Количественный :18F-Naf-PET-МРТ Анализ для оценки динамического оборота костей у пациента с facetogenic Низкая боль в спине
Summary
Методы визуализации, отражающие динамический текучесть костей, могут помочь в характеристике широкого спектра костных патологий. Мы представляем подробные методологии для выполнения и анализа динамических данныхNo 18F-NAF-PET-MRI у пациента с лицом лицогенных болей в пояснице, используя поясничные фаматические суставы в качестве прототипной области интереса.
Abstract
Методы визуализации, отражающие динамический текучесть костей, могут помочь в характеристике широкого спектра костных патологий. Кость представляет собой динамическую ткань, постоянно переделываемую с конкурирующими активностью остеобластов, которые производят новую костную матрицу, и остеокластов, функция которых заключается в устранении минерализованной кости. 18ФЗ-НАФ является позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) радиотрейстом, которая позволяет визуализировать метаболизм костей. 18ФЗ-НАФ химически всасывается в гидроксиапатит в костной матрице с помощью остеобластов и, таким образом, неинвазивно может обнаружить остеобластную активность, которая оккультизмна к обычным методам визуализации. Кинетическое моделирование динамических данных No18F-NaF-PET обеспечивает подробные количественные показатели метаболизма костей. Обычные полуколичественные ПЭТ-данные, использующие стандартизированные значения поглощения (SUV) в качестве показателя активности радиотрактора, называются статическим методом из-за снимка поглощения трассировщика во времени. Кинетическое моделирование, однако, использует динамические данные изображения, где уровни трассировщика постоянно приобретаются, обеспечивая височное разрешение поглощения трассировщика. Из кинетического моделирования динамических данных можно извлечь количественные значения, такие как кровоток и скорость обмена веществ (т.е. потенциально информативные показатели динамики трассировщика), все с точки зрения измеренной активности в данных изображения. В сочетании с двойной модальности ПЭТ-МРТ, конкретные региональные кинетические данные могут быть коррелированы с анатомически зарегистрированной структурной и патологической информацией высокого разрешения, предоставляемой МРТ. Цель этой методологической рукописи состоит в том, чтобы наметить подробные методы для выполнения и анализа динамических данных18F-NaF-PET-MRI. Поясничный сустав является общим местом дегенеративных артритов и распространенной причиной осевой боли в пояснице. Недавние исследования показывают, что18ФЗ-НаФ-ПЭТ может служить полезным биомаркером болезненных лицом лицом генетических заболеваний. Таким образом, поясничный сустав человека будет использоваться в качестве прототипа области, представляющих интерес для динамического анализа18F–NAF-PET-MRI в этой рукописи.
Introduction
Стандартные методы клинической визуализации костной патологии в первую очередь ограничиваются характерными структурными изменениями, которые могут быть неспецифическими. Например, бессимптомные морфологические аномалии, связанные с нормальным старением, могут быть неотличимы отдегенеративных изменений, которые отвечают за сильную боль и инвалидность 1. Кость является динамической ткани переживает непрерывную ремоделирование с конкурирующими деятельности остеобластов, которые производят новую костную матрицу, и остеокласты, функция которых заключается в ликвидации минерализованной кости2. 18ФЗ-НАФ является позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) радиотрейстом, которая позволяет визуализировать метаболизм костной ткани. 18ФЗ-НАФ химически всасывается в гидроксиапатит в костной матрице с помощью остеобластов и, таким образом, неинвазивно обнаруживает остеобластную активность, тем самым обнаруживая метаболический процесс, который оккультизмом для обычных методов визуализации. В результате, No18ФЗ-НаФ был использован для характеристики костной патологии во все большем числе костных расстройств, включая неоплазмы, воспалительные и дегенеративные заболевания костей и суставов3,4,5 .
ПЭТ-данные чаще всего анализируются полуколичественным способом, что может быть легко выполнено в обычной клинической практике со стандартизированными значениями поглощения (SUVs). Как метрика, внедорожники полезны для клиницистов, поскольку онипредставляют собой поглощение тканей по отношению к остальной части тела 6. Значения от последующего сканирования могут быть использованы для наблюдения за изменениями в поглощении в результате лечения или прогрессирования заболевания. Численный характер внедорожников также помогает в сравнении между пациентами и между последовательными сканирования в том же пациенте. Алгоритм, используемый для расчета внедорожников, Уравнение 1, делает предположение, что трассировщик равномерно распределен по всему телу и что мышечная масса тела точно представляет весь объем тела. Таким образом, внедорожники представляют собой полуколичественное измерение. Для данного региона интереса (ROI), внедорожникмакс (максимальная стоимость внедорожника в пределах рентабельности инвестиций), и внедорожниксреднем (среднее всех отобранных внедорожников в пределах рентабельности) обычно используются внедорожник метрик и в клинической практике6.
Кинетическое моделирование динамических данных ПЭТ также может быть выполнено для более детального количественного анализа. В то время как приобретение данных SUV является статичным, кинетическое моделирование использует динамические данные изображения, где уровни трассировщика постоянно приобретаются, обеспечивая временное измерение. Из более сложного кинетического моделирования динамических данных можно извлечь количественные значения и информативные показатели динамики трассировщика в отношении измеренной активности в данных изображения. Образец двухтканевого отсека модели, используемой для динамического кинетического моделирования, показан на рисунке 17. Cp является концентрацией трассировщика в плазме крови, в то время как Ce и Ct представляют собой концентрацию в неограниченном интерстициальном пространстве и связанном трассировщике в матрице мишени кости соответственно. K1, k2, k3, k4, являются 4 параметров скорости, которые описывают кинетическую модель для трассировщика мыть в / из и связывания. K1 описывает трассировщик, взятый из артериальной плазмы в интерстициальное пространство (Ct),k2 описывает фракцию трассировщика, которая рассеивается от интерстициального пространства к плазме, k3 описывает трассировщик, который перемещается от интерстициальный (Ce) пространство к кости (Cт), и k4 описывает трассировщик, который движется от кости (Cт) обратно в интерстициальное пространство (Ce).
Рисунок 1 . Образец двухтканевого отсека модели для динамического кинетического моделирования. Cp является трассик концентрации в плазме крови отсека, Ce свободной и неспецифически связаны трассировщик концентрации в ткани, и Cт специально связаны трассировщик концентрации в ткани. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Кинетическая модель Patlak производит Ki’Patlak в качестве показателя скорости притока радиотрапиков (mL/ccm/m, кубический см и ccm) из бассейна крови в костную матрицу. Скорость притока трассировщиков из кровяного пула в костную матрицу может быть рассчитана с помощью уравнения 2 и уравнения 3 для Ki’Patlak и Ki’NonLinear соответственно. Ki’Patlak и Ki’NonLinear — это темпы, при которых18ФЗ-НаФ покидает артериальный кровяный бассейн и необратимо связывается с подстойной костной матрицей, используя эти две модели соответственно. Разница между Patlak и нелинейной кинетической моделью заключается в их использовании динамических данных. Модель Patlak требует равновесия, а затем рассчитывает скорость притока от установленного линейного склона. Кинетическая модель Patlak производит Ki’Patlak коэффициенты притока, с помощью 24-минутного времени для уравновешения плазменного бассейна, Cp, к неограниченному бассейну, Cu. 24-минутное время может меняться в зависимости от времени, найденного для всех подсайтов, чтобы достичь равновесия с плазменным бассейном в образце. Более вычислительно строгая нелинейная модель использует всю височной информации в соответствии с кривой.
Цель этой методологической рукописи состоит в том, чтобы наметить подробные методы для выполнения динамических No18ФЗ-НА-ПЭТ-МРТ. Поясничный сустав является общим местом дегенеративных артритов и распространенной причиной осевой боли в пояснице8. Недавние исследования показывают, чтоNo 18ФЗ-НАФ-ПЭТ-МРТ может служить полезным биомаркером болезненного лицомогущего заболевания9. Таким образом, поясничные суставы человека от одного пациента с лицом ежефевой боли в пояснице будут проанализированы в качестве прототипа рентабельности инвестиций для динамического анализа18F-NAF-PET-MRI.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этой методологической рукописи, мы предоставили справочную информацию о потенциальной полезности динамических No18F-NaF-PET-MrI для оценки широкого спектра костных патологий и изложили методы для динамическогоизображенияF–NaF-PET-MRI приобретение и анализ с использованием поясни?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Научно-исследовательская поддержка была оказана NIH P50AR060752 и GE Healthcare. Мы хотели бы отметить поддержку Вахида Раванфара.
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 |
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. Joint remodelling in inflammatory disease. Annals of the Rheumatic Diseases. 66, 42-44 (2007).
- Baum, R., Gravallese, E. M. Impact of inflammation on the osteoblast in rheumatic diseases. Current Osteoporosis Reports. 12 (1), 9-16 (2014).
