Efficacy of Yttrium-90 Time-of-Flight PET/CT in Post Radioembolization Imaging of Microsphere Biodistribution in Radiosynovectomy

أصبح التصوير المقطعي البوزيتروني المدمج بالمقطعي المحوري وباستخدام مادة الايتريوم 90 ممكناً وذو فائدة أكبر في تحديد مواقع النشاط الإشعاعي وذلك بعد الاستئصال الإشعاعي لغشاء المفصل. لقد ساعدت هذه التقنية أيضاً على التنبؤ بمدى الاستجابة لجلسات العلاج الإشعاعي والمضاعفات التي قد تحدث في مكان تأثير العلاج. إن الايتريوم -90 هو عنصر يطلق أشعة بيتا بشكل أساسي مع الحد الأقصى لطاقة تبلغ 2.27 إلكترون فولت ومتوسط طاقة يبلغ 0.935 إلكترون فولت. ومتوسط مدى اختراق للأنسجة اللينة بمدى 3.6 ملم. وتملك ذرات هذا العنصر نصف عمر مادي يبلغ 2.7 أيام. إن التصوير المقطعي البوزيتروني المدمج بالتصوير المقطعي المحوري (PET/CT) يمثل قفزة تكنولوجية في التصوير الإشعاعي بالايتريوم – 90 المقطعي المحوري كماً ونوعاً، والذي يتيح التصوير المباشر لكريات الايتريوم 90 المجهرية، وعلى الرغم من أن الايتريوم 90 هو عنصر باعث لأشعة بيتا بشكل أساسي. فإن التصوير بالايتريوم – 90 أصبح ممكناً بسبب وجود طفيف لتحلل اشعاعي إلى الحالة المثارة الأولى (0+) التابعة لعنصر الزركونيوم 90 تليها حالة (β-β+) كنتاج لذلك التفاعل بنسبة متفرعة منخفضة جداً من 10-6 x0.47± 31.86. ولكن على الرغم من ذلك كله، فإن استخدام التصوير المقطعي البوزيتروني المدمج بالتصوير المقطعي المحوري للايتريوم 90 لا زال يحمل الكثير من التحديات والصعوبات. من وجهة نظر طبية، يوفر التصوير المقطعي البوزيتروني للايتريوم 90 يداً عليا تمكن من تقييم نجاح العلاج الإشعاعي بسبب التحسن الكبير في جودة الصور. إن البيانات الكمية التي ينتجها التصوير المقطعي البوزيتروني والتي توضح أماكن امتصاص الجرعة يمكن استخدامها للتنبؤ بفعالية العلاج وأيضاً في متابعة حالة المريض. أما بالنسبة للمرضى الذين يتلقون عدة جلسات علاجية، يمكن أيضاً أن تستخدم بيانات الصور الكمية والنوعية في توفير ووضع خطط علاجية ناجحة خاصة لكل مريض، خاصة للحالات التي استجابت للعلاج بشكل إيجابي. ستكون هناك قدرة على توفير ثروة كبرى من المعلومات الطبية حول مدى الاستجابة العلاجية للجرعة في حالة الاستخدام الواسع للتصوير المقطعي البوزيتروني للايتريوم 90، مما قد يؤدي بدوره في المستقبل إلى التطوير والتحسين في نماذج التخطيط في العلاج بالحقن الإشعاعي (Radio embolization). وعلاوة على ذلك، فإن التأخر في عمل التصوير المقطعي البوزيتروني للمريض لأربع وعشرين ساعة بعد استئصال غشاء المفصل بالإشعاع يمكن أن يساعد على التحقق والتأكد من احتمالية التسرب للمادة الإشعاعية خارج المفصل. إن مثل هذه الدراسة التجريبية الأولى ستكون مفيدة جداً وقيّمة لإنشاء أساس يشجع على إمكانية تطبيق هذه التقنية الجديدة المقترحة في التجارب على الأجسام الحية في المختبرات.

Abstract Application of PET/CT imaging following 90Y radiation synovectomy is feasible and would be a new approach in further delineating the location of the activity seen on bremsstrahlung imaging. This technique may also help to predict treatment response or potential local complications. Yttrium-90 is a pure beta emitter with Maximum energy 2.27 MeV and Mean energy 0.935 MeV. It has average soft-tissue range of 3.6 mm and the physical half-life of 2.7 days. Positron emission tomography with integrated computed tomography (PET/CT) represents a technological leap from 90Y bremsstrahlung SPECT/CT, both qualitatively and quantitatively, allowing direct imaging of 90Y microspheres. Although 90Y is predominantly a 13-emitter, coincidence imaging of 90Y is possible because of a minor decay branch to the O+ first excited state of zirconium90 followed -+ internal pair production at a very low branching ratio of 31.86 ± 0.47 x 10-6 . However, the clinical application of 90Y PET/CT has been fraught with challenges. From a clinical standpoint, 90Y PET provides a superior post infusion evaluation of treatment technical success owing to its improved resolution. Absorbed dose maps generated from quantitative PET data can be used to predict treatment efficacy and manage patient follow up. For patients who receive multiple treatments, this information can also be used to provide patient-specific treatment planning for successive therapies, potentially improving response. The broad utilization of 90Y PET-CT has the potential to provide a wealth of dose-response information, which may lead to the development of improved radioembolization treatment planning models in the future. Furthermore, after radiation synovectomy and microsphere treatment a delayed PET-CT acquisition at 24 h can assist to investigate potential extra- articular radiotracer extravasation. As such, preliminary pilot phantom study will be extremely informative and valuable to establish a platform to instigate the feasibility of the proposed technique in the in-vivo applications.