Ganzkörper-PET/MRT der pädiatrischen Patienten: die Details, die wichtig

Zusammenfassung

Dieser Artikel enthält umfassende detaillierte Anweisungen für den Erwerb von Ganzkörper-2-Deoxy - 2-(¹⁸F) Fluoro-D-Glucose (¹⁸F-FDG) PET/MRI scans für Krebs Inszenierung von pädiatrischen Patienten. Das Protokoll wurde entwickelt für Kinder ab 6 Jahren, oder alt genug Atem halten Sie Anweisungen nicht befolgen, aber eignet sich für allgemeine Anästhesie Patienten sowie.

Zusammenfassung

Integrierte PET/MRI ist ein Hybrid imaging Technik ermöglicht Ärzten Diagnosebilder für Tumor-Beurteilung und Behandlung mit beiden hohen Weichgewebe Kontrast Überwachung und metabolische Informationen hinzugefügt zu erwerben. Integrierte PET/MRT hat gezeigt, dass in der klinischen Einstellung wertvoll sein und hat viele vielversprechende zukünftige Anwendungen. Die hier vorgestellten Protokoll bieten schrittweise Anleitungen für den Erwerb von Ganzkörper-2-Deoxy - 2-(¹⁸F) Fluoro-D-Glucose (¹⁸F-FDG) PET/MRT-Daten bei Kindern mit Krebs. Es enthält auch Anleitungen zum Kombinieren Sie einer Ganzkörper-Inszenierung mit einem lokalen Tumor-Scan für die Bewertung des Primärtumors scannen. Im Mittelpunkt dieses Protokolls ist zu umfassend und zeitsparend, die zwei allgegenwärtige Bedürfnisse für klinische Anwendungen. Dieses Protokoll wurde ursprünglich für Kinder ab 6 Jahren, oder alt genug Atem halten Sie Anweisungen nicht befolgen, sondern kann auch für Patienten unter Vollnarkose angewendet werden. Ebenso kann dieses Protokoll institutionelle Präferenzen in Bezug auf die Wahl der MRI-Pulssequenzen für die Ganzkörper-Scan und lokalen Tumor Bewertung angepasst werden.

Einleitung

Integriert die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) / Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht es, Krebs-Staging und Therapieüberwachung mit hoher Empfindlichkeit, hohe Weichgewebe Kontrast und metabolische Informationen hinzugefügt^{1,2, 3 , 4}. PET/MRT durchgeführt, bei erwachsenen Patienten ebenso gut wie PET/CT für die Inszenierung von etablierten Krebserkrankungen^5,6,7. In der Zukunft, flüssigen Biopsien werden wahrscheinlich zur Früherkennung von Krebsentwicklung (z. B.durch Transkriptom und zirkulierenden DNA) führen und erfordern eine empfindlichere bildgebende Untersuchungen als derzeit verfügbar, kleine Tumoren im Körper^{8 zu finden sind} . Dies könnte PET/MRT legen Sie in eine überlegene Position zu bewerten den ganzen Körper und Krebserkrankungen in den anatomischen Bereichen, die klassisch mit MRI allein, wie das Gehirn, Hals, Bauch/Becken und Muskel-Skelett-System bewertet wurden zu erkennen.

Für pädiatrische Patienten, PET/MRT hat mehrere Vorteile gegenüber PET/CT: Erstens bietet PET/MRT eine deutlich reduzierten Strahlenbelastung des Patienten um bis zu 74 %⁴. Dies kann erreicht werden, indem Sie frei von ionisierender Strahlung MRI anstelle von CT Technologien für anatomische Co-Registrierung der PET-Daten. Darüber hinaus ermöglicht die erhöhte Empfindlichkeit des modernen PET-Detektor-Systeme⁹ und mehr PET-Datenerfassung während einer MRT-Untersuchung signifikante Reduktion der verabreichten Radiotracer Dosen von 30-50 % im Vergleich zum aktuellen PET/CT-Protokolle-⁴. Zweitens die Möglichkeit der Kombination von Inszenierung Scans des Primärtumors und der ganze Körper spart Zeit und vermeidet doppelte Sedierung bei einigen Patienten, wie z. B. Patienten mit Knochen- und Weichgewebe Sarkome. Jedoch ist ein "one-Stop" staging-Scan nur klinisch machbar, wenn alle PET/MRT-Daten (lokale Tumor und Ganzkörper) auf effiziente Weise erworben werden können und die Fülle der daraus resultierenden Bilddaten der Radiologe in einem leicht verständlichen Format präsentiert wird. Die hier vorgestellten Protokoll bieten schrittweise Anleitungen für den Erwerb von PET/MRT-Daten, die für klinisches Staging von Kindern mit Krebs, mit besonderem Augenmerk auf die spezifischen Bedürfnisse der pädiatrischen Population verwendet werden kann.

Protokoll

Alle hier vorgestellte Methoden entstanden unter eine Studie, die von institutionellen Review Board der Stanford University angenommen wurde. Der "off Label" Einsatz von Ferumoxytol wurde unter einer wissenschaftsinitiierten klinischen Zulassungsgesuch (IND 111.154) durchgeführt.

1. 24 h vor PET/MRI Scan: Patientensicherheit Screening

1. Bildschirm der Patient für Magnetfeld Gefahren mit einem MRI-Sicherheit-Fragebogen. Wenn die Gabe von intravenösen MRT-Kontrastmittel geplant ist, überprüfen Sie Kontraindikationen, wie Geschichte von Allergien und Nierenfunktion, unter anderem.
2. Informieren Sie die Patienten von Zweck, Verfahren, Risiken und Vorteilen vor dem Scannen.
3. Wiegen des Patienten für die Berechnung der Radiotracer und Kontrast Agent-Dosis.
4. Lassen Sie den Patienten schnell für mindestens 4 Stunden vor dem Scan.

(2) 1-2 h vor dem PET/MRI Scan: Vorbereitung des Patienten

1. Bitten Sie den Patienten, entfernen alle metallischen Gegenstände und verwandeln sich in ein Kleid. Wenn implantierten metallischen Objekte vorhanden sind, stellen Sie sicher, dass sie sicher für das Scannen von MRI. Verwenden Sie einen Metalldetektor, je nach Bedarf. Durchführen Sie es ist ein Anliegen für die Patientensicherheit PET/MRT keine.
2. Legen Sie einen intravenösen Zugang in eine periphere oberflächliche Vene oder Zugriff auf einen Port-Katheter.
3. Ferumoxytol (5 mg Fe/kg Körpergewicht) 1:4 in Kochsalzlösung zu verdünnen und langsam über mindestens 15 min nach FDA Protokolle¹⁰einfließen.
   Hinweis: Ferumoxytol kann "off Label" als ein Kontrastmittel durch einen wissenschaftsinitiierten IND verwendet werden, da sie lang anhaltende vaskuläre und Gewebe-Verstärkung für die Dauer des gesamten Scans bietet. Alternativ kann eine zyklische Gadolinium-Chelate unmittelbar vor Start der PET/MRT-Untersuchung verabreicht werden. Für Patienten mit Leber Läsionen kann Gadoxetate Binatrium gewählt werden.
4. Überprüfen Sie, dass der Patient-mit einem Blutzuckermessgerät Blutzuckerspiegel. Wenn der Patient Blut-Glukose-Spiegel über 200 mg/dL sind, betrachten Sie Umplanung der PET/MRT-Untersuchung.
5. 45 min vor dem PET/MRT-Untersuchung verwalten 2-Deoxy - 2-(¹⁸F) Fluoro-D-Glucose (¹⁸F-FDG) in einer Dosis von 2 MBq/kg Körpergewicht in 1 mL Kochsalzlösung durch den intravenösen Zugang.

3. PET/MRT-Bilderfassung

Hinweis: Für dieses Protokoll verwendeten wir eine 3,0 Tesla GE Signa integrierte PET/MRT-System gebündelt mit MP24_R03-Scanner-Software.

1. Speichern Sie das Protokoll für die Ganzkörper-(Tabelle 1) und lokalen Tumor-Scan (Tabelle 2) auf den Scanner, so dass diese einfach abgerufen werden können, ohne viel Zeit zum Suchen von Sequenzen oder Protokolle anpassen.
2. Verschreiben Sie für Patienten mit Lymphomen einen Ganzkörper-Scan nur, erstreckt sich von Kopf bis Fuß oder erstreckt sich vom Kopf bis Mitte des Oberschenkels Niveau, entsprechend dem klinischen Onkologen Antrag. Für alle anderen Patienten verschreiben eines Ganzkörper-Scans von Kopf bis Fuß, gefolgt von einem separaten lokalen Tumor-Scan.
   1. Wenn ein Tumor bereits entsprechend in einem zentriert ist die Ganzkörper-PET Platten, verschreiben und speziellen MRT-Sequenzen während der Ganzkörper-Scan laufen, um Zeit zu sparen; z.B.ein Bauch Tumor mit der Ganzkörper-Spule gescannt werden kann.
3. Um einfache Wiederherstellung und Überprüfung des PET/MRT-Daten für den Radiologen ermöglichen, speichern Sie die "Diagnose" Bilder unter einem Zbl-Nummer. Später speichern Sie (siehe Schritt 4.3.5) die Quellbilder unter einem zweiten Zbl-Nummer in das PACS-System.
4. Verwenden Sie die gleichen Lokalisierer während des Scans und stellen Sie sicher, dass der Patient nicht bewegt, für die Dauer des Scans. Dadurch können die erworbenen PET und MRT-Daten später Co-Registrierung.
5. Die notwendigen MRT-Sequenzen innerhalb jeder PET-Platte zu verschreiben. Das integrierte PET/MRT-System ermöglicht dann für den gleichzeitigen Erwerb von PET und MRT-Daten.
6. Bitten Sie den Patienten auf void direkt vor den Scanner-Raum betreten.
7. Ganzkörper-PET/MRT-Untersuchung
   1. Positionieren Sie den Patienten auf die PET/MRT-Tisch in Rückenlage. Wenn der Patient kann nicht Rückenlage legen, Scannen Sie die Rückenlage Kopf und der ganze Körper in Bauchlage. Erwerben Sie für sehr große Patienten die Unterschenkel in einem zweiten Schritt. Achten Sie für Patienten mit Knochen- oder Weichteilsarkomen darauf, die ganze betroffenen Knochen aus Gelenk Gelenk (z.B. ganze Femur von Hüfte, Knie) zu decken.
   2. Schließen Sie einen Atem-Gürtel um den Patienten. Dann positionieren Sie eine Kopf Spule und 2-3 Oberfläche Spulen auf Hals, Brust, Bauch, Becken und Gliedmaßen des Patienten.
   3. Ganzkörper-Lokalisierer in drei Ebenen zu erwerben; axiale, koronale und sagittale (Tabelle 1) unter Verwendung des generischen Localizer-Protokolls. Wählen Sie die Anzahl der Stationen nach Patienten Höhe. Abtastrichtung kann entweder von Kopf bis Fuß oder Füße in Richtung Kopf.
   4. Das gesamte Protokoll vor dem Start des Ganzkörper-Scans zu verschreiben. Optimieren Sie diesen Prozess zu und verwenden Sie eine vorher gespeicherte Protokoll, damit Kinder nicht die Geduld verlieren.
   5. Schreiben Sie vor, axiale PET Platten zunächst mithilfe der maximale axiale Sichtfeld (FOV, in der Regel 25 cm) und 3 min Datenerfassung. Je nach Größe des Patienten 4-5 Platten decken Kopf zur Mitte des Oberschenkels und 9-10 Platten spricht den ganzen Körper.
   6. In der Scanner-Software ermöglichen zwei separate Rekonstruktionen für die PET-Daten: ein nicht-Dämpfung korrigiert (NAC) PET und ein MRI Dämpfung korrigiert (MAC) PET. Verwenden Sie eine Matrixgröße von 192 x 192. Verwenden Sie 28 Teilmengen mit 2 Iterationen. Die PET/MRT-Software ermöglicht eine Dämpfung Korrektur Buchhaltung für Patienten, Patienten Wiege und engagierten MRT Spulen unter 3.7.7 unten beschriebenen Sequenzen verwenden.
   7. Füllen Sie jede PET-Platte mit einer niedrig aufgelöste Leber-Akquisition mit Volumen Erwerb (LAVA) Sequencefor Dämpfung Korrektur (MRAC) und eine höhere Auflösung LAVA-Sequenz für anatomische Co-Registrierung ¹⁸F-FDG-PET-Daten. Diffusionsgewichtete Bilder (DWI) kann als als zutreffend (Tabelle 1) hinzugefügt werden.
   8. Wählen Sie im Menü Aufgabe die PET-Aufgabe, klicken Sie auf Aufgabe hinzufügen, klicken Sie auf Hinzufügen, Nachbearbeitung, wählen Sie MRAC Satellitenempfänger (Benutzer) und klicken Sie dann auf Setup , das holt oben ein zusätzliches Menü. Wählen Sie alle aufeinander folgenden Wasser MRAC für die PET-Platten, und klicken Sie auf annehmen. Damit wird die Software automatisch die MRAC zusammenführen.
   9. Gelten Sie ähnliche Schritte um das DWI zusammenzuführen. In diesem Fall wählen Sie die erste PET-Platte und klicken Sie auf der DWI-Sequenz. Dann klicken Sie auf Aufgabe hinzufügen und die gleichen zusätzlichen Schritte wie 3.7.8.
   10. Fügen Sie eine dedizierte T2-Sequenz für die Bewertung der Lunge und/oder Mediastinum (Tabelle 1).
8. Lokale PET/MRT-Untersuchung
   1. Legen Sie eine geeignete Spule über den Primärtumor. Extremität Tumoren kann eine Spule Flex verwendet werden.

Für Knochentumoren, achten Sie darauf, das angrenzende Gelenk zu decken (z.B.für ein Osteosarkom des distalen Femur Metaphysis gehören die distalen femoralen Epiphyse und Kniegelenk). Für primäre Tumoren von Hals, Brust, Bauch und Becken, Platzierung von Spulen für lokalen Tumor und Ganzkörper-Inszenierung auf einmal getan werden kann (siehe Schritt 3.7.2). Der separate Materialien/Ausrüstungsliste bietet einen Überblick über PET-kompatiblen MRT Spulen zur Verfügung auf dem Scanner.

4. Bilddatenverarbeitung

Hinweis: Um die zusammengeführten Ganzkörper-PET/MRT-Untersuchung zu erhalten, die folgenden vier Schritte müssen durchgeführt werden: 1) rekonstruieren die PET-Bilddaten, 2) MRI Daten Einzelerwerbungen auf ein einzelnes Bild Volumen verschmelzen, (3) Co registrieren das Tier den MRT-Daten, und (4) erzeugen eine Ganzkörper-PET maximale Intensität Projection (MIP). Die Scanner-Software vereinfacht folgendermaßen vor.

1. Zusammenführung der einzelnen MRT-Daten
   1. Wählen Sie alle einzelnen MRI Datensätze einer bestimmten Reihenfolge, z. B.,LAVA 1 bis 9, und drücken Sie den Satellitenempfänger Taste. Die Software erstellt dann einen zusammengeführten Datensatz MRI. Speichern Sie die zusammengeführten Datensatz MRI. Die Software automatisch benennt das Dataset und der Serien-Liste hinzugefügt.
2. Co-Registrierung von PET und MRT-Daten
   1. Um die zusammengeführten MAC PET-Daten und LAVA-Seriendruckdaten Co registrieren, wählen Sie jeder Datensatz die muss sein Co registrierte und drücken die Schaltfläche " ImageQC ". Die Software zeigt dann den einzelnen co-unregistrierten Datensätzen und Co registrierte Datensatz in zwei Ebenen in sechs separaten Fenstern.
   2. Wählen Sie die MRT-Daten und Fensterebene passend, da dies nicht eingestellt werden kann, sobald die Co registrierte Scan abgeschlossen und gespeichert wird.
   3. In ähnlicher Weise Co registrierte PET/MRT-Datensatz und Fensterebene der PET-Daten auswählen. Es ist auch möglich, Opazität, Zoom und die Position der Co registrierten Daten vor dem Speichern ändern.
   4. Wählen Sie die entsprechende Scheibe Ausrichtung für die Co registrierte Daten gesetzt, d.h., axiale und koronale.
   5. Schließlich speichern Sie angepasste Co registrierte PET/MRT-Datensatz:
      1. Wählen Sie im Menü Film/speichern Batch . Wählen Sie Schleife und Scroll bis hin zu den meisten kranialen Slice und Gesetzt zu starten, klicken dann am kaudalen Slice scrollen und klicken Sie auf Set End.
      2. Wählen Sie im Feld "Beschreibung" einen geeigneten Dateinamen. Verwenden Sie einen einheitliche und leicht erkennbar Dateinamen für alle Studien, so dass der Radiologe und Arzt ein bestimmtes Datensatzes (z.B.Ganzkörper-PET-LAVA) leicht finden können.
      3. Klicken Sie auf Vorschau und lassen Sie den Scan, Blättern Sie von Kopf bis Fuß während der Überprüfung, dass das Endergebnis im Hinblick auf Genauigkeit und Fenster Ebenen Fusion akzeptabel ist. Schließen Sie die Vorschau und wählen Sie dann "OK" zum Rendern der PET/MRT-Untersuchung. Der Rendering-Prozess kann durch die Beobachtung der Navigationsleiste Index Spur verfolgt werden.
   6. Die gleichen Schritte um die MAC-PET-Daten und die engagierten T2 MRT-Sequenz zur Auswertung der Lunge Co zu registrieren. Da die FOV PET-Daten über das MRI hinausgeht, setzen Sie Anfang und Ende des Scans nur den Co registrierten Teil enthalten.
      Hinweis: Das lokale PET/MRI kann Co registrierte die gleichen Schritte.
3. Generieren von PET Ganzkörper-MIP Übersicht
   1. Um ein PET Ganzkörper-maximale Intensität Projection (MIP) zu generieren, wählen Sie die MAC-PET und jeder Datensatz MRI und drücken Sie die Schaltfläche " ImageQC ".
   2. Doppelklicken Sie auf das Fenster mit nur PET-Daten und bewegen Sie den Cursor in der oberen linken Ecke Ansichtstypauswählen, und wählen Sie dann VR. Dadurch wird eine 3D-Rekonstruktion der PET-Daten erstellt. Wieder, bewegen Sie die Maus in der oberen linken Ecke Rendering-Modus auswählen und wählen dann HD MIP endlich die PET Ganzkörper-MIP Übersicht erstellen.
   3. Die MIP speichern Übersicht wählen Sie Batch im Menü Film/speichern und Drehen. Passen Sie die Anzahl der Bilder auf 60. Wählen Sie im Feld "Beschreibung" einen geeigneten Dateinamen. Klicken Sie auf Vorschau , und überprüfen Sie, dass das endgültige Ergebnis akzeptabel ist. Schließen Sie die Vorschau und wählen Sie dann "OK" zum Rendern der MIP-Übersicht. Stellen Sie sicher, dass das Rendering abgeschlossen ist, bevor Sie verlassen.
   4. Senden Sie die diagnostischen Bild-Datensätze an die Institutionen Picture Archiving and Communication System (PACS) durch Auswahl der entsprechenden Serie und klicken Sie auf das gewünschte Netzwerk im Menü "Reiseziele".
   5. Um die Quellbilder unter ein anderes Zbl-Nummer zu speichern, klicken Sie auf Patient bearbeiten und ändern Sie die Anzahl der Beitritt. Dann wiederholen Sie den Sendevorgang.

5. Analyse und SUV-Messung von Bildern

1. Laden Sie die Co registrierten PET/MRT-Daten in einem FDA-zugelassenen medizinischen bildgebenden Viewer lesen und analysieren den Scan. Kommerzielle PET/MRT-Zuschauer können für die Messung der maximalen standardisiert Aufnahme Werte (SUV) in 3D.
   Hinweis: Für dieses spezielle Protokoll verwendet wir MIM Version 6.6.
2. Wählen Sie berechnen SUV-Statistiken aus der Tool-Leiste. Positionieren Sie die Region von Interesse (ROI) um das Gewebe pathologischen ¹⁸F-FDG-Aufnahme im Co registrierte PET/MRT ausstellen. Der ROI-Durchmesser kann vergrößert werden, indem und ziehen mit der rechten Maustaste. Die Software wird der Mittelwert und Höchstwert SUV bestimmen. Für Patienten mit Lymphomen die Leber und der Mediastinum Blut Pool als Standard Referenz zu messen. Richtlinien Sie institutsspezifische für die Berichterstattung der SUV-Messungen.

Ergebnisse

Wir zeigen einen integrierten Ganzkörper (von Kopf bis Fuß) Datenbestand von MRI, PET und fusionierten PET/MRT-Bilder, beziehungsweise, bzw. eines 10 Jahre alten Jungen mit Status post Resektion eine undifferenzierte Sarkom der 12. Rippe, die mit pulmonaler Beschenkte und kardiale Metastasen (Abbildung 1). Das hier gezeigte Dataset wurde innerhalb von 40 min übernommen. Die effektive Dosis des Patienten während dieser Prüfung war 3,3 mSv¹¹.

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Diskussion

Wir haben eine Schritt für Schritt Protokoll für PET/MRT-Untersuchungen von pädiatrischen Patienten gezeigt. Der wichtigste Teil des Protokolls ist Zeit-effizient planen und Verschreibung, PET-Platten und MRT-Sequenzen mit den richtigen Parametern und in der richtigen Reihenfolge vor Einleitung eines Ganzkörper-scan. Dies ermöglicht die kontinuierliche Erfassung des gesamten Körpers. Effizientes Scannen ist besonders wichtig in der pädiatrischen Einstellung wo können unsedierten P...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Integrated PET/MRI scanner
SIgna PET/MR	GE		3.0 T integrated PET/MRI scanner
Software
MP24_R03	GE		PET/MRI scanner software
MIM software version 6.6.13	MIM Software Inc.		PET/MRI analysis software
Contrast Agents
Ferumoxytol	AMAG Pharmaceuticals		Iron Oxide nanoparticles
18F-FDG	-		2-Deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose
MRI coils available on the scanner
Nova 32 Channel Head coil	Nova
Neocoil 1H 16 channel GEM Flex Large Array	GE	M7000SK
Neocoil 1H 16 channel  GEM Flex Medium Array	GE	M7000SL
Neocoil 1H 16 channel GEM Flex Small Array	GE	M7000SM
Everest Central Molecular Imaging Array (CMA)	GE	M8000RB
Everest Head Neck Unit	GE	M8000CB
Everest Lower and Upper Anterior Array	GE	M8000CC & M8000CA
Invivo 1H 8 channel High Res Brain Array	GE	M8000RA
3.0T HD Breast Array Coil	GE	M7000GG
3.0T Split-Top Head TR Single Ch Coil	GE	G6000BH