Sensitivität und Reproduzierbarkeit der 18F-Fluordeoxyglucose-Positronenemissionstomographie zur Beurteilung der Atemmuskelaktivität (ResPET)

Die Beurteilung der Funktion der Atemmuskulatur ist sowohl im klinischen als auch im Forschungsumfeld von entscheidender Bedeutung. Tools zur Beurteilung der Atemmuskelfunktion sind besonders nützlich bei der Diagnose, Phänotypisierung, dem Verständnis der Pathophysiologie und der Beurteilung des Behandlungserfolgs bei Patienten mit Atemwegssymptomen, einschließlich Patienten mit kritischem Gesundheitszustand und Patienten mit Atemwegs- und/oder neuromuskulären Erkrankungen. Die Funktion der Atemmuskulatur wird am häufigsten anhand des Durchflusses (d. h. Spirometrie) und Druckmessungen während spontaner Beatmung, freiwilliger Atembemühungen oder künstlich evozierter Reaktionen durch magnetische oder elektrische Stimulation. Einige dieser Ansätze können eingeschränkt sein, beispielsweise wenn eine Gesichtsmuskelschwäche auftritt und/oder wenn die Glottisfunktion beeinträchtigt ist, beispielsweise bei Patienten mit bulbärer amyotropher Lateralsklerose oder Myopathien. Folglich können weit verbreitete Atmungsmessungen schlechte Prädiktoren für Veränderungen der Atemmuskulatur sein, und dies kann dazu beitragen, klinische Entscheidungen zu beeinflussen, wie z. B. den Zeitpunkt, zu dem eine nicht-invasive Beatmung innerhalb des Krankheitskontinuums eingeleitet werden sollte.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein nuklearmedizinisches Verfahren, das auf der Messung der Positronenemission von radioaktiv markierten Tracer-Molekülen basiert. Diese Radiotracer ermöglichen die Messung biologischer Prozesse und die Erstellung von Ganzkörperbildern, die Orte der Ansammlung von Radiotracern zeigen. Fluordeoxyglucose (18F-FDG) ist ein radioaktiv markiertes Glucosemolekül und der in der klinischen Praxis am häufigsten verwendete Radiotracer. Die 18F-FDG-PET wird am häufigsten mit einer Computertomographie gekoppelt, kann aber auch mit einer Magnetresonanztomographie (18F-FDG-PET-MRT) gekoppelt werden. 18F-FDG-PET wird stark für klinische onkologische Zwecke verwendet (Diagnose, Staging, Ansprechen auf die Behandlung, Prognose). Auch in anderen Bereichen findet die 18F-FDG-PET Anwendung zum Nachweis von Infektionen und entzündlichen Prozessen. 18F-FDG kann auch in Muskeln verwendet werden, die ein Hauptverbraucher von Glukose sind. Die 18F-FDG-PET bietet die Möglichkeit, die Muster und den Arbeitsumfang mehrerer Muskeln gleichzeitig zu beurteilen und bietet einen globalen Überblick über die Muskeln, die an der Realisierung einer motorischen Aufgabe beteiligt sind, wie zuvor bei Schultermuskeln gezeigt wurde.

Die Ultraschallbildgebung (USA) zieht ein wachsendes Interesse für die Beurteilung der Atemmuskelfunktion auf sich, da sie eine bettseitige und nicht-invasive Beurteilung ermöglicht. Kürzlich haben sich neue US-Techniken wie die Scherwellen-Elastographie (SWE) als vielversprechend für die Beurteilung der Atemmuskelarbeit erwiesen. Die Fähigkeit von Variablen, die vom US der Atemmuskulatur abgeleitet sind, eine erhöhte Muskelarbeit widerzuspiegeln, bleibt jedoch unklar. Daher ist der Aufbau von Beweisen erforderlich, die nicht-invasive US-Biomarker für die Funktion der Atemmuskulatur unterstützen.

18F-FDG-PET bietet eine einzigartige Möglichkeit, Muster und Arbeitsumfang der Atemmuskulatur zu untersuchen. Im Ruhezustand ist die Aufnahme von 18F-FDG in die Atemmuskulatur bekanntermaßen gering. Nach unserem besten Wissen wurde jedoch nie speziell über die Aufnahme von 18F-FDG in die Atemmuskulatur im Ruhezustand bei gesunden Probanden berichtet. Es ist unklar, ob die 18F-FDG-PET zur Überwachung von Veränderungen der Atemmuskelaktivität innerhalb des Krankheitskontinuums oder als Reaktion auf eine Intervention wie die Einleitung einer nicht-invasiven Beatmung verwendet werden kann. Die Reproduzierbarkeit der induzierten erhöhten 18F-FDG-Aufnahme der Atemmuskulatur muss noch bewertet werden und ist eine Voraussetzung, um ihre Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen zu bestimmen. Darüber hinaus wurde die Beziehung zwischen erhöhter 18F-FDG-Aufnahme und Atemmuskelarbeit, wie sie mit anderen Methoden (z. Fluss- und Druckmessungen, Oberflächenelektromyographie (sEMG)) und Variablen, die aus multiparametrischem US abgeleitet werden, müssen noch bestimmt werden. Da bei der MRT keine ionisierende Strahlung verwendet wird und die Kontrastfähigkeit des Weichgewebes sehr viel höher ist, ist die Kombination von PET mit MRT anstelle von CT von größerer Relevanz für unseren Zweck der PET-Muskelanalyse.