Semikvantitativ bedömning använda [18F] FDG Tracer hos patienter med svår hjärnskada
Summary
[18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emissions tomografi-datortomografi är användbart för att studera glukosmetabolism relaterade till hjärnans funktion. Här presenterar vi ett protokoll för en [18F] FDG tracer set-up och semikvantitativa bedömning av regionen-av-intressera analysen för riktade hjärnområden som är associerad med kliniska manifestationer hos patienter med svår traumatisk hjärnskada.
Abstract
Patienter med svår traumatisk hjärnskada (sTBI) har svårt att veta huruvida de exakt uttrycker sina tankar och känslor på grund av störningar i medvetandet, stört högre hjärnans funktion och verbala störningar. Till följd av bristande förmåga att kommunicera, behövs objektiva utvärderingar från familjemedlemmar, medicinsk personal och vårdgivare. En sådan utvärdering är bedömningen av fungerande hjärnområden. Multimodala hjärnavbildning har nyligen använts för att utforska funktionen av skadade hjärnområden. [18F]-fluorodeoxyglucose positron emissions tomografi-datortomografi ([18F] FDG-PET/CT) är en framgångsrik verktyg för att undersöka hjärnans funktion. Dock bedömningen av hjärnans glukosmetabolism baserat på [18F] FDG-PET/CT är inte standardiserad och beror på flera olika parametrar, samt patientens tillstånd. Här, beskriver vi en rad semikvantitativa bedömning protokoll för en region-of-intresse (ROI) bildanalys med egenproducerade [18F] FDG spårämnen i patienter med sTBI. Protokollet fokuserar på screening deltagarna, förbereda [18F] FDG spårämne i heta labbet, schemaläggning förvärvet av [18F] FDG-PET/CT hjärna bilder och mäta glukosmetabolismen med hjälp av ROI-analys från en riktad hjärnområde.
Introduction
Patienter med sTBI presenteras med oförutsebara neurologiska svårigheter under loppet av rehabilitering som inkluderar motor underskott, sensoriska störningar och psykisk instabilitet1. Även om kliniska bedömning utförs vanligtvis verbalt, har patienter med sTBI som inte svarar vakenhet syndrom eller minimalt medvetet tillstånd särskilda svårigheter att veta huruvida de exakt uttrycker sina tankar och känslor på grund av störningar av medvetande, störs högre hjärnfunktion, och verbala störningar2,3. Familjemedlemmar, medicinsk personal och vårdgivare blandas ibland ihop med oförutsebara neurologiska förändringar eller avsaknaden av svar som kan orsakas av otillräcklig communicatory förmåga4,5.
Multimodala hjärnavbildning har nyligen använts för att utforska regionala hjärnans funktion6,7,8,9. Hjärnan är den viktigaste konsumenten av glukos-derived energi, med glukosmetabolism ger cirka 95% av adenosintrifosfat (ATP) som krävs för att hjärnan ska fungera10. Upptaget av [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) är en markör för upptaget av glukos av hjärnvävnad. [18F] FDG-PET/CT kan upptäcka [18F] FDG upptag och därför är ett användbart verktyg för att undersöka hjärnans funktion11. I allmänhet [18F] FDG bildanalys är uppdelad i två kategorier: ROI analys och voxel-baserad analys (VBA)12. Tidigare rapporter visar att ROI-analys är att föredra för att studera specifika regioner av traumatisk skada. Detta är eftersom VBA (såsom statistiska parametriska mappning [SPM]) kräver coregistration och normalisering till en standard hjärna, som inte fungerar bra i fall av TBI på grund av hjärnans vävnad deformation som hjärnan atrofi, svullnad, utvidgning och krympning av ventrikulär utrymme7,12. Även om olika algoritmer och programvara har utvecklats för analys av magnetisk resonanstomografi (MRT) data, generera metaller som används i Neurokirurgiska och ortopedisk kirurgi buller artefakter7,12,13 . Användning av fotomultiplikatorer med PET/CT-enheter har nyligen förbättrat den rumsliga upplösningen i PET/CT-derived hjärnan bilder14. Det nuvarande protokollet fokuserar på semi kvantitativt mäta glukos upptag via ROI analys [18F] FDG-PET/CT med egenproducerade [18F] FDG spårämnen hos patienter med sTBI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta protokoll ger möjlighet att genomföra en serie av hjärnan-glukos metabola bedömningar med [18F] FDG-PET/CT med egenproducerade [18F] FDG tracer på en enda institution.
Produktionen av [18F] FDG tracer följer proceduren som beskrivs i bruksanvisningen FDG synt; försiktighet är dock nödvändigt om tre punkter. Det första bör bombardemanget tid och energi (steg 2.5) anpassas efter antalet patienter. För det andra bör vara uppmärksamma röret f?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill tacka Dr Uchino Sousen sjukhus för alla förfaranden. Författarna också tacka Adam Phillips från gruppen Edanz (www.edanzediting.com/ac) för att redigera ett utkast till detta 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).
