Semi-kvantitative vurdering ved hjælp af [18F] FDG Tracer hos patienter med svær hjerneskade
Summary
[18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) positronemissionstomografi-beregnet tomografi er nyttigt for at studere glukosemetabolismen relateret til hjernefunktion. Her præsenterer vi en protokol for en [18F] FDG tracer set-up og semikvantitativ vurdering af region af interesse analyse for målrettede hjernen områder forbundet med kliniske manifestationer i patienter med svær traumatisk hjerneskade.
Abstract
Patienter med svær traumatisk hjerneskade (sTBI) har svært ved vidende om de er præcist udtryk for deres tanker og følelser på grund af forstyrrelser af bevidsthed, forstyrret højere hjernens funktion og verbal forstyrrelser. Som følge af manglende evne til at kommunikere, objektive vurderinger er behov for fra familiemedlemmer, medicinsk personale og pårørende. En sådan vurdering er vurderingen af fungerende områder i hjernen. For nylig, multimodale brain imaging er blevet brugt til at udforske funktionen af beskadiget hjernen områder. [18F]-fluorodeoxyglucose positronemissionstomografi-beregnet tomografi ([18F] FDG-PET/CT) er en vellykket værktøj til at undersøge hjernefunktion. Men vurderingen af hjernens glukose stofskifte baseret på [18F] FDG-PET/CT er ikke standardiseret og afhænger af flere forskellige parametre samt patientens tilstand. Her, beskrive vi en række semikvantitativ vurdering protokoller for en region af interesse (ROI) billedanalyse ved hjælp af egenproduceret [18F] FDG røbestoffer i patienter med sTBI. Protokollen fokuserer på screening deltagerne, forberede [18F] FDG tracer i hot lab, planlægning erhvervelse af [18F] FDG-PET/CT hjernen billeder og måling af glukose metabolisme ved hjælp af ROI analyse fra en målrettet hjernen område.
Introduction
Patienter med sTBI er præsenteret med uforudsigelige neurologiske vanskeligheder i løbet af rehabilitering, der omfatter motor underskud, sensoriske underskud og psykiatriske ustabilitet1. Selvom kliniske vurdering udføres generelt verbalt, har patienter med sTBI såsom unresponsive vågenhed syndrom eller minimalt bevidste tilstand særligt svært ved at vide, om de er præcist udtryk for deres tanker og følelser på grund af forstyrrelser af bevidsthed, forstyrret højere hjernefunktion og verbal forstyrrelser2,3. Familiemedlemmer, medicinsk personale og pårørende er nogle gange forvirret af uforudsigelige neurologiske forandringer eller manglen reaktion, der kan skyldes utilstrækkelig leverandørkæder evne4,5.
For nylig, multimodale brain imaging er blevet brugt til at udforske regionale hjernens funktion6,7,8,9. Hjernen er den største forbruger af glukose-afledte energi med glukose stofskifte giver ca 95% af adenosin trifosfat (ATP) kræves til hjernen til at fungere10. Optagelsen af [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) er en markør for optagelsen af glukose af hjernevæv. [18F] FDG-PET/CT kan påvise [18F] FDG udbredelse og er derfor et nyttigt redskab til at undersøge hjernens funktion11. I almindelighed [18F] FDG billedanalyse er opdelt i to kategorier: ROI analyse og voxel-baseret analyse (VBA)12. Tidligere rapporter viser, at ROI analyse er at foretrække for at studere specifikke områder af traumatisk skade. Dette fordi VBA (såsom statistiske parametrisk mapping [SPM]) kræver coregistration og normalisering til en standard hjerne, som ikke fungerer godt i tilfælde af TBI på grund af hjernens væv deformation som brain atrofi, hævelse, udvidelsen, og indskrænkning af ventrikulær plads7,12. Selv om forskellige algoritmer og software er blevet udviklet til at analysere magnetisk resonans imaging (MR) data, generere metaller, der anvendes i neurokirurgiske og ortopædisk kirurgi støj artefakter7,12,13 . For nylig, brug af Fotomultiplikatorer med PET/CT enheder har forbedret den rumlige opløsning af PET/CT-afledte hjernen billeder14. Den nuværende protokol fokuserer på semi-kvantitativ måling af glucose optagelse via ROI analyse i [18F] FDG-PET/CT ved hjælp af selvstændige produceret [18F] FDG røbestoffer i patienter med sTBI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokol giver mulighed for at gennemføre en række hjerne-glucose metaboliske vurderinger med [18F] FDG-PET/CT ved hjælp af selvstændige produceret [18F] FDG tracer på en enkelt institution.
Produktionen af [18F] FDG tracer følger proceduren beskrevet i manualen FDG synthesizer operator; forsigtighed er dog nødvendigt med hensyn til tre punkter. Først, den bombardement tid og energi (trin 2,5) bør justeres afhængig af antallet af patienter. For …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke Dr. Uchino i Sousen hospital for alle procedurer. Forfatterne også takke Adam Phillips fra gruppen Edanz (www.edanzediting.com/ac) til at redigere et udkast af dette manuskript.
Materials
| 20ml syringe | Terumo | SS-20ESZ | |
| 10ml syringe | Terumo | SS-10ESZ | |
| 1ml syringe | Terumo | SS-01T | |
| Protective plug | Top | ML-KS | |
| Three-way cock L type 180° | Terumo | TS-TL2K | |
| Extension tube | Top | X1-50 | |
| Indwelling needle 22G or 24G | Terumo | SR-OT2225C | |
| Tegaderm transparent dressing | 3M | 1624W | |
| Hepaflash 10U/ml 10ml | Terumo | PF-10HF10UA | |
| Auto dispensing and injection system | Universal Giken Co., Ltd. | UG-01 | |
| Fluid for auto dispensing and injection system | Universal Giken Co., Ltd. | UG-01-001 | |
| Millex-GS Syringe Filter Unit | Millipore | SLGSV255F | |
| Air needle | Terumo | XX-MFA2038 | |
| Check valve | Hakko | 23310100 | |
| Saline 500ml | HIKARI pharmaceutical Co., Ltd. | 18610155-3 | |
| Yukiban 25x7mm | Nitto | 3252 | |
| Elascot No.3 | Alcare | 44903221 | |
| Presnet No.3 27x20mm | Alcare | 11674 | |
| Steri Cotto a 4x4cm | Kawamoto | 023-720220-00 | |
| StatstripXp3 | Nova Biomedical | 11-110 | |
| Statstrip Glucose strips | Nova Biomedical | 11-106 | |
| JMSsheet | JMS | JN-SW3X | |
| Injection pad | Nichiban | No.30-N | |
| Stepty | Nichiban | No.80 | |
| Advantage Workstation | GE Healthcare | Volume Share 7. version 4.7 | |
| Discovery MI PET/CT | GE Healthcare | ||
| EV Insite | PSP | ||
| GE TRACERlab MXFDG synthesizer reagent kit | ABX | K-105TM | |
| TRACERlab MXFDG cassette | GE Healthcare | P5150ME | |
| Extension tube | Universal Giken Co., Ltd | AT511-ST-001 | |
| TSK sterilized injection needle 18×100 | Tochigiseiko | AT511-ST-004 | |
| TSK sterilized injection needle 18×60 | Tochigiseiko | AT511-ST-002 | |
| TSK sterilized injection needle 21×65 | Tochigiseiko | AT511-ST-003 | |
| Seal sterile vial -N 5ml | Mita Rika Kogyo Co., Ltd. | SSVN5CBFA | |
| k222 TLC plate | Universal Giken Co., Ltd. | AT511-01-005 | |
| Anion-cation test paper | Toyo Roshi Kaisha | 7030010 | |
| Endospecy ES-24S set | Seikagaku corporation | 20170 | |
| Sterile evacuated vial | Gi phama | 10214 | |
| 5ml syringe | Terumo | SS-05SZ | |
| Extension tube | Top | X-120 | |
| Finefilter F | Forte grow medical Co.Ltd. | F162 | |
| Millex FG | Merck | SLFG I25 LS | |
| Vented Millex GS | Merck | SLGS V25 5F | |
| Injection needle 18×38 | Terumo | NN-1838R | |
| Injection needle 21×38 | Terumo | NN-2138R | |
| Water-18O | Taiyo Nippon Sanso | F03-0027 | |
| Distilled water | Otsuka phrmaceutical | ||
| Hydrogen gas G1 | Hosi Iryou Sanki | ||
| Helium gas G1 | Hosi Iryou Sanki | ||
| Nitrogen G1 | Hosi Iryou Sanki | ||
| TRACERlabMXFDG | GE Healthcare | ||
| Sep-Pak Light Accell Plus QMA | WATERS | ||
| Sep-Pak Plus tC18 | WATERS | ||
| Sep-Pak Plus Alumina N | WATERS | ||
| HPLC with 3.9 X 300 mm columns | WATERS | ||
| US-2000 | Universal Giken CO. Ltd. | ||
| Kryptofix222 | Merck | ||
| EG Reader SV-12 | Seikagaku Corporation | ||
| UG-01 | Universal Giken Co., Ltd. | ||
| syngo.via | Siemens Healthineers | ||
| Advantage Workstation Volume Share 7, version 4.7 | GE Healthcare | ||
| Q clear | GE Healthcare | ||
| CRC-15PET dose calibrator | CAPINTEC, INC. |
References
- Godbolt, A. K., et al. Disorders of consciousness after severe traumatic brain injury: a Swedish-Icelandic study of incidence, outcomes and implications for optimizing care pathways. Journal of Rehabilitation Medicine. 45 (8), 741-748 (2013).
- Klingshirn, H., et al. Quality of evidence of rehabilitation interventions in long-term care for people with severe disorders of consciousness after brain injury: A systematic review. Journal of Rehabilitation Medicine. 47 (7), 577-585 (2015).
- Fischer, D. B., Truog, R. D. What is a reflex? A guide for understanding disorders of consciousness. Neurology. 85 (6), 543-548 (2015).
- Klingshirn, H., et al. RECAPDOC – a questionnaire for the documentation of rehabilitation care utilization in individuals with disorders of consciousness in long-term care in Germany: development and pretesting. BMC Health Services Research. 18 (1), 329 (2018).
- Stéfan, A., Mathé, J. F. SOFMER group. What are the disruptive symptoms of behavioral disorders after traumatic brain injury? A systematic review leading to recommendations for good practices. Annals of Physical and Rehabilitation. 59, 5-17 (2016).
- Liu, S., et al. Multimodal neuroimaging computing: a review of the applications in neuropsychiatric disorders. Brain Informatics. 2 (3), 167-180 (2015).
- Wong, K. P., et al. A semi-automated workflow solution for multimodal neuroimaging: application to patients with traumatic brain injury. Brain Informatics. 3 (1), 1-15 (2016).
- Chennu, S., et al. Brain networks predict metabolism, diagnosis and prognosis at the bedside in disorders of consciousness. Brain. 140 (8), 2120-2132 (2017).
- Di Perri, C., et al. Neural correlates of consciousnes s in patients who have emerged from a minimally conscious state: a cross-sectional multimodal imaging study. The Lancet Neurology. 15 (8), 830-842 (2016).
- Erecińska, M., Silver, I. A. ATP and brain function. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 9 (1), 2-19 (1989).
- Lundgaard, I., et al. Direct neuronal glucose uptake heralds activity-dependent increases in cerebral metabolism. Nature Communications. 6, 6807 (2015).
- Byrnes, K. R., et al. FDG-PET imaging in mild traumatic brain injury: a critical review. Frontiers in Neuroenergetics. 5, 13 (2014).
- Mortensen, K. N., et al. Impact of Global Mean Normalization on Regional. Glucose Metabolism in the Human Brain. Neural Plasticity. , 6120925 (2018).
- Wagatsuma, K., et al. Comparison between new-generation SiPM-based and conventional PMT-based TOF-PET/CT. Physica Medica. 42, 203-210 (2017).
- Fukukita, H., et al. Japanese guideline for the oncology FDG-PET/CT data acquisition protocol: synopsis of Version 2.0. Annals of Nuclear Medicine. 28 (7), 693-705 (2014).
- Varrone, A., et al. EANM procedure guidelines for PET brain imaging using [18F]FDG, version 2. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36 (12), 2103-2110 (2009).
- Teasdale, G., Jennett, B. Assessment of coma and impaired consciousness. A practical scale. The Lancet. 2 (7872), 81-84 (1974).
- Valadka, A. B., Moore, E. J., Feliciano, D. V., Moore, E. E. Injury to the cranium. Trauma. , 377-399 (2000).
- Carney, N., et al. Guidelines for the Management of Severe Traumatic Brain Injury, Fourth Edition. Neurosurgery. 80 (1), 6-15 (2017).
- Giacino, J. T., Kalmar, K., Whyte, J. The JFK Coma Recovery Scale-Revised: measurement characteristics and diagnostic utility. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 85 (12), 2020-2029 (2004).
- Schnakers, C., et al. The Nociception Coma Scale: a new tool to assess nociception in disorders of consciousness. Pain. 148 (2), 215-219 (2010).
- Shiel, A., et al. The Wessex Head Injury Matrix (WHIM) main scale: a preliminary report on a scale to assess and monitor patient recovery after severe head injury. Clinical Rehabilitation. 14 (4), 408-416 (2000).
- GE Healthcare. . TRACERlabMXFDG operator manual, Version 1. , (2003).
- Yamaki, T., et al. Association between uncooperativeness and the glucose metabolism of patients with chronic behavioral disorders after severe traumatic brain injury: a cross-sectional retrospective study. BioPsychoSocial Medicine. 12, 6 (2018).
- Schwaiger, M., Wester, H. J. How many PET tracers do we need?. Journal of Nuclear Medicine. 52, (2011).
