Avaliação semi-quantitativa usando [18F] FDG Tracer em pacientes com lesão cerebral grave

Resumo

[¹⁸F]-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emission tomography-tomografia computadorizada é útil para estudar o metabolismo da glicose relacionado a função cerebral. Aqui, apresentamos um protocolo para um tracer FDG [¹⁸F] set-up e avaliação semiquantitativa da análise de região de interesse para as áreas específicas do cérebro associado com manifestações clínicas em pacientes com traumatismo cranioencefálico grave.

Resumo

Pacientes com grave traumatismo crânio-encefálico (sTBI) têm dificuldade em saber se com precisão, eles estão expressando seus pensamentos e emoções por causa de distúrbios de consciência, interrompeu superior função e distúrbios verbais do cérebro. Como consequência uma capacidade insuficiente para se comunicar, avaliações objectivas são necessários de cuidadores, familiares e equipe médica. Uma tal avaliação é a avaliação do funcionamento de áreas do cérebro. Recentemente, imagens do cérebro multimodal serviu para explorar a função das áreas danificadas do cérebro. [¹⁸F]-fluorodeoxyglucose positron emission tomography-tomografia computadorizada ([¹⁸F] FDG-PET/CT) é uma ferramenta de sucesso para examinar a função cerebral. No entanto, a avaliação do metabolismo da glicose cerebral baseado em [¹⁸F] FDG-PET/CT não é padronizado e depende de vários parâmetros variados, bem como as condições do paciente. Aqui, descrevemos uma série de protocolos de avaliação semiquantitativa para uma análise de imagem região de interesse (ROI) usando traçadores FDG auto-produzido [¹⁸F] em pacientes com sTBI. O protocolo centra-se na seleção dos participantes, preparando o palpador FDG [¹⁸F] no laboratório quente, agendamento de aquisição de imagens do cérebro [¹⁸F] FDG-PET/CT e medir o metabolismo da glicose utilizando a análise ROI de uma área específica do cérebro.

Introdução

Pacientes com sTBI apresentam-se com dificuldades neurológicas imprevisíveis sobre o curso de reabilitação que incluem déficit motor, déficits sensoriais e instabilidade psiquiátrica¹. Embora a avaliação clínica é geralmente realizada verbalmente, pacientes com sTBI tais como síndrome de vigília não responde ou estado minimamente consciente têm especial dificuldade em saber se eles estão com precisão expressando seus pensamentos e emoções por causa de distúrbios de consciência, interrompeu a função cerebral e distúrbios verbal^2,3. Cuidadores, familiares e equipe médica às vezes são confundidos por imprevisíveis alterações neurológicas ou a falta de resposta que pode resultar de capacidade insuficiente informativos^4,5.

Recentemente, imagens do cérebro multimodal tem sido usada para explorar regional cérebro função^6,7,8,9. O cérebro é o principal consumidor de energia derivada de glicose, com o metabolismo da glicose, fornecendo cerca de 95% do trifosfato de adenosina (ATP) necessária para o cérebro a funcionar a¹⁰. A absorção de [¹⁸F]-fluorodeoxyglucose (FDG) é um marcador para a absorção de glicose pelo tecido cerebral. [¹⁸-F] FDG-PET/CT pode detectar captação FDG [¹⁸F] e é, portanto, uma ferramenta útil para examinar o cérebro função¹¹. Em geral, análise de imagem FDG [¹⁸F] é dividido em duas categorias: ROI análise e análise baseada em voxel (VBA)¹². Relatórios anteriores mostram que a análise ROI é preferencial para o estudo de regiões específicas da lesão traumática. Isto é porque o VBA (como estatístico paramétrico mapeamento [SPM]) requer coregistration e normalização de um cérebro padrão, que não funciona bem em casos de TCE devido a deformação do tecido cerebral como Atrofia cerebral, inchaço, alargamento e encolhimento da espaço ventricular^7,12. Embora vários algoritmos e software foram desenvolvidos para analisar dados de ressonância magnética (MRI), metais usados em cirurgia ortopédica e neurocirurgia geram ruído artefatos^7,12,13 . Recentemente, o uso de photomultipliers com dispositivos de PET/CT melhorou a resolução espacial de PET/CT-derivado de imagens cérebro¹⁴. O protocolo atual enfoca semi-quantitativamente medir glicose absorção através do ROI análise na utilização de FDG-PET/CT [¹⁸F] auto-produzido traçadores FDG [¹⁸F] em pacientes com sTBI.

Protocolo

Este estudo foi realizado em conformidade com o Conselho de revisão institucional (aprovação n º 07-01) e adere aos princípios da declaração de Helsinque. Obteve-se consentimento para utilização de imagem médica de registro e cérebro de representantes legais dos pacientes. O estudo foi realizado após aprovação pelo Comitê de ética institucional (2017-14). Este protocolo foi feito seguindo as orientações da sociedade japonesa de Medicina Nuclear e Associação Europeia de Medicina Nuclear como uma referência^15,16.

1. a seleção dos participantes

1. Obte o consentimento informado para usar os registros médicos e imagens do cérebro dos pacientes de representantes legais dos pacientes. Uma escala de Coma de Glasgow Pontuação ≤ 8 no momento do acidente foram registrada em registro médico^{17,18,19 do cada paciente}.
2. Segure Neurologia, psicologia e conferências de equipe multidisciplinar a cada seis meses para avaliar as manifestações clínicas.
   Nota: Membros da conferência devem incluir a equipe médica, tais como médicos, enfermeiros, fisioterapeutas, terapeutas ocupacionais, fonoaudiólogos, nutricionistas e médicos assistentes sociais. Não se esqueça de verificar constantemente se os pacientes podem se comunicar (verbalmente ou através de) e tomar decisões por si mesmos, porque o estado de excitação e condição neurológica são tipicamente instáveis.
3. Realizar avaliação clínica da função auditiva, função visual, função motora, função oromotor/verbal, função de comunicação, estado de excitação, expressão facial e outras funções relevantes, usando baterias de avaliação padrão como o Coma Recuperação-revista em escala (CRS-R), a escala de Coma de nocicepção e a matriz de lesão de cabeça de Wessex de^21,20,22.
4. Agenda [¹⁸F] FDG-PET/CT varreduras para os pacientes que estão clinicamente estáveis e com segurança podem participar nos exames. Somente aqueles que forneceram consentimento informado agendar ou cujos representantes legais forneceram consentimento informado, tal como consta do formulário de consentimento informado. Programe a aquisição de imagens de FDG-PET/CT [¹⁸F] perto do dia de avaliação clínica.

2. preparação do traçador no laboratório quente FDG [¹⁸F]

1. No laboratório de quente, começam a fabricar os kits de reagentes para a produção automatizada de FDG sob medida para o sintetizador FDG (ver Tabela de materiais). Certifique-se de usar o programa automático para verificar a mobilidade do sistema de bombeamento no sintetizador FDG e certifique-se de que o ar não vaze o reagente. Esterilize a área de contato da máquina (esta é a hora de início).
   Nota: Certifique-se de verificar o monitor de radiação no laboratório quente e usar os dosímetros de radiação portátil para verificar os níveis de radiação de cada pessoa, antes de entrarem no laboratório quente.
2. Verifique o volume de [¹⁶Ó] - água e [¹⁸O] - água e o volume de hélio, hidrogênio e nitrogênio no tanque de gasolina. Verificar se a temperatura da água de torneira para resfriamento primário é abaixo de 25 ° C e para o resfriamento secundário é abaixo dos 22 ° C. Use toda a água em sistema fechado (30 min após o início) para a produção.
3. Começar a irradiação preliminar de [¹⁶Ó]-água no ciclotron (1h após o início). Verifique o monitor para que 2-3 mL de [¹⁶Ó]-água é irradiada em condições ideais (por exemplo, 20 µA, 5 min) na área alvo do ciclotron. Após a irradiação, instalar o frasco de [¹⁶Ó]-água em um calibrador de dose de radioisótopos e medir o nível de radioatividade (ver Tabela de materiais).
   Nota: O decaimento radioativo deve ser calculado usando a seguinte fórmula.
   
   Aqui,
   N(t) é os números núcleos radioativos em t = t segundos;
   N(0) é os números núcleos radioativos em t = 0 segundos;
   T = o Half-Life.
4. Começar a irradiação de [¹⁸O]-água no ciclotron (1 h 30 min após o início). Defina o tempo de bombardeio por até 20 min. e a energia dos prótons colidindo para 16,5 MeV.
5. Inicie o sintetizador FDG de acordo com o operador manual²² (2h após o início). Um procedimento modificado é dada abaixo.
   1. Após a irradiação, usar gás hélio para transferir 2-3 mL da [¹⁸O]-água do ciclotron para o receptor do polypropylene do sintetizador FDG.
   2. Gancho de seringas para os drivers correspondentes de seringa, pressurizar frascos de reagente, dissolver o 1,3,4,6-Tetra-O-acetyl-2-O-trifluoromethanesulfonyl-β-D-mannopyranose em um frasco (7 ± 0,2 mL) de acetonitrilo (pureza ≥ 99.5%) e passe a fita com acetonitrilo.
   3. Após o bombardeio, transferir o irradiados [¹⁶Ó] - água e [¹⁸O] - água para o sintetizador de FDG.
      Nota: Depois que a síntese foi iniciado, o irradiados [¹⁸O]-água se move através de um cartucho de troca de ânion (ver Tabela de materiais). Certifique-se de condição e converter o cartucho para o carbonato antes da síntese.
   4. Após a transferência o eluente contendo a atividade [¹⁸F] sem líquido nos vasos da reação, permitem que o solvente evapore até secar. Durante o processo de secagem, adicionar pequenas quantidades de acetonitrilo para o recipiente de reação 3 x (de cada vez, adicione 80 µ l). Realize a evaporação a 95 ° C, sob vácuo e fluxo de nitrogênio.
   5. Adicione o precursor de manose trifluormetanosulfonato (25 mg) para o resíduo seco após dissolvendo-a em cerca de 3,5 mL de acetonitrilo (com uma pureza de ≥ 99.5%). Ocorre uma reação de substituição nucleofílica a 85 ° C no sintetizador FDG.
   6. Como uma purificação preliminar, misture a solução etiquetada com 26 mL de água destilada. Envie cerca de 4 mL da solução diluída rotulagem volta para o recipiente de reação para recuperar a restante actividade. Transferir a solução através do cartucho de fase reversa (ver Tabela de materiais). Enxágue o cartucho contendo o preso rotulada precursor 4 x usando 10 mL, 10 mL, mL 13 e 13 mL de água destilada sobre as sucessivas lavagens.
   7. Converta o composto acetilado (etiquetado precursor) em FDG dentro da cartucho através de hidrólise alcalina, usando 750 µ l de NaOH de N 2 por 2 min à temperatura ambiente.
   8. Após a hidrólise, recolher a solução alcalina de FDG em 7 mL de água e misture com a solução de neutralização (5 mL de tampão citrato e 1 mL de HCl de N 2).
   9. Purifica a solução resultante de FDG neutralizada.
      1. Transferir a solução FDG neutralizada através de um cartucho de reverso-fase segundo (ver Tabela de materiais), mantendo os compostos parcialmente hydrolyzed e subprodutos apolares.
      2. Passá-lo através de um cartucho de Alumina N (ver Tabela de materiais), mantendo os últimos traços de íons de flúor não tenha reagido [¹⁸F]. Em seguida, passá-lo através de um filtro de 0,22 µm.
      3. Enxaguar a gaveta e cartuchos, filtrar com 3 mL de água para recuperar o FDG residual que resta nas linhas e, em seguida, drenar o FDG para o frasco final, que contém 15-17 mL de líquido.
   10. Realizar uma análise qualitativa do traçador FDG [¹⁸F] (2 h 30 min após o início).
       1. Observe visualmente o frasco. Confirme que é transparente e que não inclui quaisquer partículas.
       2. Medir a quantidade de líquido usando o equilíbrio de um Roberval (deve ser de 15 a 17 mL).
       3. Medir a radioactividade e Half-Life, usando um calibrador de dose de radioisótopos (o mesmo que no passo 2.3, consulte Tabela de materiais) (critério: 105-115 min).
       4. Dispense a 0,5 mL do frasco. Realizar uma teste pureza radioquímica através de análise hidrato de carbono. Use colunas de 3,9 x 300 mm para cromatografia líquida de alta eficiência (consulte a Tabela de materiais) para detectar a radioatividade de pico (mais de 95).
          Nota: Um único pico significa pureza elevada.
       5. Medir o pH (pH 5.0-8.0), usando papel de teste de pH (veja a Tabela de materiais). Medir o residual 4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabiciclo [8.8.8] hexacosane (ver Tabela de materiais) (< 40 ppm) usando papel de teste (ver Tabela de materiais). Medir as endotoxinas com o dispositivo de medição da endotoxina apropriado através da medição de absorbância (ver Tabela de materiais) (0,25 EU/mL). Fazer um teste de esterilidade (não encontrando nenhuma bactéria depois d 8 a 37 ° C).
   11. Encha o frasco coberto por chumbo e o tungstênio com o localizador FDG [¹⁸F] a uma dosagem de 5 MBq/kg de peso corporal.
   12. Transferi o palpador FDG [¹⁸F] do laboratório quente para a sala de trabalho (3 h 25 min após o início).

3. tempo curso para aquisição de imagens cerebrais de FDG-PET/CT [¹⁸F]

1. Agende os pacientes. Certifique-se de informar o pessoal para parar de nutrição e alimentação via gastrostomia. Não pare de fornecimento de água. Os pacientes devem rápida partida 7h antes da aquisição de imagem.
2. Prepare a via venosa para administração de traçador FDG [¹⁸F]. Fixe uma agulha de 22 a 24-G com 5 mL de heparina de sódio (10 unidades/mL) em um dos membros inferiores antes de entrar na área de radiação controlada.
3. Tenho pacientes deitar em uma maca de luz antes de entrar na área de radiação controlada. Trazer os pacientes para a área de radiação controlada e esperar por 30 min, em silêncio, enquanto a equipe médica está em stand by.
4. Verifique novamente a desobstrução da via venosa por desenho o sangue com uma seringa de 10 mL. Medir os níveis de glicose no sangue com um medidor de glicose.
5. Após a transferência do tracer FDG [¹⁸F] do laboratório quente para a sala de trabalho, configurá-lo no sistema de distribuição de auto e injeção (ver Tabela de materiais).
6. Volte a verificar as seguintes informações (através da equipe médica): paciente número de ID, nome, aniversário, altura e peso corporal; o nome do traçador, a quantidade de traçador (água com 3,5 mL do tracer FDG [¹⁸F] + 12 mL de soro fisiológico), a radioatividade programada (5 MBq/kg), o tempo de injeção, o número de rastreamento-lote FDG [¹⁸F], a velocidade de injeção (normalmente, 0,3 mL/s) e o nível de radioatividade que foi medida no laboratório quente.
7. A medição automática de radioactividade preinjected que aparece no visor do sistema de injeção e distribuição automática de registro.
8. Injete o [¹⁸F] FDG rastreadoras através de via venosa preparada no passo 3.2 (3 h 30 min após o início).
9. O volume residual do traçador FDG [¹⁸F], que é mostrado automaticamente no visor do sistema de injeção e distribuição automática de registro.
10. Ter os pacientes esperar na sala de espera da área de radiação controlada por 50 min.
11. Transferir os pacientes na sala de espera para a máquina de PET/CT (ver Tabela de materiais). Grave as imagens do cérebro por 10 min (4 h 30 min após o início).
    Nota: Os parâmetros de imagem para imagens de FDG-PET/CT [¹⁸F] são o modo de lista de 10 min. Reconstrua os dados de caixas de 10 min. Os dados abaixo dos 3 min não são usados porque os sinais de baixa intensidade não são adequados. Definir parâmetros de reconstrução, a imagem: um algoritmo de reconstrução de maximização de expectativa regularizada sequencial bloco (ver Tabela de materiais); o tamanho da matriz = 192; o campo de visão = 25 cm; Β-valor: 100-200; filtro de eixo z: nenhum.
12. Depois de tomar as imagens, verifique a área de injeção de extravasamento. Descarte toda urina se o paciente tem um cateter de mictório com saco de urina.
13. Remova o paciente da zona de radiação controlada (4 h 50 min após o início).
    Nota: Consulte a Figura 1 para um diagrama esquemático do calendário de eventos (procedimento paciente e síntese do traçador FDG [¹⁸F]).

4. análise das imagens FDG-PET-CT [¹⁸F]

1. Avaliar todos os dados de imagem para uma medição de valor (SUV) de absorção padronizado usando o software de imagem (consulte a Tabela de materiais).
2. Selecione os pacientes.
3. Atribua os dados no fluxo de trabalho de Oncologia MM .
4. Clique no botão para Functional navegadores.
5. Clique o VOI (volume de de interesse) limiar botão.
6. Defina a esfera VOI para o navegador tridimensional.
   Nota: O SUV máximo (SUVmax) e o SUV médio (SUVmean) automaticamente são medidos para o VOI de acordo com o limite de SUVmax escolhido. Certifique-se de desenhar uma borda ao redor do alvo VOI no navegador usando a esfera tridimensional, excluindo outros alvos, músculos extra-oculares e o couro cabeludo, porque eles tendem a perturbar o limite conjunto de SUV. Verifique a zona-alvo fatias axiais, coronais e sagitais.
7. Depois de selecionar todos os ajustes corretos, clique no botão Editar a medida .
8. Altere o valor de limite (por exemplo, 50%) do VOI e clique Okey.
9. Registro do SUVmax, SUVmean, volume de destino e limiar da área-alvo, que são medidos automaticamente.
10. Para estericamente Visualizar o metabolismo da glicose da superfície do cérebro inteiro, use o software (consulte a Tabela de materiais) para definir um mapa de cores para as imagens de FDG-PET/CT [¹⁸F] com base na glicemia.
11. Finalmente, compare a avaliação clínica com as imagens de FDG-PET/CT [¹⁸F].

Resultados

Um homem de 63 anos, que tinha sido atropelado por um carro enquanto o ciclismo foi trazido para a sala de emergência através de ambulância. O exame revelou uma pontuação da escala de Coma de Glasgow de 7 (abertura de olho = 1, melhor resposta verbal = 2, melhor resposta motora = 4), anisocoria (certo: 2 mm e esquerda: 3 mm) e uma resposta negativa da córnea¹⁷. A tomografia da cabeça mostrou hemorragia subaracnoide e intracraniana e uma fratura no c...

Discussão

Este protocolo fornece os meios para realizar uma série de cérebro-glicose avaliações metabólicas com a utilização de FDG-PET/CT [¹⁸F] auto-produziram traçador FDG [¹⁸F] em uma única instituição.

A produção do tracer FDG [¹⁸F] segue o procedimento descrito no manual do operador FDG sintetizador; no entanto, o cuidado é necessário em relação a três pontos. Em primeiro lugar, o bombardeamento tempo e energia (etapa 2.5) devem ser ajustadas de ac...

Materiais

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.