Evaluación semicuantitativa usando [18F] FDG trazador en pacientes con lesión cerebral grave

Resumen

[¹⁸F]-fluorodeoxiglucosa (FDG) tomografía computarizada por emisión de positrones es útil para estudiar el metabolismo de la glucosa relacionadas con la función cerebral. Aquí, presentamos un protocolo para un trazador FDG [¹⁸F] puesta a punto y evaluación semicuantitativa de los análisis de la región de interés para las áreas específicas del cerebro asociados con manifestaciones clínicas en pacientes con lesión cerebral traumática severa.

Resumen

Pacientes con lesión cerebral traumática grave (sTBI) tienen dificultad para saber si están expresando con precisión sus pensamientos y emociones debido a trastornos de conciencia, alterado más función y trastornos verbales del cerebro. Como consecuencia de una insuficiente capacidad de comunicar, se necesitan evaluaciones objetivas de miembros de la familia, personal médico y los cuidadores. Una evaluación es la evaluación del funcionamiento de las áreas del cerebro. Recientemente, la imagen cerebral multimodal se ha utilizado para explorar la función de las áreas dañadas del cerebro. [¹⁸F]-tomografía computarizada de tomografía de emisión de positrón del fluorodeoxyglucose ([¹⁸F] FDG-PET/CT) es una exitosa herramienta para examinar la función del cerebro. Sin embargo, la evaluación del metabolismo de la glucosa cerebral se basa en [¹⁸F] FDG-PET/CT no se estandardiza y depende de varios parámetros diferentes, así como la condición del paciente. Aquí, describimos una serie de protocolos de evaluación semicuantitativa para un análisis de imagen de región de interés (ROI) con marcadores de producción propia [¹⁸F] FDG en pacientes con sTBI. El protocolo se centra en la selección de los participantes, preparar trazalíneas [¹⁸F] de FDG en el laboratorio caliente, programación de la adquisición de imágenes del cerebro [¹⁸F] FDG-PET/CT y medir el metabolismo de la glucosa mediante el análisis del ROI de un área específica del cerebro.

Introducción

Se presentan pacientes con sTBI con dificultades neurológicas imprevisibles a lo largo de la rehabilitación que incluyen déficits motores, déficits sensoriales e inestabilidad psiquiátrica¹. Aunque la evaluación clínica generalmente se efectúa verbalmente, pacientes con sTBI como síndrome de vigilia sin respuesta o estado mínimamente consciente tienen especial dificultad de saber si están expresando con precisión sus pensamientos y emociones debido a trastornos de la conciencia, alteran función superior del cerebro y trastornos verbales^2,3. Familiares, personal médico y los cuidadores se confunden a veces imprevisibles cambios neurológicos o la falta de respuesta que puede resultar de la insuficiente capacidad de comunicación^4,5.

Recientemente, imagen cerebral multimodal se ha utilizado para explorar el cerebro regional función^6,7,8,9. El cerebro es el principal consumidor de energía derivado de la glucosa, con metabolismo de la glucosa proporciona aproximadamente el 95% del adenosín trifosfato (ATP) necesario para que el cerebro funcionar de¹⁰. La captación de [¹⁸F]-fluorodeoxiglucosa (FDG) es un marcador para la captación de glucosa por el tejido cerebral. [¹⁸F] FDG-PET/CT puede detectar la absorción de FDG [¹⁸F] y es, por tanto, una herramienta útil para examinar el cerebro función¹¹. En general, análisis de imagen [¹⁸F] FDG se dividieron en dos categorías: ROI análisis y análisis basado en voxel (VBA)¹². Informes anteriores muestran que el análisis del ROI es preferido para el estudio de regiones específicas de lesión traumática. Esto es debido a que VBA (como mapeo paramétrico estadístico [SPM]) requiere coregistros y normalización a un cerebro estándar, que no funciona bien en los casos de TBI debido a la deformación del tejido de cerebro como atrofia del cerebro, hinchazón, agrandamiento y disminución de espacio ventricular^7,12. Aunque se han desarrollado varios algoritmos y software para el análisis de datos de la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI), metales utilizados en cirugía ortopédica y Neurocirugía generan ruido artefactos^7,12,13 . Recientemente, el uso de los photomultipliers con dispositivos de PET/TC ha mejorado la resolución espacial de las imágenes PET/CT-derivado cerebro¹⁴. El protocolo actual se centra en la medición semi-cuantitativamente la glucosa absorción via ROI análisis [¹⁸F] FDG-PET/CT utilizando uno mismo-producidas [¹⁸F] trazadores FDG en pacientes con sTBI.

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Protocolo

Este estudio fue realizado en cumplimiento de la Junta de revisión institucional (approval no. 07-01) y se adhirió a los principios de la declaración de Helsinki. Se obtuvo consentimiento informado para el uso médico de la imagen del registro y el cerebro de representantes legales de los pacientes. El estudio se llevó a cabo después de la aprobación por el Comité de ética institucional (2017-14). Este protocolo se realizó siguiendo las directrices de la sociedad japonesa de Medicina Nuclear y la Asociación Europea de Medicina Nuclear como una referencia^15,16.

1. selección de los participantes

1. Consentimiento informado con los informes médicos y las imágenes del cerebro de los pacientes de los representantes legales de los pacientes. Una escala de Coma de Glasgow puntuación ≤ 8 en el momento del accidente debe se han registrado en expediente médico^{17,18,19 cada paciente}.
2. Mantenga Neurología, psicología y personal multi-disciplinario conferencias cada seis meses para evaluar las manifestaciones clínicas.
   Nota: Miembros de la Conferencia deben incluir personal médico tales como médicos, enfermeras, fisioterapeutas, terapeutas ocupacionales, logopedas, nutricionistas y trabajadores sociales. Asegúrese de controlar constantemente si los pacientes pueden comunicarse (verbal o no verbal) y tomar decisiones por sí mismos debido a estado de excitación y estado neurológico son típicamente inestables.
3. Llevar a cabo evaluaciones clínicas de la función auditiva, función visual, función motora, función del oromotor/verbal, función de la comunicación, estado de excitación, expresión facial y otras funciones relevantes, utilizando baterías de evaluación estándar tales como el Coma Recuperación escalar-revisada (CRS-R), la escala de Coma de la nocicepción y la matriz de lesiones de cabeza de Wessex^20,21,22.
4. Horario [¹⁸F] FDG-PET/CT scans para los pacientes que son médicamente estable y con seguridad pueden participar en los exámenes. Programar sólo aquellos que han proporcionado el consentimiento informado o cuyos representantes legales han proporcionado consentimiento informado, como se indica en el formulario de consentimiento informado. Programar la adquisición de imágenes [¹⁸F] FDG-PET/CT cerca el día de la evaluación clínica.

2. preparación del trazador [¹⁸F] de FDG en el laboratorio caliente

1. En el laboratorio caliente, comenzar a fabricar kits de reactivos para la producción automatizada de FDG a medida para el sintetizador FDG (véase Tabla de materiales). Asegúrese de usar el programa automático para comprobar la movilidad del sistema de bombeo en el sintetizador FDG y para asegurarse de que aire no escape del kit reactivo. Esterilizar el área de contacto de la máquina (esta es la hora de salida).
   Nota: Asegúrese de comprobar al monitor de radiación en el laboratorio caliente y utilizar los dosímetros de radiación portátil para verificar los niveles de radiación de cada persona antes de entrar en el laboratorio caliente.
2. Compruebe el volumen de [¹,⁶O] - agua y [¹⁸O] - agua y el volumen de helio, hidrógeno y nitrógeno en el tanque de gas. Compruebe si la temperatura del agua de refrigeración primaria es menos de 25 ° C y de enfriamiento secundario debajo de 22 ° C. Utilice toda el agua en el sistema cerrado (30 minutos después del comienzo) para la producción.
3. Comenzar la irradiación preliminar [¹⁶O]-agua en el ciclotrón (1 h después del inicio). Compruebe el monitor que eso 2-3 mL de [¹,⁶O]-agua es irradiado en óptimas condiciones (e.g., 20 μA, a 5 minutos) en el área de la blanco del ciclotrón. Después de la irradiación, instalar el frasco [¹⁶O]-de agua en un calibrador de dosis de radioisótopos y medir el nivel de radiactividad (véase Tabla de materiales).
   Nota: El decaimiento radiactivo se calculará utilizando la siguiente fórmula.
   
   Aquí,
   N (t) es el número núcleos radioactivos en t = t segundos;
   N(0) es el número núcleos radioactivos en t = 0 segundos;
   T = el período.
4. Comenzar la irradiación [¹⁸O]-agua en el ciclotrón (1 h 30 min después del comienzo). Configurar el tiempo de bombardeo para hasta 20 min y la energía de los protones inmiscuían a 16.5 MeV.
5. Iniciar el sintetizador FDG según el manual de operador²² (a 2 h después del inicio). Un procedimiento modificado se da abajo.
   1. Después de la irradiación, usar gas helio para 2-3 ml de la [¹⁸O]-agua de ciclotrón al receptor polipropileno del sintetizador FDG.
   2. Gancho de jeringas en los correspondientes conductores de jeringuilla, presurice viales de los reactivos, disolver el 1,3,4,6-Tetra-O-acetyl-2-O-trifluoromethanesulfonyl-β-D-mannopyranose en un vial (7 ± 0,2 mL) de acetonitrilo (pureza ≥ 99.5%) y enjuague el casete con acetonitrilo.
   3. Después del bombardeo, transferir los irradiados [¹⁶O] - agua y [¹⁸O] - de agua para el sintetizador FDG.
      Nota: Una vez que ha iniciado la síntesis, la irradiación [¹⁸O]-el agua se mueve a través de un cartucho de intercambio aniónico (véase Tabla de materiales). Asegúrese de acondicionar y convertir el cartucho en el carbonato de antes de la síntesis.
   4. Después de transferir el eluyente que contienen la actividad [¹⁸F] sin el líquido en los vasos de reacción, permitir que los solventes se evapore hasta que se seque. Durante el proceso de secado, agregue pequeñas cantidades de acetonitrilo al recipiente de reacción 3 x (cada vez, agregar 80 μL). Realizar la evaporación a 95 ° C en vacío y corriente de nitrógeno.
   5. Añadir el precursor triflate manosa (25 mg) en el residuo seco después de disolver en aproximadamente 3,5 mL de acetonitrilo (con una pureza del 99,5% ≥). Una reacción de sustitución nucleofílica ocurre a 85 ° C en el sintetizador FDG.
   6. Como una purificación preliminar, mezclar la solución marcada con 26 mL de agua destilada. Enviar unos 4 mL de la solución diluida de etiquetado hacia el recipiente de la reacción para recuperar la actividad restante. Pasar la solución a través del cartucho de fase inversa (véase Tabla de materiales). Enjuague el cartucho que contiene el atrapado etiquetado precursor 4 x usando 10 mL, 10 mL, 13 mL y 13 mL de agua destilada en los sucesivos lavados.
   7. Convertir el compuesto acetilado (etiquetado precursor) en FDG dentro el cartucho a través de hidrólisis alcalina, con 750 μl de NaOH N 2 por 2 min a temperatura ambiente.
   8. Después de la hidrólisis, recoger la solución alcalina de la FDG en 7 mL de agua y se mezcla con la solución de neutralización (5 mL de tampón citrato y 1 mL de ácido clorhídrico N 2).
   9. Purificar la solución FDG neutralizada resultante.
      1. Pasar la solución neutralizada de FDG a través de un segundo cartucho de fase inversa (véase Tabla de materiales), reteniendo los compuestos parcialmente hidrolizados y subproductos no polares.
      2. Pasar por un cartucho de alúmina N (véase Tabla de materiales), conservando los últimos restos de los iones de fluoruro [¹⁸F]. Luego, pasarlo por un filtro de 0,22 μm.
      3. Enjuague los cassettes y cartuchos de filtro con 3 mL de agua para recuperar la FDG residual que queda en las líneas y, luego, escurra la FDG en el último frasco, que contiene 15-17 mL de líquido.
   10. Realizar un análisis cualitativo del tracer [¹⁸F] de FDG (2 h 30 min después del comienzo).
       1. Observar visualmente el frasco. Confirman que es transparente y que no incluye todas las partículas.
       2. Medir la cantidad de líquidos con balanza de Roberval (debe ser de 15-17 mL).
       3. Medir la radioactividad y vida media usando un calibrador de dosis de radioisótopos (el mismo que en el paso 2.3, véase Tabla de materiales) (criterio: 105-115 min).
       4. Pipetear 0.5 mL del frasco. Realizar una prueba de pureza radioquímica mediante análisis de hidratos de carbono. Utilizar columnas de 3.9 x 300 mm para cromatografía líquida de alto rendimiento (véase Tabla de materiales) para detectar la radiactividad máxima (más de 95).
          Nota: Un solo pico significa pureza elevada.
       5. Medir el pH (pH 5.0-8.0) mediante el uso de papel de prueba pH (véase Tabla de materiales). Medir el hexacosane residual 4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1, 10-Diazabiciclo [8.8.8] (véase Tabla de materiales) (< 40 ppm) usando papel de prueba (véase Tabla de materiales). Medir las endotoxinas con el dispositivo adecuado de medición de endotoxinas a través de la medición de absorbancia (véase Tabla de materiales) (0.25 UE/mL). Hacer una prueba de esterilidad (encontrar ningunas bacterias después d 8 a 37 ° C).
   11. Llenar la cubeta de plomo y tungsteno con trazador [¹⁸F] de FDG en una dosificación de 5 MBq/kg de peso corporal.
   12. Transferencia de trazador FDG [¹⁸F] del laboratorio caliente a la sala de trabajo (3 h 25 min después del comienzo).

3. tiempo curso para la adquisición de las imágenes de FDG-PET/CT cerebral de [¹⁸F]

1. Programar a los pacientes. Asegúrese de informar al personal para detener la nutrición y alimentación mediante gastrostomía. No deje de suministro de agua. Los pacientes deben ayunar a partir 7 h antes de la adquisición de la imagen.
2. Preparar la ruta intravenosa para la administración de trazador FDG [¹⁸F]. Asegure una aguja de 22 - 24 G con 5 mL de heparina sódica (10 unidades/mL) en uno de los miembros inferiores antes de ingresar a la zona controlada por la radiación.
3. Tienen los pacientes acostarse en una camilla ligera antes de entrar en la zona controlada por la radiación. Traer a los pacientes al área de control de radiación y espere 30 minutos, en silencio, mientras que en el stand de personal médico.
4. Vuelva a verificar la permeabilidad de la vía intravenosa por extraer la sangre con una jeringa de 10 mL. Medir los niveles de glucosa en sangre con un medidor de glucosa.
5. Después de transferir el palpador FDG [¹⁸F] del laboratorio caliente a la sala de trabajo, lo establecido en el sistema automático de dispensación y de la inyección (véase Tabla de materiales).
6. Vuelva a verificar la siguiente información (a través del personal médico): número de identificación de paciente, nombre, cumpleaños, altura y peso corporal; el nombre del palpador, la cantidad de trazador (agua con 3,5 mL de trazador FDG de [¹⁸F] + 12 mL de solución salina), la radiactividad programada (5 MBq/kg), el tiempo de inyección, el número de lote tracer [¹⁸F] FDG, la velocidad de inyección (normalmente, 0,3 mL/s) y la nivel de radiactividad que se midió en el laboratorio caliente.
7. Registrar la medición automática de radiactividad preinjected que aparece en la pantalla del sistema automático de dispensación y de la inyección.
8. Inyectar la [¹⁸F] FDG trazador a través de la vía intravenosa preparada en el paso 3.2 (3 h 30 min después del comienzo).
9. Registrar el volumen residual del trazador [¹⁸F] de FDG, que se muestra automáticamente en la pantalla del sistema automático de dispensación y de la inyección.
10. Tienen los pacientes esperar en la sala de espera de la zona controlada de radiación durante 50 minutos.
11. Transferir los pacientes desde la sala de espera a la máquina de PET/TC (véase Tabla de materiales). Grabar las imágenes del cerebro durante 10 min (4 h 30 min después del comienzo).
    Nota: Los parámetros de proyección de imagen para imágenes de FDG-PET/CT [¹⁸F] son el modo de lista de 10 min. Reconstruir los datos de cubos de 10 minutos. Los datos en 3 minutos no se utilizan porque las señales de baja intensidad no son adecuadas. Establecer la imagen parámetros de reconstrucción: un algoritmo de reconstrucción de bloque secuencial expectativa regularizados maximización (véase Tabla de materiales); el tamaño de la matriz = 192; el campo de visión = 25 cm; Β valor: 100-200; filtro eje z: ninguno.
12. Después de tomar las imágenes, compruebe el área de inyección de extravasación. Deseche toda la orina si el paciente tiene un catéter urinario con bolsa de orina.
13. Retire al paciente de la zona controlada de radiación (4 h 50 min después del comienzo).
    Nota: Vea la figura 1 para un esquema del calendario de eventos (procedimiento de paciente y síntesis del trazador FDG [¹⁸F]).

4. Análisis de las imágenes de FDG-PET/CT [¹⁸F]

1. Evaluar todos los datos de imagen para una medida de valor (SUV) de captación estandarizado utilizando el software de proyección de imagen (véase Tabla de materiales).
2. Seleccionar a los pacientes.
3. Asignar los datos al flujo de trabajo de Oncología MM .
4. Haga clic en el botón Functional navegadores.
5. Haga clic en el VOI (volumen de interés) umbral botón.
6. Ajuste lo VOI al navegador tridimensional.
   Nota: El SUV máximo (SUVmax) y medio SUV (SUVmean) automáticamente se miden por el VOI según el umbral SUVmax solicitado. Asegúrese de dibujar un borde alrededor del VOI dirigido en el navegador usando la esfera tridimensional, excluyendo otros objetivos, los músculos extraoculares y el cuero cabelludo porque tienden a perturbar el umbral establecido de SUV. Compruebe el área de la blanco en cortes axiales, coronales y sagitales.
7. Después de seleccionar todos los ajustes necesarios, haga clic en el botón Editar de la medida .
8. Cambiar el valor de umbral (por ejemplo, 50%) del VOI y haga clic en Aceptar.
9. Grabar el SUVmax, SUVmean, volumen de destino y umbral de la zona de destino, que se miden automáticamente.
10. Para sterically visualizar el metabolismo de la glucosa de la superficie de todo el cerebro, usar el software (véase Tabla de materiales) para establecer un mapa de color para las imágenes de FDG-PET/CT [¹⁸F] basado en glucosa en la sangre.
11. Por último, comparar la evaluación clínica con las imágenes de FDG-PET/CT [¹⁸F].

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Resultados

Un hombre de 63 años de edad que había sido atropellado por un auto mientras voy en bicicleta fue traído a la sala de emergencia por ambulancia. La examinación reveló una puntuación de la escala de Coma de Glasgow de 7 (apertura del ojo = 1, mejor respuesta verbal = 2, mejor respuesta de motor = 4), anisocoria (derecha: 2 mm y a la izquierda: 3 mm) y una respuesta negativa corneal¹⁷. Una tomografía de la cabeza demostrada subaracnoidea y hemorragia ...

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Discusión

Este protocolo proporciona los medios para llevar a cabo una serie de glucosa cerebral las evaluaciones metabólicas [¹⁸F] FDG-PET/CT usando uno mismo-producidas [¹⁸F] trazador FDG en una sola institución.

La producción de trazador FDG [¹⁸F] sigue el procedimiento descrito en el manual del operador FDG sintetizador; sin embargo, la precaución es necesaria con respecto a tres puntos. En primer lugar, el tiempo del bombardeo y la energía (paso 2.5) deben ajus...

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
20ml syringe	Terumo	SS-20ESZ
10ml syringe	Terumo	SS-10ESZ
1ml syringe	Terumo	SS-01T
Protective plug	Top	ML-KS
Three-way cock L type 180°	Terumo	TS-TL2K
Extension tube	Top	X1-50
Indwelling needle 22G or 24G	Terumo	SR-OT2225C
Tegaderm transparent dressing	3M	1624W
Hepaflash 10U/ml 10ml	Terumo	PF-10HF10UA
Auto dispensing and injection system	Universal Giken Co., Ltd.	UG-01
Fluid for auto dispensing and injection system	Universal Giken Co., Ltd.	UG-01-001
Millex-GS Syringe Filter Unit	Millipore	SLGSV255F
Air needle	Terumo	XX-MFA2038
Check valve	Hakko	23310100
Saline 500ml	HIKARI pharmaceutical Co., Ltd.	18610155-3
Yukiban 25x7mm	Nitto	3252
Elascot No.3	Alcare	44903221
Presnet No.3 27x20mm	Alcare	11674
Steri Cotto a 4x4cm	Kawamoto	023-720220-00
StatstripXp3	Nova Biomedical	11-110
Statstrip Glucose strips	Nova Biomedical	11-106
JMSsheet	JMS	JN-SW3X
Injection pad	Nichiban	No.30-N
Stepty	Nichiban	No.80
Advantage Workstation	GE Healthcare	Volume Share 7. version 4.7
Discovery MI PET/CT	GE Healthcare
EV Insite	PSP
GE TRACERlab MXFDG synthesizer reagent kit	ABX	K-105TM
TRACERlab MXFDG cassette	GE Healthcare	P5150ME
Extension tube	Universal Giken Co., Ltd	AT511-ST-001
TSK sterilized injection needle 18x100	Tochigiseiko	AT511-ST-004
TSK sterilized injection needle 18x60	Tochigiseiko	AT511-ST-002
TSK sterilized injection needle 21x65	Tochigiseiko	AT511-ST-003
Seal sterile vial -N 5ml	Mita Rika Kogyo Co., Ltd.	SSVN5CBFA
k222 TLC plate	Universal Giken Co., Ltd.	AT511-01-005
Anion-cation test paper	Toyo Roshi Kaisha	7030010
Endospecy ES-24S set	Seikagaku corporation	20170
Sterile evacuated vial	Gi phama	10214
5ml syringe	Terumo	SS-05SZ
Extension tube	Top	X-120
Finefilter F	Forte grow medical Co.Ltd.	F162
Millex FG	Merck	SLFG I25 LS
Vented Millex GS	Merck	SLGS V25 5F
Injection needle 18x38	Terumo	NN-1838R
Injection needle 21x38	Terumo	NN-2138R
Water-18O	Taiyo Nippon Sanso	F03-0027
Distilled water	Otsuka phrmaceutical
Hydrogen gas G1	Hosi Iryou Sanki
Helium gas G1	Hosi Iryou Sanki
Nitrogen G1	Hosi Iryou Sanki
TRACERlabMXFDG	GE Healthcare
Sep-Pak Light Accell Plus QMA	WATERS
Sep-Pak Plus tC18	WATERS
Sep-Pak Plus Alumina N	WATERS
HPLC with 3.9 X 300 mm columns	WATERS
US-2000	Universal Giken CO. Ltd.
Kryptofix222	Merck
EG Reader SV-12	Seikagaku Corporation
UG-01	Universal Giken Co., Ltd.
syngo.via	Siemens Healthineers
Advantage Workstation Volume Share 7, version 4.7	GE Healthcare
Q clear	GE Healthcare
CRC-15PET dose calibrator	CAPINTEC, INC.