Análise quantitativa [18F]-NAF-PET-RM para avaliação da rotatividade óssea dinâmica em paciente com dor nas costas Facetogênica

Summary

As técnicas de imagem latente que refletem o retorno dinâmico do osso podem ajudar em caracterizar uma escala larga de patologias do osso. Nós apresentamos metodologias detalhadas para executar e analisar dados dinâmicos de [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI em um paciente com a baixa dor traseira a usando as junções lombares da faceta como uma região protótipo do interesse.

Abstract

As técnicas de imagem latente que refletem o retorno dinâmico do osso podem ajudar em caracterizar uma escala larga de patologias do osso. O osso é um tecido dinâmico submetido à remodelação contínua com a atividade concorrente dos osteoblastos, que produzem a nova matriz óssea, e osteoclastos, cuja função é eliminar o osso mineralizado. [¹⁸F]-NAF é um radiotraçador de tomografia por emissão de positrão (PET) que possibilita a visualização do metabolismo ósseo. [¹⁸F]-NAF é absorvido quimicamente no hidroxiapatita na matriz do osso por osteoblastos e pode assim não invasora detectar a atividade osteoblástica, que é Occult às técnicas convencionais da imagem latente. A modelagem cinética de dados dinâmicos [¹⁸F]-NAF-Pet fornece medidas quantitativas detalhadas do metabolismo ósseo. Os dados de PET semiquantitativos convencionais, que utilizam valores de captação padronizados (SUVs) como medida de atividade do radiotraçador, são referidos como uma técnica estática devido ao seu instantâneo de captação do traçador no tempo.  A modelagem cinética, no entanto, utiliza dados dinâmicos de imagem onde os níveis de traçador são adquiridos continuamente fornecendo resolução temporal de captação de traçador. A partir da modelagem cinética de dados dinâmicos, valores quantitativos como fluxo sanguíneo e taxa metabólica (ou seja, métricas potencialmente informativas da dinâmica do traçador) podem ser extraídos, tudo com relação à atividade medida nos dados da imagem. Quando combinada com a modalidade dupla PET-MRI, os dados cinéticos região-específicos podem ser correlacionados com a informação estrutural e patológica de alta resolução anatomicamente registada oferecida por MRI. O objetivo deste manuscrito metodológico é delinear técnicas detalhadas para a realização e análise de dados dinâmicos [¹⁸F]-NAF-PET-RM. A articulação da faceta lombar é um local comum de doença degenerativa da artrite e uma causa comum para a dor lombar axial.  Os estudos recentes sugerem [¹⁸F]-o NAF-animal de estimação pode serir como um biomarcador útil da doença a dolorosa.  A articulação da faceta lombar humana, portanto, será usada como uma região prototípica de interesse para a análise dinâmica [¹⁸F]-NAF-PET-RM neste manuscrito.

Introduction

As técnicas padrão da imagem latente clínica da patologia do osso são limitadas primeiramente a caracterizar mudanças estruturais, que podem ser Nonspecific. Por exemplo, anormalidades morfológicas assintomáticas relacionadas ao envelhecimento normal podem ser indistinguíveis de alterações degenerativas que são responsáveis pela dor severa e incapacidade¹. O osso é um tecido dinâmico submetido à remodelação contínua com a atividade concorrente dos osteoblastos, que produzem a nova matriz óssea, e osteoclastos, cuja função é eliminar o osso mineralizado². [¹⁸F]-NAF é um radiotraçador do tomography de emissão de positrão (animal de estimação) que permita o visualização do metabolismo do tecido de osso. [¹⁸F]-NAF é absorvido quimicamente no hidroxiapatita na matriz do osso por osteoblastos e pode assim não invasora a atividade osteoblástica, detectando desse modo um processo metabólico que seja Occult às técnicas convencionais da imagem latente. Como resultado, [¹⁸F]-NAF tem sido usado para caracterizar a patologia óssea em um número crescente de distúrbios ósseos, incluindo Neoplasias, doença inflamatória e degenerativa do osso e articulações^3,4,5 .

Os dados do PET são mais comumente analisados de forma semiquantitativa, o que pode ser prontamente realizado na prática clínica rotineira com valores padronizados de captação (SUVs). Como uma métrica, SUVs são úteis para os médicos como eles representam a captação de tecido em relação ao resto do corpo⁶. Os valores das varreduras subseqüentes podem ser usados para observar mudanças na tomada em conseqüência do tratamento ou da progressão da doença. A natureza numérica dos SUVs também auxilia na comparação entre pacientes e entre exames sucessivos no mesmo paciente. O algoritmo usado para calcular SUVs, equação 1, faz a suposição de que o traçador é distribuído igualmente em todo o corpo e que a massa corporal magra representa com precisão o volume do corpo inteiro. Como tal, os SUVs são uma medida semiquantitativa. Para uma determinada região de interesse (ROI), SUV_Max (o valor máximo de SUV dentro de um ROI), e SUV_média (a média de todos os SUVs amostrados dentro de um ROI) são COMUMENTE usados métricas de SUV na prática clínica⁶.

A modelagem cinética de dados dinâmicos do PET também pode ser realizada para uma análise quantitativa mais detalhada. Embora a aquisição de dados de SUV seja estática, a modelagem cinética utiliza dados dinâmicos de imagem onde os níveis de traçador são adquiridos continuamente, proporcionando uma dimensão temporal.  A partir da modelagem cinética mais complexa de dados dinâmicos, valores quantitativos e métricas informativas de dinâmica de traçador podem ser extraídos em relação à atividade medida nos dados da imagem. Um modelo de compartimento de dois tecidos de amostra empregado para modelagem cinética dinâmica é mostrado na Figura 1⁷.  C_p é a concentração de traçador no plasma sanguíneo, enquanto c_{e e c t} representam a concentração no espaço intersticial não acoplado e traçador acoplado na matriz óssea alvo, respectivamente. K_1, k₂, k₃, k₄, são 4 parâmetros da taxa que descrevem o modelo cinética para a lavagem do Tracer em/para fora e emperramento. K₁ descreve o traçador retirado do plasma arterial em espaço intersticial (C_t), k₂ descreve a fração do traçador que se difunde de volta do espaço intersticial para o plasma, k₃ descreve o traçador que se move de o espaço intersticial (C_e) para o osso (c_t) e o k₄ descrevem o traçador que se move do osso (c_t) de volta ao espaço intersticial (c_e).

Figura 1 . Um modelo de compartimento de dois tecidos de amostra para modelagem cinética dinâmica. C_p é a concentração de traçador no compartimento do plasma sanguíneo, c e concentração de traçador_{livre e} não especificamente ligado no tecido, e c_t especificamente ligado a concentração de traçador no tecido. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O modelo cinético de patlak produz K_{i_Patlak} como uma medida da taxa do afluxo do radiotraçador (ml/CCM/min, cm cúbico = CCM) da Associação de sangue na matriz do osso. A taxa de afluxo do traçador da piscina de sangue para a matriz óssea pode ser calculada usando a equação 2 e a equação 3 para k_{i_Patlak} e k_{i_NonLinear} respectivamente. K_{i_Patlak} e k_{i_NonLinear} são as taxas nas quais [¹⁸F]-NAF deixa a piscina sanguínea arterial e liga-se irreversivelmente a uma matriz óssea Sublocal, utilizando os dois modelos, respectivamente. A diferença entre o Patlak e o modelo cinético não linear está em sua utilização dos dados dinâmicos. O modelo de patlak exige o equilíbrio a ser encontrado e calcula então a taxa do afluxo da inclinação linear estabelecida. O modelo cinético patlak produz taxas de afluxo K_{i_Patlak} , usando um tempo de 24 minutos para equilibrar a piscina de plasma, c_p, para a piscina não acoplada, c_u.  O tempo de 24 minutos pode mudar dependendo do tempo encontrado para que todos os subsites alcancem a equilibração com o pool de plasma na amostra. O modelo não-linear mais rigoroso computacionalmente usa a totalidade dos dados temporais para caber uma curva.

O objetivo deste manuscrito metodológico é delinear técnicas detalhadas para a realização de Dynamic [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI.  A articulação da faceta lombar é um local comum de doença degenerativa da artrite e uma causa comum para dor lombar axial⁸.  Estudos recentes sugerem que [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI pode servir como um biomarcador útil da doença facetogênica dolorosa⁹.  As junções lombares humanas da faceta de um único paciente com a baixa dor traseira a serão analisadas assim como um ROI protótipo para a análise dinâmica de [¹⁸F]-NAF-Pet-MRI.

Protocol

Este estudo de viabilidade prospectivo recrutou pacientes após a obtenção da aprovação do estudo humano IRB e cumprindo com os regulamentos da HIPAA. 1. o fantasma Encha um fantasma cilíndrico oco com uma inserção que tenha os cilindros ocos com uma escala dos diâmetros (5-38 milímetros) com 185 MBq de [18F]-NAF. Gere um mapa de atenuação do fantasma usando CT ou um modelo que foi gerado anteriormente para este fantasma. Coloque o fantasma n…

Representative Results

18 anos de Os valores da captação do NaF-animal de estimação são medidos nas junções bilaterais da faceta no L1-L2 com os níveis L5-S1 vertebrais para um total de 10 ROIs em um único paciente representativo com baixa dor traseira axial. O representante [18F]-NAF-PET, a gordura axial do T2 suprimida, e o Sr. gordo-suprimido axial do borne-contraste de T1 imagens através do nível das junções da faceta L3-L4 são mostrados na Figura 2.  O Ki_Patlak…

Discussion

Neste manuscrito metodológico, fornecemos antecedentes sobre a utilidade potencial da dinâmica [¹⁸f]-NAF-Pet-MRI para avaliar uma ampla gama de patologias ósseas e delineou as técnicas de imagem dinâmica [¹⁸f]-NAF-Pet-MRI aquisição e análise utilizando as articulações da faceta lombar humana como regiões prototípicas de interesse. A modalidade dupla PET-MRI permite a aquisição de dados dinâmicos do animal de estimação durante um período de tempo similar àquele exigido para a aquis…

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