Πειραματική οστεομυελίτιδα και αξιολόγηση της θεραπείας με FDG - PET

Abstract

Background: 18-Fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography combined with computed tomography (18F-FDG PET/CT) scan is useful for diagnosis of osteoarticular infections. Whether 18F-FDG PET/CT scanning may be used for therapeutic monitoring is not clear. The objective of this study was to develop 18F-FDG PET/CT scanning for monitoring therapeutic response to antimicrobials in experimental Staphylococcus aureus osteomyelitis.Methods: A total of 22 rabbits were studied. In 20 animals, the right tibia was inoculated intraoperatively with S. aureus. Two control animals were inoculated with normal saline. A needle was placed in the tibia as a foreign body. Infection was allowed to develop for 21 days when 18F-FDG PET/CT was performed, the needle was removed and bone specimens were cultured to confirm infection. Antimicrobial therapy with daptomycin was initiated in all successfully infected animals for 1, 3, or 6 weeks. Following completion of treatment, a second 18F-FDG PET/CT was performed, animals were euthanized, and infected tibias were harvested for quantitative cultures and histology. A positive scan was defined as 18F-FDG signal activity greater in the infected tibia than that of the contralateral non-infected control tibia. Therapeutic response was measured by the change of 18F-FDG signal activity in the infected tibia.Results: All successfully infected animals (n = 14), with microbiologically and/or histologically confirmed osteomyelitis, had positive 18F-FDG PET/CT scans, while the two control animals had negative scans despite the presence of the foreign body [mean maximum standardized uptake value (SUVmax) (±SD) values 2.96 (±0.80) vs. 1 (±1.10), respectively, P = 0.04]. In the 14 successfully infected animals, the mean SUVmax was significantly higher in the infected compared to the uninfected tibia (P < 0.0001). A SUVmax of 1.4, when used as a cutoff for infection, yielded a diagnostic accuracy of 93 %. At the end of treatment, successfully treated animals and saline controls had a negative 18F-FDG PET/CT scan (n = 4), while animals with persistent infection despite treatment (n = 12) had a positive 18F-FDG PET/CT scan (SUVmax 1.0–3.0) (p < 0.001). SUVmax values were significantly reduced after 42 days of treatment from 3.15 ± 0.5 (day 7) to 1.71 ± 0.37 (day 42) (p = 0.05).Conclusions: 18F-FDG PET/CT scan is a sensitive and specific tool in therapeutic monitoring of experimental foreign-body osteomyelitis.

Υπόβαθρό: Η Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίών 18-φθορο-2-δεοξυ-γλυκόζης σε συνδυασμό με τομογραφία (18F-FDG PET / CT) είναι χρήσιμη για τη διάγνωση των οστεοαρθρικών λοιμώξεων.το κατα πόσο η ποζιτρονικη τομογραφία 18F-FDG PET / CT μπορεί να χρησιμοποιείθει για τη θεραπευτική παρακολούθηση δεν είναι σαφές. Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν η αξιολόγηση της ποζιτρονικής τομογραφίας 18F-FDG PET / CT για την παρακολούθηση της θεραπευτικής απόκρισης σε αντιμικροβιακά στην πειραματική οστεομυελίτιδα από Staphylococcus aureus σε κόνικλους.Μέθοδοι: Μελετήθηκαν συνολικά 22 κόνικλοι. Σε 20 ζώα, η αριστερή κνήμη ενοφθαλμίστηκε διεγχειρητικά με εναιώρημα S. aureus. Δύο ζώα μάρτυρες ενοφθαλμίστηκαν με φυσιολογικό ορό. Μια βελόνα τοποθετήθηκε στην κνήμη ως ξένησώμα. Η μόλυνση αφέθηκε να αναπτυχθεί για 21 ημέρες όταν εκτελέστηκε ποζιτρονική τομογραφία 18F-FDG PET / CT, η βελόνα απομακρύνθηκε, Ακολούθως τα δείγματα οστών καλλιεργήθηκαν για να επιβεβαιώσουν τη μόλυνση. Η αντιμικροβιακή θεραπεία με δαπτομυκίνη ξεκίνησε σε όλα τα μολυσμένα με επιτυχία ζώα για 1, 3 ή 6 εβδομάδες. Μετά την ολοκλήρωση της θεραπείας, πραγματοποιήθηκε μια δεύτερη τομογραφία 18F-FDG PET / CT. Τα ζώα υποβλήθηκαν σε ευθανασία και οι μολυσμένες κνήμες συλλέχθηκαν για ποσοτικές καλλιέργειες και ιστολογίκή εξέταση. Ως θετική σάρωση ορίστηκε η μεγαλύτερη δραστηριότητα σήματος 18F-FDG στην μολυσμένη κνήμη από αυτή της υγιούς αντίστοιχης. Η θεραπευτική απόκριση μετρήθηκε με τη μεταβολή της δραστηριότητας του σήματος 18F-FDG στην μολυσμένη κνήμη. Αποτελέσματα: Όλα τα επιτυχώς μολυσμένα ζώα (n = 14), με μικροβιολογική ή / και ιστολογική επιβεβαίωση οστεομυελίτιδας, είχαν θετικές σαρώσεις 18F-FDG PET / CT, ενώ τα δύο ζώα ελέγχου είχαν αρνητικές σαρώσεις παρά την παρουσία του ξένου σώματος [μέση μέγιστη τυποποιημένη τιμή πρόσληψης (SUVmax) (± SD) 2,96 (± 0,80) έναντι 1(± 1.10), αντίστοιχα, Ρ = 0.04]. Στα 14 μολυσμένα με επιτυχία ζώα, η μέση τιμή SUVmax ήταν σημαντικά υψηλότερη στην μολυσμένη σε σύγκριση με τη μη μολυσμένη κνήμη (P <0,0001). Ένα SUVmax της ταξης του 1,4 όταν χρησιμοποιείται ως όριο για την επιβεβαίωση της μόλυνσης, έδωσε διαγνωστική ακρίβεια 93%. Στο τέλος της θεραπείας, τα ζώα και οι μάρτυρες που είχαν υποβληθεί σε επιτυχή αγωγή είχαν μια αρνητική σάρωση 18F-FDG PET / CT (n = 4), ενώ τα ζώα με επίμονη λοίμωξη παρά τη θεραπεία (n = 12), θετική σάρωση 18F-FDG PET / CT (SUVmax 1,0-3,0) (ρ <0,001). Οι τιμές SUVmax μειώθηκαν σημαντικά μετά από 42 ημέρες της θεραπείας από 3.15 ± 0.5 (ημέρα 7) σε 1.71 ± 0.37 (ημέρα 42) (ρ = 0.05).Συμπεράσματα: Η ποζιτρονικη τομογραφια 18F-FDG PET / CT είναι ένα ευαίσθητο και ειδικό εργαλείο στη θεραπευτική παρακολούθηση της πειραματικής οστεομυελίτιδας παρουσία ξένου σώματος.