11C-PIB-PET for the early diagnosis of Alzheimer’s disease dementia and other dementias in people with mild cognitive impairment (MCI)

  • Review
  • Diagnostic

Authors


Abstract

Background

According to the latest revised National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke and the Alzheimer's Disease and Related Disorders Association (now known as the Alzheimer's Association) (NINCDS-ADRDA) diagnostic criteria for Alzheimer's disease dementia, the confidence in diagnosing mild cognitive impairment (MCI) due to Alzheimer's disease dementia is raised with the application of imaging biomarkers. These tests, added to core clinical criteria, might increase the sensitivity or specificity of a testing strategy. However, the accuracy of biomarkers in the diagnosis of Alzheimer’s disease dementia and other dementias has not yet been systematically evaluated. A formal systematic evaluation of the sensitivity, specificity, and other properties of positron emission tomography (PET) imaging with the 11C-labelled Pittsburgh Compound-B (11C-PIB) ligand was performed.

Objectives

To determine the diagnostic accuracy of the 11C- PIB-PET scan for detecting participants with MCI at baseline who will clinically convert to Alzheimer’s disease dementia or other forms of dementia over a period of time.

Search methods

The most recent search for this review was performed on 12 January 2013. We searched MEDLINE (OvidSP), EMBASE (OvidSP), BIOSIS Previews (ISI Web of Knowledge), Web of Science and Conference Proceedings (ISI Web of Knowledge), PsycINFO (OvidSP), and LILACS (BIREME). We also requested a search of the Cochrane Register of Diagnostic Test Accuracy Studies (managed by the Cochrane Renal Group).

No language or date restrictions were applied to the electronic searches and methodological filters were not used so as to maximise sensitivity.

Selection criteria

We selected studies that had prospectively defined cohorts with any accepted definition of MCI with baseline 11C-PIB-PET scan. In addition, we only selected studies that applied a reference standard for Alzheimer's dementia diagnosis for example NINCDS-ADRDA or Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-IV (DSM-IV) criteria.

Data collection and analysis

We screened all titles generated by electronic database searches. Two review authors independently assessed the abstracts of all potentially relevant studies. The identified full papers were assessed for eligibility and data were extracted to create two by two tables. Two independent assessors performed quality assessment using the QUADAS 2 tool. We used the hierarchical summary receiver operating characteristic (ROC) model to produce a summary ROC curve.

Main results

Conversion from MCI to Alzheimer's disease dementia was evaluated in nine studies. The quality of the evidence was limited. Of the 274 participants included in the meta-analysis, 112 developed Alzheimer’s dementia. Based on the nine included studies, the median proportion converting was 34%. The studies varied markedly in how the PIB scans were done and interpreted.

The sensitivities were between 83% and 100% while the specificities were between 46% and 88%. Because of the variation in thresholds and measures of 11C-PIB amyloid retention, we did not calculate summary sensitivity and specificity. Although subject to considerable uncertainty, to illustrate the potential strengths and weaknesses of 11C-PIB-PET scans we estimated from the fitted summary ROC curve that the sensitivity was 96% (95% confidence interval (CI) 87 to 99) at the included study median specificity of 58%. This equated to a positive likelihood ratio of 2.3 and a negative likelihood ratio of 0.07. Assuming a typical conversion rate of MCI to Alzheimer’s dementia of 34%, for every 100 PIB scans one person with a negative scan would progress and 28 with a positive scan would not actually progress to Alzheimer’s dementia.

There were limited data for formal investigation of heterogeneity. We performed two sensitivity analyses to assess the influence of type of reference standard and the use of a pre-specified threshold. There was no effect on our findings.

Authors' conclusions

Although the good sensitivity achieved in some included studies is promising for the value of 11C-PIB-PET, given the heterogeneity in the conduct and interpretation of the test and the lack of defined thresholds for determination of test positivity, we cannot recommend its routine use in clinical practice.11C-PIB-PET biomarker is a high cost investigation, therefore it is important to clearly demonstrate its accuracy and standardise the process of the 11C-PIB diagnostic modality prior to it being widely used.

Résumé scientifique

Le PET-scan 11C-PiB pour le diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer et d'autres démences chez les personnes atteintes de déficit cognitif léger (DCL)

Contexte

Selon les derniers critères de diagnostic révisés pour la démence d'Alzheimer de l'Institut national des troubles neurologiques et de la communication et de l'Association pour la maladie d'Alzheimer et les affections apparentées (connue désormais sous le nom d'Alzheimer's Association) (NINCDS-ADRDA), la confiance dans le diagnostic de déficit cognitif léger (DCL) lié à la maladie d'Alzheimer est augmentée par l'utilisation de biomarqueurs en imagerie. Ces examens, ajoutés aux critères cliniques fondamentaux, pourraient augmenter la sensibilité ou la spécificité d'une stratégie de test. Cependant, la précision de biomarqueurs dans le diagnostic de la démence de type Alzheimer et des autres démences n'a pas encore été systématiquement évaluée. Une évaluation systématique formelle de la sensibilité, de la spécificité et des d'autres propriétés de la tomographie par émission de positons (PET) utilisant le composé Pittsburgh B marqué au 11C ( 11C-PiB) a été effectuée.

Objectifs

Déterminer l'efficacité diagnostique du PET-scan 11C-PiB pour la détection de ceux des patients atteints de DCL qui évolueront au fil du temps vers une démence d'Alzheimer ou une autre forme de démence.

Stratégie de recherche documentaire

La recherche la plus récente pour cette revue a été réalisée le 12 janvier 2013. Nous avons effectué des recherches dans MEDLINE (OvidSP), EMBASE (OvidSP), BIOSIS Previews (ISI Web of Knowledge), Web of Science and Conference Proceedings (ISI Web of Knowledge), PsycINFO (OvidSP) et LILACS (BIREME). Nous avons également demandé une recherche dans le registre Cochrane des études sur la précision des tests (pris en charge par le groupe Cochrane sur la néphrologie).

Aucune restriction concernant la langue ou la date n'a été appliquée aux recherches électroniques et nous n'avons pas utilisé de filtres méthodologiques afin d'obtenir une sensibilité maximale.

Critères de sélection

Nous avons choisi des études comportant des cohortes définies prospectivement suivant une définition acceptée quelconque du DCL, avec PET-scan 11C-PiB au début de l'étude. En outre, nous n'avons retenu que les études appliquant une norme de référence pour le diagnostic de la maladie d'Alzheimer, par exemple les critères NINCDS-ADRDA ou ceux du Manuel de diagnostic et de statistique des troubles mentaux (DSM-IV).

Recueil et analyse des données

Nous avons examiné tous les titres générés par les recherches dans les bases de données électroniques. Deux auteurs de la revue ont évalué indépendamment les résumés de toutes les études potentiellement pertinentes. Nous avons évalué le texte intégral des articles identifiés pour en vérifier l'éligibilité et extrait les données pour créer des tableaux croisés 2x2. Deux évaluateurs indépendants ont effectué des évaluations de la qualité à l'aide de l'outil QUADAS-2. Nous avons utilisé la caractéristique de fonctionnement du récepteur (ROC) hiérarchisée pour produire une ROC de synthèse.

Résultats principaux

La conversion du déficit cognitif léger (DCL) à la maladie d'Alzheimer a été évaluée dans neuf études. La qualité des preuves était limitée. Sur les 274 participants inclus dans la méta-analyse, 112 ont développé la maladie d'Alzheimer. Sur la base des neuf études incluses, la proportion médiane de conversion était de 34 %. Les études variaient considérablement dans la façon dont les examens avec le marqueur PiB étaient réalisés et interprétés.

La sensibilité se situe entre 83 % et 100 % et la spécificité entre 46 % et 88 %. En raison de la variation des seuils et des mesures de la rétention du 11C-PiB par les plaques amyloïdes, nous n'avons pas calculé la sensibilité ni la spécificité de synthèse. Malgré une incertitude considérable, nous avons illustré les atouts et points faibles potentiels du scanner PET 11C-PiB en estimant, à partir de la courbe ROC de synthèse ajustée, que la sensibilité était de 96 % (intervalle de confiance (IC) à 95 % de 87 à 99) et la spécificité médiane des études incluses de 58 %. Cela équivaut à un rapport de vraisemblance positif de 2,3 et un rapport de vraisemblance négatif de 0,07. En supposant un taux de conversion typique du DCL en maladie d'Alzheimer de 34 %, on aurait pour 100 examens avec le marqueur PiB une personne dont les résultats sont négatifs qui évoluerait en réalité vers la démence et 28 autres ayant des résultats positifs qui resteraient indemnes.

Il y a peu de données sur l'étude formelle de l'hétérogénéité. Nous avons effectué deux analyses de sensibilité pour évaluer l'influence du type de norme de référence et de l'utilisation d'un seuil prédéterminé. Ces deux paramètres n'ont eu aucun effet sur nos résultats.

Conclusions des auteurs

Bien que la bonne sensibilité obtenue dans certaines des études incluses augure bien de l'utilité du PET-scan 11C-PiB, l'hétérogénéité dans la conduite et l'interprétation de l'examen et l'absence de seuils définis pour la détermination de la positivité du test ne nous permettent pas de recommander son utilisation en routine dans la pratique clinique. Le scanner PET avec le biomarqueur11C-PiB est un examen très coûteux et il est donc important de démontrer clairement sa précision et de normaliser la procédure de diagnostic par 11C-PiB avant que cette modalité puisse être largement utilisée.

Notes de traduction

Traduction réalisée par le Centre Cochrane Français

Plain language summary

11C-PIB-PET scan for early prediction of developing Alzheimer’s disease or other dementia in people with mild cognitive impairment (MCI)

The numbers of people with dementia and other cognitive problems are increasing globally. A diagnosis of the pre-dementia phase of disease is recommended but there is no agreement on the best approach. A range of tests have been developed which healthcare professionals can use to assess people with poor memory or cognitive impairment. Based on the published data, we have found that the 11C-PIB-PET scan as a single test lacks the accuracy to identify those patients with MCI who would develop Alzheimer's disease dementia or other forms of dementia. The findings indicate that for every 100 PIB scans, one person with a negative scan will progress to Alzheimer's disease dementia and 28 with a positive scan will not. Therefore, a positive PIB scan in patients with MCI is of no clinical value in the early prediction of Alzheimer's disease dementia developing.

Laički sažetak

11C-PIB-PET snimanje za rano predviđanje razvoja Alzheimerove bolesti ili drugih vrsta demencije u osoba s blagim kognitivnim poremećajem

Broj osoba koje pate od demencije ili drugih kognitivnih problema povećava se u cijelom svijetu. Preporučuje se postavljanje dijagnoze u fazi takozvane predemencije, ali nema suglasja o najboljem načinu postavljanja te dijagnoze. Razvijen je niz dijagnostičkih metoda koje zdravstveni djelatnici mogu koristiti za procjenu osoba s lošom memorijom ili kognitivnim poremećajem. Cochrane sustavni pregled je analizirao objavljenu literaturu i zaključio da dijagnostička metoda koja se zove 11C-PIB-PET snimanje nije dovoljno precizna ako se koristi kao jedina metoda za prepoznavanje osoba koje imaju blago kognitivno oštećenje, a pod rizikom su za razvoj Alzheimerove bolesti ili druge vrste demencije. Podatci iz literature pokazuju da će na svakih 100 takvih snimaka jedna osoba s negativnim nalazom razviti Alzheimerovu bolest, a 28 s pozitivnim rezultatom tu bolest neće razviti. Stoga pozitivan nalaz na PIB snimanju kod pacijenata s blagim kognitivnim poremećajem nema kliničku važnost kao rani pokazatelj koji predviđa razvoj Alzheimerove bolesti.

Bilješke prijevoda

Hrvatski Cochrane ogranak.
Prevela: Livia Puljak

Résumé simplifié

Utilisation du PET-scan11C-PiB pour la prédiction précoce de l'apparition de la maladie d'Alzheimer ou d'une autre forme de démence chez les personnes atteintes de déficit cognitif léger (DCL)

Le nombre de personnes atteintes de démence et autres problèmes cognitifs est en augmentation dans le monde entier. Il est recommandé de diagnostiquer la maladie dès la phase de pré-démence, mais il n'y a pas d'accord sur la meilleure approche pour cela. Différents tests ont été développés pour aider les professionnels de la santé à examiner les personnes ayant une mauvaise mémoire ou des troubles cognitifs. D'après les données publiées, nous avons constaté que le PET-scan au 11C-PiB utilisé seul manquait de précision pour identifier les patients présentant un déficit cognitif léger (DCL) qui allaient développer la maladie d'Alzheimer ou une autre forme de démence. Les résultats indiquent que pour 100 examens réalisés avec le marqueur PiB, une personne dont les résultats sont négatifs va évoluer vers la démence de type Alzheimer et 28 autres dont les résultats sont positifs resteront indemnes. Par conséquent, un PET-scan PiB positif chez les patients présentant un DCL n'est d'aucune valeur clinique dans la prédiction précoce de la démence de type Alzheimer.

Notes de traduction

Traduction réalisée par le Centre Cochrane Français

Ringkasan bahasa mudah

Imbasan 11C-PIB-PET untuk ramalan awal perkembangan penyakit Alzheimer atau dementia lain dalam kalangan orang yang mempunyai kemerosotan kognitif ringan (MCI)

Bilangan orang yang mempunyai dementia dan masalah kognitif lain telah meningkat pada peringkat global. Diagnosis fasa pra dementia penyakit adalah dicadangkan tetapi tiada persetujuan mengenai pendekatan yang terbaik. Pelbagai ujian telah dibangunkan untuk diguna oleh profesional penjagaan kesihatan menilai orang yang mempunyai daya ingatan yang lemah atau kemerosotan kognitif. Berdasarkan data yang diterbitkan, kami mendapati bahawa imbasan 11C-PIB-PET sebagai ujian tunggal adalah tidak tepat untuk mengenalpasti pesakit yang mempunyai MCI yang akan menjadi dementia penyakit Alzheimer atau bentuk dementia yang lain.Hasil kajian menunjukkan bahawa bagi setiap 100 imbasan PIB, satu orang yang mempunyai imbasan negatif akan berkembang menjadi dementia penyakit Alzheimer dan 28 orang yang mendapat imbasan positif tidak akan mendapat dementia penyakit Alzheimer. Oleh itu, imbasan PIB yang positif untuk pesakit MCI tidak mempunyai nilai klinikal dalam ramalan awal pembentukan dementia penyakit Alzheimer .

Catatan terjemahan

Diterjemahkan oleh Raymond Chieng Siang Ching (Melaka Manipal Medical College). Disunting oleh Noorliza Mastura Ismail (Melaka Manipal Medical College) Untuk sebarang pertanyaan mengenai terjemahan ini sila hubungi raymondchieng@gmail.com