En hel body dosimetry protokoll for peptid-reseptor radionuklid terapi (PRRT): 2D Planar Image og Hybrid 2D + 3D SPECT / CT bildemetoder
Summary
Denne metoden estimerer den absorberte dosen av forskjellige strukturer for peptidreseptor-radionuklidterapi (PRRT) med mulighet for å unngå organoverlapping på 2D-projeksjoner. Seriell hele kroppen planar bilder tillater estimering av gjennomsnittlig absorberte doser langs hele kroppen, mens hybrid tilnærming, kombinere planar bilder og 3D-SPECT / CT bilde, overvinner begrensningene av struktur overlappende.
Abstract
Peptid-reseptor-radionuklid-terapi (PPRT) er en målrettet terapi som kombinerer en kortdistanse energi radionuklid med et substrat med høy spesifisitet for kreftcellereseptorer. Etter injeksjon fordeles radiotraceren gjennom hele kroppen, med et høyere opptak i vev der målrettede reseptorer er overuttrykt. Bruk av beta/gamma radionuklidemittere gjør det mulig å utføre behandlingsavbildning (betautslipp) og bildebehandling etter behandling (gammautslipp) samtidig. Sekvensielle bilder etter behandling tillater absorbert doseberegning basert på lokalt opptak og innvasking/utvasking. Vi implementerte en hybridmetode som kombinerer informasjon avledet fra både 2D- og 3D-bilder. Seriell helkroppsbilder og blodprøver er anskaffet for å estimere den absorberte dosen til forskjellige organer i fare og til lesjoner spredt over hele kroppen. Et enkelt 3D-SPECT/CT-bilde, begrenset til bukregionen, overvinner projeksjonoverlapping på planære bilder av forskjellige strukturer som tarmene og nyrene. Hybrid 2D+3D-SPECT/CT-metoden kombinerer effektiv halvtidsinformasjon avledet fra 2D-planale bilder med den lokale opptaksfordelingen avledet fra 3D-bilder. Vi implementerte denne metoden for å estimere den absorberte dosen for pasienter som gjennomgår PRRT med 177Lu-PSMA-617. Metodikken kan imidlertid implementeres med andre beta-gamma radiotracers. Hittil har 10 pasienter blitt registrert i doseringsstudien med 177Lu-PSMA-617 kombinert med legemiddelbeskyttere for nyrer og spyttkjertler (henholdsvis mannitol og glutamattabletter). Median forholdet mellom nyreopptak ved 24 timer evaluert på planarbilder og 3D-SPECT/CT er 0,45 (område:0,32-1,23). Sammenligningen mellom hybrid og full 3D-tilnærming er testet på én pasient, noe som resulterer i en 1,6% undervurdering med hensyn til full 3D (2D: 0.829 mGy/MBq, hybrid: 0.315 mGy/MBq, 3D: 0.320 mGy/MBq). Behandlingssikkerhet er bekreftet, med en gjennomsnittlig absorbert dose på 0,73 mGy/MBq (område:0,26-1,07) for nyrer, 0,56 mGy/MBq (0,33-2,63) for parotidkjertlene og 0,63 mGy/MBq (0,23-1,20) for submandibulær kjertler, verdier i henhold til tidligere publiserte data.
Introduction
Blant peptidreseptorradionuklidbehandlinger kombinerer 177Lu-PSMA-617 PRRT en kortdistanse betaemitter 177Lu (1,9 mm maksimal rekkevidde i vann, halveringstid 6,71 dager) med et prostataspesifikt membranantigen (PSMA) ligand. Oversexpression av PSMA i 90-100% av lokale prostatakreft lesjoner og metastatisk sykdom (lymfeknute og bein) er nøkkelen til denne behandlingen. Imidlertid uttrykkes PSMA-reseptorer også i forskjellige friske vev hvor høyt opptak ofte observeres under behandlinger. De viktigste organene i fare er nyrene, rød marg, spytt og lachrymal kjertler. Dosen til disse organene kan redusere maksimal injiserbar aktivitet, noe som svekker det terapeutiske forholdet.
Vårt institutt (IRST IRCCS) aktiverte en protokoll med sikte på å øke det terapeutiske forholdet mellom lesjoner og sunt vev, og gir legemiddelbeskyttere kombinert med 177Lu-PSMA-617-terapi. Mannitol, polyglutamat folat tabletter kombinert med eksternt påførte ispakker og N-acetylaspartylglutammat syre øyedråper brukes til nyrer, spytt og lachrymal kjertel bevaring, henholdsvis1. Dosimetriske studier etter infusjon er nødvendig for å estimere den effektive halveringstiden (dvs. kombinasjon av fysisk og biologisk halveringstid) og absorbert dose for ulike strukturer av interesse lokalisert i hele kroppen (f.eks. nyrer, spyttkjertler, disseminerte lesjoner). Dette scenariet krever hele kroppsinformasjon innhentet ved å anskaffe sekvensielle post-infusjon hele kroppen planar bilder2. Overlappingen av høye opptaksstrukturer (f.eks. forbigående tarmopptak over nyrene) krever imidlertid 3D-informasjon som er i stand til å diskriminere mellom ulike lokale opptak som blandes på 2D-projeksjoner. Vi implementerte en hybridmetode som kunne gi en dosimetrisk evaluering av hele kroppen takket være 2D planar bilder2, opprettholde 3D-informasjon om en valgt region (f.eks abdominal region). Denne metoden kombinerer aktivitetsdistribusjonen fra 3D SPECT/CT-bilder med effektiv halveringstid beregnet fra planære bilder. Informasjon innhentet fra andre ikke-overlappende strukturer (f.eks. spyttkjertler) er kun avledet fra planarbildestudie. Blodprøvemetoden som brukes til rød margevaluering er beskrevet i en annen del.
Fordelen med hybrid tilnærmingen er at hele kroppen kan skannes, mens en full 3D SPECT / CT-metode begrenser kranio-caudal bildeforlengelse, noe som kan gjøre det umulig å studere strukturer som er fjernt fra hverandre. Den lave bildeoppløsningen av planarbildebehandling og behovet for å implementere en overlappingskorreksjon ved hjelp av et enkelt 3D SPECT/CT-oppkjøp representerer imidlertid de viktigste ulempene.
For å teste sikkerhet og effekt av PRRT-behandling, er det viktig å sammenligne enkeltinstitusjonsdata med data som tidligere ble publisert av andre grupper. De fleste publiserte data med 177Lu-PSMA-617 er basert på planarbilder. Dermed kan den beskrevne metoden også være nyttig for standardisering av metodene som brukes. Til slutt er det verdt å merke seg at gjennomføringen av metodikken krever en høy grad av samarbeid mellom ulike profesjonelle personer involvert (dvs. leger, fysikere, medisinske radiologiteknikere, sykepleiere).
Protocol
Representative Results
Discussion
Metoden som er beskrevet gjør at hele kroppendosimetri kan utføres for PRRT-behandling og er et gyldig kompromiss mellom 2D-hele kroppen og 3D-dosimetriinformasjon ved at den gir verdifull informasjon uten betydelig økende bildeinnhentingsbelastning. Metoden er også nyttig for evaluering av den absorberte dosen av overlappende strukturer og gir informasjon om strukturene som ligger utenfor 3D SPCET / CT begrenset synsfelt.
Gjennomføringen av metodikken krever en høy grad av samarbeid mel…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vår takk går til de profesjonelle tallene som er involvert i protokollen (dvs. leger, fysikere og sykepleiere) og til pasientene som ble enige om å delta i studien. Vi er også takknemlige til de medisinske radiologiteknikerne i Nuclear Medicine Unit for deres hjelp med protokollimplementering: Valentina Mautone, Maria Caternicchia, Monia Pancisi, Daniela Fichera og Delia Bevilacqua. Forfatterne anerkjenner Alessandro Savini og Simone Marzoni for deres hjelp i videoopptaket. Arbeidet ble delvis støttet av AIRC (Italian Association for Cancer Research, stipendnummer: L2P1367 – L2P1520). Arbeidet ble delvis finansiert av den italienske helseministeren.
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).
