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- Johns Hopkins School of Medicine (18)
- Johns Hopkins University School of Medicine (5)
- Johns Hopkins School of Medicine, Baltimore, MD, U.S. (4)
- Department of Biomedical Imaging, National Cerebral and Cardiovascular Research Center, Suita, Japan (2)
- Division of Medical Technology and Science, Department of Medical Physics and Engineering, Course of Health Science, Osaka University Graduate School of Medicine, Suita Japan (2)
- Institut for Molecular Biology and CMBI, Department of Genomics, Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, Leopold-Franzens-University Innsbruck, Innsbruck, Austria (2)
- Johns Hopkins School of Medicine, The Russell H Morgan Department of Radiology and Radiological Science, Baltimore, MD, USA (2)
- Bundeswehr Institute of Radiobiology affiliated to the University of Ulm, Munich, Germany (1)
- CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - the development agency of the Brazilian Federal Government (1)
- DAAD - Deutscher Akademischer Austauschdienst (1)
Kisspeptins (KPs, KISS1) and their receptor (KISS1R) play a pivotal role as metastasis suppressor for many cancers. Low or lost KP expression is associated with higher tumor grade, increased metastatic potential, and poor prognosis. Therefore, KP expression has prognostic relevance and correlates with invasiveness in cancers. Furthermore, KISS1R represents a very promising target for molecular imaging and therapy for KISS1R-expressing tumors. The goal of this study was to evaluate the developed KISS1-54 derivative, [\(^{68}\)Ga]KISS1-54, as a PET-imaging probe for KISS1R-expressing tumors. The NODAGA-KISS1-54 peptide was labeled by Gallium-68, and the stability of the resulting [\(^{68}\)Ga]KISS1-54 evaluated in injection solution and human serum, followed by an examination in different KISS1R-expressing tumor cell lines, including HepG2, HeLa, MDA-MB-231, MCF7, LNCap, SK-BR-3, and HCT116. Finally, [\(^{68}\)Ga]KISS1-54 was tested in LNCap- and MDA-MB-231-bearing mice, using µ-PET, assessing its potential as an imaging probe for PET. [\(^{68}\)Ga]KISS1-54 was obtained in a 77 ± 7% radiochemical yield and at a >99% purity. The [\(^{68}\)Ga]KISS1-54 cell uptake amounted to 0.6–4.4% per 100,000 cells. Moreover, the accumulation of [\(^{68}\)Ga]KISS1-54 was effectively inhibited by nonradioactive KISS1-54. In [\(^{68}\)Ga]KISS1-54-PET, KISS1R-positive LNCap-tumors were clearly visualized as compared to MDA-MB-231-tumor implant with predominantly intracellular KISS1R expression. Our first results suggest that [\(^{68}\)Ga]KISS1-54 is a promising candidate for a radiotracer for targeting KISS1R-expressing tumors via PET.
We aimed to investigate the image quality of the U-SPECT5/CT E-Class a micro single-photon emission computed tomography (SPECT) system with two large stationary detectors for visualization of rat hearts and bones using clinically available \(^{99m}\)Tc-labelled tracers. Sensitivity, spatial resolution, uniformity and contrast-to-noise ratio (CNR) of the small-animal SPECT scanner were investigated in phantom studies using an ultra-high-resolution rat and mouse multi-pinhole collimator (UHR-RM). Point source, hot-rod, and uniform phantoms with \(^{99m}\)Tc-solution were scanned for high-count performance assessment and count levels equal to animal scans, respectively. Reconstruction was performed using the similarity-regulated ordered-subsets expectation maximization (SROSEM) algorithm with Gaussian smoothing. Rats were injected with similar to 100 MBq [\(^{99m}\)TcTc-MIBI or similar to 150 MBq [\(^{99m}\)Tc]Tc-HMDP and received multi-frame micro-SPECT imaging after tracer distribution. Animal scans were reconstructed for three different acquisition times and post-processed with different sized Gaussian filters. Following reconstruction, CNR was calculated and image quality evaluated by three independent readers on a five-point scale from 1="very poor" to 5="very good". Point source sensitivity was 567 cps/MBq and radioactive rods as small as 1.2 mm were resolved with the UHR-RM collimator. Collimator-dependent uniformity was 55.5%. Phantom CNR improved with increasing rod size, filter size and activity concentration. Left ventricle and bone structures were successfully visualized in rat experiments. Image quality was strongly affected by the extent of post-filtering, whereas scan time did not have substantial influence on visual assessment. Good image quality was achieved for resolution range greater than 1.8 mm in bone and 2.8 mm in heart. The recently introduced small animal SPECT system with two stationary detectors and UHR-RM collimator is capable to provide excellent image quality in heart and bone scans in a rat using standardized reconstruction parameters and appropriate post-filtering. However, there are still challenges in achieving maximum system resolution in the sub-millimeter range with in vivo settings under limited injection dose and acquisition time.
Highlights
• Loss of DNAJC19's DnaJ domain disrupts cardiac mitochondrial structure, leading to abnormal cristae formation in iPSC-CMs.
• Impaired mitochondrial structures lead to an increased mitochondrial respiration, ROS and an elevated membrane potential.
• Mutant iPSC-CMs show sarcomere dysfunction and a trend to more arrhythmias, resembling DCMA-associated cardiomyopathy.
Background
Dilated cardiomyopathy with ataxia (DCMA) is an autosomal recessive disorder arising from truncating mutations in DNAJC19, which encodes an inner mitochondrial membrane protein. Clinical features include an early onset, often life-threatening, cardiomyopathy associated with other metabolic features. Here, we aim to understand the metabolic and pathophysiological mechanisms of mutant DNAJC19 for the development of cardiomyopathy.
Methods
We generated induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs) of two affected siblings with DCMA and a gene-edited truncation variant (tv) of DNAJC19 which all lack the conserved DnaJ interaction domain. The mutant iPSC-CMs and their respective control cells were subjected to various analyses, including assessments of morphology, metabolic function, and physiological consequences such as Ca\(^{2+}\) kinetics, contractility, and arrhythmic potential. Validation of respiration analysis was done in a gene-edited HeLa cell line (DNAJC19tv\(_{HeLa}\)).
Results
Structural analyses revealed mitochondrial fragmentation and abnormal cristae formation associated with an overall reduced mitochondrial protein expression in mutant iPSC-CMs. Morphological alterations were associated with higher oxygen consumption rates (OCRs) in all three mutant iPSC-CMs, indicating higher electron transport chain activity to meet cellular ATP demands. Additionally, increased extracellular acidification rates suggested an increase in overall metabolic flux, while radioactive tracer uptake studies revealed decreased fatty acid uptake and utilization of glucose. Mutant iPSC-CMs also showed increased reactive oxygen species (ROS) and an elevated mitochondrial membrane potential. Increased mitochondrial respiration with pyruvate and malate as substrates was observed in mutant DNAJC19tv HeLa cells in addition to an upregulation of respiratory chain complexes, while cellular ATP-levels remain the same. Moreover, mitochondrial alterations were associated with increased beating frequencies, elevated diastolic Ca\(^{2+}\) concentrations, reduced sarcomere shortening and an increased beat-to-beat rate variability in mutant cell lines in response to β-adrenergic stimulation.
Conclusions
Loss of the DnaJ domain disturbs cardiac mitochondrial structure with abnormal cristae formation and leads to mitochondrial dysfunction, suggesting that DNAJC19 plays an essential role in mitochondrial morphogenesis and biogenesis. Moreover, increased mitochondrial respiration, altered substrate utilization, increased ROS production and abnormal Ca\(^{2+}\) kinetics provide insights into the pathogenesis of DCMA-related cardiomyopathy.
Molecular imaging of rats is of great importance for basic and translational research. As a powerful tool in nuclear medicine, SPECT can be used to visualize specific functional processes in the body, such as myocardial perfusion or bone metabolism. Typical applications in laboratory animals are imaging diagnostics or the development of new tracers for clinical use. Innovations have enabled resolutions of up to a quarter of a millimeter with acceptable sensitivity. These advances have recently led to significantly more interest in SPECT both clinically and preclinically.
The objective of this thesis was to evaluate the performance of the new U-SPECT5/CT E-Class by MILabs with a dedicated ultra-high resolution multi-pinhole collimator for rats and its potential for in vivo imaging of rats. The unique features of the U-SPECT are the large stationary detectors and the new iterative reconstruction algorithm. In addition, compared to the conventional system, the "E-Class" uses only two detectors instead of three.
First, the sensitivity, maximum resolution, and uniformity were determined as performance parameters. Thereafter, CNRs for different activity levels comparable to those of typical in vivo activities were examined. Finally, two example protocols were carried out for imaging with 99mTc-MIBI and 99mTc-HMDP in healthy rats to evaluate the in vivo capabilities. For this purpose, CNR calculations and an image quality assessment were performed. The focus was on image quality as a function of scan time and post-reconstruction filter across a wide range of realistically achievable in vivo conditions.
Performance was reasonable compared to other systems in the literature, with a sensitivity of 567 cps/MBq, a maximum resolution of 1.20 mm, and a uniformity of 55.5%. At the lower activities, resolution in phantom studies decreased to ≥1.80 mm while maintaining good image quality. High-quality bone and myocardial perfusion SPECTs were obtained in rats with a resolution of ≥1.80 mm and ≥2.20 mm, respectively. Although limited sensitivity remains a weakness of SPECT, the U-SPECT5/CT E-Class with the UHR-RM collimator can achieve in vivo results of the highest standard despite the missing third detector. Currently, it is one of the best options for high-resolution radionuclide imaging in rats.
Deutschland gilt bisher immer noch als Iodmangelgebiet, obwohl in der letzten Zeit einige Studien eine deutliche Verbesserung der Iodversorgung in der deutschen Bevölkerung zeigten. Allerdings wurde der Großteil dieser Untersuchungen nicht gemäß den epidemiologischen Kriterien der WHO, UNICEF und ICCIDD durchgeführt, was zu einem Selektionsbias im Hinblick auf die Einschätzung der Strumaprävalenz führte. Die ideale Zielgruppe für die Beurteilung der aktuellen Iodversorgung einer Population sind Kinder im Schulalter zwischen 7 und 17 Jahren, weil die kindliche Schilddrüse sehr viel empfindlicher auf Veränderungen in der Iodzufuhr reagiert, und Schulkinder leicht in großer Zahl repräsentativ untersucht werden können. Gleichzeitig werden dabei auch verschiedene soziale Bevölkerungsschichten abgedeckt. An der Würzburger Studie nahmen 591 Kinder teil. Dabei handelte es sich um 268 Mädchen und 323 Jungen im Alter von 7 bis 17 Jahren. Es wurden folgende Daten erhoben: Schilddrüsenvolumen mit Hilfe der Sonographie, Iodkonzentration im morgendlichem Mittelstrahlurin, Körpergewicht, Größe, Geschlecht und Alter. Der Median der Iodkonzentration im Urin lag bei 183 µg/L. Der Anteil an Urinproben mit Iodkonzentrationen unter 100µg/L bzw. unter 50µg/L betrug 15,4% (Ziel nach WHO: <50%) bzw. 4,3% (Ziel nach WHO: <20%). 17,3 % der Proben enthielten hohe Konzentrationen über 300µg/L. Damit sind alle Kriterien der WHO hinsichtlich einer ausreichenden Iodzufuhr erfüllt. Der Grund für diese deutliche Verbesserung ist zum einen darin zu sehen, daß fast alle Familien ( 97%) im Haushalt Iodsalz verwenden und 19,6% aller Kinder regelmäßig Iodtabletten einnehmen. Zum anderen basiert die mittlerweile normale Iodversorgung wohl hauptsächlich auf dem fast ausschließlichen Einsatz von Iodsalz in der Lebensmittelindustrie (Bäcker und Metzger). In Bezug auf die Referenzwerte der Schilddrüsenvolumina der WHO/ICCIDD ergab sich für die Würzburger Schulkinder eine Strumaprävalenz von 0,2%, sowohl in Relation zu Alter und Geschlecht, als auch zu Körperoberfläche und Geschlecht. Im Vergleich mit den 97. Perzentilen der ursprünglichen Normdaten von Gutekunst und Martin-Teichert errechnete sich wie statistisch zu erwarten war eine Kropfhäufigkeit von 3%. Damit sind die Schilddrüsenvolumina der Würzburger Schulkinder vergleichbar mit den aktuellen Werten von Kindern mit ausreichender Iodversorgung sowohl aus der Schweiz, als auch aus dem Raum Berlin und Leipzig. Deutschland ist deshalb wahrscheinlich nicht länger als ein Land mit einer Iodmangelsituation anzusehen, wenngleich diese Daten durch weitere flächendeckende Studien an Kindern untermauert werden müssen. Die Würzburger Untersuchung und die meisten der anderen aktuell veröffentlichten Studien an Schulkindern mit ausreichender Iodversorgung geben zudem Grund zur Annahme, daß die Referenzwerte der WHO/ICCIDD für die Schilddrüsenvolumina zu hoch angesetzt sind, was mittlerweile von Seiten der WHO korrigiert wird.
Der neuartige (18)F-markierte Tracer, LMI1195 (N-[3-bromo-4-(3-(18)F-fluoro-propoxy)-benzyl]-guanidine) wurde für die Bildgebung des sympathischen Nervensystems entwickelt; die hohe Spezifität dieses Tracers für den neuralen Uptake-1 Mechanismus wurde bereits gezeigt in Zell-Versuchen, sowie in Studien mit Kaninchen- und nicht menschlichen Primaten zur Bestimmung des kardialen Tracer-Uptakes. Das Ziel dieser Studie war es, die Mechanismen des kardialen (18)F-LMI1195-Uptakes in der Ratte zu untersuchen, von der bekannt ist, dass es neben dem Uptake-1 Mechanismus weitere Arten der Noradrenalin-Aufnahme im Herzen gibt.
iROLL - 3D-bildnavigierte, radioaktivitätsgestützte Resektion des nicht-palpablen Mammakarzinoms
(2019)
In dieser prospektiven Studie wurde die Durchführbarkeit der 3D-bildnavigierten, radioaktivitätsgestützten Resektion des nicht-palpablen Mammakarzinoms (iROLL) unter Verwendung der freehand SPECT (fhSPECT)-Technologie untersucht. Das Verfahren wurde mit der als Goldstandard etablierten, drahtgestützten Lokalisation (WGL) verglichen. Sekundäre Endpunkte der Studie waren die erfolgreiche Sentinellymphknotenbiopsie (SLNB) mittels fhSPECT, der Patientenkomfort beider Verfahren, die mögliche Vorhersage tumorpositiver Resektatränder mittels fhSPECT, inklusive notwendiger Nachresektionen und der Einfluss von iROLL auf die OP-Dauer.
Die fhSPECT-gestützte iROLL ist ein schmerzarmes, patientenfreundliches, zeiteffizientes und v.a. gut durchführbares brusterhaltendes Therapieverfahren (BET) ist. Gegenüber der WGL wird eine einzeitige Markierung zur Primarius- und SLN-Markierung möglich, ohne dabei auf eine visuell fassbare, intraoperative Navigationshilfe verzichten zu müssen.
Even as medical data sets become more publicly accessible, most are restricted to specific medical conditions. Thus, data collection for machine learning approaches remains challenging, and synthetic data augmentation, such as generative adversarial networks (GAN), may overcome this hurdle. In the present quality control study, deep convolutional GAN (DCGAN)-based human brain magnetic resonance (MR) images were validated by blinded radiologists. In total, 96 T1-weighted brain images from 30 healthy individuals and 33 patients with cerebrovascular accident were included. A training data set was generated from the T1-weighted images and DCGAN was applied to generate additional artificial brain images. The likelihood that images were DCGAN-created versus acquired was evaluated by 5 radiologists (2 neuroradiologists [NRs], vs 3 non-neuroradiologists [NNRs]) in a binary fashion to identify real vs created images. Images were selected randomly from the data set (variation of created images, 40%-60%). None of the investigated images was rated as unknown. Of the created images, the NRs rated 45% and 71% as real magnetic resonance imaging images (NNRs, 24%, 40%, and 44%). In contradistinction, 44% and 70% of the real images were rated as generated images by NRs (NNRs, 10%, 17%, and 27%). The accuracy for the NRs was 0.55 and 0.30 (NNRs, 0.83, 0.72, and 0.64). DCGAN-created brain MR images are similar enough to acquired MR images so as to be indistinguishable in some cases. Such an artificial intelligence algorithm may contribute to synthetic data augmentation for "data-hungry" technologies, such as supervised machine learning approaches, in various clinical applications.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen zu den häufigsten Todesursachen weltweit. Ein ihr zugrundeliegender pathologischer Prozess ist die Atherosklerose. Die Ruptur eines atheroskelrotischen Plaques kann lebensbedrohlich sein. Derzeit existieren weder ein evaluierter Biomarker noch eine Bildgebungstechnik, die das Risiko einer solchen Plaqueruptur und eines nachfolgenden akuten kardiovaskulären Ereignisses vorhersagen können. Um die bildgebenden Verfahren zur Detektion der Atherosklerose zu optimieren, wurde in dieser Dissertationsarbeit untersucht, ob der PET/CT-Tracer 68Ga-Pentixafor im Vergleich zu 18F-FDG bessere Ergebnisse in der Diagnostik der Atherosklerose erzielen kann.
Insgesamt wurden 144 onkologische Patienten in die Studie einbezogen, bei denen die 18F-FDG-PET/CT sowie 68Ga-Pentifaxor-PET/CT aus klinischen Gründen indiziert waren. Befunde, bei denen eine gegenüber dem Hintergrund vermehrte Speicherung ohne physiologische Erklärung nachgewiesen werden konnte, wurden als positiv bewertet. Um Unterschiede zwischen den Patienten außer Acht lassen zu können, wurde die target-to-background-ratio (TBR) berechnet. Zur Beschreibung der Speicherintensität einer Läsion wurde der standardized uptake value (SUV) bestimmt.
Nach Auswertung der Daten zeigte sich eine mäßige Korrelation der Anzahl von 68Ga-Pentixafor-positiven Läsionen mit der Anzahl der 18F-FDG positiven Läsionen. Die CXCR4-gerichtete Bildgebung mit 68Ga-Pentixafor identifizierte mehr Läsionen als die 18F-FDG-PET/CT. Bezüglich ihres Verteilungsmusters wiesen die beiden Tracer eine geringe Korrelation auf. Die Aufnahmeintensität beider Tracer korrelierte umgekehrt mit dem Ausmaß der Verkalkung. Stark verkalkte Plaques zeigten die niedrigste Traceraufnahme für beide PET-Tracer.
Weitere Studien zur Aufklärung der zugrunde liegenden biologischen Mechanismen und Quellen der CXCR4-Positivität sind in hohem Maße gerechtfertigt.
Purpose: Prostate-specific membrane antigen (PSMA) positron emission tomography (PET) is emerging as an important modality for imaging patients with prostate cancer (PCa). As with any imaging modality, indeterminate findings will arise. The PSMA reporting and data system (PSMA-RADS) version 1.0 codifies indeterminate soft tissue findings with the PSMA-RADS-3A moniker. We investigated the role of point-spread function (PSF) reconstructions on categorization of PSMA-RADS-3A lesions. Methods: This was a post hoc analysis of an institutional review board approved prospective trial. Around 60 min after the administration of 333 MBq (9 mCi) of PSMA-targeted \(^{18}\)F-DCFPyL, patients underwent PET/computed tomography (CT) acquisitions from the mid-thighs to the skull vertex. The PET data were reconstructed with and without PSF. Scans were categorized according to PSMA-RADS version 1.0, and all PSMA-RADS-3A lesions on non-PSF images were re-evaluated to determine if any could be re-categorized as PSMA-RADS-4. The maximum standardized uptake values (SUVs) of the lesions, mean SUVs of blood pool, and the ratios of those values were determined. Results: A total of 171 PSMA-RADS-3A lesions were identified in 30 patients for whom both PSF reconstructions and cross-sectional imaging follow-up were available. A total of 13/171 (7.6%) were re-categorized as PSMA-RADS-4 lesions with PSF reconstructions. A total of 112/171 (65.5%) were found on follow-up to be true positive for PCa, with all 13 of the re-categorized lesions being true positive on follow-up. The lesions that were re-categorized trended towards having higher SUV\(_{max}\)-lesion and SUV\(_{max}\)-lesion/SUV\(_{mean}\)-blood-pool metrics, although these relationships were not statistically significant. Conclusions: The use of PSF reconstructions for \(^{18}\)F-DCFPyL PET can allow the appropriate re-categorization of a small number of indeterminate PSMA-RADS-3A soft tissue lesions as more definitive PSMA-RADS-4 lesions. The routine use of PSF reconstructions for PSMA-targeted PET may be of value at those sites that utilize this technology.
Ziel vorliegender Studie war die Einflussfaktoren der Radioiodtherapie bei der Autoimmunthyreopathie vom Typ M. Basedow insbesondere im Hinblick auf die prätherapeutische thyreostatische Therapie aufgrund der unklaren Datenlage zu erfassen. Der Einfluss von Geschlecht, Alter, Schilddrüsenvolumen, applizierter Aktivität, erzielter Dosis, Uptake und verschiedener Laborparameter, wie TSH, fT3, fT4 wurde untersucht. Aus einem Kollektiv von 465 Patienten konnten 283 als Ersttherapierte identifiziert werden und weitern uni-und multivariater Analyse unterzogen werden. Als Therapieerfolg definiertn wir Patienten, deren TSH- Spiegel ohne Medikation im Normbereich lag, als auch jene, die unabhängig vom TSH-Spiegel nach Radioiodidtherapie eine hypothyreote Stoffwechsellage aufwiesen und substituiert werden mussten. Die Erfolgsquote betrug 86,6%. Unsere Ergebnisse der univariaten Analyse erlauben den Schluss, dass sowohl die erzielte Dosis, das Schilddrüsenvolumen, die applizierte Aktivität, sowie der Uptake relevante Einflussfaktoren einer Radioiodtherapie sind. Die simultane thyreostatische Therapie zeigte weder in uni- noch multivariater Analyse signifikante Unterschiede bezüglich einer erfolgreichen Radioiodtherapie. Eine um 5% niedrigere Erfolgsrate unter simultaner Thyreostase, sowie die Ergebnisse multivariater Betrachtungen deuten jedoch auf einen tendentiellen Einfluss hin. Als Konsequenz für die routinemässige Durchführung einer Radioiodtherapie erscheint es sinnvoll, in Einzelfällen die thyreostatische Medikation frühzeitig vor einer Radioiodtherapie abzusetzen. Eine Beurteilung hinsichtlich des Langzeiterfolges sollte frühestens nach 1 Jahr erfolgen.
Background The precise definition of the post-operative resection status in high-grade gliomas (HGG) is crucial for further management. We aimed to assess the feasibility of assessment of the resection status with early post-operative positron emission tomography (PET) using [\(^{18}\)F]O-(2-[\(^{18}\)F]-fluoroethyl)-L-tyrosine ([\(^{18}\)F]FET). Methods 25 patients with the suspicion of primary HGG were enrolled. All patients underwent preoperative [\(^{18}\)F]FET-PET and magnetic resonance imaging (MRI). Intra-operatively, resection status was assessed using 5-aminolevulinic acid (5-ALA). Imaging was repeated within 72h after neurosurgery. Post-operative [\(^{18}\)F]FET-PET was compared with MRI, intra-operative assessment and clinical follow-up. Results [\(^{18}\)F]FET-PET, MRI and intra-operative assessment consistently revealed complete resection in 12/25 (48%) patients and incomplete resection in 6/25 cases (24%). In 7 patients, PET revealed discordant findings. One patient was re-resected. 3/7 experienced tumor recurrence, 3/7 died shortly after brain surgery. Conclusion Early assessment of the resection status in HGG with [\(^{18}\)F]FET-PET seems to be feasible.
The EC Directive 2013/59/Euratom states in article 56 that exposures of target volumes in nuclear medicine treatments shall be individually planned and their delivery appropriately verified. The Directive also mentions that medical physics experts should always be appropriately involved in those treatments. Although it is obvious that, in nuclear medicine practice, every nuclear medicine physician and physicist should follow national rules and legislation, the EANM considered it necessary to provide guidance on how to interpret the Directive statements for nuclear medicine treatments.
For this purpose, the EANM proposes to distinguish three levels in compliance to the optimization principle in the directive, inspired by the indication of levels in prescribing, recording and reporting of absorbed doses after radiotherapy defined by the International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU):
Most nuclear medicine treatments currently applied in Europe are standardized. The minimum requirement for those treatments is ICRU level 1 (“activity-based prescription and patient-averaged dosimetry”), which is defined by administering the activity within 10% of the intended activity, typically according to the package insert or to the respective EANM guidelines, followed by verification of the therapy delivery, if applicable.
Non-standardized treatments are essentially those in developmental phase or approved radiopharmaceuticals being used off-label with significantly (> 25% more than in the label) higher activities. These treatments should comply with ICRU level 2 (“activity-based prescription and patient-specific dosimetry”), which implies recording and reporting of the absorbed dose to organs at risk and optionally the absorbed dose to treatment regions.
The EANM strongly encourages to foster research that eventually leads to treatment planning according to ICRU level 3 (“dosimetry-guided patient-specific prescription and verification”), whenever possible and relevant.
Evidence for superiority of therapy prescription on basis of patient-specific dosimetry has not been obtained. However, the authors believe that a better understanding of therapy dosimetry, i.e. how much and where the energy is delivered, and radiobiology, i.e. radiation-related processes in tissues, are keys to the long-term improvement of our treatments.
(1) Background: We aimed to quantitatively investigate [\(^{68}\)Ga]Ga-FAPI-04 uptake in normal organs and to assess a relationship with the extent of FAPI-avid tumor burden. (2) Methods: In this single-center retrospective analysis, thirty-four patients with solid cancers underwent a total of 40 [\(^{68}\)Ga]Ga-FAPI-04 PET/CT scans. Mean standardized uptake values (SUV\(_{mean}\)) for normal organs were established by placing volumes of interest (VOIs) in the heart, liver, spleen, pancreas, kidneys, and bone marrow. Total tumor burden was determined by manual segmentation of tumor lesions with increased uptake. For tumor burden, quantitative assessment included maximum SUV (SUV\(_{max}\)), tumor volume (TV), and fractional tumor activity (FTA = TV × SUV\(_{mean}\)). Associations between uptake in normal organs and tumor burden were investigated by applying Spearman's rank correlation coefficient. (3) Results: Median SUV\(_{mean}\) values were 2.15 in the pancreas (range, 1.05–9.91), 1.42 in the right (range, 0.57–3.06) and 1.41 in the left kidney (range, 0.73–2.97), 1.2 in the heart (range, 0.46–2.59), 0.86 in the spleen (range, 0.55–1.58), 0.65 in the liver (range, 0.31–2.11), and 0.57 in the bone marrow (range, 0.26–0.94). We observed a trend towards significance for uptake in the myocardium and tumor-derived SUV\(_{max}\) (ρ = 0.29, p = 0.07) and TV (ρ = −0.30, p = 0.06). No significant correlation was achieved for any of the other organs: SUV\(_{max}\) (ρ ≤ 0.1, p ≥ 0.42), TV (ρ ≤ 0.11, p ≥ 0.43), and FTA (ρ ≤ 0.14, p ≥ 0.38). In a sub-analysis exclusively investigating patients with high tumor burden, significant correlations of myocardial uptake with tumor SUV\(_{max}\) (ρ = 0.44; p = 0.03) and tumor-derived FTA with liver uptake (ρ = 0.47; p = 0.02) were recorded. (4) Conclusions: In this proof-of-concept study, quantification of [\(^{68}\)Ga]Ga-FAPI-04 PET showed no significant correlation between normal organs and tumor burden, except for a trend in the myocardium. Those preliminary findings may trigger future studies to determine possible implications for treatment with radioactive FAP-targeted drugs, as higher tumor load or uptake may not lead to decreased doses in the majority of normal organs.
Im Rahmen der dieser Arbeit zugrunde liegenden prospektiven, randomisierten Studie wurden im Zeitraum Juli 2001 bis August 2002 insgesamt 120 Patienten der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin der Universität Würzburg mit den Diagnosen Unifokale Autonomie (UFA) und Morbus Basedow (MB) mit einer RIT behandelt. Die therapeutische Applikation des 131- I erfolgte in jeder der Diagnosegruppen entweder oral in Kapsel-, oder intravenös in flüssiger Form. Ziel dieser Arbeit war es, den Einflussgrad der Applikationsmodalität des Radionuklids, d.h. orale (Kapsel) versus intravenöse (flüssige) Verabreichung des 131- I, hinsichtlich des Therapieergebnisses zu untersuchen. Ein halbes Jahr nach der RIT zeigten in der Erkrankungsgruppe UFA 94 % der Patienten bei der oralen Applikationsform und 81 % der Patienten bei der intravenösen Applikationsform einen Behandlungserfolg. In der Diagnosegruppe MB waren im gleichen Zeitraum 67 % der Studienteilnehmer bei der oralen Applikationsform und 65 % der Studienteilnehmer bei der intravenösen Applikationsform erfolgreich therapiert. Zwischen beiden Applikationsformen wurden bei UFA und MB keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Therapieergebnisses gefunden. Das Ergebnis bietet somit keinen Anhalt dafür, dass bei der oralen Applikationsform enterale Absorptionsverluste von Radioiod auftreten. Ohne eine Verschlechterung des Behandlungserfolges zu befürchten, kann die Verabreichungsmodalität des Radionuklids daher individuell getroffen werden. Aus Handhabungsgründen und wegen des Strahlenschutzes des Personals wird man aber in der Regel die Kapsel bevorzugen.
Grundproblematik und Fragestellung: In der Behandlung der endemischen Struma läßt sich durch Levothyroxin und/oder Iodid eine Reduktion des Schilddrüsenvolumens erreichen. Eine unter Levothyroxintherapie auftretende TSH-Suppression kann sich jedoch über die Persistenz des intrathyreoidalen Iodmangels negativ auf die Rezidivhäufigkeit auswirken. In dieser Studie soll die Wirksamkeit zweier verschieden dosierter Kombinationspräparate aus Levothyroxin und Iodid verglichen werden, unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkung des Levothyroxinanteils auf die intrathyreoidale Iodkonzentration. Patienten und Methodik: 44 Patientinnen mit euthyreoter diffuser Struma wurden in die Studie aufgenommen und randomisiert zwei Therapiegruppen zugeordnet. Gruppe A wurde mit 75 µg Levothyroxin und 150 µg Iodid (Verhältnis 1:2) behandelt. Gruppe B erhielt eine Kombination aus 100 µg Levothyroxin und 100 µg Iodid (Verhältnis 1:1) Die Therapie erstreckte sich über drei Monate mit anschließendem Beobachtungsintervall von drei Monaten ohne Medikation. Zu Studienbeginn, nach drei und sechs Monaten erfolgte eine Messung der intrathyreoidalen Iodkonzentration mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, des sonografischen Schilddrüsenvolumens, der Iodausscheidung im Spontanurin und des basalen TSH, sowie der Schilddrüsenhormone und des Thyreoglobulins. Die Verträglichkeit der Präparate wurde ebenfalls erfaßt. Ergebnisse: Im Verlauf der Studie, sowohl unter Therapie, als auch während der Nachbeobachtungsphase kam es in beiden Gruppen (auswertbar in Gruppe B n = 20, in Gruppe A n = 21) nur zu geringen, nicht signifikanten Veränderungen des intrathyreoidalen Iodgehalts. Durch die Behandlung reduzierte sich das Schilddrüsenvolumen in Gruppe B um im Mittel 17,3% gegenüber dem Ausgangswert (p<0,001); in Gruppe A um 14,8% (p<0,001). Der erreichte Effekt blieb in Gruppe B über die Nachbeobachtungsperiode erhalten, in Gruppe A sank das mittlere Volumen um weitere vier Prozent (n.s.). Ein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen ließ sich für die intrathyreoidale Iodkonzentration, wie auch für das Schilddrüsenvolumen nicht nachweisen. In Gruppe B war eine statistisch signifikant stärkere TSH-Suppression (p=0,04) und ein höherer TSH-Anstieg (p=0,025) nach Therapie im Vergleich zu Gruppe A zu beobachten. Folgerung: Beide Kombinationspräparate bewirkten eine vergleichbare dauerhafte Volumenreduktion der Schilddrüse ohne relevante Veränderung der intrathyreoidalen Iodkonzentration. Aufgrund des geringeren posttherapeutischen TSH-Anstiegs scheint die 1:2 Kombination gegenüber der 1:1 Kombination geringe Vorteile zu bieten.
The prognosis of patients with locally advanced pancreatic cancer can be improved if secondary complete (R0) resection is possible. In patients initially staged as unresectable this may be achieved with neoadjuvant treatment which is usually chemoradiotherapy based. We report the case of a 46-year-old patient with an unresectable, locally advanced pancreatic cancer (pT4 Nx cM0 G2) who was treated with a sequential neoadjuvant chemotherapy regimen consisting of 2 cycles of nab-paclitaxel plus gemcitabine followed by 4 cycles of FOLFIRINOX. Neoadjuvant chemotherapy resulted in secondary resectability (R0 resection). After 2 cycles of nab-paclitaxel plus gemcitabine, the patient already had a complete metabolic remission as measured by integrated fludeoxyglucose ((18)F) positron emission tomography and computerized tomography. After a follow-up of 18 months the patient is alive without progression of disease. We propose to assess the clinical benefit of sequencing the combinations nab-paclitaxel plus gemcitabine and FOLFIRINOX as neoadjuvant therapy for patients with locally advanced and initially unresectable pancreatic cancer in a controlled clinical trial.
Ziel der Arbeit:
Der Einfluss langfristiger thyreosuppressiver Levothyroxintherapie auf den Schilddrüsenhormonmetabolismus bei Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom ist bisher unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, ob und welche Änderungen der Schilddrüsenhormonparameter nach langfristiger LT4-Einnahme auftreten. Anhand der zweiten Studie sollte ermittelt werden, ob diese Veränderungen plötzlich und sprunghaft auftreten oder ob es sich dabei um einen kontinuierlichen Prozess handelt.
Patienten, Material, Methoden:
Das Kollektiv der ersten Studie bestand aus 61 Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom. Für jeden dieser Patienten wurden eingefrorene Seren von zwei verschiedenen Zeitpunkten ausgewählt: Zeitpunkt 1 (entnommen in-nerhalb des ersten Jahres nach I-131-Ablation; TSH-Wert < 0,3 mlU/l; Rekrutie-rungszeitraum 1999-2002) und Zeitpunkt 2 (letzte verfügbare Probe mit TSH-Wert < 0,3 mIU/l; mindestens drei Jahre lang protokollierte, ununterbrochene LT4-Therapie; Rekrutierungszeitraum 2005-2009). Die Hormonspiegel von TSH, reversem T3, TT3 und TT4 und weiterer Parameter wurden zum Zeitpunkt 1 und Zeitpunkt 2 gemessen und die Beziehung dieser Parameter zueinander wurde analysiert.
In der zweiten Studie bildeten 24 Patienten mit differenziertem Schilddrüsen-karzinom das Patientenkollektiv. Auch hier wurden gefroren gelagerte Blutpro-ben nach bestimmten Kriterien ausgewählt und untersucht. Eingeschlossen wurden Patienten, von denen mindesten drei Seren im Anschluss an die letzte Hypothyreose vorhanden waren, die unter thyreosuppressiver Therapie ent-nommen wurden, so dass eine serielle Messung durchgeführt werden konnte. Der Zeitraum zwischen Hypothyreose und nachfolgendem Entnahmezeitpunkt des ersten folgenden Serums dufte höchsten neun Monate betragen. Die mediane Anzahl der vorhandenen Proben lag bei sechs, die mediane vergangene Zeit nach letzter Hypothyreose betrug 1,17 Jahre. Es wurde der zeitliche Verlauf der bestimmten Hormonparameter analysiert.
Ergebnisse:
Die Ergebnisse der ersten Studie zeigten signifikant erniedrigte TT3-, TT4- und TSH-Spiegel zum Zeitpunkt 2 (P < 0,001), während LT4-Dosis, Körpergewicht und rT3-Spiegel zwischen Zeitpunkt 1 und Zeitpunkt 2 konstant blieben. Es zeigten sich keine signifikanten Veränderungen in dem Verhältnis der LT4-Dosis pro kg Körpergewicht zu den fT4-Spiegeln (P = 0,83). Das Verhältnis von TT4 zu TT3 war zum Zeitpunkt 2 erhöht (P < 0,001), während das Verhältnis von TT4 zu rT3 und das Verhältnis von TT3 zu rT3 zum Zeitpunkt 2 signifikant erniedrigt waren.
Im kurzen Beobachtungszeitraum der zweiten Studie zeigten sich innerhalb der ersten 1,35 Jahre, in denen der durchschnittliche Entnahmezeitpunkt der Proben lag, keine wesentlichen Veränderungen bezüglich der LT4-Dosis pro kg Körpergewicht, der fT4-Spiegel, der rT3 Spiegel, des Verhältnisses von TT4 zu rT3 oder des Verhältnisses von TT4 zu TT3.
Fazit:
Es lässt sich schlussfolgern, dass nach langfristiger TSH-suppressiver Levothyroxintherapie bei Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom signifikante Veränderungen im Schilddrüsenhormonmetabolismus auftreten, die am besten durch eine kombinierte Herunterregulierung der Typ-I-und der Typ-II-Deiodinase und einer Hochregulierung der Typ-III-Deiodinase zu erklären sind. Diese Veränderungen treten nicht plötzlich und sprunghaft auf sondern ereignen sich eher in einem kontinuierlichen Prozess über viele Jahre hinweg.