Ανάπτυξη μεθόδου αξιολόγησης της πρόσληψης ραδιενεργών ιχνηθετών επισημασμένων με I-123 στο ντοπαμινεργικό σύστημα με τομογραφική γ-camera

Abstract

According to evidence found in respectable international scientific journals, one in every four patients has incorrectly been diagnosed as suffering from Parkinson’s disease with the diagnosis changing later in essential tremor. Nuclear medicine, using the SPECT technique and radiopharmaceuticals, usually labeled with Ι-123, effectively contributes to the right diagnosis, based on visual assessment of the scintigraphic images, but also on their quantification, by using a series of quantification methods. The aim of this project is the scientific substantiation of the best quantification methods and also the search to relate the calculated striatal uptake of the radiopharmaceutical to the real concentration ratio. These are accomplished through the application and ranking of four quantification methods, initially in studies of a dedicated striatal head phantom, resembling the studies of the human dopaminergic neurotransmission system and, by using the gained experience, through the application of the appointed best quantification methods to human studies. Patients, either suffering or not from Parkinson’s disease or other extrapyramidal disorder, were examined in the 3rd Nuclear Medicine Department of the Aristotle University of Thessaloniki, which is based at the “Papageorgiou” General Hospital of Thessaloniki, throughout the last 4 years having sent for the inclusion or the exclusion of parkinsonism. The quantification methods used were, the “manual” method of drawing regions of interest by an experienced user and the three automated quantification methods included in the QuantiSPECT software package, namely, the “two box”, “three box” και “crescent” methods. Visual assessment and the “manual” quantification method proved to be the best methods, among those studied. The “two box” and the “crescent” semiautomated quantification methods followed. In agreement with international recommendations and trends, a normal database was created from the imaging data of 27 patients that were diagnosed as not suffering from Parkinson’s disease or other extrapyramidal disorder, for the specific γ-camera and software used. The quantitative data of the above mentioned 27 patients and 61 more patients that were diagnosed as suffering from Parkinson’s disease or other extrapyramidal syndromes comprised a more general database. For 15, randomly chosen patients, the results of the visual assessment and three quantification methods were compared to the final diagnosis, as this was given by the attending neurologist, resulting in the determination of the sensitivity and specificity for each method. The creation of a normal database in every nuclear medicine department conducting examinations of the nigrostriatal neurotransmission system is highly recommended and gives more advantages than the department’s remote connection to a multicentre database. The advantages are that the department can use the gained experience for improving the quality of the provided services and also, in the event of renewing or changing equipment, the whole procedure for the construction of a normal database, for the new imaging systems and software applications, can be repeated. Our future work involves the enrichment of the normal database with more patient data and sorting patients into groups using age and sex criteria.

Σύμφωνα με ανακοινώσεις σε έγκυρα διεθνή περιοδικά, ένας στους τέσσερις ασθενείς έχει λανθασμένα διαγνωστεί ότι πάσχει από τη νόσο του Parkinson, με τη διάγνωση να αλλάζει αργότερα σε ιδιοπαθή τρόμο. Η πυρηνική ιατρική, εφαρμόζοντας την τεχνική SPECT και χρησιμοποιώντας ραδιοφάρμακα, συνήθως επισημασμένα με Ι-123, συμβάλλει αποφασιστικά στην ορθή διάγνωση βασιζόμενη, όχι απλά στην οπτική αξιολόγηση των εικόνων της σπινθηρογραφικής μελέτης, αλλά και στην ποσοτικοποίηση των αποτελεσμάτων μέσω της εφαρμογής πληθώρας μεθόδων ποσοτικοποίησης. Βασικός σκοπός της διατριβής αυτής είναι η επιστημονική τεκμηρίωση των βέλτιστων μεθόδων ποσοτικοποίησης και η ανίχνευση της δυνατότητας αναγωγής της υπολογισμένης πρόσληψης του ραδιοφαρμάκου στα ραβδωτά σώματα σε πραγματικό λόγο συγκέντρωσης του ραδιοφαρμάκου προς το υπόστρωμα. Αυτά επιτυγχάνονται μέσω της εφαρμογής και αξιολόγησης τεσσάρων μεθόδων ποσοτικοποίησης, αρχικά σε δεδομένα μελετών, που προσομοιάζουν τις μελέτες του ανθρώπινου ντοπαμινεργικού νευροδιαβιβαστικού συστήματος, ενός ομοιώματος κεφαλής – ραβδωτών σωμάτων και, σε δεύτερο χρόνο, με την εκμετάλλευση της αποκτηθείσας εμπειρίας στην εφαρμογή των βέλτιστων μεθόδων ποσοτικοποίησης, όπως αυτές αναδείχθηκαν, σε μελέτες ασθενών, πασχόντων από τη νόσο του Parkinson ή μη, που εξετάστηκαν στο Γ’ Εργαστήριο Πυρηνικής Ιατρικής του Α.Π.Θ. στο Γ.Ν.Θ. «Παπαγεωργίου» τα τελευταία 4 έτη, έχοντας παραπεμφθεί για επιβεβαίωση ή αποκλεισμό παρκινσονισμού. Οι μέθοδοι ποσοτικοποίησης που αξιολογήθηκαν ήταν, η μέθοδος που απαιτεί τη χειροκίνητη χάραξη περιοχών ενδιαφέροντος από εξειδικευμένο διαγνώστη και, οι τρεις μέθοδοι ποσοτικοποίησης του πακέτου λογισμικού QuantiSPECT, ήτοι, οι μέθοδοι “two box”, “three box” και “crescent”. Η οπτική αξιολόγηση και η “manual” μέθοδος ποσοτικοποίησης αποδείχτηκαν οι βέλτιστες μέθοδοι, μεταξύ αυτών που μελετήθηκαν, ακολουθούμενες από τις ημιαυτοματοποιημένες μεθόδους “two box” και “crescent”. Από τα αποτελέσματα των μελετών 27 ασθενών που αξιολογήθηκαν ως μη πάσχοντες από τη νόσο του Parkinson ή άλλη εξωπυραμιδική συνδρομή δημιουργήθηκε βάση φυσιολογικών δεδομένων, σύμφωνα με τις διεθνείς συστάσεις και τις σύγχρονες τάσεις, για τη συγκεκριμένη γ-camera και το λογισμικό του εργαστηρίου. Με τα αποτελέσματα των ποσοτικών μετρήσεων για τους παραπάνω ασθενείς και για άλλους 61 ασθενείς οι οποίοι βρέθηκαν να πάσχουν από τη νόσο του Parkinson ή άλλη εξωπυραμιδική συνδρομή δημιουργήθηκε βάση δεδομένων ασθενών. Για 15, τυχαία επιλεγμένους ασθενείς, συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα της οπτικής αξιολόγησης και τριών μεθόδων ποσοτικοποίησης με την τελική διάγνωση, όπως αυτή δόθηκε από τον θεράποντα ιατρό νευρολόγο, και προσδιορίστηκε η ευαισθησία και η ειδικότητα κάθε μεθόδου. Η δημιουργία βάσης φυσιολογικών δεδομένων σε κάθε εργαστήριο πλεονεκτεί της σύνδεσης του εργαστηρίου με μια πολυκεντρική βάση δεδομένων λόγω του ότι το εργαστήριο μπορεί να εκμεταλλευτεί την αποκτηθείσα εμπειρία για να βελτιώσει το επίπεδο των παρεχόμενων υπηρεσιών και βέβαια, σε περίπτωση αλλαγής εξοπλισμού, να επαναλάβει τη διαδικασία για τα νέα συστήματα. Μελλοντική δουλειά αποτελεί η επέκταση της βάσης δεδομένων και ο διαχωρισμός των περιστατικών της βάσης φυσιολογικών δεδομένων σε ηλικιακές ομάδες και φύλα.