Корисність ПЕТ-ПЕТ F-FDG натщесерце для ідентифікації серцевого саркоїдозу

Анотація

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Пацієнти та здорові суб'єкти

Пацієнти.

Характеристика 22 пацієнтів

Рекомендації з діагностики саркоїдозу серця від Міністерства охорони здоров'я та соціального забезпечення Японії

Здорові суб’єкти.

Було вивчено сім здорових добровольців (середній вік, 46,0 років; діапазон, 37–65 років), щоб отримати референтні значення для стандартизованого значення поглинання (SUV) 18 F-FDG у серці.

Письмова інформована згода була отримана від усіх пацієнтів та добровольців, а протокол дослідження затверджений інституційним комітетом з питань етики та органами радіаційного захисту.

Протокол візуалізації

Протягом 2 тижнів після вступу в дослідження всім пацієнтам було проведено 18 F-FDG міокарда ПЕТ, 99m Tc-MIBI міокарда SPECT та 67 Ga сцинтиграфії.

18 F-FDG ПЕТ.

Спеціальне ПЕТ-ПЕТ 18 F-FDG було виконано з SET 2400W (Shimadzu Corp.) з 59,5-сантиметровим полем зору осі та 20-см осьовим оглядом, що дало 63 площини зображення, розташовані на відстані 3,125 мм. Усі пацієнти голодували щонайменше 12 год перед обстеженням, а рівень глюкози в плазмі крові вимірювали перед ін’єкцією індикатора. Одночасне сканування передачі випромінювання отримували через 1 год після введення приблизно 200 МБк (5,4 мКі) 18 F-FDG. Експлуатаційні характеристики цього сканера та методи обробки були описані раніше (10).

99 м Tc-MIBI SPECT та сцинтиграфія 67 Ga.

Усім пацієнтам було проведено 99m Tc-MIBI SPECT для перфузії міокарда та сцинтиграфії 67 Ga. Збір даних SPECT міокарда розпочався через 40–50 хв після внутрішньовенної ін’єкції індикатора (600 МБк 99 м Tc-MIBI) під час відпочинку та принаймні через 12 год голодування. Щоб видалити 99m Tc-MIBI, накопиченого в жовчному міхурі, всі пацієнти пили молоко між ін’єкцією індикатора та отриманням зображення.

За допомогою потрійної γ-камери SPECT (Prism 3000; Marconi/Shimadzu), оснащеної коліматорами загального призначення з низьким енергоспоживанням, було отримано загалом 20 проекційних зображень за 360 ° з кроком в 6 ° при 50 с на огляд. Дані SPECT міокарда обробляли методом зворотної проекції з фільтруванням (фільтр Баттерворта, частота відсічення 0,2 циклу/піксель; порядок, 4).

Сцинтиграфічне зображення 67 Ga проводили через 72 год після внутрішньовенного введення 74 MBq 67 Ga цитрату. Погляди були отримані за допомогою γ-сцинтиляційної камери великого поля (Prism 2000; Picker) з 3 фотопіками (93, 184 та 296 кэВ), оснащених коліматором загального призначення середньої енергії. Отримані передні та задні види грудної клітки.

Аналіз зображень

Функціональні зображення позашляховика отримували із зображень, скоригованих на ослаблення, з посиланням на введену дозу 18 F-FDG, масу тіла та коефіцієнти перехресного калібрування між ПЕТ та калібратором дози. Позашляховик визначали наступним чином: Для аналізу накопичення міокарда 18 F-FDG полігональну область інтересу (ROI) для кожного з 13 сегментів міокарда (рис. 1) розміщували вручну на знімках позашляховиків короткої осі та вертикалі довговісні зрізи. Загальний позашляховик (T-SUV) розраховували як суму значень для всіх 13 сегментів у всіх 22 пацієнтів.

Коротковісні та вертикальні довговісні зрізи зображень ПЕТ та ОФЕКТ міокарда були розділені на 13 сегментів.

Проведено напівкількісний візуальний аналіз даних SPECT. Коротковісні та вертикальні довговісні зрізи зображень SPECT були розділені на 13 сегментів так само, як і для ПЕТ. Сегментарне поглинання індикатора оцінювали за допомогою візуальної оцінки за допомогою 4-бальної бальної системи (0 = нормальне; 1 = помірне зниження; 2 = помірне зниження; і 3 = суттєве зменшення захоплення індикатора або відсутність захоплення індикатора). Загальний бал дефектів (TDS) розраховували як суму балів для всіх 13 сегментів.

Аномальне поглинання міокарда 67 Ga вважалося наявним, коли аномальна інтенсивність чітко спостерігалася в передніх проекціях серця.

ОФЕКТ та сцинтиграфічні зображення були інтерпретовані незалежно двома досвідченими лікарями-ядерниками, які не мали попередньої інформації про клінічні та гістопатологічні дані. Після іспиту відбулося обговорення до досягнення консенсусу.

Статистичний аналіз

Дані виражаються як середнє значення ± SD. Чутливість голодування 18 F-FDG PET, 99m Tc-MIBI SPECT та сканування 67 Ga для виявлення уражень саркоїдозу міокарда порівнювали за допомогою точного тесту Фішера. Для вивчення відмінностей між групами використовували тест Стьюдента на неспарені дані. Кореляційні зв'язки між двома значеннями аналізували за допомогою простого лінійного регресійного аналізу або рангового кореляційного тесту Спірмена. Різниці вважалися суттєвими, коли P Переглянути цю таблицю:

Переглянути вбудований
Переглянути спливаюче вікно

Позашляховик 18 F-FDG для кожного з 13 сегментів міокарда у здорових добровольців

Частота аномальних сегментів

Загалом було проаналізовано 143 сегменти міокарда як в групі А, так і в групі В. Результати сегментарного аналізу ядерної візуалізації міокарда за допомогою 18 F-FDG PET та 99m Tc-MIBI SPECT зведені в таблиці 4.

Результати ядерної візуалізації міокарда

Порівняння ядерних вимірювань між гістологічно діагностованим серцевим саркоїдозом (HCS) та клінічно діагностованим серцевим саркоїдозом (CCS). Частота аномальних сегментів на 99m Tc-MIBI SPECT та TDS у HCS (біла смужка) була значно вищою, ніж у CCS (чорна смуга) (B та D). На відміну від цього, частота аномальних сегментів на ПЕТ F-FDG та Т-позашляховика натощак у HCS була нижчою, ніж у CCS, хоча суттєву різницю можна було спостерігати лише для T-SUV (A та C). NS = не значуще.

Зв'язок між аномалією візуалізації та клінічними даними

Зв'язок між ядерними вимірами (T-SUV та TDS) та клінічними даними (LVEF та рівень АПФ у сироватці крові) у пацієнтів із серцевим саркоїдозом (група A). Статистично значущі кореляційні зв'язки спостерігались між TDS та LVEF (A), а також між T-SUV та рівнем АПФ у сироватці крові (B).

Сегментний аналіз

Ми також провели спеціальні дослідження на сегментах міокарда з аномальними ядерними результатами візуалізації, щоб з'ясувати клінічні патофізіологічні взаємозв'язки між запальною активністю та пошкодженням міокарда при ураженнях серцевого саркоїдозу. Ми класифікували сегменти міокарда на наступні 4 типи, базуючись на результатах двох методів ядерної візуалізації: нормальний сегмент = нормальне поглинання 18 F-FDG з нормальною перфузією 99m Tc-MIBI (n = 54), відповідний аномальний сегмент = аномальний 18 F-FDG поглинання з ненормальною 99m Tc-MIBI перфузією (n = 17), невідповідний сегмент = ненормальний 18 F-FDG поглинання з нормальною 99m Tc-MIBI перфузією (n = 56) і зворотним невідповідним сегментом = нормальний 18 F-FDG поглинання з аномальними 99m Перфузія Tc-MIBI (n = 16). Подальші дослідження були проведені на 3 типах аномальних сегментів (відповідний аномальний, невідповідний та зворотний невідповідний сегмент), як описано нижче.

Позашляховик у сегментах з аномальним поглинанням 18 F-FDG.

Кореляція між позашляховиком і DS у сегментах з аномальним поглинанням 18 F-FDG (A), тих, що мають ненормальну перфузію Tc-MIBI 99 м (B), і тих, хто має аномальне поглинання 18 F-FDG або дефектом 99 m Tc-MIBI (C). Значні негативні кореляції спостерігались у всіх типах аномальних сегментів.

DS у сегментах з ненормальною 99 м Tc-MIBI перфузією.

Локалізація 3 типів аномальних сегментів.

Чутливість та специфічність

Використовуючи рекомендації з діагностики саркоїдозу серця, надані Міністерством охорони здоров’я та соціального забезпечення Японії як золотий стандарт, ми розрахували чутливість, специфічність та точність 18 F-FDG PET, 99m Tc-MIBI SPECT та 67 Ga сцинтиграфії для виявлення серцевого саркоїдозу (табл. 5). Аномальне поглинання 18 F-FDG спостерігалося у всіх пацієнтів групи А, що призвело до чутливості 100%, що було значно вищою, ніж у 99 мкм Tc-MIBI SPECT або 67 Ga сцинтиграфії (63,6% та 36,4% відповідно). Що стосується специфічності, то між способами візуалізації не виявлено суттєвих відмінностей. Точність сцинтиграфії 18 F-FDG PET, 99 м Tc-MIBI SPECT та 67 Ga становила 95,5% (21/22), 81,8% (18/22) та 68,2% (15/22), відповідно. Хоча точність 18 F-FDG PET була вищою, ніж у інших ядерних методів візуалізації, суттєва різниця спостерігалася лише щодо сцинтиграфії 67 Ga.

Діагностична продуктивність голодування 18 F-FDG PET, 99m Tc-MIBI SPECT та сцинтиграфії 67 Ga

ОБГОВОРЕННЯ

Основні результати цього дослідження можна узагальнити наступним чином: (a) F-FDG PET натщесерце можна проводити пацієнтам із саркоїдозом для виявлення відхилень міокарда і призводить до більш частого виявлення відхилень, ніж 99m Tc-MIBI SPECT або 67 Ga сцинтиграфія. (b) Голодування 18 F-FDG PET може надати корисну інформацію щодо ступеня та активності запалення при серцевому саркоїдозі в конкретному стані. (c) Напівкількісний аналіз з використанням 18 F-FDG PET натще у поєднанні з 99m Tc-MIBI SPECT може одночасно оцінити регіональну запальну активність та порушення перфузії. У зв'язку з цим наші результати продемонстрували меншу кількість перфузійних відхилень у тих сегментах міокарда, що виявляють високу запальну активність.

Кілька досліджень раніше показали діагностичне значення 18 F-FDG PET при ураженні міокарда саркоїдозом (7,8). Однак, наскільки нам відомо, це перше дослідження, що стосується точності діагностики 18 F-FDG PET натще при виявленні запальних уражень серцевого саркоїдозу з патофізіологічної точки зору, на основі кореляційного аналізу між моделями поглинання, показаними в результаті комбінованих ядерних візуалізаційних досліджень та клінічних та гістологічні висновки.

Точність діагностики

Докази посилення метаболізму глюкози у запаленій тканині були продемонстровані різними експериментальними дослідженнями (11,12). Newsholme та Newsholme продемонстрували, що запальні клітини в активованому стані виробляють 7-8 разів вищий рівень АТФ порівняно з тими, що були в базових умовах (13). Мауель також продемонстрував суттєво підвищене окислення глюкози через шунтовий шлях гексози-монофосфату, коли мишачі макрофаги піддавалися розведенню бактеріального екстракту OM-86BV (14). Відомо, що макрофаги мають високі показники секреції білка та рециркуляції мембран. Дійсно, швидко поділяються клітини, такі як активовані запальні клітини, мають високу гліколітичну активність, щоб задовольнити їх великі енергетичні потреби, що підтверджується фактами посиленої метаболічної активності, зафіксованої під час імунологічних реакцій (13). Гістологічні дослідження зразків біопсії дозволяють припустити, що активуються макрофаги, що сприяють утворенню гранульоми (15). Це може частково пояснити, чому гранулематозні ураження демонструють високе поглинання 18 F-FDG.

FDG - це аналог глюкози, який простежує трансмембранозний транспорт та опосередковане гексокіназою фосфорилювання глюкози. Потім FDG-6-фосфат ефективно потрапляє в міоцит, оскільки сарколема відносно непроникна для цього проміжного продукту, який є поганим субстратом для подальшого метаболізму або за допомогою гліколітичного, або синтетичного глікогену шляхів, і тому, що дефосфорилювання FDG-6-фосфату є вважається досить повільним. Вважається, що регіональний розподіл активності міокарда, оцінений через 40–60 хв після внутрішньовенного введення ФДГ, пов’язаний із загальним (анаеробним та аеробним) регіональним гликолітичним потоком (16).

Патофізіологічні міркування

У сегментарному аналізі цього дослідження нормальні сегменти представляли міокард з нормальною перфузією та відсутністю запального ураження, невідповідні сегменти представляли собою нормальну перфузію та активне запальне ураження (рання стадія захворювання), відповідні аномальні сегменти представляли аномальну перфузію та активне запальне ураження (запущена стадія хвороба), а зворотно невідповідні сегменти представляли аномальну перфузію та відсутність запального ураження (кінцева стадія захворювання). Вважається, що сегменти міокарда з DS 3 на 99 м Tc-MIBI візуалізації представляють фіброзну дегенерацію, а 6 сегментів показали DS 3 у цьому дослідженні. Цікаво, що 5 із цих 6 сегментів показали нормальний позашляховик 18 F-FDG, а позашляховик був майже нормальним для решти сегмента, що вказує на те, що в кінцевій стадії міокарда активних запальних уражень більше немає. Цю передумову підтверджує вражаючий висновок про те, що позашляховик уражених сегментів міокарда продемонстрував негативну кореляцію з DS.

З іншого боку, порівняльне дослідження між гістологічним серцевим саркоїдозом та клінічним серцевим саркоїдозом продемонструвало, що середній показник T-SUV у пацієнта з гістологічним серцевим саркоїдозом був значно нижчим, ніж у клінічного серцевого саркоїдозу. На противагу цьому середній показник TDS гістологічного серцевого саркоїдозу був значно вищим, ніж середнього клінічного серцевого саркоїдозу. Ці дані можуть свідчити про те, що клінічний серцевий саркоїдоз переважно являє собою ранню стадію захворювання з інфільтрацією мононуклеарних клітин, що містить велику кількість макрофагів, що передують утворенню епітеліоїдної гранульоми, і що гістологічний серцевий саркоїдоз в основному являє собою зрілу стадію захворювання з численними гранулемами. Цей етап призведе до високого поширення позитивних гістологічних результатів при ендоміокардіальному біопсійному дослідженні. Однак позитивні дані щодо ендоміокардіальної біопсії були виявлені також у пацієнтів з локалізованими ураженнями (пацієнти 1 та 2). Оскільки кількість пацієнтів з позитивними результатами біопсії ендоміокарда в цьому дослідженні може бути занадто малою, щоб зробити висновки із статистичного аналізу, дослідження слід проводити у більшій популяції для підтвердження наших результатів.

Голодування 18 зображень F-FDG PET (зверху) та 99 м зображень Tc-MIBI SPECT (знизу) у пацієнта 9. 18 F-FDG PET виявило помітно збільшене поглинання 18 F-FDG у сегментах 1–8, тоді як 99 м Tc-MIBI SPECT не виявлено жодних аномальних знахідок.