Функция артериального входа
Функция артериального входа (AIF), также известная как функция входа плазмы, относится к концентрации индикатора в плазме крови в артерии, измеренной с течением времени. Самая старая запись на PubMed показывает, что AIF использовался Harvey et al. [ 1 ] в 1962 году для измерения обмена веществ между эритроцитами и плазмой крови , а также другими исследователями в 1983 году для исследований позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). [ 2 ] [ 3 ] В настоящее время кинетический анализ выполняется с помощью различных методов медицинской визуализации , для которых требуется AIF в качестве одного из входных данных для математической модели, например, при динамической ПЭТ-визуализации, [ 4 ] или перфузионную КТ , [ 5 ] или динамическую магнитно-резонансную томографию с контрастным усилением (DCE-MRI). [ 6 ] [ 7 ]
Как получить AIF
[ редактировать ]
АИФ можно получить несколькими различными способами, например, с помощью инвазивного метода непрерывного забора крови из артерий с помощью онлайн-монитора крови, [ 8 ] с использованием инвазивного метода образцов артериальной крови, полученных в дискретные моменты времени после инъекции, [ 4 ] с использованием минимально инвазивного метода с использованием популяционного AIF, где входная функция у субъекта оценивается частично на основе предварительной информации, полученной от предыдущей популяции, и частично на основе информации о крови самого субъекта, полученной во время сканирования, [ 9 ] или использование входной функции артериального изображения (IDAIF), полученной путем размещения области интереса (ROI) над артерией и калибровки полученных кривых по образцам венозной крови, полученным на более поздних этапах (от 30 до 60 минут) динамического сканирования. [ 10 ] когда концентрации меток в венах и артериях становятся равными. [ 4 ]
Динамическое сканирование — это сканирование, при котором двумерные (2D) или трехмерные (3D) изображения получаются снова и снова в течение периода времени, образуя временной ряд наборов данных 2D/3D изображений. Например, динамическое ПЭТ-сканирование, полученное в течение одного часа, содержит первые несколько коротких кадров изображения, полученных продолжительностью 5 секунд, чтобы зафиксировать быструю динамику индикатора сразу после инъекции индикатора, а также последующие кадры, полученные в течение 30 секунд. Каждая точка данных на кривой AIF представляет собой измерение концентрации индикатора в артерии, полученное на каждом из этих временных кадров изображения, полученных с течением времени, с примененными к нему внешними поправками. [ нужна ссылка ]
Эти четыре метода кратко описаны следующим образом:
Непрерывный отбор артериальных проб
[ редактировать ]Непрерывный забор артериальной крови является инвазивным, болезненным и неудобным для пациентов. Непрерывный отбор проб артерий был получен у женщин в постменопаузе, визуализированных с помощью [ 18 F]NaF для исследований костей. [ 11 ]
Дискретный артериальный отбор проб
[ редактировать ]Дискретный забор артериальной крови является инвазивным, болезненным и неудобным для пациентов. Кук и др. измерили отдельные образцы крови и сравнили их с непрерывными образцами артериальной крови у женщин в постменопаузе, полученными с помощью [ 18 F]NaF для исследований костей. [ 11 ] Другое исследование на пациентах с раком головы и шеи, изображения которого были получены с помощью [ 18 F]FLT ПЭТ и многочисленные другие исследования позволили получить отдельные образцы артерий для оценки функции артериального входа. [ 12 ]
Подход к получению дискретных артериальных проб был основан на наблюдении, что пик болюса возникает через 5 минут после инъекции и что последняя часть кривой в большинстве случаев представляет собой одинарную или биэкспоненциальную кривую. Это означало, что непрерывный отбор проб артериальной крови не был необходим, а дискретных образцов артериальной крови было достаточно для получения непрерывных кривых с использованием экспоненциальной аппроксимации модели. [ нужна ссылка ]
Популяционный метод
[ редактировать ]Функция ввода на основе населения обычно опирается на набор данных, ранее полученный другими исследователями в конкретном наборе популяций, и используются средние значения. Методы обычно дают лучшие результаты, если используется большое количество наборов данных и основаны на предположении, что входная функция у нового пациента в этой подгруппе популяции будет незначительно отличаться от среднепопуляционных значений. В исследовании нейровоспаления автор использовал популяционную функцию ввода у здоровых добровольцев и пациентов с трансплантированной печенью, визуализированных с помощью [ 18 F]GE-180 ПЭТ. [ 13 ] В другом исследовании здоровые люди и пациенты с болезнью Паркинсона и Альцгеймера были визуализированы с помощью 18 F]FEPPA ПЭТ. [ 14 ] Занотти-Фрегонара и др. [ 15 ] тщательно проанализировали литературу о функции артериального входа, используемой для ПЭТ-визуализации головного мозга, и предположили возможность популяционных функций артериального входа в качестве потенциальной альтернативы инвазивному отбору проб артерий. [ нужна ссылка ]
Однако Блейк и др. [ 16 ] разработал полупопуляционный метод на основе здоровых женщин в постменопаузе, полученных с помощью [ 18 F]NaF для исследований костей [ 16 ] основано на наблюдении, что более поздняя часть функции артериального входа может быть построена на основе образцов венозной крови, поскольку концентрации индикатора в венозной и артериальной крови равны через 30 минут после инъекции. Они получили пик кривой из предыдущего исследования, в котором были получены непрерывные образцы артериальной крови, а более позднюю часть кривой - из образцов венозной крови отдельного пациента, у которого нужно было оценить AIF. При объединении в результате получается функция артериального поступления на основе полупопуляции. [ нужна ссылка ]
Метод, основанный на изображении
[ редактировать ]Функция артериального входа на основе изображений (IDAIF), полученная путем измерения количества индикаторов в аорте . [ 4 ] кародитная артерия, [ 17 ] или лучевая артерия [ 8 ] предлагает альтернативу инвазивному забору артериальной крови. IDAIF в аорте можно определить путем измерения количества индикаторов в левом желудочке, восходящей и брюшной аорте, и это ранее было подтверждено различными исследователями. [ 10 ] [ 4 ]
Кривая артериальной активности (TAC) по данным изображения требует коррекции метаболитов, образующихся с течением времени, различий между активностью цельной крови и плазмы, которые не являются постоянными во времени, коррекции ошибок частичного объема (PVE) из-за небольшого размера ROI, побочные ошибки из-за активности соседних тканей за пределами ROI, [ 18 ] ошибка из-за движения пациента и шум, возникающий из-за ограниченного количества отсчетов, полученных в каждом временном интервале изображения из-за коротких временных интервалов. Эти ошибки исправляют с помощью поздних проб венозной крови, [ 4 ] [ 10 ] и полученная кривая называется функцией артериального входа (AIF). Существует множество методов, опробованных исследователями на протяжении многих лет. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ ХАРВИ, РБ (1962). «Почечная экстракция парааминогиппурата и креатинина, измеряемая путем непрерывного отбора проб артериальной и почечно-венной крови in vivo». Энн, Нью-Йоркская академия наук . 102 (1): 46–54. Бибкод : 1962NYASA.102...46H . дои : 10.1111/j.1749-6632.1962.tb13624.x . ПМИД 13960801 . S2CID 32041591 .
- ^ Херскович, П. (1983). «Мозговой кровоток, измеренный с помощью внутривенного введения H2 (15) OI. Теория и анализ ошибок». Дж. Нукл. Мед . 24 (9): 782–9. ПМИД 6604139 .
- ^ Хенце, Э.; Хуанг, Южная Каролина; Ратиб, О.; Хоффман, Э.; Фелпс, Мэн; Шелберт, HR (1983). «Измерение концентраций радиофармпрепаратов в регионарных тканях и крови на основе серийных томографических изображений сердца». Джей Нукл Мед . 24 (11): 987–96. ПМИД 6605418 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Кук, Гэри-младший; Лодж, Мартин А.; Марсден, Пол К.; Дайнс, Анджела; Фогельман, Игнак (1999). «Неинвазивная оценка кинетики скелета с использованием позитронно-эмиссионной томографии с фторидом фтора-18: оценка изображений и популяционных функций артериального входа». Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 26 (11): 1424–1429. дои : 10.1007/s002590050474 . ISSN 1619-7070 . ПМИД 10552083 . S2CID 22595140 .
- ^ Луи, Ю.В.; Тан, скорая помощь; Аллмендингер, AM ; Спектор, В. (2010). «Оценка КТ-перфузии на фоне церебральной ишемии: закономерности и подводные камни» . Американский журнал нейрорадиологии . 31 (9): 1552–1563. дои : 10.3174/ajnr.a2026 . ISSN 0195-6108 . ПМК 7965002 . ПМИД 20190208 .
- ^ Шабель, Матиас К. (31 января 2012 г.). «Единая модель импульсного отклика для DCE-MRI» . Магнитный резонанс в медицине . 68 (5): 1632–1646. дои : 10.1002/mrm.24162 . ISSN 0740-3194 . ПМИД 22294448 .
- ^ Танудж Пури, Сара Вискомб, Салли Маршалл, Джон Симпсон, Жозефина Нэйш, Пит Телуолл. Изменения свойств легочных сосудов в модели острого повреждения легких у человека, измеренные с помощью DCE-MRI, на 20-м ежегодном научном собрании Британского отделения Международного общества магнитного резонанса в медицине (ISMRM), Эдинбург, Великобритания, сентябрь 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б Маркес, Тьяго Рейс; Ашок, Абхишех Х.; Анжелеску, Илинка; Борган, Фейт; Майерс, Джим; Лингфорд-Хьюз, Энн; Натт, Дэвид Дж.; Веронезе, Маттиа; Туркхаймер, Федерико Э.; Хоуз, Оливер Д. (15 апреля 2020 г.). «Различия рецепторов ГАМК-А при шизофрении: исследование позитронно-эмиссионной томографии с использованием [11C]Ro154513» . Молекулярная психиатрия . 26 (6): 2616–2625. дои : 10.1038/s41380-020-0711-y . ISSN 1359-4184 . ПМК 8440185 . ПМИД 32296127 .
- ^ Блейк, Глен Мервин; Сиддик, Мусиб; Пури, Танудж; Фрост, Мишель Лоррейн; Мур, Амелия Элизабет; Кук, Гэри Джеймс Р.; Фогельман, Игнак (2012). «Функция ввода полупопуляции для количественной оценки статических и динамических ПЭТ-сканирований с фторидом 18F». Коммуникации по ядерной медицине . 33 (8): 881–888. дои : 10.1097/MNM.0b013e3283550275 . ISSN 0143-3636 . ПМИД 22617486 . S2CID 42973690 .
- ^ Перейти обратно: а б с Пури, Танудж; Блейк, Глен М.; Сиддик, Мусиб; Фрост, Мишель Л.; Кук, Гэри-младший; Марсден, Пол К.; Фогельман, Игнак; Карран, Кэтлин М. (2011). «Подтверждение новых входных функций артериальной артерии в аорте с использованием позитронно-эмиссионной томографии с фторидом 18F». Коммуникации по ядерной медицине . 32 (6): 486–495. дои : 10.1097/MNM.0b013e3283452918 . ISSN 0143-3636 . ПМИД 21386733 . S2CID 32105830 .
- ^ Перейти обратно: а б Кук, Гэри-младший; Лодж, Мартин А.; Блейк, Глен М.; Марсден, Пол К.; Фогельман, Игнак (18 февраля 2010 г.). «Различия в кинетике скелета между позвонками и плечевой костью, измеренные с помощью позитронно-эмиссионной томографии с 18F-фторидом у женщин в постменопаузе». Журнал исследований костей и минералов . 15 (4): 763–769. дои : 10.1359/jbmr.2000.15.4.763 . ISSN 0884-0431 . ПМИД 10780868 . S2CID 10630967 .
- ^ Хакетт, Сара Л; Лю, Дэн; Халкиду, Анастасия; Марсден, Пол; Ландау, Дэвид; Фенвик, Джон Д. (2013). «Оценка входных функций на основе динамических [18F] FLT ПЭТ-исследований головы и шеи с коррекцией на эффекты частичного объема» . Исследование EJNMMI . 3 (1): 84. дои : 10.1186/2191-219X-3-84 . ISSN 2191-219Х . ПМЦ 4109699 . ПМИД 24369816 .
- ^ Бухерт, Ральф; Диркс, Майке; Шютце, Кристиан; Вилке, Флориан; Мамач, Мартин; Уиррис, Анн-Катрин; Пфлуград, Хеннинг; Хаманн, Линда; Лангер, Лаура Б.Н.; Ветцель, Кристиан; Лукачевич, Марио (23 апреля 2020 г.). «Надежная количественная оценка исследований нейровоспаления 18F-GE-180 ПЭТ с использованием индивидуально масштабируемой входной функции на основе популяции или позднего соотношения ткани и крови» . Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 47 (12): 2887–2900. дои : 10.1007/s00259-020-04810-1 . ISSN 1619-7070 . ПМЦ 7651670 . ПМИД 32322915 .
- ^ Мабрук, Ростом; Страфелла, Антонио П.; Кнежевич, Дуня; Гадери, Кристина; Мизрахи, Ромина; Гарегазлу, Авиде; Косимори, Юко; Уль, Сильвен; Русьян, Пабло (17 мая 2017 г.). Гарг, Прадип (ред.). «Технико-экономическое обоснование количественного определения TSPO с помощью [18F]FEPPA с использованием входной функции на основе населения» . ПЛОС ОДИН . 12 (5): e0177785. Бибкод : 2017PLoSO..1277785M . дои : 10.1371/journal.pone.0177785 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 5435246 . ПМИД 28545084 .
- ^ Дзанотти-Фрегонара, Паоло; Чен, Кевэй; Лиоу, Джей-Сан; Фудзита, Масахиро; Он, Роберт Б. (3 августа 2011 г.). «Функция ввода изображений для исследований ПЭТ головного мозга: много проблем и мало возможностей» . Журнал церебрального кровотока и метаболизма . 31 (10): 1986–1998. дои : 10.1038/jcbfm.2011.107 . ISSN 0271-678X . ПМК 3208145 . ПМИД 21811289 .
- ^ Перейти обратно: а б Блейк, Глен Мервин; Сиддик, Мусиб; Пури, Танудж; Фрост, Мишель Лоррейн; Мур, Амелия Элизабет; Кук, Гэри Джеймс Р.; Фогельман, Игнак (август 2012 г.). «Функция ввода полупопуляции для количественной оценки статических и динамических ПЭТ-сканирований с фторидом 18F». Коммуникации по ядерной медицине . 33 (8): 881–888. дои : 10.1097/MNM.0b013e3283550275 . ISSN 0143-3636 . ПМИД 22617486 . S2CID 42973690 .
- ^ Сари, Хасан; Эрландссон, Кьелл; Ло, Ян; Ларссон, Хенрик Б.В.; Урселин, Себастьен; Арридж, Саймон; Аткинсон, Дэвид; Хаттон, Брайан Ф (2017). «Оценка входной функции, полученной по изображению, с помощью МР-определенных сонных артерий в исследованиях на людях с помощью ФДГ-ПЭТ с использованием нового метода частичной объемной коррекции» . Журнал церебрального кровотока и метаболизма . 37 (4): 1398–1409. дои : 10.1177/0271678X16656197 . ISSN 0271-678X . ПМЦ 5453460 . ПМИД 27342321 .
- ^ Нуйц, Дж (1996). «Трехмерная коррекция переливов и восстановление ПЭТ-изображений миокарда». Журнал ядерной медицины . 37 (5): 767–74. ПМИД 8965143 .
- ^ ван дер Вердт, Арно П.; Буэллард, Рональд; Виссер, Франция К.; Ламмертсма, Адриан А. (27 февраля 2007 г.). «Точность режима 3D-съемки для ПЭТ-исследований миокарда с ФДГ с использованием сканера на основе BGO» . Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 34 (9): 1439–1446. дои : 10.1007/ s00259-007-0367-8 ISSN 1619-7070 . ПМИД 17333179 .
- ^ Пури, Танудж; Блейк, Глен М.; Сиддик, Мусиб; Фрост, Мишель Л.; Кук, Гэри-младший; Марсден, Пол К.; Фогельман, Игнак; Карран, Кэтлин М. (июнь 2011 г.). «Подтверждение новых входных функций артериальной артерии в аорте с использованием позитронно-эмиссионной томографии с фторидом 18F». Коммуникации по ядерной медицине . 32 (6): 486–495. дои : 10.1097/mnm.0b013e3283452918 . ISSN 0143-3636 . ПМИД 21386733 . S2CID 32105830 .
- ^ Ли, Джэ Хун; Лиоу, Джей-Сан; Пол, Сумен; Морс, Шерил Л.; Хаскали, Мохаммед Б.; Мэнли, Лестер; Щербинин Сергей; Рубль, Дж. Крейг; Кант, Нэнси; Коллинз, Эмили К.; Нутхолл, Хью Н. (14 марта 2020 г.). «Количественное определение O-GlcNAcase с помощью ПЭТ в головном мозге с [18F]LSN3316612 у здоровых добровольцев» . Исследование EJNMMI . 10 (1): 20. дои : 10.1186/s13550-020-0616-4 . ISSN 2191-219Х . ПМК 7072082 . ПМИД 32172476 .
- ^ Рингхейм, Анна; КАМПОС НЕТО, Гильерме де Карвалью; Аназодо, Удунна; Цуй, Люменг; да Кунья, Марсело Ливорси; Витор, Тейс; МАРТИНС, Карин Минаиф; МИРАНДА, Ана Клаудия Камарго; де Барбоза, Марисель Фигольс; Фускальди, Леонардо Лима; Лемос, Густаво Казерта (24 февраля 2020 г.). «Кинетическое моделирование 68Ga-PSMA-11 и проверка упрощенных методов количественного определения у пациентов с первичным раком простаты» . Исследование EJNMMI . 10 (1): 12. дои : 10.1186/s13550-020-0594-6 . ISSN 2191-219Х . ПМК 7058750 . ПМИД 32140850 .