | 1 |
| Høyre L2-L3 | 0,014 | 2,9 | 5,9 | 1 |
| Venstre L2-L3 | 0,012 | 2,8 | 5,7 | 1 |
| Høyre L3-L4 | 0,013 | 2,7 | 5,4 | 1 |
| Venstre L3-L4 | 0,028 | 7 | 13,6 | 3 |
| Høyre L4-L5 | 0,011 | 2,9 | 5,5 | 1 |
| Venstre L4-L5 | 0,014 | 3,3 | 5,7 | 1 |
| Høyre L5-S1 | 0,011 | 3,3 | 6,6 | 1 |
| Venstre L5-S1 | 0,013 | 3,3 | 5,9 | 0 |
| * mL/CCM/min = milliliter per kubikkcentimeter per min |
Tabell 1: Ki_Patlak, SUVMean, SUVMax, og MRI fasett artropati klasse for hver av de 10 samplet fasett leddene i en representant pasient.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I dette metodisk manuskriptet har vi gitt bakgrunn om den potensielle nytten av dynamisk [18f]-NAF-pet-MRI for evaluering av et bredt spekter av bein sykdommer og har skissert teknikkene for dynamisk [18F]-NAF-pet-MRI image oppkjøp og analyse ved hjelp av menneskets korsrygg fasett leddene som prototypiske regioner av interesse. Dual modalitet PET-MRI gir mulighet for oppkjøp av dynamisk PET data over en tidsperiode som ligner på det som kreves for MR data oppkjøpet alene, og dermed maksimere overlapping av skanningen tid. Mens MRI gir høyoppløselige strukturelle bilder av ryggraden som lett kan identifisere et bredt spekter av bensykdommer, kan tillegg av kvantitative dynamiske kjæledyr med hybrid PET-MRI legge til fordel som en funksjonell biomarkør av aktiv benomsetning. Selv om vi beskriver teknikker for dual modalitet PET-MRI, kan våre metoder lett tilpasses for PET bare eller kombinert PET-CT datasett.
SUV verdier gjør en forutsetning at radiotracer er jevnt fordelt gjennom hele kroppen og basere målingen av en lean body mass koeffisient. Kinetic indekser av radiotracer opptak som Ki_Patlak på den annen side måle spesifikke konsentrasjoner av radiotracer nå målet via arteriell system over tid lengden på skanningen. Denne ekstra informasjonen kan avdekke de subtile endringene i flyten av Tracer til regioner av interesse som ellers ville bli savnet. Brenner og kollegaer tidligere rapportert en lineær sammenheng mellom SUVMean, SUVMax og Ki_Patlak i et bredt spekter av normale og patologisk bein forhold12. Tidligere arbeid har videre demonstrert en sterk positiv lineær sammenheng mellom Ki_Patlak av fasett ledd og kliniske tiltak av facetogenic lav ryggsmerter13. Pågående fremtidige kliniske studier er underveis for å evaluere potensialet for [18F]-NAF-pet-MRI til hjelp i behandling planlegging og langsgående overvåking av degenerative korsrygg fasett sykdom. Selv i de tidlige stadiene av klinisk oversettelse, har dynamisk [18F]-NAF-pet-MRI-analyse stort potensiale for en rekke vanlige bein-og leddsykdommer.
I tillegg til facetogenic ryggsmerter, er det mange potensielle applikasjoner for denne teknologien. For eksempel er osteoblastaktivitet aktivitet som fører til hypertrofisk osteofytter funnet i leddene med ankyloserende spondylitt kontrollert av inflammatorisk cytokiner, vingeløse (wnt) og bein morphogenic proteiner. Wnt proteiner handle for å forårsake en anabole skjelett respons14. Et regulerende protein av wnt kjent som Dickkopf, DKK konkurrerer med wnt og dermed regulerer osteoblastaktivitet aktivitet. Lavere nivåer av DKK resulterer i økt osteoblastaktivitet aktivitet og økt bendannelse hos pasienter med ankyloserende spondylitt. Stien fra inflammatorisk cytokin til osteoblastaktivitet aktivitet er ikke kjent ennå15. Forbindelsen mellom disse banene i ankyloserende spondylitt og patologisk osteoblastaktivitet aktivitet i artrose er rent spekulativ på dette tidspunktet. Men, det har blitt vist ved immunhistokjemiske analyse av fasett leddene at både ankyloserende spondylitt og artrose kan dele en reparasjon mekanisme av nye bendannelse gjennom osteoblastaktivitet aktivitet15. Disse forandringene i osteoblastaktivitet aktivitet kan observeres kvantitativt ved hjelp av PET-teknikkene [18F]-NAF-pet-MRI som beskrives i dette dokumentet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre
Acknowledgments
Forsknings støtte ble levert av NIH P50AR060752 og GE Healthcare. Vi vil gjerne anerkjenne støtten fra 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 |
References
- Brinjikji, W., et al. Systematic literature review of imaging features of spinal degeneration in asymptomatic populations. AJNR American Journal of Neuroradiology. 36 (4), 811-816 (2015).
- Binder, D. S., Nampiaparampil, D. E. The provocative lumbar facet joint. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2 (1), 15-24 (2009).
- Spick, C., et al. Detection of Bone Metastases Using 11C-Acetate PET in Patients with Prostate Cancer with Biochemical Recurrence. Anticancer Research. 35 (12), 6787-6791 (2015).
- Brans, B., et al. Assessment of bone graft incorporation by 18 F-fluoride positron-emission tomography/computed tomography in patients with persisting symptoms after posterior lumbar interbody fusion. EJNMMI Research. 2 (1), 42 (2012).
- Jadvar, H., et al. Prospective evaluation of 18F-NaF and 18F-FDG PET/CT in detection of occult metastatic disease in biochemical recurrence of prostate cancer. Clinical Nuclear Medicine. 37 (7), 637-643 (2012).
- Kinahan, P. E., Fletcher, J. W. Positron emission tomography-computed tomography standardized uptake values in clinical practice and assessing response to therapy. Seminars in Ultrasound, CT, and MR. 31 (6), 496-505 (2010).
- Hawkins, R. A., et al. Evaluation of the skeletal kinetics of fluorine-18-fluoride ion with PET. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 33 (5), 633-642 (1992).
- Hancock, M. J., et al. Systematic review of tests to identify the disc, SIJ or facet joint as the source of low back pain. European Spine Journal: Official Publication of the European Spine Society, the European Spinal Deformity Society, and the European Section of the Cervical Spine Research Society. 16 (10), 1539-1550 (2007).
- Jenkins, N. W., et al. [18)F]-Sodium Fluoride PET MR-Based Localization and Quantification of Bone Turnover as a Biomarker for Facet Joint-Induced Disability. AJNR American Journal of Neuroradiology. 38 (10), 2028-2031 (2017).
- Czervionke, L. F., Fenton, D. S. Fat-saturated MR imaging in the detection of inflammatory facet arthropathy (facet synovitis) in the lumbar spine. Pain Medicine. 9 (4), 400-406 (2008).
- Phelps, M. E., et al. Tomographic measurement of local cerebral glucose metabolic rate in humans with (F-18)2-fluoro-2-deoxy-D-glucose: validation of method. Annals of Neurology. 6 (5), 371-388 (1979).
- Brenner, W., et al. Comparison of different quantitative approaches to 18F-fluoride PET scans. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 45 (9), 1493-1500 (2004).
- Schellinger, D., et al. Facet joint disorders and their role in the production of back pain and sciatica. Radiographics: A Review Publication of the Radiological Society of North America, Inc. 7 (5), 923-944 (1987).
- Schett, G.
- Baum, R., Gravallese, E. M. Impact of inflammation on the osteoblast in rheumatic diseases. Current Osteoporosis Reports. 12 (1), 9-16 (2014).
![Kvantitativ [<sup>18</sup>F]-NAF-pet-MRI analyse for evalueringen av drivkraft benomsetning inne en pasient med Facetogenic lav Ryggsmerte](https://cloudfront.jove.com/CDNSource/teasers/58491.jpg)
