oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2022-21-5-24-33oncotomsk-2303Research ArticleКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯCLINICAL STUDIESИзучение диагностической эффективности однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с новым радиофармацевтическим лекарственным препаратом [99mTc]Tc-1-ТИО-D-глюкоза в визуализации опухолей головного мозгаStudy of the diagnostic efficiency of single-photon emission computed tomography with [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose in visualization of brain tumorsЗельчанР. В.ZelchanR. V.

Зельчан Роман Владимирович, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики

 SPIN-код: 2255-5282 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

Roman V. Zelchan, MD, DSc, Senior Researcher, Department of Nuclear Medicine

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

r.zelchan@yandex.ruМедведеваА. А.MedvedevaA. A.

Медведева Анна Александровна, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики

SPIN-код: 9110-1730 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

 Anna A. Medvedeva, MD, DSc, Senior Researcher, Department of Nuclear Medicine 

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

БрагинаО. Д.BraginaO. D.

 Брагина Ольга Дмитриевна, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник отделения радионуклидной диагностики

SPIN-код: 7961-5918 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

 Olga D. Bragina, MD, DSc, Senior Researcher, Department of Nuclear Medicine 

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

РыбинаА. Н.RybinaA. N.

Рыбина Анастасия Николаевна, кандидат медицинских наук, врач-радиолог отделения радионуклидной диагностики

SPIN-код: 4210-2711 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

 Anastasia N. Rybina, MD, PhD, Radiologist, Department of Nuclear Medicine 

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

РябоваА. И.RyabovaA. I.

Рябова Анастасия Игоревна, кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник отделения опухолей головы и шеи

SPIN-код: 3128-2940 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

 Anastasia I. Ryabova, MD, PhD, Junior Researcher, Department of Head and Neck Tumors 

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

ЧерновВ. И.ChernovV. I.

Чернов Владимир Иванович, доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по научной работе и инновационной деятельности

SPIN-код: 6301-3612 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

 Vladimir I. Chernov, MD, DSc, Professor, Deputy Director for Research and Innovation 

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

ЧойнзоновЕ. Л.ChoinzonovE. L.

Чойнзонов Евгений Лхамацыренович, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, директор

SPIN-код: 2240-8730 

 Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5 

 Evgeny L. Choinzonov, MD, DSc, Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, Director 

 5, Kooperativny st., 634009, tomsk, Russia 

Научно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияCancer Research Institute, Тomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences Russian Federation2022261020222152433Copyright © Зельчан Р.В., Медведева А.А., Брагина О.Д., Рыбина А.Н., Рябова А.И., Чернов В.И., Чойнзонов Е.Л., 20222022Зельчан Р.В., Медведева А.А., Брагина О.Д., Рыбина А.Н., Рябова А.И., Чернов В.И., Чойнзонов Е.Л.Zelchan R.V., Medvedeva A.A., Bragina O.D., Rybina A.N., Ryabova A.I., Chernov V.I., Choinzonov E.L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/2303

Цель исследования ‒ изучить возможность применения однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) с радиофармацевтическим препаратом [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза в визуализации злокачественных опухолей головного мозга. Материал и методы. В исследование включены 70 пациентов с диагнозом злокачественная опухоль головного мозга grade II‒IV, а также 10 пациентов с доброкачественными объемными образованиями головного мозга. Контрольную группу составили 20 пациентов, которые на момент исследования не имели патологических изменений головного мозга. Всем пациентам выполнялась однофотонная эмиссионная компьютерная томография головного мозга через 40 мин после внутривенного введения препарата [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза в дозе 500 МБк. Радиофармацевтический препарат [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза готовился непосредственно в отделении радионуклидной диагностики в соответствии с разработанной инструкцией. В поле зрения детекторов гамма-камеры попадали голова и шея пациента, осуществлялась запись 32 проекций в матрицу 256×256 пикселей без аппаратного увеличения. Использовались низкоэнергетические коллиматоры высокого разрешения. Результаты. В группе пациентов с верифицированным диагнозом злокачественная опухоль головного мозга визуализировать опухолевую ткань при ОФЭКТ с [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза удалось во всех случаях. Как правило, при исследовании опухоль визуализировалась в виде зоны повышенного накопления препарата различной интенсивности, формы и размеров. В группе пациентов с доброкачественной патологией головного мозга было отмечено, что при ОФЭКТ с [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза радиофармацевтический лекарственный препарат не накапливается в доброкачественных объемных образованиях и неизмененном веществе головного мозга. Отмечается физиологическое накопление [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза в мягких тканях апоневротического шлема, сосудистой оболочке мозга, слизистых оболочках носовой полости и пазухах костей черепа. Выявленные при ОФЭКТ патологические изменения головного мозга подтверждались данными магнитно-резонансной томографии с контрастным усилением. Заключение. Выполненное исследование продемонстрировало достаточно высокую эффективность ОФЭКТ с [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза в визуализации злокачественных опухолей головного мозга. По данным исследования, чувствительность, специфичность и точность однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза в визуализации злокачественных опухолей головного мозга составила 93–100, 65–100, 95–100 % соответственно. Полученные данные позволяют предположить, что внедрение ОФЭКТ с [99mTc]Tc-1-тио-D-глюкоза в качестве дополнительного метода диагностики злокачественных опухолей головного мозга может расширить доступность методов ядерной медицины для данной группы пациентов и повысить качество онкологической помощи.

The aim of the study was to evaluate the feasibility of using single-photon emission computed tomography (SPECT) with [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose in the detection of brain tumor malignancy. Material and methods. The study included 70 patients diagnosed with grade II–Iv malignant brain tumors and 10 patients with benign brain tumors. The control group consisted of 20 patients who had no pathological changes in the brain at the time of diagnosis. All patients underwent single-photon emission computed tomography of the brain 40 minutes after intravenous injection of [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose at a dose of 500 MBq. The [[99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose radiopharmaceutical was prepared directly in the nuclear medicine department in strict accordance with the instructions. The head and neck of the patient fell into the field of view of the detectors of the gamma camera, 32 projections were recorded in a matrix of 256×256 pixels without hardware magnification. High-resolution low-energy collimators were used. Results. In patients with verified diagnosis of malignant brain tumors, SPECT with [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose correctly visualized tumors in all cases. The tumor was visualized as a zone of increased accumulation of [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose of varying intensity and size. However, benign brain lesions did not show [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose uptake. Physiological accumulation of [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose was observed in soft tissues of the aponeurotic helmet, the choroid of the brain, the mucous membranes of the nasal cavity, and the sinuses of the skull bones. Pathological changes in the brain revealed by SPECT were confirmed by MRI with contrast enhancement. Conclusion. The study demonstrated a high efficiency of SPECT with [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose in visualization of malignant brain tumors. The sensitivity, specificity and accuracy of SPECT with [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose in the imaging of malignant brain tumors were 93–100 %, 65–100 %, 95–100 %, respectively. The data obtained suggest that [99mTc]Tc-1-THIO-D-glucose SPECT as an additional method for the detection of malignant brain tumors can increase access to radionuclides for this group of patients and improve the quality of cancer care.

радионуклидная диагностикарадиофармпрепаратыпроизводные глюкозытехнеций-99mопухоли головного мозгаnuclear medicine imagingradiopharmaceuticalsglucose derivativestechnetium-99mbrain tumorsReferencesЗлокачественные новообразования в России в 2019 году (заболеваемость и смертность). М., 2020. 250 с.Malignant neoplasms in Russia in 2019 (morbidity and mortality). Moscow, 2020. 250 p. (in Russian).Ostrom Q.T., Cioffi G., Gittleman H., Patil N., Waite K., Kruchko C., Barnholtz-Sloan J.S. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2012–2016. Neuro Oncol. 2019; 21(5): 1–100. doi: 10.1093/neuonc/noz150.Ostrom Q.T., Cioffi G., Gittleman H., Patil N., Waite K., Kruchko C., Barnholtz-Sloan J.S. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2012–2016. Neuro Oncol. 2019; 21(5): 1–100. doi: 10.1093/neuonc/noz150.Суркова П.В., Фролова И.Г., Чойнзонов Е.Л., Черемисина О.В., Величко С.А., Чижевская С.Ю., Зельчан Р.В. Возможности спиральной компьютерной томографии в оценке эффективности предоперационной химиотерапии у больных раком гортани и гортаноглотки. Сибирский онкологический журнал. 2011; 2: 39–44.Surkova P.V., Frolova I.G., Chojnzonov E.L., Cheremisina O.V., Velichko S.A., Chizhevskaja S.Ju., Zel’chan R.V. Potentials of spiral computed tomography in assessment of efficacy of preoperative chemotherapy in patients with laryngeal and laryngopharyngeal cancers. Siberian Journal of Oncology. 2011; 2: 39–44. (in Russian).Chen L., Wang H., Zeng H., Zhang Y., Ma X., Evaluation of CT-based radiomics signature and nomogram as prognostic markers in patients with laryngeal squamous cell carcinoma. Cancer Imaging. 2020; 20(1): 28. doi: 10.1186/s40644-020-00310-5.Chen L., Wang H., Zeng H., Zhang Y., Ma X., Evaluation of CT-based radiomics signature and nomogram as prognostic markers in patients with laryngeal squamous cell carcinoma. Cancer Imaging. 2020; 20(1): 28. doi: 10.1186/s40644-020-00310-5.Тицкая А.А., Чернов В.И., Слонимская Е.М., Синилкин И.Г., Зельчан Р.В. Маммосцинтиграфия с 99mТс-МИБИ в диагностике рака молочной железы. Сибирский медицинский журнал. 2010; 25(4–1): 92–5.Tickaja A.A., Chernov V.I., Slonimskaja E.M., Sinilkin I.G., Zel’chan R.V. 99mTc-MIBI mammoscintigraphy in breast cancer diagnosis. Siberian Medical Journal. 2010; 25(4–1): 92–5. (in Russian).Galldiks N., Langen K.J., Holy R., Pinkawa M., Stoffels G., Nolte K.W., Kaiser H.J., Filss C.P., Fink G.R., Coenen H.H., Eble M.J., Piroth M.D. Assessment of treatment response in patients with glioblastoma using O-(2-18F-fluoroethyl)-L-tyrosine PET in comparison to MRI. J Nucl Med. 2012; 53(7): 1048–57. doi: 10.2967/jnumed.111.098590.Galldiks N., Langen K.J., Holy R., Pinkawa M., Stoffels G., Nolte K.W., Kaiser H.J., Filss C.P., Fink G.R., Coenen H.H., Eble M.J., Piroth M.D. Assessment of treatment response in patients with glioblastoma using O-(2-18F-fluoroethyl)-L-tyrosine PET in comparison to MRI. J Nucl Med. 2012; 53(7): 1048–57. doi: 10.2967/jnumed.111.098590.Zhang J., Traylor K.S., Mountz J.M. PET and SPECT Imaging of Brain Tumors. Semin Ultrasound CT MR. 2020; 41(6): 530–40. doi: 10.1053/j.sult.2020.08.007.Zhang J., Traylor K.S., Mountz J.M. PET and SPECT Imaging of Brain Tumors. Semin Ultrasound CT MR. 2020; 41(6): 530–40. doi: 10.1053/j.sult.2020.08.007.Glaudemans A.W., Enting R.H., Heesters M.A., Dierck x R.A., van Rheenen R.W., Walenkamp A.M., Slart R.H. Value of 11C-methionine PET in imaging brain tumours and metastases. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2013; 40(4): 615–35. doi: 10.1007/s00259-012-2295-5.Glaudemans A.W., Enting R.H., Heesters M.A., Dierck x R.A., van Rheenen R.W., Walenkamp A.M., Slart R.H. Value of 11C-methionine PET in imaging brain tumours and metastases. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2013; 40(4): 615–35. doi: 10.1007/s00259-012-2295-5.He Q., Zhang L., Zhang B., Shi X ., Yi C., Zhang X . Diagnostic accuracy of 13N-ammonia PET, 11C-methionine PET and 18F-fluorodeo x yglucose PET: a comparative study in patients with suspected cerebral glioma. BMC Cancer. 2019; 19(1): 332. doi: 10.1186/s12885-019-5560-1.He Q., Zhang L., Zhang B., Shi X ., Yi C., Zhang X . Diagnostic accuracy of 13N-ammonia PET, 11C-methionine PET and 18F-fluorodeo x yglucose PET: a comparative study in patients with suspected cerebral glioma. BMC Cancer. 2019; 19(1): 332. doi: 10.1186/s12885-019-5560-1.Borja A.J., Hancin E.C., Raynor W.Y., Ayubcha C., Detchou D.K., Werner T.J., Revheim M.E., Alavi A.A Critical Review of PET Tracers Used for Brain Tumor Imaging. PET Clin. 2021; 16(2): 219–31. doi: 10.1016/j.cpet.2020.12.004.Borja A.J., Hancin E.C., Raynor W.Y., Ayubcha C., Detchou D.K., Werner T.J., Revheim M.E., Alavi A.A Critical Review of PET Tracers Used for Brain Tumor Imaging. PET Clin. 2021; 16(2): 219–31. doi: 10.1016/j.cpet.2020.12.004.Pauleit D., Floeth F., Tellmann L., Hamacher K., Hautzel H., Müller H.W., Coenen H.H., Langen K.J. Comparison of O-(2-18F-fluoroethyl)-L-tyrosine PET and 3-123I-iodo-alpha-methyl-L-tyrosine SPECT in brain tumors. J Nucl Med. 2004; 45(3): 374–81.Pauleit D., Floeth F., Tellmann L., Hamacher K., Hautzel H., Müller H.W., Coenen H.H., Langen K.J. Comparison of O-(2-18F-fluoroethyl)-L-tyrosine PET and 3-123I-iodo-alpha-methyl-L-tyrosine SPECT in brain tumors. J Nucl Med. 2004; 45(3): 374–81.Sadaghiani M.S., Sheikhbahaei S., Rowe S.P., Pomper M.G., Solnes L.B. Cellular and Molecular Imaging with SPECT and PET in Brain Tumors. Radiol Clin North Am. 2021; 59(3): 363–75. doi: 10.1016/j.rcl.2021.01.005.Sadaghiani M.S., Sheikhbahaei S., Rowe S.P., Pomper M.G., Solnes L.B. Cellular and Molecular Imaging with SPECT and PET in Brain Tumors. Radiol Clin North Am. 2021; 59(3): 363–75. doi: 10.1016/j.rcl.2021.01.005.Rainer E., Wang H., Traub-Weidinger T., Widhalm G., Fueger B., Chang J., Zhu Z., Marosi C., Haug A., Hacker M., Li S. The prognostic value of [123I]-vascular endothelial growth factor ([123I]-VEGF) in glioma. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2018; 45(13): 2396–2403. doi: 10.1007/s00259-018-4088-y.Rainer E., Wang H., Traub-Weidinger T., Widhalm G., Fueger B., Chang J., Zhu Z., Marosi C., Haug A., Hacker M., Li S. The prognostic value of [123I]-vascular endothelial growth factor ([123I]-VEGF) in glioma. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2018; 45(13): 2396–2403. doi: 10.1007/s00259-018-4088-y.Stasyuk E., Sкuridin V., Rogov A., Zelchan R., Sadkin V., Varlamova N., Nestеrov E. 99mTc-labeled monosaccharide kits: development methods and quality control. Sci Rep. 2020; 10(1): 5121. doi: 10.1038/s41598-020-61707-7.Stasyuk E., Sкuridin V., Rogov A., Zelchan R., Sadkin V., Varlamova N., Nestеrov E. 99mTc-labeled monosaccharide kits: development methods and quality control. Sci Rep. 2020; 10(1): 5121. doi: 10.1038/s41598-020-61707-7.Dapueto R., Aguiar R.B., Moreno M., Machado C.M., Marques F.L., Gambini J.P., Chammas R., Cabral P., Porcal W. Technetium glucose comple x es as potential cancer imaging agents. Bioorg Med Chem Lett. 2015; 25(19): 4254–9. doi: 10.1016/j.bmcl.2015.07.098.Dapueto R., Aguiar R.B., Moreno M., Machado C.M., Marques F.L., Gambini J.P., Chammas R., Cabral P., Porcal W. Technetium glucose comple x es as potential cancer imaging agents. Bioorg Med Chem Lett. 2015; 25(19): 4254–9. doi: 10.1016/j.bmcl.2015.07.098.Рогов А.С., Чойнзонов Е.Л., Чернов В.И., Нестеров Е.А., Ильина Е.А., Варламова Н.В., Зельчан Р.В., Садкин В.Л., Брагина О.Д., Ларионова Л.А., Медведева А.А., Стасюк Е.С., Скуридин В.С., Синилкин И.Г. Состав и способ получения реагента для радионуклидной диагностики на основе меченной технецием-99m 1-тио-d-глюкозы. Патент РФ № 2644744. Опубл. 13.02.2018.Rogov A.S., Chojnzonov E.L., Chernov V.I., Nesterov E.A., Il’ina E.A., Varlamova N.V., Zel’chan R.V., Sadkin V.L., Bragina O.D., Larionova L.A., Medvedeva A.A., Stasjuk E.S., Skuridin V.S., Sinilkin I.G. Composition and method for obtaining a reagent for radionuclide diagnostics based on 1-thio-d-glucose labeled with technetium-99m. The patent of the Russian Federation № 2644744. 13.02.2018. (in Russian).Zeltchan R., Medvedeva A., Sinilkin I., Chernov V., Stasyuk E., Rogov A., Il’ina E., Larionova L., Skuridin V. Study of potential utility of new radiopharmaceuticals based on technetium-99m labeled derivative of glucose. AIP Conference Proceedings. 2016. doi: 10.1063/1.4960291.Zeltchan R., Medvedeva A., Sinilkin I., Chernov V., Stasyuk E., Rogov A., Il’ina E., Larionova L., Skuridin V. Study of potential utility of new radiopharmaceuticals based on technetium-99m labeled derivative of glucose. AIP Conference Proceedings. 2016. doi: 10.1063/1.4960291.Seidensticker M., Ulrich G., Muehlberg F.L., Pethe A., Grosser O.S., Steffen I.G., Stiebler M., Goldschmidt J., Smalla K.H., Seidensticker R., Ricke J., Amthauer H., Mohnike K. Tumor cell uptake of 99mTc-labeled 1-thio-β-D-glucose and 5-thio-D-glucose in comparison with 2-deo x y-2-[18F]fluoro-D-glucose in vitro: kinetics, dependencies, blockage and cell compartment of accumulation. Mol Imaging Biol. 2014; 16(2): 189–98. doi: 10.1007/s11307-013-0690-3.Seidensticker M., Ulrich G., Muehlberg F.L., Pethe A., Grosser O.S., Steffen I.G., Stiebler M., Goldschmidt J., Smalla K.H., Seidensticker R., Ricke J., Amthauer H., Mohnike K. Tumor cell uptake of 99mTc-labeled 1-thio-β-D-glucose and 5-thio-D-glucose in comparison with 2-deo x y-2-[18F]fluoro-D-glucose in vitro: kinetics, dependencies, blockage and cell compartment of accumulation. Mol Imaging Biol. 2014; 16(2): 189–98. doi: 10.1007/s11307-013-0690-3.Overcast W.B., Davis K.M., Ho C.Y., Hutchins G.D., Green M.A., Graner B.D., Veronesi M.C. Advanced imaging techniques for neurooncologic tumor diagnosis, with an emphasis on PET-MRI imaging of malignant brain tumors. Curr Oncol Rep. 2021; 23(3): 34. doi: 10.1007/s11912-021-01020-2.Overcast W.B., Davis K.M., Ho C.Y., Hutchins G.D., Green M.A., Graner B.D., Veronesi M.C. Advanced imaging techniques for neurooncologic tumor diagnosis, with an emphasis on PET-MRI imaging of malignant brain tumors. Curr Oncol Rep. 2021; 23(3): 34. doi: 10.1007/s11912-021-01020-2.Puranik A.D., Rangarajan V., Dev I.D., Jain Y., Purandare N.C., Sahu A., Choudhary A., Gupta T., Chatterjee A., Moiyadi A., Shetty P., Sridhar E., Sahay A., Patil V.M., Shah S., Agrawal A. Brain FET PET tumor-to-white mater ratio to differentiate recurrence from post-treatment changes in high-grade gliomas. J Neuroimaging. 2021; 31(6): 1211–8. doi: 10.1111/jon.12914.Puranik A.D., Rangarajan V., Dev I.D., Jain Y., Purandare N.C., Sahu A., Choudhary A., Gupta T., Chatterjee A., Moiyadi A., Shetty P., Sridhar E., Sahay A., Patil V.M., Shah S., Agrawal A. Brain FET PET tumor-to-white mater ratio to differentiate recurrence from post-treatment changes in high-grade gliomas. J Neuroimaging. 2021; 31(6): 1211–8. doi: 10.1111/jon.12914.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.