A non-invasive hybrid PET/MR method for imaging the cerebral metabolic rate of oxygen
Notice bibliographique
Résumé
1596 Introduction: Positron emission tomography (PET) is the gold standard for imaging the cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2); however, the technique is invasive as it requires arterial sampling and complex due to the need to correct for recirculating [15O]H2O and blood-borne activity [1]. We propose a non-invasive hybrid PET/ magnetic resonance imaging (MRI) method (PMROx) that uses MRI measurements of whole-brain (WB) CMRO2 to calibrate [15O]O2-PET. With PMROx, cerebral blood flow (CBF) images are obtained with a similar non-invasive PET/MRI approach combining [15O]H2O PET with phase-contrast MRI [2]. Alternatively, PET imaging can be reduced to just [15O]O2 inhalation by incorporating the MRI-based perfusion method, arterial spin labeling (PMROxASL) [3]. Here we present a comparison between PMROx and PMROxASL in animal experiments that also incorporated an established PET-alone method for validation [4]. The sensitivity of PMROxASL to altered metabolism was investigated by increasing the anesthetics. Methods: [15O]H2O and [15O]O2 PET data were acquired in a hybrid PET/MR scanner (3 T Siemens Biograph mMR), together with simultaneous MRI oximetry (OxFlow [5]) and perfusion (ASL), from juvenile pigs (n = 8). Animals were anesthetized with 3% isoflurane and 6 mL/kg/h propofol. Arterial sampling was performed for PET-alone measurements. Cerebral metabolism was reduced by increasing the propofol infusion to 20 mL/kg/h. Results: Significant correlations were found between regional CMRO2 measurements from PET and each of the PMROx methods (i.e. using either [15O]water or ASL to image CBF) with no significant differences between average CMRO2 from the three techniques: 1.89 ± 0.16 (PMROx), 1.88 ± 0.24 (PMROxASL) and 1.81 ± 0.10 mLO2/100g/min (PET). Moreover, PMROx and PMROxASL were sensitive to propofol-induced reduction in CMRO2 (Fig. 1). Conclusions: This study provides an initial validation of a non-invasive PET/MRI technique that circumvents many of the complexities of PET-only CMRO2 imaging. PMROx not only avoids arterial sampling, but can reduce the PET imaging procedure to [15O]O2 by incorporating ASL-CBF images. Future studies in humans are required to validate this approach. References: [1] Mintun MA, Raichle ME, Martin WR, Herscovitch P. Brain oxygen utilization measured with O-15 radiotracers and positron emission tomography. J Nucl Med. 1984;25:177-87. [2] Ssali T, Anazodo UC, Thiessen JD, Prato FS, St. Lawrence K. A noninvasive method for quantifying cerebral blood flow by hybrid PET/MRI. J Nucl Med. 2018;59:1329-1334. [3] Gunther M, Oshio K, Feinberg DA. Single-shot 3D imaging techniques improve arterial spin labeling perfusion measurements. Magn Reson Med. 2005;54:491-498. [4] Kudomi N, Hirano Y, Koshino K, et al. Rapid quantitative CBF and CMRO2 measurements from a single PET scan with sequential administration of dual 15O-labeled tracers. J Cereb Blood Flow Metab. 2013;33:440-448. [5] Jain V, Langham MC, Wehrli FW. MRI estimation of global brain oxygen consumption rate. J Cereb Blood Flow Metab. 2010;30:1598-1607. Figure 1. Group-wise CBF, OEF and CMRO2 images obtained with DBFM, PMROx and PMROxASL techniques for baseline (n = 8, top three rows). CBF and CMRO2 results from PMROx and PMROxASL for the lower metabolic condition (n = 6) are presented on the bottom two rows. MPRAGE from one animal was included for anatomical reference.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».