En hel kropp Dosimetri Protokoll för peptid-receptor radionuklid terapi (PRRT): 2D Planar Bild och Hybrid 2D + 3D SPECT / CT bildmetoder
Summary
Denna metod uppskattar den absorberade dosen av olika strukturer för peptid-receptor-radionuklid-terapi (PRRT) med möjlighet att undvika organ överlappning på 2D-prognoser. Seriell hela kroppen planar bilder tillåter uppskattning av genomsnittliga absorberade doser längs hela kroppen, medan hybrid strategi, kombinera plana bilder och 3D-SPECT /CT bild, övervinner begränsningarna i strukturen överlappande.
Abstract
Peptid-receptor-radionuklid-terapi (PPRT) är en riktad terapi som kombinerar en kort räckvidd energi radionuklid med ett substrat med hög specificitet för cancer cellreceptorer. Efter injektionen distribueras radiotracern i hela kroppen, med ett högre upptag i vävnader där riktade receptorer överuttrycks. Användningen av beta/gamma radionuklidsändare gör det möjligt att utföra behandlingsavbildning (beta-emission) och bildbehandling efter behandling (gamma-emission) samtidigt. Post-behandling sekventiella bilder tillåter absorberad dos beräkning baserat på lokala upptag och tvätt-in/wash-out kinetik. Vi implementerade en hybridmetod som kombinerar information som härrör från både 2D- och 3D-bilder. Seriella helkroppsbilder och blodprover förvärvas för att uppskatta den absorberade dosen till olika organ i riskzonen och till lesioner som sprids i hela kroppen. En enda 3D-SPECT/CT bild, begränsad till buken regionen, övervinner projektion överlappning på plana bilder av olika strukturer såsom tarmar och njurar. Hybrid 2D +3D-SPECT/CT-metoden kombinerar effektiv halveringstidsinformation som härleds från 2D-plana bilder med den lokala upptagsdistributionen som härleds från 3D-bilder. Vi implementerade denna metod för att uppskatta den absorberade dosen för patienter som genomgår PRRT med 177Lu-PSMA-617. Metoden skulle dock kunna genomföras tillsammans med andra beta-gamma-röntgenstrålare. Hittills har 10 patienter rekryterats till dosimetristudien med 177Lu-PSMA-617 i kombination med läkemedelsskydd för njurar och spottkörtlar (mannitol- respektive glutamattabletter). Medianförhållandet mellan njurupptag vid 24 h utvärderas på plana bilder och 3D-SPECT/CT är 0,45 (intervall:0,32-1,23). Jämförelsen mellan hybrid och full 3D-metod har testats på en patient, vilket resulterar i en 1,6% underskattning med avseende på full 3D (2D: 0,829 mGy/MBq, hybrid: 0,315 mGy/MBq, 3D: 0.320 mGy/MBq). Behandlingssäkerheten har bekräftats, med en genomsnittlig absorberad dos på 0,73 mGy/MBq (intervall:0,26-1,07) för njurar, 0,56 mGy/MBq (0,33-2,63) för glandkörtlarna och 0,63 mGy/MBq (0,23-1,20) för submandibularkörtlar, värden i enlighet med tidigare publicerade data.
Introduction
Bland peptid-receptor radionuklid terapier, 177Lu-PSMA-617 PRRT kombinerar en kort räckvidd betasändare 177Lu (1,9 mm maximal räckvidd i vatten, halveringstid 6,71 dagar) med en prostata-specifika membran antigen (PSMA) ligand. Överuttryck av PSMA i 90-100% av lokala prostatacancer skador och ögonbevarande sjukdom (lymfkörteln och ben) är nyckeln till denna behandling. Emellertid, PSMA-receptorer uttrycks också i olika friska vävnader där högt upptag observeras ofta under behandlingar. De viktigaste organen i riskzonen är njurarna, rödmärg, salivary och lachrymal körtlar. Dosen till dessa organ kan minska maximal injicerbar aktivitet, vilket försämrar det terapeutiska förhållandet.
Vårt institut (IRST IRCCS) aktiverat ett protokoll i syfte att öka det terapeutiska förhållandet mellan skador och friska vävnader, som ger läkemedelsskydd i kombination med 177Lu-PSMA-617 terapi. Mannitol, polyglutamat folat tabletter i kombination med externt applicerade isförpackningar och N-acetylaspartylglutammate syra ögondroppar används för njurar, salivary och lachrymal körtel bevarande,respektive 1. Dosimetriska studier efter infusion krävs för att uppskatta den effektiva halveringstiden (dvs. kombinationen av fysisk och biologisk halveringstid) och absorberad dos för olika strukturer av intresse lokaliserade i hela kroppen (t.ex. njurar, spottkörtlar, spridade lesioner). Detta scenario kräver hela kroppen information som erhållits genom att förvärva sekventiella efter infusion hela kroppen planar bilder2. Överlappningen av höga upptagsstrukturer (t.ex. övergående tarmupptag ovanför njurarna) kräver dock 3D-information som kan diskriminera mellan olika lokala upptag som blandas på 2D-projektioner. Vi implementerade en hybridmetod som kan ge en dosimetrisk utvärdering av hela kroppen tack vare 2D planar bilder2,upprätthålla 3D-information om en vald region (t.ex. bukregionen). Den här metoden kombinerar aktivitetsdistributionen som tillhandahålls av 3D SPECT/CT-bilder med den effektiva halveringstiden som beräknas från plana bilder. Information som erhållits från andra icke-överlappande strukturer (t.ex. spottkörtlar) härleds endast från plana bildstudier. Blodprovsmetoden som används för utvärdering av rödmärg beskrivs i ett annat avsnitt.
Fördelen med hybridmetoden är att hela kroppen kan skannas, medan en fullständig 3D SPECT/CT-metod begränsar cranio-caudal bildförlängning, vilket kan göra det omöjligt att studera strukturer som är långt ifrån varandra. Den låga bildupplösningen för planaravbildning och behovet av att implementera en överlappningskorrigering med hjälp av en enda 3D SPECT/CT-förvärv utgör dock de största nackdelarna.
För att testa säkerhet och effekt av PRRT-terapier är det viktigt att jämföra data från enstaka institutioner med data som tidigare publicerats av andra grupper. Majoriteten av publicerade data med 177Lu-PSMA-617 är baserade på planar bilder. Den beskrivna metoden kan därför också vara användbar för standardisering av de metoder som används. Slutligen är det värt att notera att genomförandet av metoden kräver en hög grad av samarbete mellan olika professionella personer inblandade (dvs. läkare, fysiker, medicinsk radiologi tekniker, sjuksköterskor).
Protocol
Representative Results
Discussion
Den beskrivna metoden gör det möjligt att utföra dosimetri i hela kroppen för PRRT-terapier och är en giltig kompromiss mellan 2D hela kroppen och 3D dosimetri information genom att det ger värdefull information utan att avsevärt öka bild förvärv belastning. Metoden är också användbar för utvärdering av den absorberade dosen av överlappande strukturer och ger information om de strukturer som ligger utanför det begränsade synfältet 3D SPCET/CT.
Implementeringen av metoden kr?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vårt tack går till de professionella personer som ingår i protokollet (dvs. läkare, fysiker och sjuksköterskor) och till de patienter som gick med på att delta i studien. Vi är också tacksamma mot de medicinska röntgenteknikerna vid kärnmedicinska enheten för deras hjälp med protokollgenomförande: Valentina Mautone, Maria Caternicchia, Monia Pancisi, Daniela Fichera och Delia Bevilacqua. Författarna erkänner Alessandro Savini och Simone Marzoni för deras hjälp i videoinspelningen. Arbetet fick delvis stöd av AIRC (Italienska föreningen för cancerforskning, bidragsnummer: L2P1367 – L2P1520). Arbetet finansierades delvis av den italienska hälsoministern.
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).
