Quantitative Estimation of I-123-Iomazenil Receptor Binding in Temporal Lobe Epilepsies Using Two SPECT Acquisitions – Comparison with the Regional Cerebral Blood Flow and a Compartment Model

Summary

Aim: To compare published fractional rate constants of I-123-lomazenil (IMZ) and C-11-Flumazenil (three-compartment/four-parameter model) with a I-123-lomazenil receptor index calculated from two SPECT acquisitions and to compare the receptor index of the epileptogenic area with the contralateral side in patients with unilateral temporal lobe epilepsies. Methods: 28 patients were studied. 13/28 patients had a drug-resistant unilateral temporal lobe epilepsy with a successful focus localisation performed by an extensive video/EEG monitoring. 15 other patients with clinically suspected focal epilepsy and a normal MRI and IMZ SPECT scanning were used as controls. SPECT scanning was performed in all patients 15 and 100 min after intravenous injection of 111 MBq IMZ and 10 min after application of 740 MBq Tc-99m-HMPAO. Quantification of the regional uptake was performed using ROI-technique and the specific and non-specific binding of IMZ was calculated. The receptor index was calculated by the difference of the specific binding from 15 to 100 min p. i. divided by the time interval. Results: The receptor index showed a linear correlation with recently published fractional rate constants k ₃ (r = 0.69 and 0.67; p = 0.15) and a moderate correlation with the k ₄ constant (-0.53 and -0.43; p = 0.28) by the means of C-11 -Flumazenil PET and 1-123-lomazenil SPECT studies, respectively. However, statistical significance was not reached due to the few data points available from the published reports. Furthermore, the IMZ receptor index was lower in the epileptogenic area of patients with unilateral temporal lobe epilepsies compared with their contralateral side (p = 0.02; Wilcoxon-test). The IMZ receptor index showed a weak correlation with the regional cerebral blood flow independent of the evaluated region (r <0.4; p <0.05). Conclusion: The IMZ receptor index indicated to be a simple routine approach to estimate the fractional rate constant k ₃ (r = 0.67). The lower value of the receptor index within the epileptogenic area might be due to a lower receptor density. However in further studies, IMZ might be a helpful tool to find out subtle changes of the receptor affinity due to its approximately 30-fold higher ligand-receptor affinity compared to C-11-Flumazenil.

Zusammenfassung

Ziel: Vergleich von publizierten Diffusionskonstanten, die mit I-123-lomazenil-(IMZ-)SPECT- sowie ¹¹C-Flumazenil-PET-Untersuchungen bestimmt wurden und einem simplen, aus zwei SPECT-Akquisitionen ermittelten Rezeptorindex. Außerdem wurde bei unilateralen Temporallappenepilepsien der Rezeptorindex des epileptogenen Areals der entsprechenden kontralateralen Seite gegenübergestellt. Methode: 28 Patienten wurden in die Studie eingeschlossen. 13/28 Patienten litten unter pharmakoresistenten unilateralen Temporallappenepilepsien mit erfolgreicher Fokuslokalisation durch ein Video/EEG-Monitoring. 15 weitere Patienten mit klinisch vermuteten fokalen Epilepsien und unauffälligem MRT, HMPAO und IMZ SPECT Untersuchungen dienten als Kontrollgruppe. Die SPECT wurde 15 und 100 Minuten nach Applikation von 111 MBq 1-123-lomazenil und 10 Minuten nach Applikation von 740 MBq Tc-99m-HMPAO durchgeführt. Die Quantifizierung der Rezeptorbindung von lomazenil erfolgte mittels ROI-Technik. Der Rezeptorindex wurde als Differenz der spezifischen Bindung aus der 100- und der 15-Minuten-Auf-nahme berechnet. Ergebnisse: Der Rezeptorindex zeigte eine lineare Korrelation mit der IMZ-SPECT- und Flumazenil-PET-ermittelten und publizierten k ₄-Konstanten (r = 0,69 und 0,67; p = 0,15) und eine mäßige Korrelation mit der k ₄-Konstanten (-0,53 und -0,43; p = 0,28). Aufgrund der wenigen publizierten Daten konnte eine statistische Signifikanz nicht erzielt werden. Der Rezeptorindex des epileptogenen Areals war gegenüber der gesunden kontralateralen Seite ir> der Gruppe der therapierefraktären Temporallappenepilepsien erniedrigt (p = 0,02; Wilcoxon-Test). Nur eine mäßige Korrelation wurde zwischen dem rCBF und dem Rezeptorindex gefunden (r <0,4; p <0,05). Schlußfolgerung: Der Rezeptorindex könnte einen einfachen Ansatz zur Abschätzung der k ₃-Konstante bieten. Der erniedrigte Rezeptorindex innerhalb des epileptogenen Areals könnte neben einer geringeren Rezeptorendichte auch durch eine geringere Rezeptoraffinität bedingt sein, die aufgrund der 30fach höheren Affinität erst mit IMZ meßbar würde.

Keywords

I-123-lomazenil - epilepsy - benzodiazepine receptor - compartment model analysis - single photon emission computed tomography

Schlüsselwörter

Benzodiazepinrezeptoren - SPECT - 1-123-lomazenil - Epilepsie - Kompartment-modellanalyse

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