Valutazione semi-quantitativa utilizzando [18F] FDG Tracer in pazienti con trauma cranico severo
Summary
[18F]-tomografia computata di tomografia a emissione di positroni del fluorodeoxyglucose (FDG) è utile per studiare il metabolismo del glucosio legato alla funzione del cervello. Qui, presentiamo un protocollo per un tracciante FDG [18F] set-up e valutazione semiquantitativa dell’analisi dell’area di interesse per aree cerebrali mirata associata con le manifestazioni cliniche in pazienti con la ferita di cervello traumatica severa.
Abstract
Pazienti con la ferita di cervello traumatica severa (sTBI) hanno difficoltà sapendo se accuratamente essi esprimono i loro pensieri e le emozioni a causa di disturbi della coscienza, interrotto superiore funzione del cervello e disturbi verbali. In conseguenza di un’insufficiente capacità di comunicare, valutazioni obiettive sono necessari da membri della famiglia, personale medico e gli operatori sanitari. Una tale valutazione è la valutazione delle zone del cervello funzionante. Recentemente, l’imaging multimodale cerebrale è stato utilizzato per esplorare la funzione delle zone del cervello danneggiato. [18F]-tomografia computata di tomografia a emissione di positroni del fluorodeoxyglucose ([18F] FDG-PET/CT) è uno strumento di successo per l’esame di funzione del cervello. Tuttavia, la valutazione del metabolismo del glucosio del cervello basata su [18F] FDG-PET/CT non è standardizzato e dipende da diversi parametri variabili, come pure le condizioni del paziente. Qui, descriviamo una serie di protocolli per la valutazione semiquantitativa per un’analisi di immagine di regione di interesse (ROI) utilizzando autoprodotto [18F] FDG traccianti in pazienti con sTBI. Il protocollo si concentra sui partecipanti di screening, preparando il tracciante FDG [18F] in laboratorio caldo, pianificazione l’acquisizione di immagini del cervello [18F] FDG-PET/CT e metabolismo del glucosio, utilizzando l’analisi ROI da un’area del cervello mirato di misura.
Introduction
Pazienti con sTBI sono presentati con imprevedibili Difficoltà neurologiche nel corso di riabilitazione che includono deficit motori, deficit sensitivi e instabilità psichiatrici1. Anche se la valutazione clinica è generalmente eseguita verbalmente, i pazienti con sTBI come la sindrome di veglia non risponde o stato di minima coscienza hanno particolari difficoltà nel sapere se essi sono accuratamente esprimendo i loro pensieri e le emozioni a causa di disturbi della coscienza, interrotto più alta funzione del cervello e dispersioni verbale2,3. Membri della famiglia, personale medico e gli operatori sanitari sono a volte confusi da imprevedibili cambiamenti neurologici o la mancanza di risposta che può derivare dall’insufficiente capacità communicatory4,5.
Recentemente, l’imaging multimodale cerebrale è stato utilizzato per esplorare regionale del cervello funzione6,7,8,9. Il cervello è il principale consumatore di energia glucosio-derivati, con il metabolismo di glucosio fornisce circa il 95% di adenosina trifosfato (ATP) necessario per il cervello a funzionare10. L’assorbimento di [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) è un indicatore per l’assorbimento di glucosio dal tessuto cerebrale. [18F] FDG-PET/CT in grado di rilevare la captazione di FDG [18F] ed è, pertanto, uno strumento utile per l’esame del cervello funzione11. In generale, analisi dell’immagine [18F] FDG sono diviso in due categorie: ROI analysis e analisi voxel-based (VBA)12. I rapporti precedenti mostrano che analisi del ROI sono comodo per lo studio di specifiche regioni della ferita traumatica. Questo è perché VBA (ad esempio di mappatura statistica parametrica [SPM]) richiede coregistrazione e normalizzazione di un cervello standard, che non funziona bene in casi di trauma cranico dovuto alla deformazione del tessuto del cervello come l’atrofia del cervello, gonfiore, allargamento e restringimento delle spazio ventricolare7,12. Sebbene vari algoritmi e software sono stati sviluppati per l’analisi dei dati di risonanza magnetica (MRI), metalli usati in chirurgia ortopedica e neurochirurgica generano rumore manufatti7,12,13 . Recentemente, l’uso di fotomoltiplicatori con dispositivi di PET/CT ha migliorato la risoluzione spaziale di PET/CT-derivato cervello immagini14. Il protocollo attuale si concentra su semiquantitativo di misurazione del glucosio assorbimento via ROI analisi [18F] FDG-PET/CT utilizzando autoprodotto [18F] elementi traccianti FDG in pazienti con sTBI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo fornisce i mezzi per condurre una serie di cervello-glucosio valutazione metaboliche con [18F] FDG-PET/CT usando autoprodotto tracciante FDG [18F] ad una singola istituzione.
La produzione del tracciante FDG [18F] segue la procedura descritta nel manuale dell’operatore FDG sintetizzatore; Tuttavia, la cautela è necessaria per quanto riguarda i tre punti. In primo luogo, il bombardamento di tempo e di energia (punto 2.5) dovrebbe essere regola…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare il Dr. Uchino in ospedale Sousen per tutte le procedure. Gli autori ringraziano anche Adam Phillips dal gruppo Esposito (www.edanzediting.com/ac) per la modifica di un progetto di questo manoscritto.
Materials
| 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 18×100 | Tochigiseiko | AT511-ST-004 | |
| TSK sterilized injection needle 18×60 | Tochigiseiko | AT511-ST-002 | |
| TSK sterilized injection needle 21×65 | 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 18×38 | Terumo | NN-1838R | |
| Injection needle 21×38 | 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. |
References
- Godbolt, A. K., et al. Disorders of consciousness after severe traumatic brain injury: a Swedish-Icelandic study of incidence, outcomes and implications for optimizing care pathways. Journal of Rehabilitation Medicine. 45 (8), 741-748 (2013).
- Klingshirn, H., et al. Quality of evidence of rehabilitation interventions in long-term care for people with severe disorders of consciousness after brain injury: A systematic review. Journal of Rehabilitation Medicine. 47 (7), 577-585 (2015).
- Fischer, D. B., Truog, R. D. What is a reflex? A guide for understanding disorders of consciousness. Neurology. 85 (6), 543-548 (2015).
- Klingshirn, H., et al. RECAPDOC – a questionnaire for the documentation of rehabilitation care utilization in individuals with disorders of consciousness in long-term care in Germany: development and pretesting. BMC Health Services Research. 18 (1), 329 (2018).
- Stéfan, A., Mathé, J. F. SOFMER group. What are the disruptive symptoms of behavioral disorders after traumatic brain injury? A systematic review leading to recommendations for good practices. Annals of Physical and Rehabilitation. 59, 5-17 (2016).
- Liu, S., et al. Multimodal neuroimaging computing: a review of the applications in neuropsychiatric disorders. Brain Informatics. 2 (3), 167-180 (2015).
- Wong, K. P., et al. A semi-automated workflow solution for multimodal neuroimaging: application to patients with traumatic brain injury. Brain Informatics. 3 (1), 1-15 (2016).
- Chennu, S., et al. Brain networks predict metabolism, diagnosis and prognosis at the bedside in disorders of consciousness. Brain. 140 (8), 2120-2132 (2017).
- Di Perri, C., et al. Neural correlates of consciousnes s in patients who have emerged from a minimally conscious state: a cross-sectional multimodal imaging study. The Lancet Neurology. 15 (8), 830-842 (2016).
- Erecińska, M., Silver, I. A. ATP and brain function. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 9 (1), 2-19 (1989).
- Lundgaard, I., et al. Direct neuronal glucose uptake heralds activity-dependent increases in cerebral metabolism. Nature Communications. 6, 6807 (2015).
- Byrnes, K. R., et al. FDG-PET imaging in mild traumatic brain injury: a critical review. Frontiers in Neuroenergetics. 5, 13 (2014).
- Mortensen, K. N., et al. Impact of Global Mean Normalization on Regional. Glucose Metabolism in the Human Brain. Neural Plasticity. , 6120925 (2018).
- Wagatsuma, K., et al. Comparison between new-generation SiPM-based and conventional PMT-based TOF-PET/CT. Physica Medica. 42, 203-210 (2017).
- Fukukita, H., et al. Japanese guideline for the oncology FDG-PET/CT data acquisition protocol: synopsis of Version 2.0. Annals of Nuclear Medicine. 28 (7), 693-705 (2014).
- Varrone, A., et al. EANM procedure guidelines for PET brain imaging using [18F]FDG, version 2. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36 (12), 2103-2110 (2009).
- Teasdale, G., Jennett, B. Assessment of coma and impaired consciousness. A practical scale. The Lancet. 2 (7872), 81-84 (1974).
- Valadka, A. B., Moore, E. J., Feliciano, D. V., Moore, E. E. Injury to the cranium. Trauma. , 377-399 (2000).
- Carney, N., et al. Guidelines for the Management of Severe Traumatic Brain Injury, Fourth Edition. Neurosurgery. 80 (1), 6-15 (2017).
- Giacino, J. T., Kalmar, K., Whyte, J. The JFK Coma Recovery Scale-Revised: measurement characteristics and diagnostic utility. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 85 (12), 2020-2029 (2004).
- Schnakers, C., et al. The Nociception Coma Scale: a new tool to assess nociception in disorders of consciousness. Pain. 148 (2), 215-219 (2010).
- Shiel, A., et al. The Wessex Head Injury Matrix (WHIM) main scale: a preliminary report on a scale to assess and monitor patient recovery after severe head injury. Clinical Rehabilitation. 14 (4), 408-416 (2000).
- GE Healthcare. . TRACERlabMXFDG operator manual, Version 1. , (2003).
- Yamaki, T., et al. Association between uncooperativeness and the glucose metabolism of patients with chronic behavioral disorders after severe traumatic brain injury: a cross-sectional retrospective study. BioPsychoSocial Medicine. 12, 6 (2018).
- Schwaiger, M., Wester, H. J. How many PET tracers do we need?. Journal of Nuclear Medicine. 52, (2011).
