Summary
يصف هذا البروتوكول كيفية إجراء تصوير 64Cu PET / CT و PET / MRI في البشر لدراسة الاضطرابات المرتبطة بالنحاس ، مثل مرض ويلسون ، وتأثير العلاج على استقلاب النحاس.
Abstract
النحاس هو عنصر تتبع أساسي ، يعمل في الحفز والإشارات في النظم البيولوجية. تم استخدام النحاس المشع لعقود في دراسة استقلاب النحاس الأساسي للإنسان والحيوان والاضطرابات المرتبطة بالنحاس ، مثل مرض ويلسون (WD) ومرض مينكي. إضافة حديثة إلى مجموعة الأدوات هذه هي التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني 64 نحاسا (64نحاسا) (PET) ، حيث يجمع بين التصوير التشريحي الدقيق للتصوير المقطعي المحوسب الحديث (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) مع التوزيع البيولوجي لإشارة تتبع 64Cu PET. وهذا يسمح بالتتبع في الجسم الحي لتدفقات النحاس والحركية ، وبالتالي تصور حركة الأعضاء النحاسية البشرية والحيوانية والتمثيل الغذائي مباشرة. وبالتالي ، فإن 64Cu PET مناسب تماما لتقييم آثار العلاج السريري وما قبل السريري وقد أثبت بالفعل القدرة على تشخيص WD بدقة. علاوة على ذلك ، أثبتت 64دراسة Cu PET / CT قيمتها في مجالات علمية أخرى مثل أبحاث السرطان والسكتة الدماغية. توضح هذه المقالة كيفية إجراء 64Cu PET / CT أو PET / MR في البشر. يتم عرض إجراءات التعامل مع 64Cu ، وإعداد المريض ، وإعداد الماسح الضوئي هنا.
Introduction
النحاس هو عامل مساعد تحفيزي حيوي يقود العديد من العمليات الكيميائية الحيوية الهامة الضرورية للحياة ، والعيوب في توازن النحاس مسؤولة بشكل مباشر عن الأمراض البشرية. الطفرات في جينات ATP7A أو ATP7B ، التي تشفر ATPases الناقلة للنحاس ، تسبب أمراض مينكي وويلسون ، على التوالي. مرض مينكي (ATP7A) هو اضطراب مميت نادر من فرط تراكم النحاس المعوي مع نقص حاد في النحاس في الأنسجة المحيطية وعجز في الإنزيمات المعتمدة على النحاس1. مرض ويلسون (WD) (ATP7B) هو مرض نادر يتميز بعدم القدرة على إفراز النحاس الزائد إلى الصفراء ، مما يؤدي إلى زيادة الحمل الزائد للنحاس وتلف الأعضاء اللاحق ، مما يؤثر بشدة على الكبد والدماغ2.
استخدمت الدراسات حول استقلاب النحاس النحاس المسمى إشعاعيا (عادة 64-نحاس [64نحاس] أو 67-نحاس) لعقود ، وقد أثبتت هذه الدراسات أنها لا تقدر بثمن لفهمنا لاستقلاب النحاس في الثدييات ، بما في ذلك موقع الامتصاص ومسارات الإفراز3،4،5،6. في السابق ، تم استخدام عدادات جاما للكشف عن الإشارة المشعة بدقة تشريحية محدودة ، ولكن في الآونة الأخيرة ، تم إدخال 64التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) جنبا إلى جنب مع التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في كل من الدراسات البشرية والحيوانية. اليوم ، تتمتع الماسحات الضوئية PET بحساسية عالية بحيث يمكن تتبع 64Cu لمدة تصل إلى 70 ساعة بعد الحقن. يسمح عمر النصف الطويل البالغ 12.7 ساعة ل 64نحاس بإجراء تقييم طويل الأجل لتدفقات النحاس. دخل هذا التحسن في القرار مؤخرا مجال دراسات النحاس ، وبدأت الدراسات حول استقلاب النحاس الطبيعي والمرضي ، وكذلك الدراسات التي تقيم تأثير علاجات محددة ، في الظهور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إدخال ماسحات PET لكامل الجسم مع مجال رؤية ممتد سيزيد من تعزيز حساسية هذه الفحوصات.
تهدف هذه الورقة المنهجية إلى تمكين الأطباء والعلماء من إضافة 64Cu PET CT / MRI إلى ذخيرة الأدوات الحالية كطريقة قوية وسهلة الاستخدام لتقييم استقلاب النحاس بطريقة قابلة للمقارنة بين أقسام الطب النووي. يمكن إنتاج 64نحاس نحاس باستخدام طرق مختلفة وعادة ما يتم إجراؤه في مرافق خاصة. من بين التفاعلات النووية ، يتم استخدام طريقة 64 Ni (p ، n) 64 Cu على نطاق واسع ، حيث يمكن الحصول على عائد إنتاج مرتفع يبلغ 64Cu مع بروتونات منخفضة الطاقة في هذا الطريق 7,8. الوصف التفصيلي لطرق الإنتاج خارج نطاق هذا العمل ، وسيختلف التوافر حسب البلد والمنطقة.
في هذه المقالة ، نصف أولا إعداد الكيمياء الإشعاعية اللازمة والتتبع. بعد ذلك ، يتم توضيح مبادئ إعداد ماسحات PET / CT أو PET / MRI.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على عدد قليل من التجارب السريرية باستخدام بروتوكول 64Cu PET / CT أو PET / MRI من قبل لجنة الأخلاقيات الإقليمية لمنطقة Midt ، الدنمارك [1-10-72-196-16 (EudraCT 2016-001975-59) ، 1-10-72-41-19 (EudraCT 2019-000905-57) ، 1-10-72-343-20 (EudraCT 2020-005832-31) ، 1-10-72-25-21 (EudraCT 2021-000102-25) ، و 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. تم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من المشاركين عند التسجيل. كانت معايير الإدراج لجميع المشاركين هي سن >18 عاما ، وبالنسبة للإناث استخدام وسائل منع الحمل الآمنة. كانت معايير الاستبعاد لمرضى مرض ويلسون هي تليف الكبد اللا تعويضي ، أو نموذج لمرض الكبد في المرحلة النهائية (MELD) >11 ، أو درجة ناظر المعدلة >6. كانت معايير الاستبعاد لجميع المشاركين هي فرط الحساسية المعروف ل 64Cu أو مكونات أخرى في تركيبة التتبع أو الحمل أو الرضاعة الطبيعية أو الرغبة في الحمل قبل نهاية التجربة.
1. إعداد 64CuCl2
- قم بإذابة المادة الصلبة 64CuCl2 في حمض الهيدروكلوريك (0.1 M) وأضف محلول أسيتات الصوديوم (0.5 M) لزيادة الرقم الهيدروجيني إلى ~ 5. قم بصياغة محلول ملحي ومرشح تعقيم المحلول عن طريق تمريره عبر مرشح 0.22 ميكرومتر (انظر جدول المواد).
ملاحظة: يتم إنتاج محلول أسيتات الصوديوم (0.5 متر) من ثلاثي هيدرات أسيتات الصوديوم والماء المعقم الذي يتم تمريره عبر مرشح تعقيم 0.22 ميكرومتر. - لمراقبة جودة محلول 64CuCl2 المنتج ، قم بإجراء قياس الأس الهيدروجيني ، واختبار السموم الداخلية البكتيرية ، وتحديد النقاء الكيميائي الإشعاعي ، وتحديد النويداتالمشعة 7,8.
- قم بتخزين المنتج في حاوية رصاص في درجة حرارة الغرفة واحتفظ به في الحجر الصحي حتى يتم استيفاء جميع مواصفات مراقبة الجودة بشكل مرض.
ملاحظة: بالنسبة للدراسة الحالية ، تم إنتاج 64CuCl2 بنقاوة نوكليدية مشعة ≥99٪ ونقاء كيميائي إشعاعي ≥95٪). تم الحصول على المادة الصلبة 64CuCl2 ، المستخدمة كمواد أولية ، من مصدر تجاري (انظر جدول المواد).
2. إعداد الماسح الضوئي PET
- قم بإجراء فحص الجودة (QC)9 على الماسحة الضوئية، باتباع بروتوكول الشركة المصنعة (انظر جدول المواد).
ملاحظة: يجب إجراء مراقبة الجودة يوميا في الصباح قبل فحص المريض.
3. رسم المقتفي للحقن في الوريد (IV) ولكل إعطاء عن طريق الفم (PO)
- ارتد قفازات بلاستيكية وقم بإزالة الغطاء من حاوية الرصاص.
- استخدم ملاقط طويلة لتطهير الغشاء المطاطي للزجاجة الزجاجية المحتوية على مادة التتبع داخل حاوية الرصاص باستخدام مسحة التطهير.
- استخدم الملقط لإدخال قنية قصيرة (~ 0.5 مم × 16 مم) في الغشاء لتجنب الانسكاب من الفراغ داخل الزجاجة.
- استخدم الملقط لإدخال قنية أطول للسحب منها. يجب أن تكون هذه القنية طويلة بما يكفي للوصول إلى قاع الزجاجة (عادة 50 مم).
- تأكد من معايرة معاير الجرعة (انظر جدول المواد) ل 64Cu. احسب حجما تقريبيا للرسم للسحب الأول.
ملاحظة: من تقارير مراقبة الجودة الكيميائية ، ستكون كمية النشاط وحجم السائل متاحة ، مما يسمح بحساب الحجم التقريبي للسحب. - ارتد قفازات بلاستيكية ، وأدخل حقنة بلاستيكية بحجم مناسب في القنية الطويلة ، وارسم الحجم المحسوب. سيعتمد هذا الحجم على تركيز 64 Cu في المنتج ومقدار 64Cu الذي يتم تحديده للبروتوكول (انظر حسابات الجرعة تحت النتائج التمثيلية).
- استخدم الملقط لتثبيت القنية أثناء تحريك المحقنة إلى معاير الجرعة لقياس النشاط الإشعاعي.
- استمر في الرسم حتى يتم الوصول إلى كمية النشاط الإشعاعي المناسبة. سيبقى ما يقرب من 5 ٪ من المقتفي في المحقنة والقنية بعد الحقن.
ملاحظة: لا ينبغي تخفيف 64Cu في الماء المالح ، حيث قد يترسب التتبع. وبالتالي ، لا يمكن شطف المحقنة بالماء المالح بعد الحقن (هذا لا ينطبق على إعطاء PO). - باستخدام الملقط ، ضع قنية بغطاء (~ 16 مم قنية) لإغلاق المحقنة وتخزينها في حاوية رصاص حتى التطبيق.
4. تطبيق التتبع
- الحقن الوريدي
- أدخل قنية في الوريد (~ 22 جم ، 25 مم) ، ويفضل أن يكون ذلك في الوريد المرفقي ، واشطفها بالماء المالح لضمان وضعها الصحيح.
ملاحظة: يجب أن تتوفر ورقة عمل تحمل اسم المشارك وختم أو توقيع لإطلاق مراقبة جودة المقتفي والنقاط الزمنية والنشاط الإشعاعي للرسم والحقن وبقايا التتبع. - قم بقياس النشاط الإشعاعي في المحقنة باستخدام معاير الجرعة المتاح ولاحظ الوقت والنشاط في ورقة العمل.
- انقل المحقنة في حاوية رصاص إلى جانب سرير المشارك.
- في حالة حدوث أي تسرب من الحقن ، ضع منديلا تحت مرفق المشارك حتى يمكن قياس النشاط الإشعاعي المنسكب.
- باستخدام الملقط ، قم بإزالة الغطاء / القنية من المحقنة ، وباستخدام قفازات بلاستيكية ، قم بتوصيل المحقنة بالمدخل الوريدي. لاحظ الوقت في ورقة العمل وأدخل في حركة واحدة ثابتة.
ملاحظة: كما ذكرنا سابقا ، لا ينبغي شطف المحقنة بمحلول ملحي لأن المقتفي قد يترسب. - أخرج المحقنة من المدخل الوريدي ، وضعها على الغطاء / القنية ، وضعها في حاوية الرصاص مع المنديل إذا لزم الأمر.
- اشطف المدخل الوريدي بالماء المالح.
- لاحظ الوقت والنشاط الإشعاعي المتبقي في المحقنة في ورقة العمل.
ملاحظة: يتم حساب النشاط المحقون على أنه الفرق بين نشاط المحقنة قبل الحقن وبعده ، ولكن باستخدام بروتوكول فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لتصحيح التسوس. وبالتالي ، يتم إدخال جميع النقاط الزمنية الثلاث (قياسات السحب والحقن والبقايا) والنشاط الإشعاعي المقاس عند السحب والقياسات المتبقية في بروتوكول فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني عند فحص المشارك (انظر الخطوة 5). - تخلص من المواد المتبقية بشكل مناسب ، وفقا للوائح السلامة المؤسسية.
- قم بإزالة الوصول الوريدي. في حالة ظهور أي ردود فعل تحسسية ، اترك المدخل الوريدي لمدة 30 دقيقة.
- أدخل قنية في الوريد (~ 22 جم ، 25 مم) ، ويفضل أن يكون ذلك في الوريد المرفقي ، واشطفها بالماء المالح لضمان وضعها الصحيح.
- تناوله عن طريق الفم
ملاحظة: يجب أن تتوفر ورقة عمل تحمل اسم المشارك وختم أو توقيع لإطلاق مراقبة جودة المقتفي والنقاط الزمنية والنشاط الإشعاعي للرسم والإدارة وتتبع البقايا.- في كوب بلاستيكي ناعم وقابل للتصرف ، صب حوالي 100 مل من الماء أو الودي ؛ 64النحاس لا طعم له. يجب أن تتوفر قش بلاستيكي يمكن التخلص منه وكيس بلاستيكي صغير يمكن التخلص منه.
- قم بقياس النشاط الإشعاعي في المحقنة باستخدام معاير الجرعة المتاح ولاحظ الوقت والنشاط في ورقة العمل.
- انقل المحقنة في حاوية رصاص إلى جانب سرير المشارك. يجب أن يجلس المشارك على سرير أو كرسي.
- قم بإزالة الغطاء / القنية من المحقنة بملاقط ، وارتداء قفازات بلاستيكية ، قم بحقن المقتفي في الكوب ، مع الحرص على عدم انسكاب أي منها. اسحب القليل من الماء / الودي وحقنه في الكوب مرة أخرى.
- ضع قشة بلاستيكية في الكوب (هذا لتقليل خطر التسرب عندما يشرب المشارك).
- لاحظ الوقت في ورقة العمل ودع المشارك يشرب. يجب أن يكون الكوب فارغا قدر الإمكان.
- ضع الكوب الفارغ والقش في الكيس البلاستيكي القابل للتصرف مع المحقنة الفارغة وضعها في حاوية الرصاص.
- لاحظ الوقت وقم بقياس النشاط الإشعاعي المتبقي في المحقنة. ملاحظة في ورقة العمل.
ملاحظة: يتم حساب النشاط المحقون على أنه الفرق بين نشاط المحقنة قبل الحقن وبعده ، ولكن باستخدام بروتوكول فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لتصحيح التسوس.
وبالتالي ، يتم إدخال جميع النقاط الزمنية الثلاث (السحب والحقن والقياسات المتبقية) والنشاط الإشعاعي المقاس عند السحب والقياس المتبقي في بروتوكول مسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني عند فحص المشارك (انظر المسح الضوئي).
- تخلص من المواد المتبقية بشكل مناسب ، وفقا للوائح السلامة المؤسسية.
ملاحظة: قد يكون من المناسب مراقبة المشارك لردود الفعل التحسسية الحادة لمدة 30 دقيقة بعد تناوله.
5. التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني
- ضع المشارك في وضع ضعيف في الماسح الضوئي.
- قم بإجراء فحص بالأشعة المقطعية أو التصوير بالرنين المغناطيسي لتخطيط المنطقة المحددة التي سيتم فحصها أثناء فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني.
- لاحظ وقت السحب والحقن وقياس البقايا والنشاط الإشعاعي عند السحب وقياس البقايا في بروتوكول PET.
- قم بإجراء فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باتباع الخطوات أدناه.
ملاحظة: يجب توحيد بروتوكول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني فيما يتعلق بمدة المسح ومعلمات إعادة بناء الصورة لجميع المشاركين في نفس الدراسة؛ يجب اتباع التقارير المنشورة10،11،12.- قم بإجراء فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الثابتة مع وقت مسح يبلغ 4.5 دقيقة / سرير لمدة تصل إلى 24 ساعة بعد إعطاء التتبع ، و 10 دقائق / سرير لمدة تصل إلى 68 ساعة بعد إعطاء التتبع (لمزيد من التفاصيل ، انظر الفحص تحت النتائج التمثيلية).
ملاحظة: أثناء المسح الضوئي الديناميكي بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، يتم تسجيل الاضمحلال باستمرار ثم تقسيمه إلى هيكل إطار. يسمح ذلك باختيار الإطارات من فترات زمنية قصيرة للتأكيد على ديناميكيات توزيع 64Cu ، والإطارات من فترات زمنية أطول لتحديد أولويات الحساسية. عادة ، يتم اختيار فترات أقصر مباشرة بعد الحقن وتزداد تدريجيا بعد ذلك10.
- قم بإجراء فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الثابتة مع وقت مسح يبلغ 4.5 دقيقة / سرير لمدة تصل إلى 24 ساعة بعد إعطاء التتبع ، و 10 دقائق / سرير لمدة تصل إلى 68 ساعة بعد إعطاء التتبع (لمزيد من التفاصيل ، انظر الفحص تحت النتائج التمثيلية).
6. إعادة بناء الصورة
- أعد بناء الصور باستخدام أفضل التصحيحات المتاحة لوظيفة التوهين والتشتت ووقت الرحلة وانتشار النقطة.
ملاحظة: يجب تحديد معلمات إعادة بناء الصورة بعناية لتحسين خصائص الصورة ، مثل استعادة الإشارة والإشارة إلى الضوضاء. بالنسبة للدراسات متعددة المراكز ، من الأهمية بمكان توحيد جودة الصورة بين المراكز.
7. تحليل البيانات
ملاحظة: تصف الدراسة الحالية طريقة بسيطة لتحديد محتوى 64Cu في الكبد. يتم قياس إشارة PET كقيمة امتصاص قياسية (SUV) ، وتركيز النشاط الإشعاعي للأنسجة المعدل لنشاط حقن وزن المشارك و / أو كيلوبيكريل (kBq) لكل مل من الأنسجة.
- قم بتنزيل البيانات إلى برنامج مناسب ، على سبيل المثال ، ملفات Dicom ، إلى PMOD.
ملاحظة: من المحتمل أن يكون هناك العديد من البرامج المختلفة لتحليل صور PET، مثل Hermes أو PMOD (انظر جدول المواد). - اضبط نغمات التصوير المقطعي المحوسب / الرنين المغناطيسي للتمييز بين الهياكل التشريحية.
- تأكد من تداخل الفحص التشريحي وفحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني.
- العمل في المستوى الأفقي مع أفضل التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي المحوسب ، توطين الكبد والهياكل الكبيرة.
- ضع حجما مناسبا من الاهتمام (VOI) أو العديد من VOIs في الكبد.
ملاحظة: VOI هي منطقة محددة من الأنسجة حيث يتم قياس سيارات الدفع الرباعي. يتكون VOI من مناطق متعددة ذات أهمية (ROIs) ، وهي مناطق الأنسجة في مستوى واحد. تحتوي العديد من البرامج على VOIs كروية كإعداد مسبق ، مما يعني أنه لا يلزم رسم عائد استثمار متعدد (واحد في كل مستوى) لتشكيل VOI. يميل الفص الكبدي الأيمن إلى أن يكون أكثر تجانسا ، وبالتالي فهو في وضع جيد لوضع VOIs. - ضع العديد من VOIs في فص الكبد الأيمن في مستويات أفقية مختلفة لتحقيق القياس الأكثر دقة للنشاط ، حيث قد تختلف سيارات الدفع الرباعي إلى حد ما (~ 5٪) في فص الكبد الأيمن. احسب متوسط سيارات الدفع الرباعي لهذه VOIs.
- لتحديد كمية سيارات الدفع الرباعي ، على سبيل المثال ، في الكبد بأكمله ، ارسم عائد استثمار يغطي حجم الكبد بالكامل في كل مستوى لدراسات قياس الجرعات.
ملاحظة: تجنب الهياكل الكبيرة مثل الشرايين والأوردة عند استخدام هذه الطريقة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
حساب الجرعة
استنادا إلى حسابات قياس الجرعات، تبلغ جرعة النشاط الإشعاعي الفعالة للإعطاء الوريدي 62 ± 5 μSv/MBq10. وبالتالي ، يوصى بجرعة 50 ميجابايت اعتمادا على الإطار الزمني. ما يصل إلى 75-80 MBq قابل للتطبيق لفحوصات أطول ويوفر صورا عالية الجودة دون تجاوز الجرعة المعتمدة أخلاقيا. الجرعة الفعالة للإعطاء عن طريق الفم هي 113 ± 1 μSv / MBq المقتفي ، بسبب تراكم الأمعاء من التتبع. وبالتالي ، يجب مراعاة جرعة أقل ، ولمدة تصل إلى 24 ساعة بعد الحقن ، يكفي 30 ميجابايت لإنتاج صور عالية الجودة. يجب دائما أن يطلب من المشاركات الخصبات اختبار حمل سلبي قبل تطبيق التتبع.
مسح ضوئي
بالنسبة للفحوصات الطويلة جدا ، التي يتم إجراؤها لمتابعة التوزيع الحيوي 64Cu والحركية لساعات أو أيام ، يتم إجراء فحص PET كفحوصات PET ثابتة متعددة منفصلة. هذا يسمح للمريض بالراحة بين فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. يتم ضبط مدة كل فحص PET لتحقيق أفضل جودة للصورة (أي أن وقت المسح يطول مع اضمحلال المقتفي المحقون). مثال على أوقات المسح الضوئي التي توفر صورا عالية الجودة هو وضع 4.5 دقيقة / سرير لمدة تصل إلى 20 ساعة بعد إعطاء التتبع و 10 دقائق / سرير لمدة تصل إلى 68 ساعة بعد إعطاء التتبع. قد توفر أوقات المسح الأطول جودة صورة أفضل ، لكن عمليات المسح الطويلة جدا غير مجدية وغير مريحة للمريض. وبالتالي ، فإن طول عمليات الفحص محدود بالجوانب العملية.
تحليل البيانات
تعتبر سيارات الدفع الرباعي مقياسا ممتازا لمقارنة الأفراد (بسبب تعديل الوزن) ومقارنة نفس الأفراد قبل وبعد التدخل. يتوفر انحراف معياري لسيارات الدفع الرباعي في VOI من برنامج تحليل البيانات (على سبيل المثال ، PMOD). يزداد هذا الانحراف المعياري بمرور الوقت بعد الحقن لأن الضوضاء تزداد.
يوضح الشكل 1 64نحاس مكعب في الجسم 6 ساعات و 20 ساعة بعد الحقن الوريدي ل ~ 70 MBq في موضوع صحي وموضوع مع WD10. من السهل تفسير الصور نوعيا لأن 64Cu مرئية بسرعة في المرارة (يصعب رؤيتها في الشكل) ، والأمعاء الدقيقة ، وبعد ذلك في القولون ، بينما تتراكم في الكبد في المريض. تظهر القناة الهضمية أيضا في فحص المريض ، ولكن هذا ليس من 64Cu في تجويف الأمعاء ولكن من الأوعية الدموية المعوية. ينظر إلى القناة الهضمية من خلال توزيع64 Cu بشكل أكثر تجانسا على طول جزء القناة الهضمية بأكمله ، بينما في الأشخاص الأصحاء ، يكون 64Cu مرئيا في شرائح ذات إشارات أعلى. تم قياس محتوى 64Cu في الكبد بشكل أكبر عن طريق وضع خمسة VOIs كروية بقطر 10 مم في مستويات مختلفة في فص الكبد الأيمن ، مما أدى إلى متوسط SUV في العضو لكل مشارك ، ثم حساب متوسط SUV للمجموعة للمقارنة بين المجموعات.
الشكل 1: فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني يظهر توزيع 64Cu في الأشخاص الأصحاء و WD بعد الإعطاء الوريدي. يوضح هذا الشكل 64نحاس في الجسم 6 ساعات و 20 ساعة بعد الحقن الوريدي لمقتفيات ~ 70 MBq. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يوضح الشكل 2 نتائج 64مسحا بالنحاس مع المقتفي الذي يتم تناوله عن طريق الفم في شخصين. كلاهما مريضان ب WD ، لكن الفرد السفلي يخضع لعلاج الزنك ، مما يدل على أن علاج الزنك يقلل من امتصاص النحاس في الأمعاء وبالتالي إلى الكبد. هذا هو تأثير معروف لعلاج الزنك13. في حين أن المقتفي الذي يتم تناوله عن طريق الفم هو الطريقة الفسيولوجية لتناول النحاس ، فقد يكون من الصعب استخدامه للتشخيص ، حيث يتم أخذ 50٪ فقط من 64Cu من الأمعاء إلى الدورة الدموية الجهازية (يذهب معظم المقتفي إلى الكبد). ومع ذلك ، لإثبات آثار الأدوية الدوائية على امتصاص النحاس ، والتي قد تكون ذات أهمية كبيرة في WD ، فقد أظهرت الطريقة أنها ذات قيمة11. يمكن ملاحظة ذلك في الشكل 3 ، حيث تم فحص نفس الشخص باستخدام 64Cu عن طريق الفم قبل وبعد 4 أسابيع من العلاج بالزنك11. كانت فرضية الدراسة هي تحديد تأثير الزنك على منع امتصاص النحاس المعوي عن طريق تقدير محتوى النحاس في الكبد. أجريت الدراسة باستخدام أملاح الزنك وأنظمة الجرعات المختلفة وتوضح صفات الطريقة في اختبار آثار العلاج. يتم اختبار قدرة الطريقة على تحديد آثار العلاج الأخرى في الحيوانات والبشر.
الشكل 2: يظهر فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني توزيع 64نحويا في مريضين من مرضى WD بعد تناوله عن طريق الفم. المريض في اللوحة العلوية بدون علاج بالزنك ، والمريض في اللوحة السفلية يخضع للعلاج بالزنك. لاحظ اختلاف الإشارة في الكبد. رسم بياني يصور سيارات الدفع الرباعي الكبدية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: تأثيرات الأدوية الدوائية على امتصاص النحاس. التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني / التصوير المقطعي المحوسب باستخدام 64نحاس عن طريق الفم قبل (أ) وبعد (ب) 4 أسابيع من العلاج بالزنك. المشارك هو فرد سليم (لاحظ 64نحو في المرارة ، والتي لن ترى في مريض WD). قلل العلاج بالزنك من محتوى 64Cu في الكبد إلى حوالي 50٪ من محتوى ما قبل العلاج في المجموعة (10 مشاركين). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تشبه هذه الطريقة أي طريقة أخرى من طرق التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، لكن عمر النصف الطويل البالغ 12.7 ساعة يوفر الفرصة للتحقيق في تدفقات النحاس على المدى الطويل (لدينا نتائج جيدة من ما يصل إلى 68 ساعة بعد حقن التتبع الوريدي). يجب التعامل مع جميع الخطوات الواردة في البروتوكول من قبل موظفين على دراية بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، على الرغم من أنها ليست أكثر أهمية من أي فحص آخر للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني.
استكشاف الاخطاء
نظرا لأننا غالبا ما نستخدم 64Cu للتحقيقات طويلة المدى ، فإن إشارة PET ستكون أكثر ضوضاء من المعتاد. من المهم تذكر ذلك عند تحديد إشارات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، خاصة في الأعضاء الأصغر مثل المرارة. سيكون من الصعب تمييز الإشارة في المرارة عن الامتداد من الكبد والقولون. في هذه الحالة ، تكون VOIs الأصغر مركزيا في الجهاز هي الأكثر موثوقية.
تميل كمية 64Cu في الكبد ، من تجربتنا ، إلى الاختلاف بين الأفراد على الرغم من الحقن الوريدي (يجب توقع تباين كبير إلى حد ما في امتصاص التتبع من الأمعاء مع التتبع الذي يتم تناوله عن طريق الفم). هذا يحد من المقارنات بين الأفراد ويدعو إلى استخدام النسب بدلا من الأرقام المحددة. إذا كان يفضل إعطاء كل مادة تتبع عن طريق الفم ، يوصى بإبقاء الأشخاص الخاضعين للتجربة على نظام غذائي موحد لمدة لا تقل عن 24 ساعة قبل تناول التتبع للحد من الاختلافات داخل الفرد ، حيث قد تتداخل المواد الغذائية المختلفة مع النحاس وبالتالي مع امتصاص 64Cu11.
القيود
عند استخدام طريقة 64 Cu PET ، يفترض أن النحاس "الساخن" (64Cu) يعمل مثل النحاس "البارد" في الجسم. ومع ذلك ، هذا ليس مؤكدا ، وبالتالي لا يمكننا تحديد ما إذا كان النحاس "الساخن" يعامل بشكل مختلف في الجسم. ومع ذلك ، من النتائج الحالية ، نعتقد أن النحاس "الساخن" يعمل مثل النحاس "البارد". لوحظت زيادة في النشاط الإشعاعي للدم بعد 20 ساعة في الأفراد الأصحاء ، مما يشير إلى أن 64Cu مدمج في ceruloplasmin. لا تظهر هذه الزيادة في مرضى WD ، الذين لا يستطيعون بناء النحاس في البروتين الحامل للنحاس بسبب اضطرابهم. هذا وعدم وجود إفراز التتبع في المرضى تشير إلى 64النحاس بمثابة النحاس "البارد".
على الرغم من أن 68 ساعة هي فترة طويلة لمتابعة المقتفي الإشعاعي ، إلا أنه لا يزال ينبغي اعتبارها صورة مؤقتة لما يحدث للنحاس في الجسم. مثال على ذلك هو أنه على الرغم من توقف إفراز64 Cu في الأفراد الذين هم متغاير الزيجوت لجين WD ، وبالتالي أكثر من 64Cu في الكبد بعد 20 ساعة ، إلا أنهم لا يعانون من أمراض الكبد لأنهم ، على المدى الطويل ، لا يتراكمون النحاس.
حتى الآن ، من غير المعروف ما إذا كان هناك ارتباط بين تراكم النحاس على المدى القصير (حتى 68 ساعة) وتراكم النحاس على المدى الطويل في الكبد والأعضاء الأخرى. وبالتالي ، لا يمكن استخدام الطريقة لتحديد شدة المرض أو الآثار طويلة المدى للعوامل الدوائية. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة مفيدة للغاية في تحديد الآثار قصيرة المدى للعلاج. يمكن استخدامه لاختبار ما إذا كان العلاج يزيد من إفراز الصفراوي أو البولي حتى 68 ساعة بعد تناول النحاس ، أو إذا كان العلاج يقلل من امتصاص النحاس المعوي.
اهميه
التجارب مع 64Cu في WD ليست تقنية جديدة. في الواقع ، يعود إعطاء IV للتتبع وقياسات الدم للنشاط الإشعاعي إلى خمسينياتالقرن العشرين 14. اليوم ، توفر ماسحات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني عالية الدقة والجمع مع التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير بالرنين المغناطيسي فرصة فريدة للتحقيق في توزيع 64Cu في الجسم كله. مع PET الديناميكي ، يمكن توضيح الخصائص الحركية للتتبع. حتى الآن ، نظرا لمحدودية مجال الرؤية لماسحات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، لم يكن إجراء تحليلات حركية للتوزيع الحيوي للنحاس في جميع أنحاء الجسم ممكنا. في الوقت الحالي ، اقتصر الامتصاص الديناميكي على الكبد والجزء العلوي من البطن ، لكن ظهور الماسحات الضوئية لكامل الجسم سيمكن من التحقيق المتزامن في مناطق أكبر. سيسهل ذلك فحص الفترة الأولية بعد حقن 64نحاس مكعب في أعضاء متعددة ، ولكن بالنظر إلى أن النقاط الزمنية المتأخرة بعد الحقن أكثر صلة بالاضطرابات المرتبطة بالنحاس ، فمن المتوقع أن تكون الماسحات الضوئية لكامل الجسم أكثر أهمية بسبب حساسيتها العالية. وهذا يسمح بتصوير عالي الجودة حتى عند مستويات النشاط الإشعاعي المنخفضة ، متجاوزا قدرات الماسحات الضوئية الحالية.
التطبيقات المستقبلية
في البشر ، أظهرت التقنية إمكانات في تشخيص WD10 وتحديد تأثير العلاجات المختلفة على امتصاص النحاس11. في الحيوانات ، أثبتت الطريقة أنها قادرة على إظهار تأثير العلاج الجيني ل WD من خلال تحديد حجم احتباس الكبد بمقدار 64نحاس بالإضافة إلى إفراز البراز والتغيرات في حركية الدم15. في المستقبل ، من المتوقع أن يتم رؤية 64Cu PET / CT أو PET / MR في بيئة سريرية لكل من التشخيص وتقييم العلاج في WD. من المحتمل جدا أيضا أن تكون هذه الطريقة جزءا من العديد من التجارب السريرية التي تتضمن علاجات جديدة ل WD ، وخاصة العلاج الجيني ، حيث يمكن أن يكون إفراز البراز لمقتفي الحقن الوريدي علامة بديلة للتأثير15. لا توجد حاليا بيانات جيدة عن امتصاص الدماغ 64Cu المتاحة ، ولكن هذا سيكون وثيق الصلة بالدراسات السريرية في WD.
لم يتم استكشاف هذه التقنية في مرض مينكي حتى الآن ، ولكن من المحتمل أن تظهر امتصاص النحاس من الأمعاء وامتصاص النحاس في الدماغ كتأثير علاجي. قد يكون لهذه التقنية أيضا إمكانات في الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ، حيث يمكن تغيير استقلاب النحاس16.
تجدر الإشارة إلى أن 64 Cu أصبح متاحا على نطاق واسع في الولايات المتحدة مع الاستخدام المتزايد ل 64Cu-Dotatate في تشخيص أورام الغدد الصم العصبية (NET). علاوة على ذلك ، يظهر 67Cu إمكانات في علاج السرطان. وبالتالي ، قد يصبح هذا التتبع متاحا أيضا.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
بدعم من منحة من المؤسسة التذكارية للمصنع فيلهلم بيدرسن وزوجته. لم تلعب المؤسسة أي دور في التخطيط أو أي مرحلة أخرى من الدراسة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.22 micrometer sterilizing filter | Merck Life Science | ||
| Cannula 21 G 50 mm | BD Microlance | 301155 | |
| Cannula 25 G 16 mm | BD Microlance | 300600 | |
| Dose calibrator | Capintec CRC-PC calibrator | ||
| PET/CT scanner | Siemens: Biograph | ||
| PET/MR scanner | GE Signa | ||
| PMOD version 4.0 | PMOD Technologies LLC | ||
| Saline solution 0.9% NaCl | Fresenius Kabi | ||
| Sodium acetate trihydrate BioUltra | Sigma Aldrich | 71188 | |
| Solid 64CuCl2 | Danish Technical University Risø | ||
| Sterile water | Fresenius Kabi | ||
| Venflon 22 G 25 mm | BD Venflon Pro Safety | 393280 |
References
- Tümer, Z., Møller, L. B.
- Ala, A., Walker, A. P., Ashkan, K., Dooley, J. S., Schilsky, M. L.
- Owen, C. A. Absorption and excretion of Cu64-labeled copper by the rat. The American Journal of Physiology-Legacy Content. 207 (6), 1203-1206 (1964).
- Osborn, S. B., Roberts, C. N., Walshe, J. M. Uptake of radiocopper by the liver. A study of patients with Wilson's disease and various control groups. Clinical Science. 24, 13-22 (1963).
- Vierling, J. M., et al. Incorporation of radiocopper into ceruloplasmin in normal subjects and in patients with primary biliary cirrhosis and Wilson's disease. Gastroenterology. 74 (4), 652-660 (1978).
- Gibbs, K., Walshe, J. M. Studies with radioactive copper (64Cu and 67Cu); the incorporation of radioactive copper into caeruloplasmin in Wilson's disease and in primary biliary cirrhosis. Clinical Science. 41 (3), 189-202 (1971).
- Kume, M., et al. A semi-automated system for the routine production of copper-64. Applied Radiation and Isotopes: Including Data, Instrumentation and Methods for Use in Agriculture, Industry and Medicine. 70 (8), 1803-1806 (2012).
- Ohya, T., et al. Efficient preparation of high-quality 64Cu for routine use. Nuclear Medicine and Biology. 43 (11), 685-691 (2016).
- Koole, M., et al. EANM guidelines for PET-CT and PET-MR routine quality control. Zeitschrift für Medizinische Physik. , (2022).
- Sandahl, T. D., et al. The pathophysiology of Wilson's disease visualized: A human 64Cu PET study. Hepatology. 76 (6), 1461-1470 (2022).
- Munk, D. E., et al. Effect of oral zinc regimens on human hepatic copper content: a randomized intervention study. Scientific Reports. 12 (1), 14714 (2022).
- Kjærgaard, K., et al. Intravenous and oral copper kinetics, biodistribution and dosimetry in healthy humans studied by 64Cu]copper PET/CT. EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 15 (2020).
- Brewer, G. J. Zinc acetate for the treatment of Wilson's disease. Expert Opinion on Pharmacotherapy. 2 (9), 1473-1477 (2001).
- Bush, J. A., et al. Studies on copper metabolism. XVI. Radioactive copper studies in normal subjects and in patients with hepatolenticular degeneration. Journal of Clinical Investigation. 34 (12), 1766-1778 (1955).
- Murillo, O., et al. High value of 64Cu as a tool to evaluate the restoration of physiological copper excretion after gene therapy in Wilson's disease. Molecular Therapy - Methods & Clinical Development. 26, 98-106 (2022).
- Squitti, R., et al. Copper dyshomeostasis in Wilson disease and Alzheimer's disease as shown by serum and urine copper indicators. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 45, 181-188 (2018).
