Die Quantifizierung der atherosklerotischen Plaque Aktivität und Gefäßentzündungen mit [18-F] Fluordeoxyglukose Positronen Emissions Tomographie / Computertomographie (FDG-PET/CT)

Zusammenfassung

Es besteht großer Bedarf an Atherosklerose nichtinvasiv zu identifizieren, und hier zeigen wir, wie FDG-PET/CT verwendet werden, um nachzuweisen und zu quantifizieren atherosklerotischen Plaque-Aktivität und Gefäßentzündung werden.

Zusammenfassung

Herkömmliche nicht-invasiven bildgebenden Verfahren wie der Arteriosklerose der Koronararterien Kalzium (CAC) ¹ und Carotis-Intima-Media Dicke (IMT-C) ² geben Auskunft über die Belastung durch Krankheit. Doch trotz mehrerer Validierungsstudien der CAC ^3-5 und C-IMT ^2,6, sind diese Modalitäten nicht genau bestimmen Plaque Merkmale ^7,8, und die Zusammensetzung und entzündlichen Zustand der Plaque bestimmen ihre Stabilität und damit das Risiko der klinischen Ereignisse ^13.09.

^[18 F]-2-fluor-2-desoxy-D-Glucose (FDG)-Bildgebung mit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) / Computertomographie (CT) wurde intensiv bei onkologischen Stoffwechsel ^14,15 untersucht. Studien unter Verwendung von Tiermodellen und Immunhistochemie in Menschen zeigen, dass FDG-PET/CT besonders empfindlich zum Erfassen Makrophagenaktivität ^16, eine wichtige zelluläre Entzündung in den Gefäßwänden ist. Moerneut vor kurzem haben wir ^17,18 und andere gezeigt, dass FDG-PET/CT hochpräzise, ​​neuartige Messungen der entzündlichen Aktivität der Aktivität von atherosklerotischen Plaques in großen und mittleren Arterien ^9,16,19,20 ermöglicht. FDG-PET/CT Studien haben viele Vorteile gegenüber anderen bildgebenden Verfahren: 1) einen hohen Kontrast Auflösung; 2) Quantifizierung der Plaque-Volumens und die metabolische Aktivität ermöglicht für multi-modale atherosklerotischen Plaque Quantifizierung; 3) dynamisch, in Echtzeit, in-vivo-Bildgebung; 4) minimal Betreiber Abhängigkeit. Schließlich hat Gefäßentzündung durch FDG-PET/CT erkannt wurde gezeigt, dass kardiovaskuläre (CV) Ereignisse unabhängig von traditionellen Risikofaktoren ^21,22 vorherzusagen und ist auch sehr mit der Gesamtbelastung durch Atherosklerose ²³ zugeordnet. Plaque-Aktivität durch FDG-PET/CT moduliert wird durch bekannte positive CV Interventionen wie kurzfristige (12 Wochen) Statintherapie ²⁴ sowie längerfristige therapeutische Veränderungen im Lebensstil (16 Monate) ^25. Die derzeitige Methodik zur Quantifizierung der FDG-Anreicherung in atherosklerotischen Plaque besteht in der Messung des standardisierten Aufnahme-Wert (SUV) einer Arterie des Interesses und des venösen Blut-Pool, um ein Ziel zu Hintergrund-Verhältnis (TBR), die durch Division berechnet wird berechnet die arterielle SUV durch die venöse Blut-Pool-SUV. Dieses Verfahren hat gezeigt, dass eine stabile, reproduzierbare Phänotyp im Laufe der Zeit darstellen, weist eine hohe Empfindlichkeit zum Nachweis von vaskulärer Entzündungen, und hat auch eine hohe inter-und Intra-Readers Zuverlässigkeit ^26. Hier präsentieren wir unsere Methodik zur Vorbereitung des Patienten, Bildaufnahme, und die Quantifizierung von atherosklerotischen Plaque-Aktivität und Gefäßentzündungen mit SUV, TBR, und eine globale Parameter namens der metabolischen volumetrische Produkt (MVP). Diese Ansätze angewendet werden, um vaskuläre Entzündungen in verschiedenen Studie Proben von Interesse in einer konsistenten Art und Weise zu beurteilen, wie wir in mehreren früheren Veröffentlichungen gezeigt haben. ^{9,20,27,28 <}/ Sup>

Protokoll

1. Patientenvorbereitung und Erhalt von Bildern

1. Sichern Sie mindestens eine Stunde Bildgebung Zeitschlitz auf einer PET / CT-Scanner, vorzugsweise einen mit der Zeit-of-Flight-Funktionen für eine verbesserte Bildqualität. An unserer Hochschule, verwenden wir ein GEMINI TF-Scanner, der die neueste PET / CT-System von Philips Medizin Systeme ist und kombiniert einen PET-Scanner auf LYSO Detektoren mit einem 16-Zeilen Brilliance CT-System basiert.
2. Haben Themen schnell für 8 Stunden vor der FDG-PET/CT Scan. Überprüfen Sie Nüchternblutzucker-Werte (FSG) Ebenen mit einer Fingerkuppe an Serum-Glukose <200 mg / dl vor der FDG-Verwaltung zu gewährleisten. Dies gewährleistet, dass Glukose im Körper nicht mit FDG konkurrieren.
3. Wenn FSG <200 mg / dl, legen Sie keine kleiner als eine 20-Gauge-intravenöse (IV) Linie um die Radiotracer (FDG) IV verwalten. Verwalten von rund 5,2 MBq / kg von FDG.
4. ~ 60 Minuten nach intravenöser Gabe von FDG, führen niedrige Dosis der CT-Bildgebung des gesamten Körpers. Dann erwerben PET-EmissionBilder aus dem Schädel Scheitel bis zu den Zehen. Auf der insbesondere PET / CT 1.1 aufgeführten), Bildrekonstruktion wird typischerweise unter Verwendung eines List-Mode-Maximum-Likelihood Expectation-Maximization (ML-EM) Algorithmus mit 33 geordneten Teilmengen und 3 Iterationen, wobei das System Modell umfasst Time-of- Flug sowie Normalisierung, Dämpfung, randoms, und streuen Korrekturen. Reskalierten low-dose CT-Bilder sind für Schwächungskorrektur der PET-Bilder in einer automatisierten Weise genutzt, was zu einer verminderten Untersuchungszeit und eine verbesserte Bildqualität in Bezug auf externe radioaktive Quelle Schwächungskorrektur auf PET nur Maschinen eingesetzt.

2. PET-Bild Qualitative Auswertung

1. Interpretieren axiale, sagittale und koronale PET Rekonstruktionen mit und ohne Schwächungskorrektur mit niedriger Dosis ohne Kontrastmittel CT-Bilder für die räumliche Abgrenzung der vaskulären Strukturen von Interesse sind, sowie für exakte anatomische Zuordnung der Bereiche erhöhter Aufnahme Radiotracer SEen auf PET-Bildern.

3. PET-Bild Quantitative Auswertung

1. Nach qualitativen Prüfung der Bilder, Grenzen zu identifizieren, um die Aorta in die folgenden Abschnitte zu unterteilen: Aorta ascendens, Aortenbogen, Aorta descendens, Nebenniere Bauchaorta und infrarenalen Bauchaorta. Der Einfachheit halber kann der Aortenbogen durch diese Abschnitte der Aorta, die als zusammenhängend auf die transversale Bilder bei der Bewegung in kraniokaudaler Richtung, wobei die aufsteigenden und absteigenden Abschnitten der thorakalen Aorta nicht angezeigt wird, um verbunden zu sein scheinen definiert werden. Der Ursprung des Truncus coeliacus kann als anatomische Landmarke zwischen die Aorta descendens und Bauchaorta und den Nierenarterien dienen als anatomische Landmarke zwischen den Nebennieren und infrarenalen Segmente der Bauchaorta verwendet werden.
2. Arterielle FDG-Aufnahme (als Maß für die arterielle Entzündung) in den Beinen und Hals wird, indem eine Region intere gemessenst (ROI) um jeden interessierenden Arterie auf Scheiben der koregistrierten quer PET / CT-Bilder, die durch die Arterie passieren. Im Falle der Aorta, beginnend mit dem am meisten überlegen Aorten-Scheibe, sorgfältig zu ziehen jedes ROI, den gesamten Bereich der FDG-Aufnahme auf dieser Scheibe sind unter Vermeidung andere umgebende Gewebe mit erhöhter Radiotracer-Aufnahme (Abbildung 1). Dieses Bild wurde von einem Patienten in unserer alternden und Atherosklerose Studie wurden ²⁰ übernommen.
3. Als nächstes mit dedizierten PET / CT-Bildanalyse-Software, um die SUV pro Stück berechnen [an unserer Hochschule, nutzen wir Extended Brilliance Workstation, Philips Healthcare, Bellevue, WA] die maximale und mittlere standardisierte Aufnahme-Wert (SUV) der einzelnen ROI gemessen wird ( Abbildung 2). Dieses Bild wurde von einem Patienten in unserer alternden und Atherosklerose Studie wurden ²⁰ übernommen.
4. Wiederholen Sie diesen Vorgang für PET-Scan Scheiben, die durch die Arterien von Interesse in regelmäßigen Abständen passieren (zB alle 5 - 20 mm). Die gesamteAnzahl der Scheiben wird von Person zu Person je nach Habitus und anatomische Variation unterscheiden.
5. Suchen Sie die untere Hohlvene (IVC) in den Unterleib, wo mindestens 6-8 zusammenhängenden Scheiben sichtbar gemacht werden kann. Legen Sie eine ROI um die IVC auf jeder transversale Scheibe an mindestens 8 venösen erhalten bedeuten SUV-Messungen, die für das Tissue-Hintergrund-Verhältnis (TBR) Berechnung verwendet werden, wie später beschrieben wird.

4. Imaging Outcome Berechnungen

1. Durchschnittliche arterielle Scheibe SUVs (mit mittleren und maximalen Werte) über alle Scheiben, die durch eine Arterie (zB Halsschlagader) oder arteriellen Segment von Interesse (z. B. Aorta ascendens, Aortenbogen, Aorta descendens, Nebenniere Bauchaorta, infrarenalen Bauchaorta) zu generieren und maximalen bedeuten SUV SUV-Messungen für jede Arterie oder arteriellen Segment von Interesse. Diese Parameter dienen als ein Ergebnis Messgrösse für den durchschnittlichen Belastung der Atherosklerose in einer Arterie oder arteriellen Segment von Interesse. Notieren Sie sich die Standardabweichung der SUVs vom Slice-Messungen für statistische Auswertungen erhalten.
2. Dann teilt die arterielle oder arteriellen Segment SUV bedeuten, durch die venöse bedeuten SUV in 3,4 Schritt zur Normierung erhalten. Das Ergebnis ist eine arterielle oder arterielles Segment TBR Maßnahme, die als Ergebnis für eine andere atherosklerotischen Plaque-Aktivität dient.
3. Schließlich wird in dem Bemühen, die weltweite Belastung durch Atherosklerose in einer Arterie oder arteriellen Segment von Interesse zu verstehen, multiplizieren Sie jede mittlere arterielle SUV pro Scheibe ROI durch die Scheibe ROI Volumen (berechnet durch Multiplikation der Fläche des ROI durch die Schichtdicke) erhalten und Summe über alle Scheiben, die durch eine Arterie oder arteriellen Segment von Interesse. Dies ergibt arteriellen oder arteriellen Segment bedeuten, Stoffwechsel-volumetrische Produkt (MVP) als drittes Ergebnis für die Messung des Plaque-Aktivität und Belastung. Zu beachten ist, werden die Regionen in einem Gefäß von Interesse, die keine metabolische Aktivität haben wenig der MVP beitragen undDaher ist dieser Parameter noch gültig als eine Maßnahme der aktiven Plaque.
4. Sollte ein führt die Summierung der Aorta mittleren MVPs in 4,3 über alle Schichten durch die Aorta aufgeführt, ist das Ergebnis der globalen entzündlichen Last (GIB), der als vierter Ausgang zur Messung der atherosklerotischen Plaque-Aktivität und Atherosklerose dient in der Aorta sein .

Ein Beispiel von Werten für diese vier Ergebnissen, die von einem einzelnen Patienten als Teil eines laufenden Studie wurden ¹⁸ bei Psoriasis abgeleitet worden sind, ist in Tabelle 1 gezeigt.

5. Repräsentative Ergebnisse

Die folgende Tabelle zeigt verschiedene Methoden zur Bestimmung der Ergebnisse für die atherosklerotischen Plaque-Aktivität und vaskulärer Entzündung durch FDG-PET/CT bei einem einzelnen Patienten mit Psoriasis nachgewiesen.

Arteriellen Segment (Anzahl der Scheiben)	SUVmean (SD)	TBR (SD)	MVP (SD)	GIB (SD)
Aufsteigenden Aorta (n = 8)	1.43 (0.24)	1.31 (0.18)	5.68 (3.08)	53.99 (19.50)
Aortenbogen (n = 5)	1.38 (0.25)	1.30 (0.22)	8.88 (4.94)	59.85 (18.66)
Aorta descendens (n ​​= 20)	1.42 (0.20)	1.29 (0.19)	3.11 (0.98)	125.66 (53.11)
Suprarenale Bauchaorta (n = 29)	1.40 (0.19)	1.26 (0.17)	2.37 (0.66)	50,75 (17,64)
Infrarenalen Bauchaorta (n = 26)	1.38 (0.21)	1.20 (0.16)	1.72 (0.54)	45.80 (10.86)

Abbildung 1. PET-Bildern. Eine Reihe von repräsentativen Ergebnissen der ersten PET-Rekonstruktion Bilder von einem Patienten in unserer Studie des Alterns und der Atherosklerose ^20, die FDG-Aufnahme zeigen, in: A) die iliaca und femoralis; B) Kniekehlenarterien; C) Bauchaorta; D) Aortenbogen.

Abbildung 2. Region of Interest (ROI) Platzierung. Eine quer fusionierten FDG-PET/CT Bild wird auf der Ebene der proximalen Aorta descendens von einem Patienten in unserer Studie des Alterns und der Atherosklerose ²⁰ gezeigt. Der ROI ist rund um die Aorta descendens platziert, und die Software berechnet bedeuten, SUV, SUV-Maximum, und Bereich der ROI in mm ^2. Dies ist für eine Scheibe von Daten durch diese arterielles Segment von Interesse, und die Technik wird dann für alle Scheiben durch jedes Segment der Aorta wiederholt.

Diskussion

Die hier vorgestellte Methode ist einfach durchzuführen und können nützliche Informationen über atherosklerotischen Plaque-Aktivität und vaskuläre Entzündung zu einer klinisch signifikanten arteriellen Betten zu erhalten. Es gibt einige wichtige Merkmale dieser Analyse Ansatz, der Schwerpunkt versichern: 1) Wir verwenden ein hochwertiges PET / CT-Scanner, der 16 Detektorzeilen hat und mit Time of Flight-Fähigkeit; 2) Wir verwenden zwei erfahrenen Beobachtern Verblindung der klinischen Informationen, um Messungen...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bezeichnung des Geräts	Firma
GEMINI TF PET / CT-Scanner	Philips Healthcare
Extended Brilliance Workstation	Philips Healthcare