Whole-body PET/MRI dei pazienti pediatrici: I dettagli che contano

Riepilogo

Questo articolo vengono fornite istruzioni complete passo-passo per l'acquisizione del corpo intero 2-deoxy - 2-(¹⁸F) fluoro-D-glucosio (¹⁸F-FDG) PET/MRI esplora per la stadiazione del cancro dei pazienti pediatrici. Il protocollo è stato sviluppato per i bambini sopra i 6 anni, o abbastanza vecchio seguire le istruzioni di apnea, ma può essere utilizzato per i pazienti di anestesia generale pure.

Abstract

Integrato PET/MRI è un ibrido che consente ai medici di acquisire immagini diagnostiche per la valutazione del tumore e trattamento monitoraggio con entrambi contrasto elevato dei tessuti molli e aggiunto informazioni metaboliche tecnica di imaging. Integrato PET/MRI ha mostrato di essere prezioso nella regolazione clinica e ha molti promettenti applicazioni future. Il protocollo presentato qui fornirà istruzioni dettagliate per l'acquisizione di tutto il corpo 2-deoxy - 2-(¹⁸F) fluoro-D-glucosio (¹⁸F-FDG) dati di PET/MRI in bambini con cancro. Fornisce inoltre le istruzioni su come combinare una messa in scena del corpo intero scansione con una scansione locale del tumore per la valutazione del tumore primario. Il fuoco di questo protocollo è di essere sia completo e rapido, che sono due esigenze onnipresente per applicazioni cliniche. Questo protocollo è stato originariamente sviluppato per i bambini sopra i 6 anni, o abbastanza vecchio seguire le istruzioni di apnea, ma può essere applicato anche ai pazienti in anestesia generale. Allo stesso modo, questo protocollo può essere modificato per soddisfare le preferenze istituzionali in termini di scelta di sequenze di impulsi di MRI per l'esplorazione whole-body e la valutazione locale del tumore.

Introduzione

Integrato di tomografia a emissione di positroni (PET) / Magnetic Resonance Imaging (MRI) consente la stadiazione del cancro e monitoraggio del trattamento con alta sensibilità, contrasto alto e morbido del tessuto e aggiunta di informazioni metaboliche^{1,2, 3 , 4}. in pazienti adulti, PET/MRI effettuato ugualmente bene come PET/CT per la stadiazione dei tumori stabiliti^5,6,7. Nelle biopsie del future, liquide saranno probabilmente portare a diagnosi precoce dello sviluppo del cancro (per esempio, attraverso trascrittomi e DNA in circolo) e richiedono esami di imaging più sensibile rispetto a quelle attualmente disponibili per trovare piccoli tumori nel corpo⁸ . Questo potrebbe mettere PET/MRI in una posizione superiore per valutare tutto il corpo e rilevare i cancri in aree anatomiche che sono state valutate classicamente con sistema MRI da solo, come il cervello, collo, addome/pelvi e muscolo-scheletrico.

Per i pazienti pediatrici, PET/MRI presenta parecchi vantaggi sopra PET/CT: in primo luogo, PET/MRI fornisce un'esposizione di radiazioni contrassegnato riduttrice del paziente fino al 74%⁴. Ciò può essere ottenuto utilizzando MRI senza radiazioni ionizzanti invece tecnologie CT per anatomico co-registrazione dei dati dell'animale domestico. Inoltre, la sensibilità aumentata dei moderni PET rivelatore sistemi⁹ e acquisizione di dati PET più lungo durante un'esplorazione di MRI consente riduzione significativa delle dosi somministrate radiotraccitore da 30-50% rispetto alla corrente di protocolli di PET/CT⁴. In secondo luogo, la possibilità di combinare scansioni del tumore primario e l'intero corpo di gestione temporanea consente di risparmiare tempo ed evita duplicati sedazioni per alcuni pazienti, quali pazienti con sarcomi delle parti molli e dell'osso. Tuttavia, un "one stop" scansione di gestione temporanea è clinicamente fattibile solo se tutti i dati di PET/MRI (locale del tumore e tutto il corpo) possono essere acquisiti in modo efficiente e l'abbondanza di dati immagine risultante è presentato in un formato facilmente digeribile al radiologo. Il protocollo presentato qui fornirà istruzioni dettagliate per l'acquisizione di dati di PET/MRI che possono essere utilizzati per la stadiazione clinica dei bambini malati di cancro, con particolare attenzione alle esigenze specifiche della popolazione pediatrica.

Protocollo

Tutti i metodi qui presentati sono stati istituiti nell'ambito di uno studio di ricerca, che è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale dell'Università di Stanford. L'uso "off label" di ferumoxitolo è stato effettuato sotto un'avviati in fase di sperimentazione nuova applicazione della droga (IND 111.154).

1. 24 h prima del PET/MRI Scan: Screening di sicurezza del paziente

1. Schermo il paziente per potenziali pericoli di campo magnetico utilizzando un questionario di sicurezza di MRI. Se è prevista la somministrazione di mezzo di contrasto endovenoso MRI, verifica controindicazioni, come la storia di allergie e funzione del rene, tra gli altri.
2. Informare il paziente di scopo, procedura, rischi e benefici prima della scansione.
3. Pesare il paziente per il calcolo della dose di agente radiotraccitore e contrasto.
4. Chiedere al paziente di digiunare per almeno 4 ore prima della scansione.

2. 1-2 ore prima il PET/MRI Scan: preparazione del paziente

1. Chiedere al paziente di rimuovere tutti gli oggetti metallici e trasformarsi in un abito. Se ci sono oggetti metallici impiantati, assicurarsi che siano sicuri per l'esame di MRI. Se necessario, utilizzare un metal detector. Non eseguire la PET/MRI se c'è una preoccupazione per la sicurezza del paziente.
2. Posizionare una linea endovenosa in una vena superficiale periferica o un catetere di porta di accesso.
3. Diluire 1:4 di ferumoxitolo (5 mg Fe/kg di peso corporeo) in soluzione salina e infondere lentamente nel corso di almeno 15 min secondo FDA protocolli¹⁰.
   Nota: Il ferumoxitolo può essere utilizzato "off label" come un agente di contrasto attraverso un IND avviati, perché fornisce vascolare di lunga durata e la valorizzazione del tessuto per tutta la durata della scansione intera. In alternativa, può essere somministrato un chelato ciclico gadolinio direttamente prima di inizio della scansione PET/MRI. Per i pazienti con lesioni epatiche, gadoxetate disodico può essere scelto.
4. Controllare che i livelli di glicemia del paziente con un glucometro. Se i livelli di glucosio nel sangue del paziente sono superiore a 200 mg/dL, è consigliabile ri-pianificare la scansione PET/MRI.
5. 45 min prima la scansione PET/MRI, amministrare 2-deoxy - 2-(¹⁸F) fluoro-D-glucosio (¹⁸F-FDG) ad una dose di 2 MBq/kg di peso corporeo in 1 mL di soluzione salina attraverso la linea endovenosa.

3. acquisizione di immagini PET/MR

Nota: Per questo protocollo, abbiamo usato un 3,0 Tesla GE Signa sistema integrato PET/MRI in bundle con software dello scanner MP24_R03.

1. Salvare il protocollo per l'esplorazione whole-body (tabella 1) e la scansione locale del tumore (tabella 2) sullo scanner, in modo che questi possono essere facilmente recuperati senza perdere molto tempo per cercare sequenze o regolare protocolli.
2. Per i pazienti con linfoma, prescrivere un'esplorazione whole-body solo, che si estende dalla testa ai piedi o che si estende dalla testa al livello di metà coscia, secondo la richiesta dell'oncologo clinico. Per tutti gli altri pazienti, prescrivere una scansione di tutto il corpo dalla testa ai piedi seguito da una scansione separata locale del tumore.
   1. Se un tumore è già opportunamente centrato in una delle lastre PET corpo intero, prescrivere ed eseguire le sequenze di MRI dedicate durante la scansione di tutto il corpo al fine di risparmiare tempo; ad esempio, un tumore addominale possa essere analizzato con la bobina del corpo intero.
3. Per consentire il facile reperimento e la revisione dei dati di PET/MRI per il radiologo, salvare le immagini "diagnostiche" numero di accessione sotto lo stesso. Più tardi (Vedi punto 4.3.5) salvare le immagini sorgente sotto un secondo numero di adesione nel sistema PACS.
4. Utilizzare i localizzatori stessi durante la scansione e assicurarsi che il paziente non si muove per tutta la durata della scansione. In questo modo co-registrazione dei PET e MRI dati acquisiti successivamente.
5. Prescrivere le sequenze di MRI necessarie all'interno di ogni lastra di PET. Il sistema integrato di PET/MRI permette quindi per l'acquisizione simultanea di dati PET e MRI.
6. Chiedere al paziente di sub direttamente prima di entrare nella stanza dello scanner.
7. Whole-Body PET/MRI Scan
   1. Posizionare il paziente sul tavolo PET/MRI in posizione supina. Se il paziente non può giaceva supino, scansione della testa supina e tutto il corpo in posizione prona. Per i pazienti molto alti, acquisire la parte inferiore delle gambe in una seconda fase. Per pazienti con sarcoma dei tessuti molli o dell'osso, assicurarsi di coprire l'osso intero commovente dal giunto di articolazione (ad es., intero femore dall'anca al ginocchio).
   2. Chiudere una cintura di respirazione intorno al paziente. Quindi posizionare una bobina testa e 2-3 bobine di superficie sul collo, torace, addome, pelvi e le estremità del paziente.
   3. Acquisire i localizzatori di corpo intero in tre piani; assiale, coronale e sagittale (tabella 1) utilizzando il protocollo generico localizzatore. Selezionare il numero di posti, secondo l'altezza del paziente. Direzione di scansione può essere sia dalla testa ai piedi o piedi verso la testa.
   4. Prescrivere l'intero protocollo prima di iniziare la scansione di tutto il corpo. Snellire questo processo e utilizzare un protocollo pre-salvato in modo che i bambini non perdere la pazienza.
   5. Prescrivere assiale PET lastre in primo luogo, utilizzando il massimo assiale campo visivo (FOV, tipicamente 25 cm) e l'acquisizione di dati di 3 min. A seconda della taglia del paziente, 4-5 lastre coprirà la testa a metà coscia e 9-10 lastre coprirà tutto il corpo.
   6. Il software dello scanner, attivare due ricostruzioni separate per i dati dell'animale domestico: un non-attenuazione corretta PET (NAC) e una attenuazione di MRI corretto PET (MAC). Utilizzare una matrice di dimensioni di 192 x 192. Utilizzare 28 sottoinsiemi con 2 iterazioni. Il software di PET/MRI permette correttivo di attenuazione per la paziente, paziente culla e dedicati bobine MRI usando le sequenze descritte sotto 3.7.7 qui sotto.
   7. Riempire ogni lastra di PET con una bassa risoluzione acquisizione di fegato con Volume acquisizione (LAVA) sequenzaper attenuazione correzione (MRAC) e una risoluzione più alta sequenza di LAVA per anatomico co-registrazione di ¹⁸dati di F-FDG-PET. Immagini di diffusione-appesantita (DWI) possono essere aggiunti come ritenuto appropriato (tabella 1).
   8. Nel menu attività selezionare l' Attività di PET, fare clic su Aggiungi operazione, fare clic su Aggiungi Postprocessing, scegliere MRAC Autobind (utente) e quindi fare clic su installazione che farà apparire un menu aggiuntivo. Selezionare tutti i MRAC acqua consecutivi per le lastre PET e fare clic su accetta. Ciò consentirà il software unire automaticamente la MRAC.
   9. Applicare una procedura simile per unire la DWI. In questo caso, scegliere la prima lastra di PET e fare clic sulla sequenza DWI. Quindi fare clic su Aggiungi operazione e seguire gli stessi passaggi aggiuntivi come 3.7.8.
   10. Aggiungere una sequenza di T2 dedicata per la valutazione dei polmoni e/o mediastino (tabella 1).
8. Scansione PET/MRI locale
   1. Posizionare una bobina appropriata sopra il tumore primario. Per i tumori dell'estremità, una bobina di flex può essere utilizzata.

Per i tumori dell'osso, assicurarsi di coprire il giunto adiacente (ad es.per un osteosarcoma del femore distale metaphysis, includere il epiphysis femorale distale e l'articolazione del ginocchio). Per i tumori primari del collo, petto, addome e pelvi, posizionamento delle bobine per locale del tumore e la stadiazione di tutto il corpo può essere fatto in una sola volta (vedere il punto 3.7.2). L'elenco separato di materiali/attrezzature fornisce una panoramica delle bobine MRI PET-compatibile disponibile sullo scanner.

4. elaborazione di dati

Nota: Per ottenere la nuova esplorazione whole-body PET/MRI, i seguenti quattro passaggi devono essere fatto: 1) ricostruire i dati dell'immagine PET, 2) unire le acquisizioni di dati MRI individuali a un volume di sola immagine, 3) Co-registrare l'animale domestico per i dati di MRI e 4) generare un corpo intero dell'animale domestico proiezione di massima intensità (MIP). Il software dello scanner semplifica notevolmente la procedura.

1. Unione dei singoli dati di MRI
   1. Selezionare tutti i singoli insiemi di dati di MRI di una sequenza specifica, ad esempio, pulsante diLAVA da 1 a 9 e premere il Autobind . Il software costruisce quindi un set di dati di MRI Unito. Salvare il set di dati di MRI Unito. Il software automaticamente nomi del set di dati e lo aggiunge all'elenco di serie.
2. Co-registrazione dei dati di MRI e PET
   1. Per co-registrare il PET-dati Uniti MAC e LAVA-dati Uniti, selezionare ciascun set di dati che deve essere co-registrati e premere il pulsante di ImageQC . Il software Mostra quindi i set di dati individuali non co-registrato sia il set di dati co-registrato in due piani in sei finestre separate.
   2. Selezionare i dati di MRI e livello di finestra in modo appropriato, poiché questo non può essere regolato una volta la scansione co-registrata viene finalizzata e salvata.
   3. Allo stesso modo selezionare il set di dati co-registered PET/MRI e finestra-livello i dati dell'animale domestico. È anche possibile regolare l'opacità, zoom e posizione dei dati co-registrati prima del salvataggio.
   4. Scegliere l'orientamento appropriato fetta per set di dati co-registrati, vale a dire, assiali e coronali.
   5. Infine, salvare il set di dati PET/MRI co-registered regolato:
      1. Scegliere Batch nel menu Film/salva. Selezionare Loop e scorrere fino alla sezione più cranica e fare clic su Impostare Start, quindi scorrere verso il basso la fetta più caudale e fare clic su Imposta fine.
      2. Nel campo Descrizione, scegliere un nome di file appropriato. Utilizzare un nome di file coerenti e facilmente riconoscibile per tutti gli studi, in modo che il radiologo e il medico può facilmente trovare un set di dati specifico (ad es., PET-LAVA Whole-Body).
      3. Fare clic su Anteprima e lasciare che la scansione scorrere dalla testa ai piedi, controllando che il risultato finale è accettabile in termini di livelli di precisione e finestra di fusione. Chiudere l'anteprima e quindi selezionare OK per avviare la scansione PET/MRI di rendering. Il processo di rendering può essere seguito da osservando la barra di avanzamento di indice di immagine.
   6. Seguire la stessa procedura di co-registrazione MAC PET-dati e la sequenza di T2 MRI dedicata per la valutazione dei polmoni. Poiché il FOV di PET-dati si estende oltre la MRI, impostare l'inizio e la fine della scansione per includere solo la parte di co-registrata.
      Nota: Il locale PET/MRI può essere co-registrato seguendo la stessa procedura.
3. Panoramica di MIP corpo intero dell'animale domestico di generare
   1. Per generare una proiezione di massima intensità di corpo intero di PET (MIP), selezionare l'animale di MAC e qualsiasi set di dati di MRI e premere il pulsante di ImageQC .
   2. Fare doppio clic sulla finestra con solo i dati di PET e posizionare il cursore nell'angolo superiore sinistro per selezionare il Tipo di visualizzazionee quindi selezionare VR. Questo creerà una ricostruzione 3D dei dati PET. Ancora una volta, passate il mouse in alto a sinistra per selezionare la modalità di rendering e quindi HD MIP per creare finalmente la Panoramica di MIP corpo intero dell'animale domestico.
   3. Per salvare il MIP Panoramica scegliere Batch nel menu Film/salva e selezionare ruota. Regolare il numero di immagini a 60. Nel campo Descrizione è necessario scegliere un nome di file appropriato. Fare clic su Anteprima e verificare che il risultato finale è accettabile. Chiudere l'anteprima e quindi selezionare OK per avviare la Panoramica di MIP di rendering. Assicurarsi che il rendering sia completo prima di uscire.
   4. Inviare i set di dati di immagine diagnostica alle istituzioni Picture Archiving and Communication System (PACS) selezionando la serie appropriata e fare clic sulla rete desiderata nel menu destinazioni.
   5. Per salvare le immagini sorgente sotto un numero di accessione diverso, fare clic su Modifica paziente e modificare il numero di adesione. Quindi ripetere la procedura di invio.

5. analisi dell'immagine e misura di SUV

1. Caricare i dati di PET/MRI co-registrati in un visualizzatore di immagine medico approvato dalla FDA per leggere e analizzare la scansione. I visualizzatori di PET/MRI commerciali consentono per la misura della massima standardizzata assorbimento valori (SUV) in 3D.
   Nota: Per questo protocollo specifico, abbiamo usato MIM versione 6.6.
2. Scegliere SUV calcolare statistiche dalla barra degli strumenti. Posizionare la regione di interesse (ROI) intorno al tessuto che esibiscono l'assorbimento patologico ¹⁸F-FDG sul co-registered PET/MRI. Il diametro ROI può essere allargato tenendo premuto e trascinando con il tasto destro del mouse. Il software determinerà la media e il valore massimo di SUV. Per i pazienti con linfoma, misurare il fegato e la piscina di sangue mediastinico come standard di riferimento. Seguire istituzione specifiche linee guida per il reporting delle misurazioni di SUV.

Risultati

Dimostriamo un set di dati integrato tutto il corpo (testa ai piedi) di MRI, PET e fusi immagini PET/RM, rispettivamente, rispettivamente, di un ragazzo di 10 anni con stato post resezione di un sarcoma non differenziato della 12 ° costola, che ha presentato con polmonare e metastasi cardiache (Figura 1). Il set di dati illustrato di seguito è stato acquisito all'interno di 40 min. La dose efficace del paziente durante questo esame era 3,3 mSv¹¹.

Discussione

Abbiamo indicato un protocollo passo-passo per studi PET/MRI dei pazienti oncologici pediatrici. La parte più critica del protocollo è tempo-efficiente pianificazione e prescrivere i PET-lastre e le sequenze di MRI con i parametri corretti e nell'ordine corretto consecutivi prima di iniziare il corpo intero di scansione. In questo modo l'acquisizione continua di tutto il corpo. Scansione efficiente è particolarmente importante in ambito pediatrico, dove unsedated pazienti possono facil...

Materiali

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