मात्रात्मक [18एफ]-Naf-PET-MRI विश्लेषण Facetogenic कम पीठ दर्द के साथ एक रोगी में गतिशील हड्डी टर्नओवर के मूल्यांकन के लिए
Summary
इमेजिंग तकनीक है कि गतिशील हड्डी कारोबार को प्रतिबिंबित हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता में सहायता कर सकते हैं. हम प्रदर्शन और विश्लेषण के लिए विस्तृत तरीके प्रस्तुत गतिशील [18एफ]-NaF-PET-MRI डेटा facetogenic कम पीठ दर्द के साथ एक रोगी में ब्याज की एक protypical क्षेत्र के रूप में काठ का पहलू जोड़ों का उपयोग कर.
Abstract
इमेजिंग तकनीक है कि गतिशील हड्डी कारोबार को प्रतिबिंबित हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता में सहायता कर सकते हैं. हड्डी एक गतिशील ऊतक osteoblasts की प्रतिस्पर्धा गतिविधि है, जो नई हड्डी मैट्रिक्स का उत्पादन के साथ निरंतर remodeling के दौर से गुजर रहा है, और osteoclasts, जिसका कार्य खनिज हड्डी को खत्म करने के लिए है. [18एफ]-NaF हड्डी चयापचय के दृश्य सक्षम बनाता है कि एक positron उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियोट्रैकर है। [18एफ]-NaF रासायनिक osteoblasts द्वारा हड्डी मैट्रिक्स में हाइड्रॉक्सीपैटाइट में अवशोषित कर लेता है और इस प्रकार noninvasively ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि है, जो पारंपरिक इमेजिंग तकनीक के लिए मनोगत है का पता लगा सकते हैं. गतिशील का काइनेटिक मॉडलिंग [18एफ]-NaF-पीईटी डेटा हड्डी चयापचय की विस्तृत मात्रात्मक उपाय प्रदान करता है। पारंपरिक अर्द्ध मात्रात्मक पीईटी डेटा, जो रेडियोट्रेसर गतिविधि के एक उपाय के रूप में मानकीकृत तेज मूल्यों (एसयूवी) का इस्तेमाल करता है, को समय में ट्रेसर तेज के अपने स्नैपशॉट के कारण एक स्थिर तकनीक के रूप में जाना जाता है। काइनेटिक मॉडलिंग, तथापि, गतिशील छवि डेटा का इस्तेमाल जहां अनुरेखक स्तर लगातार अनुरेखक तेज लौकिक संकल्प प्रदान कर रहे हैं प्राप्त कर रहे हैं. गतिशील डेटा की गतिज मॉडलिंग से, रक्त प्रवाह और चयापचय दर की तरह मात्रात्मक मूल्यों (यानी, ट्रेसर गतिशीलता के संभावित जानकारीपूर्ण मैट्रिक्स) सभी छवि डेटा में मापा गतिविधि के संबंध में निकाला जा सकता है. जब दोहरी मोडलिटी पीईटी-एमआरआई के साथ संयुक्त, क्षेत्र-विशिष्ट गतिज डेटा शारीरिक रूप से पंजीकृत उच्च संकल्प संरचनात्मक और रोग संबंधी एमआरआई द्वारा afforded जानकारी के साथ सहसंबद्ध किया जा सकता है। इस पद्धति संबंधी पांडुलिपि का लक्ष्य गतिशील[18एफ]-NaF-PET-MRI डेटा के निष्पादन और विश्लेषण के लिए विस्तृत तकनीकों को रेखांकित करना है। काठ का पहलू संयुक्त अपक्षयी गठिया रोग का एक आम साइट है और अक्षीय कम पीठ दर्द के लिए एक आम कारण है. हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि [18एफ]-NaF-पीईटी दर्दनाक facetogenic रोग के एक उपयोगी biomarker के रूप में सेवा कर सकते हैं. इसलिए, मानव कटि मुख संयुक्त, इस पांडुलिपि में गतिशील के लिए ब्याज की एक प्रोटोटाइप क्षेत्र के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा[18F]-NaF-PET-MRI विश्लेषण.
Introduction
हड्डी विकृति के मानक नैदानिक इमेजिंग तकनीक मुख्य रूप से संरचनात्मक परिवर्तन की विशेषता तक सीमित हैं, जो गैर-विशिष्ट हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, सामान्य उम्र बढ़ने से संबंधित स्पर्शोन्मुख रूपात्मक असामान्यताओं अपक्षयी परिवर्तन जो गंभीर दर्द और विकलांगता1के लिए जिम्मेदार हैं से अविवेच्य हो सकता है। हड्डी एक गतिशील ऊतक है जो ऑस्टियोब्लास्ट्स की प्रतिस्पर्धा गतिविधि के साथ निरंतर remodeling के दौर से गुजर रहा है, जो नई हड्डी मैट्रिक्स का उत्पादन, और ऑस्टियोक्लेस, जिसका कार्य खनिज हड्डी2को खत्म करने के लिए है। [18एफ]-NaF हड्डी ऊतक चयापचय के दृश्य सक्षम बनाता है कि एक positron उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियोट्रैकर है। [18एफ]-NaF रासायनिक osteoblasts द्वारा हड्डी मैट्रिक्स में हाइड्रॉक्सीपैटाइट में अवशोषित कर लेता है और इस प्रकार noninvasively ऑस्टियोब्लास्टिक गतिविधि का पता लगाने कर सकते हैं, जिससे एक चयापचय प्रक्रिया है जो पारंपरिक इमेजिंग तकनीक के लिए मनोगत है का पता लगाने. इसके परिणामस्वरूप, हड्डी और जोड़ों की हड्डी संबंधी रोगों, सूजन और अपक्षयी रोग3,4,5 सहित अस्थि विकारों की बढ़ती संख्या में अस्थि विकृति की विशेषता के लिए 18 एफ]-NaF का उपयोग किया गया है .
पीईटी डेटा सबसे अधिक एक अर्द्ध मात्रात्मक फैशन है, जो आसानी से मानकीकृत तेज मूल्यों (एसयूवी) के साथ नियमित नैदानिक अभ्यास में किया जा सकता है में विश्लेषण किया है. एक मीट्रिक के रूप में, एसयूवी चिकित्सकों के लिए उपयोगी होते हैं क्योंकि वे शरीर के बाकी6के सापेक्ष ऊतक तेज का प्रतिनिधित्व करते हैं। बाद के स्कैन से मूल्यों के उपचार या रोग प्रगति का एक परिणाम के रूप में तेज में परिवर्तन का निरीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एसयूवी की संख्यात्मक प्रकृति भी रोगियों के बीच और एक ही रोगी में क्रमिक स्कैन के बीच की तुलना में एड्स. एसयूवी की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया एल्गोरिथ्म, समीकरण1, अनुरेखक समान रूप से पूरे शरीर में वितरित किया जाता है और दुबला शरीर द्रव्यमान सही पूरे शरीर की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है कि इस धारणा बनाता है। इस प्रकार, एसयूवी एक अर्द्ध मात्रात्मक माप हैं। ब्याज (ROI) के एक दिए गए क्षेत्र के लिए, एसयूवीअधिकतम (एक ROI के भीतर अधिकतम एसयूवी मूल्य), और एसयूवीमतलब (एक ROI के भीतर सभी नमूना एसयूवी का मतलब) आमतौर पर नैदानिक अभ्यास में एसयूवी मैट्रिक्स का उपयोग किया जाता है6.
गतिशील पीईटी डेटा का काइनेटिक मॉडलिंग भी अधिक विस्तृत मात्रात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। जबकि एसयूवी डेटा अधिग्रहण स्थिर है, गतिज मॉडलिंग गतिशील छवि डेटा का इस्तेमाल करती है जहां अनुरेखक स्तर लगातार एक अस्थायी आयाम प्रदान करने का अधिग्रहण कर रहे हैं। गतिशील डेटा के अधिक जटिल गतिज मॉडलिंग से, मात्रात्मक मूल्यों और अनुरेखक गतिशीलता के जानकारीपूर्ण मैट्रिक्स छवि डेटा में मापा गतिविधि के संबंध में निकाला जा सकता है. गतिशील गतिज मॉडलिंग के लिए कार्यरत एक नमूना दो ऊतक डिब्बे मॉडल चित्र 17में दिखाया गया है। सीपी रक्त प्लाज्मा में अनुरेखक की एकाग्रता है, जबकि सीई और सीटी क्रमशः लक्ष्य हड्डी मैट्रिक्स में असीम अंतरालीय अंतरिक्ष और बाध्य अनुरेखक में एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करते हैं। K1, k2, k3, k4, 4 दर पैरामीटर हैं जो ट्रेसर धोने के लिए गतिज मॉडल का वर्णन करते हैं/ K1 धमनी प्लाज्मा से अंतराकाशी अंतरिक्ष में ले लिया अनुरेखक का वर्णन करता है (सीटी), k2 अनुरेखक के अंश का वर्णन करता है कि प्लाज्मा के लिए अंतरालीय अंतरिक्ष से वापस diffuses, k3 अनुरेखक कि से चलता है का वर्णन करता है अंतराकाशी (सीई) अस्थि (सीटी) के लिए स्थान , और k4 उस अनुरेखक का वर्णन करता है जो हड्डी (सीटी) से अंतराकाशी स्थान (सीई) में वापस जाता है .
चित्र 1 . गतिशील गतिज मॉडलिंग के लिए एक नमूना दो ऊतक डिब्बे मॉडल. सीपी रक्त प्लाज्मा डिब्बे में अनुरेखक एकाग्रता है, सीई मुक्त और गैर विशेष रूप से बाध्य अनुरेखक ऊतक में एकाग्रता, और सीटी विशेष रूप से बाध्य अनुरेखक ऊतक में एकाग्रता. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
पटलक गतिज मॉडल रक्त पूल से अस्थि मैट्रिक्स में रेडियोट्रेकर प्रवाह दर (एमएल/सीसीएम/मिनट, घन सेमी ] सीसीएम) के माप के रूप में केआई-पैटलक का उत्पादन करता है। हड्डी मैट्रिक्स के लिए रक्त पूल से अनुरेखक प्रवाह दर तो समीकरण का उपयोग कर गणना की जा सकती है 2 और समीकरण 3 के लिए Ki$Patlak और Ki-NonLinear क्रमशः. केi[Patlak और Ki]NonLinear दर है जिस पर [18F]-NaF धमनी रक्त पूल छोड़ देता है और irreversibly एक सबसाइट हड्डी मैट्रिक्स के लिए बांध, दो मॉडल ों का उपयोग कर रहे हैं. पैटलक और अरैखिक गतिज मॉडल के बीच एक अंतर गतिशील डेटा के उनके उपयोग में है। पाटलक मॉडल को पूरा करने के लिए संतुलन की आवश्यकता होती है और फिर स्थापित रैखिक ढलान से प्रवाह दर की गणना करता है। पटलक गतिज मॉडल प्लाज्मा पूल, सी पी, असीमित पूल, सीयूके बराबर करने केलिए 24 मिनट के समय का उपयोग करके, केआई-पैटलक प्रवाह दरों का उत्पादन करता है। 24-मिनट का समय नमूने में प्लाज्मा पूल के साथ समलाभ तक पहुँचने के लिए सभी सबसाइट्स के लिए पाया समय के आधार पर बदल सकते हैं। अधिक संगणकीय रूप से कठोर गैर रेखीय मॉडल एक वक्र फिट करने के लिए लौकिक डेटा की संपूर्णता का उपयोग करता है।
इस पद्धति संबंधी पांडुलिपि का लक्ष्य गतिशील प्रदर्शन के लिए विस्तृत तकनीकों को रेखांकित करना है [18एफ]-NaF-PET-MRI. कटि का मुख जोड़ अपक्षयी गठिया रोग का एक सामान्य स्थल है और अक्षीय कम पीठ दर्द8के लिए एक आम कारण है . हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि [18एफ]-NaF-PET-MRI दर्दनाक facetogenic रोग 9 के एक उपयोगी biomarker के रूप में सेवा कर सकते हैं. चेहरे की पीठ दर्द के साथ एक ही रोगी से मानव काठ का पहलू जोड़ों इस प्रकार गतिशील के लिए एक protypical रॉय के रूप में विश्लेषण किया जाएगा [18F]-NaF-PET-MRI विश्लेषण.
Protocol
Representative Results
Discussion
इस methodological पांडुलिपि में, हम गतिशील की संभावित उपयोगिता पर पृष्ठभूमि प्रदान की है [18F]-NaF-PET-MRI हड्डी रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का मूल्यांकन करने के लिए और गतिशील के लिए तकनीकों को रेखांकित किया है [18</sup…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
अनुसंधान सहायता NIH P50AR060752 और जीई हेल्थकेयर द्वारा प्रदान की गई थी. हम वाहिद रावणफर के समर्थन को स्वीकार करना चाहेंगे।
Materials
| 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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