En hel krop Dosimetri protokol for peptid-receptor radionukleid terapi (PRRT): 2D Planar Billede og Hybrid 2D + 3D SPECT / CT Image Metoder
Summary
Denne metode anslår den absorberede dosis af forskellige strukturer til peptid-receptor-radionuklid-terapi (PRRT) med mulighed for at undgå organoverlapning på 2D-projektioner. Seriel helkropsplanbilleder gør det muligt at anslå de gennemsnitlige absorberede doser langs hele kroppen, mens den hybride tilgang, der kombinerer planarbilleder og 3D-SPECT/CT-billede, overvinder begrænsningerne ved at overlappe strukturen.
Abstract
Peptid-receptor-radionuklid-terapi (PPRT) er en målrettet behandling, der kombinerer en kortrækkende energi radionuklid med et substrat med høj specificitet for kræft cellereceptorer. Efter injektionen distribueres radiotraceren over hele kroppen med en højere optagelse i væv, hvor målrettede receptorer er overudtrykt. Brugen af beta-/gammaradionuklidudledere gør det muligt at foretage behandlingsbilleddannelse (betaemission) og billeddannelse efter behandling (gammaemission) på samme tid. Sekventielle billeder efter behandlingen tillader absorberet dosisberegning baseret på lokal optagelse og indvaskning/udvaskningaf kinetik. Vi implementerede en hybridmetode, der kombinerer oplysninger fra både 2D- og 3D-billeder. Der erhverves billeder og blodprøver fra hele kroppen for at anslå den absorberede dosis til forskellige risikoorganer og til læsioner, der er dissemineret i hele kroppen. En enkelt 3D-SPECT/ CT billede, begrænset til maveregionen, overvinder projektion overlapper på planar billeder af forskellige strukturer såsom tarme og nyrer. Den hybride 2D+3D-SPECT/CT-metode kombinerer de effektive halveringsoplysninger, der stammer fra 2D-planbilleder, med den lokale optagelsesfordeling, der er afledt af 3D-billeder. Vi implementerede denne metode til at estimere den absorberede dosis til patienter, der gennemgår PRRT, med 177Lu-PSMA-617. Metoden kan dog gennemføres med andre beta-gamma-radiosporstoffer. Til dato er 10 patienter blevet inkluderet i dosimetristudiet med henholdsvis 177Lu-PSMA-617 kombineret med lægemiddelbeskyttere til nyrer og spytkirtler (mannitol- og glutamattabletter). Medianforholdet mellem nyreoptagelse ved 24 timer evalueret på planbilleder og 3D-SPECT/CT er 0,45 (interval:0,32-1,23). Sammenligningen mellem hybrid og fuld 3D-tilgang er blevet testet på én patient, hvilket resulterer i en 1,6% undervurdering med hensyn til fuld 3D (2D: 0,829 mGy/MBq, hybrid: 0,315 mGy/MBq, 3D: 0.320 mGy/MBq). Behandlingssikkerheden er blevet bekræftet med en gennemsnitlig absorberet dosis på 0,73 mGy/MBq (interval:0,26-1,07) for nyrer, 0,56 mGy/MBq (0,33-2,63) for parotideale kirtler og 0,63 mGy/MBq (0,23-1,20) for submandibulære kirtler, værdier i overensstemmelse med tidligere offentliggjorte data.
Introduction
Blandt peptid-receptor radionuklid behandlinger, 177Lu-PSMA-617 PRRT kombinerer en kortrækkende beta-udleder 177Lu (1,9 mm maksimal rækkevidde i vand, halveringstid 6,71 dage) med en prostata-specifik membran antigen (PSMA) ligand. Overekspression af PSMA i 90-100% af lokale prostatakræft læsioner og metastatisk sygdom (lymfeknude og knogle) er nøglen til denne behandling. Psma-receptorer udtrykkes dog også i forskellige raske væv, hvor høj optagelse ofte observeres under behandlinger. De vigtigste organer i fare er nyrerne, rød marv, spyt og lachrymal kirtler. Dosis til disse organer kan reducere maksimal injicerbar aktivitet, hvilket forringer det terapeutiske forhold.
Vores institut (IRST IRCCS) aktiveret en protokol med det formål at øge det terapeutiske forhold mellem læsioner og sundt væv, giver lægemiddelbeskyttere kombineret med 177Lu-PSMA-617 terapi. Mannitol, polyglutamat folat tabletter kombineret med eksternt påført isposer og N-acetylaspartylglutammate syre øjendråber anvendes til nyrer, spyt og lachrymal kirtel konservering, henholdsvis1. Der kræves dosimetriske undersøgelser efter infusion for at vurdere den effektive halveringstid (dvs. kombinationen af fysisk og biologisk halveringstid) og absorberet dosis for forskellige strukturer af interesse, der er lokaliseret i hele kroppen (f.eks. nyrer, spytkirtler, dissemineret læsioner). Dette scenario kræver hele kroppen oplysninger opnået ved at erhverve sekventiel post-infusion hele kroppen planar billeder2. Overlapningen af høje optagelsesstrukturer (f.eks. midlertidig tarmene over nyrerne) kræver imidlertid 3D-oplysninger, der kan diskriminere mellem forskellige lokale tilførsler, der er blandet på 2D-fremskrivninger. Vi implementerede en hybrid metode, der kan give en dosimetrisk evaluering af hele kroppen takket være 2D planar billeder2,opretholde 3D-oplysninger om en udvalgt region (f.eks abdominal region). Denne metode kombinerer aktivitetsfordelingen fra 3D SPECT/CT-billeder med den effektive halveringstid beregnet ud fra planbilleder. Oplysninger fra andre ikke-overlappende strukturer (f.eks. spytkirtler) er kun afledt af planbilledundersøgelser. Den blodprøvemetode, der anvendes til vurdering af rød marv, er beskrevet i et andet afsnit.
Fordelen ved den hybride tilgang er, at hele kroppen kan scannes, mens en fuld 3D SPECT / CT-metode begrænser kranio-caudal billede forlængelse, hvilket kan gøre det umuligt at studere strukturer, der er fjernt fra hinanden. Den lave billedopløsning af planbilleder og behovet for at gennemføre en overlapningskorrektion ved hjælp af en enkelt 3D SPECT/CT-erhvervelse udgør imidlertid de største ulemper.
For at teste sikkerheden og effekten af PRRT-behandlinger er det vigtigt at sammenligne data fra en enkelt institution med data, der tidligere er offentliggjort af andre grupper. De fleste offentliggjorte data med 177Lu-PSMA-617 er baseret på planbilleder. Den beskrevne metode kan således også være nyttig til standardisering af de anvendte metoder. Endelig er det værd at bemærke, at gennemførelsen af metoden kræver en høj grad af samarbejde mellem forskellige involverede fagpersoner (dvs. læger, fysikere, medicinsk radiologi teknikere, sygeplejersker).
Protocol
Representative Results
Discussion
Den beskrevne metode gør det muligt hele kroppen dosimetri, der skal udføres for PRRT behandlinger og er et gyldigt kompromis mellem 2D hele kroppen og 3D dosimetri oplysninger i, at det giver værdifulde oplysninger uden væsentligt at øge image erhvervelse belastning. Metoden er også nyttig til evaluering af den absorberede dosis af overlappende strukturer og giver oplysninger om de strukturer, der ligger uden for det begrænsede 3D SPCET/CT-synsfelt.
Gennemførelsen af metoden kræver e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vores tak går til de faglige personer, der er involveret i protokollen (dvs. læger, fysikere og sygeplejersker) og til de patienter, der indvilligede i at deltage i undersøgelsen. Vi er også taknemmelige for den medicinske radiologi teknikere af Nuklear medicin Enhed for deres hjælp med protokollen gennemførelse: Valentina Mautone, Maria Caternicchia, Monia Pancisi, Daniela Fichera og Delia Bevilacqua. Forfatterne anerkender Alessandro Savini og Simone Marzoni for deres hjælp i videooptagelsen. Arbejdet blev delvist støttet af AIRC (Italian Association for Cancer Research, grant number: L2P1367 – L2P1520). Arbejdet blev delvist finansieret af den italienske sundhedsminister.
Materials
| 177Lu EndolucinBeta | ITG – Isotopen Technologien München AG, Lichtenbergstrasse 1, 85748 Garching, Germany, info@itm.ag | Radiotracer 177Lu for therapy purpuse | |
| Biograph mCT Flow PET/CT | Siemens Healthineers, Erlangen, Germany | PET/CT scanner | |
| C-Thru 57Co planar flood – Model MED3709 | Eckert & Ziegler, Strahlen- und Medizintechnik AG, Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin, Germany, info@ezag.de | Calibration/planar source | |
| Cylindrical phantom with spheric insert | Data Spectrum Corporation, 1605 East Club Boulevard, Durham NC 27704-3406, US, info@spect.com | Phantom for SPECT/CT calibration | |
| Discovery NM/CT 670 SPECT/CT | International General Electric, General Electric Medical System, Haifa, Israel | SPECT/CT scanner | |
| GalliaPharm 68Ge/68Ga Generator | Eckert & Ziegler, Strahlen- und Medizintechnik AG, Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin, Germany, info@ezag.de | 68Ge/68Ga Generator of 68Ga for imaging purpuse | |
| GammaVision v 6.08 | Ortec, Ametek – Advanced Measurement Technology, 801 South Illinois Avenue, Oak Ridge, Tennessee 37830, US, ortec.info@ametek.com | Gamma Spectorscopy software | |
| High Purity Germanium HPGe, model GEM30P4-70 | Ortec, Ametek – Advanced Measurement Technology, 801 South Illinois Avenue, Oak Ridge, Tennessee 37830, US, ortec.info@ametek.com | Gamma spectometer | |
| MimVista Software | MIM Software INC, Cleveland, OH 44122, US | Workstation | |
| OLINDA/EXM v 1.1 | RADAR – RAdiation Dose Assessment Resource, West End Ave, Nashville, TN 37235, US (now commercially available as OLINDA/EXM v 2.0, Hermes Medical Solutions, Strandbergsgatan 16, 112 51 Stockholm, Sweden, info@hermesmedical.com) |
Dosimetry software | |
| PSMA 11 | ABX advanced biochemical compounds – Biomedizinische,Heinrich-Gläser-Straße 10-14, 01454 Radeberg, Germania, info@abx.de | Carrier for 68Ga radiotracer | |
| PSMA 617 | Endocyte Inc. (Headquarters), 3000 Kent Avenue, West Lafayette, IN 47906 | Carrier for 177Lu radiotracer | |
| Xeleris4.0 | International General Electric, General Electric Medical System, Haifa, Israel | Workstation |
References
- Matteucci, F., et al. Reduction of 68Ga-PSMA renal uptake with mannitol infusion: preliminary results. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. , 1-6 (2017).
- Sarnelli, A., et al. Dosimetry of 177 Lu-PSMA-617 after mannitol infusion and glutamate tablet administration: Preliminary results of EUDRACT/RSO 2016-002732-32 IRST protocol. Molecules. 24 (3), (2019).
- Stabin, M. G. . Fundamentals of nuclear medicine dosimetry. , (2008).
- Snyder, W. S., Ford, M. R., Warner, G. G., Watson, S. B. MIRD Pamphlet No. 11: “S” Absorbed dose per unt cumulate activity for selected radionuclides and organs. Society of Nuclear Medicine. , (1975).
- Bolch, W. E., et al. MIRD Pamphlet No. 17: The Dosimetry of Nonuniform Activity Distributions-Radionuclide S Values at the Voxel Level. Journal of Nuclear Medicine. 40 (17), 11s-36s (1998).
- Stabin, M. G., Sparks, R. B., Crowe, E. OLINDA/EXM: The Second-Generation Personal Computer Software for Internal Dose Assessment in Nuclear Medicine. Journal of Nuclear Medicine. 46, 1023-1027 (2005).
- Hippeläinen, E., Tenhunen, M., Mäenpää, H., Heikkonen, J., Sohlberg, A. Dosimetry software Hermes Internal Radiation Dosimetry: from quantitative image reconstruction to voxel-level absorbed dose distribution. Nuclear Medicine Communications. 38 (5), 357-365 (2017).
- Stabin, M. G., Siegel, J. A. RADAR Dose estimate report: a compendium of radiopharmaceutical dose estimates based on OLINDA/EXM version 2.0. Journal of Nuclear Medicine. 59, 154-160 (2018).
- Siegel, J., et al. MIRD pamphlet no. 16: Techniques for quantitative radiopharmaceutical biodistribution data acquisition and analysis for use in human radiation dose estimates. Journal of Nuclear Medicine. 40 (2), 37S-61S (1999).
- Valentin, J. Basic anatomical and physiological data for use in radiological protection: reference values. Annals of ICRP. 32, 5 (2002).
- Frey, E. C., Humm, J. L., Ljungberg, M. Accuracy and precision of radioactivity quantification in nuclear medicine images. Seminars in Nuclear Medicine. 42 (3), 208-218 (2012).
- Violet, J. A., et al. Dosimetry of Lu-177 PSMA-617 in metastatic castration-resistant prostate cancer: correlations between pre-therapeutic imaging and “whole body” tumor dosimetry with treatment outcomes. Journal of Nuclear Medicine. , (2018).
