Количественная оценка активности атеросклеротического налета и воспаления сосудистой помощи [18 F] фтордезоксиглюкозы позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии (FDG-PET/CT)

Резюме

Существует большая необходимость выявления атеросклероза неинвазивным, и здесь мы демонстрируем FDG-PET/CT может быть использована для выявления и количественной атеросклеротической бляшки деятельности и сосудистого воспаления.

Аннотация

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)¹ and carotid intimal medial thickness (C-IMT)² provide information about the burden of disease. However, despite multiple validation studies of CAC^3-5, and C-IMT^2,6, these modalities do not accurately assess plaque characteristics^7,8, and the composition and inflammatory state of the plaque determine its stability and, therefore, the risk of clinical events^9-13.

[¹⁸F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG) imaging using positron-emission tomography (PET)/computed tomography (CT) has been extensively studied in oncologic metabolism^14,15. Studies using animal models and immunohistochemistry in humans show that FDG-PET/CT is exquisitely sensitive for detecting macrophage activity¹⁶, an important source of cellular inflammation in vessel walls. More recently, we^17,18 and others have shown that FDG-PET/CT enables highly precise, novel measurements of inflammatory activity of activity of atherosclerotic plaques in large and medium-sized arteries^9,16,19,20. FDG-PET/CT studies have many advantages over other imaging modalities: 1) high contrast resolution; 2) quantification of plaque volume and metabolic activity allowing for multi-modal atherosclerotic plaque quantification; 3) dynamic, real-time, in vivo imaging; 4) minimal operator dependence. Finally, vascular inflammation detected by FDG-PET/CT has been shown to predict cardiovascular (CV) events independent of traditional risk factors^21,22 and is also highly associated with overall burden of atherosclerosis²³. Plaque activity by FDG-PET/CT is modulated by known beneficial CV interventions such as short term (12 week) statin therapy²⁴ as well as longer term therapeutic lifestyle changes (16 months)²⁵.

The current methodology for quantification of FDG uptake in atherosclerotic plaque involves measurement of the standardized uptake value (SUV) of an artery of interest and of the venous blood pool in order to calculate a target to background ratio (TBR), which is calculated by dividing the arterial SUV by the venous blood pool SUV. This method has shown to represent a stable, reproducible phenotype over time, has a high sensitivity for detection of vascular inflammation, and also has high inter-and intra-reader reliability²⁶. Here we present our methodology for patient preparation, image acquisition, and quantification of atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation using SUV, TBR, and a global parameter called the metabolic volumetric product (MVP). These approaches may be applied to assess vascular inflammation in various study samples of interest in a consistent fashion as we have shown in several prior publications.^9,20,27,28

протокол

1. Подготовка пациента и получение изображения

1. Безопасность по крайней мере один час изображений тайм-слот на ПЭТ / КТ сканер, желательно, со временем пролета возможности для улучшения качества изображения. В нашем институте мы используем Близнецы TF сканер, который является новейшим ПЭТ / КТ системы от Philips Медицинские системы и сочетает в ПЭТ-сканер на основе детекторов лизо с 16-часть системы Brilliance CT.
2. У предметов быстро в течение 8 часов до начала сканирования FDG-PET/CT. Проверьте уровень глюкозы натощак (FSG) уровнях с использованием пальца обеспечить уровень глюкозы <200 мг / дл до ФДГ администрации. Это гарантирует, что глюкозы в организме не будет конкурировать с ФДГ.
3. Если ФСГ <200 мг / дл, вставить не меньше 20 калибра внутривенно (IV) линии для управления радиотрейсер (ФДГ) IV. Администрирование примерно 5,2 МБк / кг ФДГ.
4. ~ 60 минут после внутривенного введения ФДГ, выполнить низкие дозы КТ всего тела. После приобретения ПЭТ выбросовизображения с черепом вершины до кончиков пальцев. В частности ПЭТ / КТ, перечисленных в 1.1), восстановление изображений, как правило, осуществляется с помощью списка в режиме максимального правдоподобия максимизации ожидания (ML-EM) алгоритм с 33 упорядоченные подмножества и 3 итераций, где система модели включает в себя время- полета, а также нормализация, затухание, Randoms, и разброс исправления. Новая шкала низкие дозы КТ используются для ослабления коррекции ПЭТ в автоматическом режиме, что приводит к снижению времени осмотра и улучшенное качество изображения по отношению к внешним радиоактивных коррекции ослабления источников используется на ПЭТ только машины.

2. ПЭТ оценки качественных изображений

1. Интерпретировать осевой, сагиттальной и корональной ПЭТ реконструкции и без ослабления коррекции использовании низких доз неконтрастным КТ для пространственного разграничения сосудистых структур интерес, а также для точной анатомической локализации областей повышенного радиотрейсер поглощение себеан на ПЭТ.

3. ПЭТ-изображения Количественная оценка

1. После качественного обзора изображения, определить границы разделить аорты в следующих разделах: восходящей аорты, дуги аорты, нисходящей грудной аорты, надпочечников брюшной аорты, и инфраренального брюшной аорты. Для простоты, дуги аорты могут быть определены те части грудной аорты, которые появляются в смежных сегментов на поперечных изображения при движении в краниокаудальном направлении, где восходящей и нисходящей части грудной аорты не будет, как представляется, связаны между собой. Происхождение целиакией артерии может быть использован в качестве анатомического вехой между нисходящей грудной аорты и брюшной аорты и почечных артерий служат анатомические вехой между надпочечников и инфраренального сегмента брюшной аорты.
2. Артериальная ФДГ поглощения (в качестве меры артериального воспаления) в ногах и шее измеряется путем размещения области intereм (ROI) по каждой артерии процентов по ломтиками coregistered поперечной ПЭТ / КТ изображений, которые проходят через артерии. В случае аорты, начиная с самой превосходной аорты ломтик, аккуратно нарисуйте каждый ROI включить всю площадь поглощения ФДГ на ту часть, избегая при этом другие окружающие ткани с повышенным потреблением радиотрейсер (рис. 1). Этот образ был взят от больного в нашем старения и атеросклероза исследования ^20.
3. Далее, используя специальные ПЭТ / КТ изображений программное обеспечение анализа для расчета внедорожник в часть [в нашем институте мы используем расширенный станции Brilliance, Philips Healthcare, Bothell, WA] максимальное и среднее значения стандартизированных поглощения (SUV) каждого измеряют ROI ( Рисунок 2). Этот образ был взят от больного в нашем старения и атеросклероза исследования ^20.
4. Повторите эту процедуру для ПЭТ-сканирование кусочки, которые проходят через артерии интерес через регулярные промежутки времени (например, каждые 5 - 20 мм). Общаяколичество кусочков будет отличаться от субъекта к субъекту в зависимости от телосложения и анатомические изменения.
5. Найдите нижней полой вены (НПВ) в брюшную полость, где по крайней мере 6-8 смежных кусочки могут быть визуализированы. Поместите ROI около нижней полой вены на каждый поперечный срез, чтобы получить по крайней мере 8 венозной означает внедорожник измерений, которые будут использоваться для тканей к фону (TBR) расчет, как описано ниже.

4. Расчеты изображения Результат

1. Среднее артериальное внедорожников часть (используя среднее и максимальное значения) по всем кусочки, проходящие через артерии (например, сонной артерии) или артериального сегмента интерес (например, восходящей аорты, дуги аорты, нисходящей грудной аорты, надпочечников брюшной аорты, инфраренального брюшной аорты) генерировать означает внедорожников и SUV максимальную измерений для каждого артерии или артериальной сегменте интерес. Эти параметры служат одним из результатов мера средней нагрузки в течение атеросклероза артерий и артериальной сегменте интерес. Запись стандартного отклонения внедорожников получить срез измерений для статистического анализа.
2. Затем разделите артериальном или артериального сегмента SUV означает по венозной имею в виду внедорожник, полученный на стадии 3.4 для нормализации целей. В результате артериальная или артериального сегмента TBR мера, которая служит еще одним результатом для атеросклеротической бляшки деятельности.
3. Наконец, в попытке понять глобального бремени болезней в атеросклеротической артерии или артериального сегмента интерес, умножьте каждое среднее артериальное внедорожник получил за кусок ROI по объему часть ROI (рассчитывается путем умножения площади ROI от толщины среза) и сумму по всем кусочки, проходящие через артерии и артериального сегмента интерес. Это дает артериальной или артериального сегмента означает, обменно-объемный продукт (MVP) в качестве третьего результата для измерения активности налета и нагрузки. Следует отметить, что регионы в сосуд интересов, которые не имеют метаболической активности будет способствовать мало MVP иТаким образом, этот параметр остается в силе как меру активный налет.
4. Если выполняется суммирование аорты среднего MVPs перечисленных в п. 4.3 на всех кусочков, проходящих через аорту, то результатом будет глобальное бремя воспалительные (GIB), который будет служить в качестве четвертого результата измерения атеросклеротической бляшки деятельности и атеросклероза в аорте .

Пример значения для этих четырех результатов, которые были получены от одного пациента в рамках текущего исследования ¹⁸ псориаза показано в таблице 1.

5. Представитель Результаты

В таблице ниже приведены различные методы определения результатов деятельности для атеросклеротических бляшек и сосудистого воспаления обнаружены FDG-PET/CT в одного пациента с псориазом.

Артериальная сегмента (количество срезов)	SUVmean (SD)	TBR (SD)	MVP (SD)	GIB (SD)
Восходящей аорты (п = 8)	1.43 (0.24)	1.31 (0.18)	5.68 (3.08)	53.99 (19.50)
Дуги аорты (п = 5)	1.38 (0.25)	1.30 (0.22)	8.88 (4.94)	59.85 (18.66)
Нисходящей грудной аорты (п = 20)	1.42 (0.20)	1.29 (0.19)	3.11 (0.98)	125,66 (53,11)
Надпочечников брюшной аорты (п = 29)	1.40 (0.19)	1.26 (0.17)	2.37 (0.66)	50.75 (17.64)
Инфраренального брюшной аорты (п = 26)	1.38 (0.21)	1.20 (0.16)	1.72 (0.54)	45.80 (10.86)

Рисунок 1. ПЭТ. Серия представитель результаты первоначальных ПЭТ реконструкции у пациента в исследовании старения и атеросклероза ^20, которые демонстрируют ФДГ поглощения: а) в подвздошных и бедренных артерий, В) подколенной артерии; C) брюшной аорты, D) дуги аорты.

Рисунок 2. Область интереса (ROI) размещения. Поперечной плавленого изображение FDG-PET/CT показано на уровне проксимальных нисходящей грудной аорты у пациента в исследовании старения и атеросклероза ^20. ROI находится около нисходящей грудной аорты, и программа будет рассчитана означает, внедорожник, максимально внедорожник, и площадь ROI в мм ^2. Это на один срез данных по этому сегменту артериальной интерес, и техника повторяется для всех кусочков, проходящих через каждый сегмент аорты.

Обсуждение

Методология, представленная здесь, просто выполнить, и может дать полезную информацию о деятельности атеросклеротической бляшки и сосудистого воспаления в клинически значимой артериальной кровати. Есть несколько важных особенностей этого анализа подход, который гарантирует вниман?...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Наименование оборудования	Компания
Близнецы TF ПЭТ / КТ сканер	Philips Healthcare
Расширенный станции Brilliance	Philips Healthcare