A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
تقنيات التصوير التي تعكس دوران العظام الديناميكية قد تساعد في وصف مجموعة واسعة من أمراض العظام. نقدم منهجيات مفصلة لأداء وتحليل البيانات الديناميكية [18F]-NaF-PET-MRI في مريض يعاني من آلام في الظهر منخفضة الوجه باستخدام مفاصل الوجه القطني كمنطقة نموذجية للاهتمام.
تقنيات التصوير التي تعكس دوران العظام الديناميكية قد تساعد في وصف مجموعة واسعة من أمراض العظام. العظام هي نسيج ديناميكي يخضع لإعادة عرض مستمرة مع النشاط المتنافسة من osteoblasts، والتي تنتج مصفوفة العظام الجديدة، وosteoclasts، الذي وظيفته هو القضاء على العظام المعدنية. [18F]-NaF هو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) المتتبع الإشعاعي الذي يتيح التصور من استقلاب العظام. [18F]-NaF يتم امتصاصه كيميائيا في هيدروكسيباتيت في مصفوفة العظام من قبل osteoblasts وبالتالي يمكن الكشف عن النشاط العظمي غير الغازية، وهو غامض لتقنيات التصوير التقليدية. النمذجة الحركية للبيانات الديناميكية [18F]-NaF-PET توفر مقاييس كمية مفصلة لعملية التمثيل الغذائي للعظام. يشار إلى بيانات PET شبه الكمية التقليدية، التي تستخدم قيم الإنقباط الموحدة (سيارات الدفع الرباعي) كمقياس لنشاط التتبع الإشعاعي، على أنها تقنية ثابتة بسبب لقطة من التتبع في الوقت المناسب. النمذجة الحركية، ومع ذلك، يستخدم بيانات الصورة الديناميكية حيث يتم الحصول على مستويات التتبع باستمرار توفير الدقة الزمنية التتبع. من النمذجة الحركية للبيانات الديناميكية، يمكن استخراج القيم الكمية مثل تدفق الدم ومعدل التمثيل الغذائي (أي المقاييس التي يحتمل أن تكون مفيدة لديناميات التتبع)، كل ذلك فيما يتعلق بالنشاط المقاس في بيانات الصورة. وعند الجمع بين طريقة التصوير بالرنين المغناطيسي PET-MRI المزدوجة، يمكن ربط البيانات الحركية الخاصة بالمنطقة بالمعلومات الهيكلية والمرضية العالية الاستبانة المسجلة تشريحياً التي يوفرها التصوير بالرنين المغناطيسي. الهدف من هذه المخطوطة المنهجية هو تحديد التقنيات التفصيلية لأداء وتحليل البيانات الديناميكية [18F]-NaF-PET-MRI. المفصل الوجه القطني هو موقع شائع لمرض التهاب المفاصل التنكسي وسبب شائع لآلام أسفل الظهر المحورية. تشير الدراسات الحديثة إلى [18F]-NaF-PET قد تكون بمثابة علامة حيوية مفيدة لمرض الوجه المؤلم. وبالتالي، سيتم استخدام مفصل الوجه القطني البشري كمنطقة نموذجية ذات أهمية للتحليل الديناميكي [18F]-NaF-PET-MRI في هذه المخطوطة.
تقنيات التصوير السريري القياسية لأمراض العظام تقتصر في المقام الأول على وصف التغيرات الهيكلية، والتي يمكن أن تكون غير محددة. على سبيل المثال، قد تكون التشوهات المورفولوجية عديمة الأعراض المرتبطة بالشيخوخة الطبيعية لا يمكن تمييزها عن التعديلات التنكسية المسؤولة عن الألم الشديد والعجز1. العظام هي الأنسجة الديناميكية التي تخضع لإعادة عرض مستمر مع النشاط المتنافسة من osteoblasts، والتي تنتج مصفوفة العظام الجديدة، وosteoclasts، الذي وظيفته هو القضاء على العظام المعدنية2. [18F]-NaF هو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) المتتبع الإشعاعي الذي يتيح التصور من استقلاب أنسجة العظام. [18F]-NaF يتم امتصاصها كيميائيا في هيدروكسيباتيت في مصفوفة العظام من قبل osteoblasts وبالتالي يمكن الكشف عن النشاط العظمي غير الغازية، وبالتالي الكشف عن عملية التمثيل الغذائي الذي هو غامض لتقنيات التصوير التقليدية. ونتيجة لذلك،[18F]-NaF وقد استخدمت لوصف أمراض العظام في عدد متزايد من اضطرابات العظام بما في ذلك الأورام، والالتهابات، والأمراض التنكسية للعظام والمفاصل3،4،5 .
يتم تحليل بيانات PET الأكثر شيوعًا بطريقة شبه كمية، والتي يمكن إجراؤها بسهولة في الممارسة السريرية الروتينية مع قيم الإنتصاق الموحدة (سيارات الدفع الرباعي). كمقياس, سيارات الدفع الرباعي مفيدة للأطباء لأنها تمثل الأنسجة المنسوب نسبة إلى بقية الجسم6. يمكن استخدام القيم الناتجة عن عمليات المسح اللاحقة لمراقبة التغيرات في التناول نتيجة للعلاج أو تطور المرض. الطبيعة العددية لسيارات الدفع الرباعي يساعد أيضا بالمقارنة بين المرضى وبين عمليات المسح المتعاقبة في نفس المريض. الخوارزمية المستخدمة لحساب سيارات الدفع الرباعي, المعادلة 1, يجعل افتراض أن التتبع يتم توزيعها بالتساوي في جميع أنحاء الجسم وأن كتلة الجسم الهزيل يمثل بدقة حجم الجسم كله. وعلى هذا النحو، فإن سيارات الدفع الرباعي هي قياس شبه كمي. لمنطقة معينة من الفائدة (ROI), سيارات الدفع الرباعيماكس (الحد الأقصى لقيمة سيارات الدفع الرباعي داخل عائد الاستثمار), ومتوسطسيارات الدفع الرباعي (متوسط جميع سيارات الدفع الرباعي عينة داخل عائد الاستثمار) هي مقاييس سيارات الدفع الرباعي شائعة الاستخدام في الممارسة السريرية6.
كما يمكن إجراء النمذجة الحركية لبيانات PET الديناميكية لإجراء تحليل كمي أكثر تفصيلاً. في حين أن الحصول على بيانات سيارات الدفع الرباعي ثابت، فإن النمذجة الحركية تستخدم بيانات الصورة الديناميكية حيث يتم الحصول باستمرار على مستويات التتبع مما يوفر بعداً زمنياً. من النمذجة الحركية الأكثر تعقيدا للبيانات الديناميكية، يمكن استخراج القيم الكمية والمقاييس الإعلامية لديناميات التتبع فيما يتعلق بالنشاط المقاس في بيانات الصورة. ويرد في الشكل 17نموذج عينة من اثنين من الأنسجة مقصورة تستخدم للنمذجة الحركية الديناميكية. Cع هو تركيز التتبع في بلازما الدم في حين أن Ce و Ct تمثل التركيز في الفضاء الخلالي غير المنضم والتتبع ملزمة في مصفوفة العظام المستهدفة على التوالي. K1, k2,k3,k4, هي 4 معلمات معدل التي تصف النموذج الحركي لغسل التتبع في / خارج وملزمة. K1 يصف التتبع التي اتخذت من البلازما الشريانية في الفضاء الخلالي (Ct)،ك2 يصف جزء من التتبع الذي ينتشر مرة أخرى من الفضاء الخلالي إلى البلازما، ك3 يصف التتبع الذي يتحرك من الخلالي (Cه) الفضاء إلى العظام (Cر)،وك4 يصف التتبع الذي يتحرك من العظام (Cر)مرة أخرى إلى الفضاء الخلالي (Cه).
الشكل 1 . نموذج مقصورة من نسيجين نموذج للنمذجة الحركية الديناميكية. Cp هو تركيز التتبع في مقصورة بلازما الدم، Cه الحرة وغير ملزمة على وجه التحديد تركيز التتبع في الأنسجة، وCر تركيز التتبع ملزمة على وجه التحديد في الأنسجة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ينتج نموذج Patlak الحركي Ki_Patlak كمقياس لمعدل تدفق المتتبع الإشعاعي (مل/سنتيمتر/دقيقة، سم مكعب = سنتيمتر مكعب) من بركة الدم إلى مصفوفة العظام. ويمكن بعد ذلك حساب معدل تدفق التتبع من تجمع الدم إلى مصفوفة العظام باستخدام المعادلة 2 والمعادلة 3 لKi_Patlak و Ki_NonLinear على التوالي. Ki_Patlak و Ki_NonLinear هي المعدلات التي [18F]-NaF يترك تجمع الدم الشرياني ويربط لا رجعة فيه إلى مصفوفة العظام الموقع الفرعي، وذلك باستخدام النموذجين على التوالي. الفرق بين نموذج Patlak والحركية غير الخطية هو في استخدامها للبيانات الديناميكية. ويتطلب نموذج باتلاك تحقيق التوازن ثم يحسب معدل التدفق من المنحدر الخطي المحدد. نموذج الحركية Patlak تنتج Ki_Patlak معدلات التدفق, باستخدام 24 دقيقة الوقت لequilib من تجمع البلازما, Cع, إلى بركة غير منضم, Cش. يمكن أن يتغير الوقت 24 دقيقة اعتمادا على الوقت الذي تم العثور عليه لجميع المواقع الفرعية للوصول إلى التوازن مع تجمع البلازما في العينة. ويستخدم النموذج غير الخطي الأكثر صرامة من الناحية الحسابية كامل البيانات الزمنية لاحتواء منحنى.
الهدف من هذه المخطوطة المنهجية هو تحديد التقنيات التفصيلية لأداء ديناميكية [18F]-NaF-PET-MRI. المفصل الوجه القطني هو موقع شائع لمرض التهاب المفاصل التنكسي وسبب شائع لآلام أسفل الظهر المحورية8. تشير الدراسات الحديثة [18F]-NaF-PET-MRI قد تكون بمثابة علامة حيوية مفيدة لمرض الوجه المؤلم9. وبالتالي سيتم تحليل مفاصل الوجه القطني البشري من مريض واحد يعاني من آلام في الظهر المنخفضة في facetogenic كعائد استثمار نموذجي لتحليل ديناميكي [18F]-NaF-PET-MRI.
قامت دراسة الجدوى المستقبلية هذه بتوظيف المرضى بعد الحصول على موافقة مجلس الهجرة واللاجئين على الدراسة البشرية والامتثال للوائح HIPAA.
1. فانتوم
2. إعداد المريض
3. بروتوكول التصوير
4. تحليل الصور
5 - تحليل البيانات
6. حسابات سيارات الدفع الرباعي والبيانات الحركية
7. PET تصحيح الصوت الجزئي
ملاحظة: نظراً إلى PVE يتم التقليل من نشاط التتبع بالنسبة لحجم الهدف. لذلك، يتم اتخاذ خطوات لتصحيح PVE.
8. حسابات سيارات الدفع الرباعي والبيانات الحركية
ملاحظة: الخوارزمية المستخدمة لحساب قيمة الإنقباء القياسية (SUV)، المعادلة 1، يجعل افتراض أن التتبع يتم توزيعها بالتساوي في جميع أنحاء الجسم وأن كتلة الجسم الهزيل يمثل بدقة حجم الجسم كله. ولذلك، يشار إلى سيارات الدفع الرباعي على أنها قياس شبه كمي.
المعادلة 1: قيمة التعبئة القياسية
9- التحليل الإحصائي
18 سنة يتم قياس قيم التناول NaF-PET في مفاصل الوجه الثنائية في مستويات الفقرات L1-L2 من خلال L5-S1 لما مجموعه 10 ROIs في مريض ممثل واحد مع ألم أسفل الظهر المحوري. ممثل [18F]-NaF-PET، محوري T2 الدهون قمعها، ومحوري T1 بعد التباين الدهون قمعت صور MR من خلال مستوى المفاصل الوجه L3-L4 تظهر في الشك...
في هذه المخطوطة المنهجية، قدمنا معلومات أساسية عن الفائدة المحتملة للدينامية [18F]-NaF-PET-MRI لتقييم مجموعة واسعة من أمراض العظام، وأوجزنا تقنيات الصورة الديناميكية [18F]-NaF-PET-MRI الحصول على وتحليل باستخدام المفاصل الوجه القطني البشري كمناطق نموذجية ذات أهمية. تتيح الطريقة المزدوجة PET...
أصحاب البلاغ ليس لديهم ما يكشفون عنه
تم تقديم الدعم البحثي من قبل المعاهد الوطنية للصحة P50AR060752 وجنرال إلكتريك للرعاية الصحية. ونود أن نعترف بالدعم الذي قدمه وحيد رافانفار.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Gadolinium Contrast agent (Gadovist) | Bayer | na | 1.0mmol/ml solution for IV injection. |
[18F]-NaF Radiotracer | na | na | 2.96 MBq/kg |
GE Signa PET-MRI Scanner | General Electric | na | 3.0Tesla 60cm Bore PET-MRI scanner |
PMOD Kinetic Modeling Software | PMOD Technologies, LLC | na | Version 3.8 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved