Een Whole Body Dosimetrie Protocol voor Peptide-Receptor Radionuclide Therapie (PRRT): 2D Planar Image en Hybride 2D +3D SPECT/CT Image Methods
Summary
Deze methode schat de geabsorbeerde dosis van verschillende structuren voor peptide-receptor-radionuclidetherapie (PRRT) met de mogelijkheid om orgaanoverlapping op 2D-projecties te vermijden. Seriële body-body planar beelden maken schatting van de gemiddelde geabsorbeerde doses langs het hele lichaam, terwijl de hybride aanpak, het combineren van vlakke beelden en 3D-SPECT / CT beeld, overwint de beperkingen van de structuur overlappende.
Abstract
Peptide-receptor-radionuclide-therapie (PPRT) is een gerichte therapie die een korte-afstandsenergie radionuclide combineert met een substraat met een hoge specificiteit voor kankercelreceptoren. Na injectie wordt de radiotracer verspreid over het hele lichaam, met een hogere opname in weefsels waar gerichte receptoren worden overuitgedrukt. Het gebruik van bèta/gamma radionuclide-zenders maakt het mogelijk om therapiebeeldvorming (bèta-emissie) en beeldvorming na therapie (gamma-emissie) tegelijkertijd uit te voeren. Sequentiële beelden na de behandeling maken een geabsorbeerde dosisberekening mogelijk op basis van lokale opname en wash-in/wash-out kinetiek. We hebben een hybride methode geïmplementeerd die informatie uit zowel 2D- als 3D-afbeeldingen combineert. Seriële lichaamsbeelden en bloedmonsters worden verkregen om de geabsorbeerde dosis te schatten aan verschillende risicoorganen en letsels verspreid door het hele lichaam. Een enkele 3D-SPECT / CT beeld, beperkt tot de buikstreek, overwint projectie overlap op vlakke beelden van verschillende structuren, zoals de darmen en nieren. De hybride 2D+3D-SPECT/CT-methode combineert de effectieve half-life informatie afgeleid van 2D-vlakke beelden met de lokale opnameverdeling afgeleid van 3D-beelden. We hebben deze methode geïmplementeerd om de geabsorbeerde dosis voor patiënten die PRRT ondergaan te schatten met 177Lu-PSMA-617. De methodologie zou echter kunnen worden geïmplementeerd met andere bèta-gamma radiotracers. Tot op heden zijn 10 patiënten ingeschreven voor de dosimetriestudie met 177Lu-PSMA-617 in combinatie met medicijnbeschermers voor nieren en speekselklieren (respectievelijk mannitol- en glutamaattabletten). De mediane verhouding tussen nieropname op 24 uur geëvalueerd op vlakke beelden en 3D-SPECT/CT is 0,45 (bereik:0,32-1,23). De vergelijking tussen hybride en volledige 3D-benadering is getest op één patiënt, resulterend in een 1,6% onderschatting ten opzichte van volledige 3D (2D: 0,829 mGy/MBq, hybride: 0,315 mGy/MBq, 3D: 0.320 mGy/MBq). De veiligheid van de behandeling is bevestigd, met een gemiddelde geabsorbeerde dosis van 0,73 mGy/MBq (bereik:0,26-1,07) voor nieren, 0,56 mGy/MBq (0,33-2,63) voor de parotidklieren en 0,63 mGy/MBq (0,23-1,20) voor submdiculaire klieren, waarden in overeenstemming met eerder gepubliceerde gegevens.
Introduction
Onder peptide-receptor radionuclide therapieën, 177Lu-PSMA-617 PRRT combineert een korte afstand beta zender 177Lu (1,9 mm maximaal bereik in water, halfwaardetijd 6,71 dagen) met een prostaat-specifieke membraan antigeen (PSMA) ligand. De overexpressie van PSMA bij 90-100% van de lokale prostaatkankerlaesies en uitgezaaide ziekten (lymfeklier en bot) is de sleutel tot deze therapie. PSMA-receptoren worden echter ook uitgedrukt in verschillende gezonde weefsels waar tijdens behandelingen vaak een hoge opname wordt waargenomen. De belangrijkste organen in gevaar zijn de nieren, rode merg, speeksel en lachrymal klieren. De dosis aan deze organen kan de maximale injecteerbare activiteit verminderen, waardoor de therapeutische verhouding wordt aangetast.
Ons instituut (IRST IRCCS) activeerde een protocol met als doel de therapeutische verhouding tussen laesies en gezonde weefsels te verhogen, door geneesmiddelenbeschermers te leveren in combinatie met 177Lu-PSMA-617-therapie. Mannitol, polyglutamaat foliumzuur tabletten in combinatie met extern aangebrachte ijspacks en N-acetylaspartylglutammaat zuur oogdruppels worden gebruikt voor nieren, speeksel en lachrymal klier behoud, respectievelijk1. Post-infusie dosimetrische studies zijn nodig om de effectieve halfwaardetijd (d.w.z. combinatie van fysieke en biologische halfwaardetijd) en geabsorbeerde dosis voor verschillende structuren van belang gelokaliseerd door het hele lichaam (bijvoorbeeld nieren, speekselklieren, verspreide laesies) te schatten. Dit scenario vereist informatie over het hele lichaam verkregen door het verwerven van sequentiële post-infusie hele lichaam planaire beelden2. De overlap van hoge opnamestructuren (bijvoorbeeld voorbijgaande darmopname boven de nieren) vereist echter 3D-informatie die kan discrimineren tussen verschillende lokale opnames die worden gemengd op 2D-projecties. We hebben een hybride methode geïmplementeerd die een dosimetrische evaluatie van het hele lichaam kan bieden dankzij 2D-vlakke beelden2,waarbij 3D-informatie over een geselecteerde regio (bijvoorbeeld buikstreek) wordt gehandhaafd. Deze methode combineert de activiteitsverdeling die wordt geleverd door 3D SPECT/CT-beelden met de effectieve half-life berekend op basis van vlakke afbeeldingen. Informatie verkregen uit andere niet-overlappende structuren (bijvoorbeeld speekselklieren) zijn uitsluitend afgeleid van vlakke beeldstudie. De bloedmonstermethode die wordt gebruikt voor de evaluatie van rode merg wordt in een andere sectie beschreven.
Het voordeel van de hybride benadering is dat het hele lichaam kan worden gescand, terwijl een volledige 3D SPECT/CT-methode cranio-caudal beeldextensie beperkt, waardoor het onmogelijk kan zijn om structuren te bestuderen die ver van elkaar verwijderd zijn. Echter, de lage beeldresolutie van planar imaging en de noodzaak om een overlap correctie met behulp van een enkele 3D SPECT / CT overname te implementeren vertegenwoordigen de belangrijkste nadelen.
Om de veiligheid en werkzaamheid van PRRT-therapieën te testen, is het belangrijk om gegevens van één instelling te vergelijken met gegevens die eerder door andere groepen zijn gepubliceerd. De meerderheid van de gepubliceerde gegevens met 177Lu-PSMA-617 zijn gebaseerd op planaire beelden. De beschreven methode kan dus ook nuttig zijn voor de standaardisatie van de gebruikte methoden. Ten slotte is het vermeldenswaard dat de uitvoering van de methodologie een hoge mate van samenwerking tussen de verschillende betrokken beroepsfiguren vereist (d.w.z. artsen, fysici, medische radiologietechnici, verpleegkundigen).
Protocol
Representative Results
Discussion
De beschreven methode maakt het mogelijk hele lichaam dosimetrie worden uitgevoerd voor PRRT therapieën en is een geldig compromis tussen 2D hele lichaam en 3D dosimetrie informatie in die zin dat het waardevolle informatie biedt zonder aanzienlijk verhogen image acquisitie belasting. De methode is ook nuttig voor de evaluatie van de geabsorbeerde dosis overlappende structuren en geeft informatie over de structuren die buiten het beperkte gezichtsveld van 3D SPCET/CT liggen.
De implementatie …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Onze dank gaat uit naar de professionele figuren die betrokken zijn bij het protocol (d.w.z. artsen, fysici en verpleegkundigen) en naar de patiënten die ermee instemden deel te nemen aan de studie. We zijn ook dankbaar voor de medische radiologie technici van de Nuclear Medicine Unit voor hun hulp bij de uitvoering van het protocol: Valentina Mautone, Maria Caternicchia, Monia Pancisi, Daniela Fichera en Delia Bevilacqua. De auteurs erkennen Alessandro Savini en Simone Marzoni voor hun hulp bij de video-opname. Het werk werd gedeeltelijk ondersteund door AIRC (Italiaanse Vereniging voor Kankeronderzoek, subsidienummer: L2P1367 – L2P1520). Het werk werd gedeeltelijk gefinancierd door de Italiaanse minister van Volksgezondheid.
Materials
| 177Lu EndolucinBeta | ITG – Isotopen Technologien München AG, Lichtenbergstrasse 1, 85748 Garching, Germany, info@itm.ag | Radiotracer 177Lu for therapy purpuse | |
| Biograph mCT Flow PET/CT | Siemens Healthineers, Erlangen, Germany | PET/CT scanner | |
| C-Thru 57Co planar flood – Model MED3709 | Eckert & Ziegler, Strahlen- und Medizintechnik AG, Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin, Germany, info@ezag.de | Calibration/planar source | |
| Cylindrical phantom with spheric insert | Data Spectrum Corporation, 1605 East Club Boulevard, Durham NC 27704-3406, US, info@spect.com | Phantom for SPECT/CT calibration | |
| Discovery NM/CT 670 SPECT/CT | International General Electric, General Electric Medical System, Haifa, Israel | SPECT/CT scanner | |
| GalliaPharm 68Ge/68Ga Generator | Eckert & Ziegler, Strahlen- und Medizintechnik AG, Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin, Germany, info@ezag.de | 68Ge/68Ga Generator of 68Ga for imaging purpuse | |
| GammaVision v 6.08 | Ortec, Ametek – Advanced Measurement Technology, 801 South Illinois Avenue, Oak Ridge, Tennessee 37830, US, ortec.info@ametek.com | Gamma Spectorscopy software | |
| High Purity Germanium HPGe, model GEM30P4-70 | Ortec, Ametek – Advanced Measurement Technology, 801 South Illinois Avenue, Oak Ridge, Tennessee 37830, US, ortec.info@ametek.com | Gamma spectometer | |
| MimVista Software | MIM Software INC, Cleveland, OH 44122, US | Workstation | |
| OLINDA/EXM v 1.1 | RADAR – RAdiation Dose Assessment Resource, West End Ave, Nashville, TN 37235, US (now commercially available as OLINDA/EXM v 2.0, Hermes Medical Solutions, Strandbergsgatan 16, 112 51 Stockholm, Sweden, info@hermesmedical.com) |
Dosimetry software | |
| PSMA 11 | ABX advanced biochemical compounds – Biomedizinische,Heinrich-Gläser-Straße 10-14, 01454 Radeberg, Germania, info@abx.de | Carrier for 68Ga radiotracer | |
| PSMA 617 | Endocyte Inc. (Headquarters), 3000 Kent Avenue, West Lafayette, IN 47906 | Carrier for 177Lu radiotracer | |
| Xeleris4.0 | International General Electric, General Electric Medical System, Haifa, Israel | Workstation |
References
- Matteucci, F., et al. Reduction of 68Ga-PSMA renal uptake with mannitol infusion: preliminary results. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. , 1-6 (2017).
- Sarnelli, A., et al. Dosimetry of 177 Lu-PSMA-617 after mannitol infusion and glutamate tablet administration: Preliminary results of EUDRACT/RSO 2016-002732-32 IRST protocol. Molecules. 24 (3), (2019).
- Stabin, M. G. . Fundamentals of nuclear medicine dosimetry. , (2008).
- Snyder, W. S., Ford, M. R., Warner, G. G., Watson, S. B. MIRD Pamphlet No. 11: “S” Absorbed dose per unt cumulate activity for selected radionuclides and organs. Society of Nuclear Medicine. , (1975).
- Bolch, W. E., et al. MIRD Pamphlet No. 17: The Dosimetry of Nonuniform Activity Distributions-Radionuclide S Values at the Voxel Level. Journal of Nuclear Medicine. 40 (17), 11s-36s (1998).
- Stabin, M. G., Sparks, R. B., Crowe, E. OLINDA/EXM: The Second-Generation Personal Computer Software for Internal Dose Assessment in Nuclear Medicine. Journal of Nuclear Medicine. 46, 1023-1027 (2005).
- Hippeläinen, E., Tenhunen, M., Mäenpää, H., Heikkonen, J., Sohlberg, A. Dosimetry software Hermes Internal Radiation Dosimetry: from quantitative image reconstruction to voxel-level absorbed dose distribution. Nuclear Medicine Communications. 38 (5), 357-365 (2017).
- Stabin, M. G., Siegel, J. A. RADAR Dose estimate report: a compendium of radiopharmaceutical dose estimates based on OLINDA/EXM version 2.0. Journal of Nuclear Medicine. 59, 154-160 (2018).
- Siegel, J., et al. MIRD pamphlet no. 16: Techniques for quantitative radiopharmaceutical biodistribution data acquisition and analysis for use in human radiation dose estimates. Journal of Nuclear Medicine. 40 (2), 37S-61S (1999).
- Valentin, J. Basic anatomical and physiological data for use in radiological protection: reference values. Annals of ICRP. 32, 5 (2002).
- Frey, E. C., Humm, J. L., Ljungberg, M. Accuracy and precision of radioactivity quantification in nuclear medicine images. Seminars in Nuclear Medicine. 42 (3), 208-218 (2012).
- Violet, J. A., et al. Dosimetry of Lu-177 PSMA-617 in metastatic castration-resistant prostate cancer: correlations between pre-therapeutic imaging and “whole body” tumor dosimetry with treatment outcomes. Journal of Nuclear Medicine. , (2018).
