Osteoscintigraphy in modern clinical practice (literature review)

Mykyta Nechayev; Mykhailo Tkachenko; Hanna Romanenko; Anatolii Makarenko; Olena Myronova; Anastasiia Mazur

doi:10.32345/USMYJ.1(152).2025.77-91

Mykyta Nechayev National Children's Specialized Hospital "Ohmatdyt", Department of Nuclear Medicine, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-7345-5124
Mykhailo Tkachenko Bogomolets National Medical University, Department of Radiology and Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4210-1566
Hanna Romanenko Bogomolets National Medical University, Department of Radiology and Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9527-4925
Anatolii Makarenko Bogomolets National Medical University, Department of Radiology and Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1444-6858
Olena Myronova Bogomolets National Medical University, Department of Radiology and Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1444-6858
Anastasiia Mazur Bogomolets National Medical University, Department of Radiology and Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5435-9105

DOI: https://doi.org/10.32345/USMYJ.1(152).2025.77-91

Keywords: Neoplasms; Bone Diseases; Metastases; Osteoblasts; Osteocytes; Radioisotope; Radiopharmaceuticals; Skeleton; Spine; Nuclear Medicine

Abstract

the article examines the basics of Radionuclide bone imaging of the skeleton, the history of the method’s development, its capabilities, limiting factors, and prospects for further advancement. Today, bone scintigraphy holds a leading position in oncological practice and in other clinical practices for detecting and differentiating inflammatory processes in bones. It is currently one of the most in-demand and widely used nuclear medical procedures due to its high sensitivity for detecting bone pathologies. In clinical practice, scintigraphy and SPECT/CT of the skeleton are one of the unique and promising directions, due to the development of new radiopharmaceuticals, the improvement of functional outcomes, treatment monitoring, and the enhancement of quality of life for oncology patients. Recently, the methodology of bone scintigraphy has undergone significant development and refinement, enhancing its diagnostic capabilities. However, its classification as a third-tier radiological diagnostic method has resulted in insufficient awareness among physicians of various specialties, limiting the full usage of its potential. Such information is essential for modern physicians, as nuclear medicine continues to expand and integrate into numerous fields of medical science. This review provides updated indications for the usage of bone scintigraphy in various musculoskeletal disorders and highlights the significance of radionuclide scanning in treatment monitoring. In our view, this article will be of clinical interest to internists, rheumatologists, radiologists, orthopedic surgeons, oncologists, rehabilitation specialists, and other professionals involved in managing musculoskeletal pathologies.

References

Van den Wyngaert T, Strobel K, Kampen WU, Kuwert T, Van der Bruggen W, Mohan HK, at all.; The EANM practice guidelines for bone scintigraphy. EANM Bone & Joint Committee and the Oncology Committee. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2016 Aug;43(9):1723-38. doi:10.1007/s00259-016-3415-4. Epub 2016 Jun 4. PMID: 27262701; PMCID: PMC4932135.

Брега ГС, Васильєва НФ. Пулюй Іван Павлович. Енциклопедія історії України : у 10 т. / редкол.: В. А. Смолій (голова) та ін. ; Інститут історії України НАН України. — К. : Наукова думка, 2012. — Т. 9 : Прил — С. — С. 60. — 944 с. : іл. — ISBN 978-966-00-1290-5.

Голка ГГ, Бур’янов ОА, Климовицький ВГ. Травматологія та ортопедія: підручник для студентів вищих медичних навчальних закладів - Вінниця: Нова Книга, 2014. – 416 с.

Прадіп Р Патель. Radiology. John Wiley Sons Ltd / 2020 / ISBN 9781119550341- Р 248.

Sten Carlson. A Glance At The History Of Nuclear Medicine, Acta Oncologica, 34:8, 1095-1102, DOI:10.3109/02841869509127236

Newman SP, Pitcairn GR, Hirst PH. A brief history of gamma scintigraphy. J Aerosol Med. 2001 Summer;14(2):139-45. doi:10.1089/08942680152484072. PMID: 11681646.

Hutton B. F. The origins of SPECT and SPECT/CT . Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. — 2014. — Vol. 41, Suppl. 1. — P. 3–16.

Gary J.R. PET and PET/CT imaging of skeletal metastases// Cook The Royal Marsden NHS Foundation Trust, Sutton, UK Cancer Imaging (2010) 10, 153-160 DOI:10.1102/1470-7330.2010.0022

Усенко О, Костилев М, Король П, Северин Ю, Щербіна О. Гібридні установки для мультимодальної візуалізації ПЕТ/ОФЕКТ/КТ в Україні та забезпечення контролю якості в ядерній медицині. Radiation Diagnostics, Radiation Therapy, (4), 16–22. https://doi.org/10.37336/2707-0700-2020-4-2

Мечев Д С, Щербіна О В. Радіонуклідні методи дослідження скелету: роль в клінічній практиці. Радіологічний вісник. 2011. Т. 38, № 1. С. 23-25.

Palestro C.J., Kim C.K., Swyer A.J., Vallabhajosula S., Goldsmith S. Radionuclide diagnosis of vertebral osteomyelitis: In-111-leukocyte and Tc-99mMDP bone scintigraphy . J. Nucl. Med. 1991. Vol. 32.; P. 1861-1865.

Ткаченко ММ, Романенко ГО, Макаренко АВ, Миронова ОВ. Оптимізація сцинтиграфічних досліджень з нефротропними препаратами. Радіологічний вісник. 2019. № 1/2 (70–71); С. 127.

Ткаченко М, Романенко Г, Миронова О, Мазур А, Макаренко А, Горяінова Н. Переваги багатоцільової сцинтиграфії в діагностиці раку нирки. УРОЖ [інтернет]. 30, Вересень 2023; 31(3):285-02. https://ukroj.com/index.php/journal/article/view/204

Сатир МВ, Солодянникова ОІ, Кундін ВЮ, Ярошенко ОЮ, Ніколов МО. Порівняння планарної остеосцинтиграфії та ОФЕКТ при доброякісних та злоякісних ураженнях опорно-рухового апарату у пацієнтів з онкологічними захворюваннями. УРЖ. 2015. Т. ХХІIІ. Вип. 3 с. 114-116.

Солодянникова ОІ, Сукач ГГ, Северин ЮП, Войт НЮ. Позитронна емісійна томографія. Можливості клінічного використання. Променева діагностика, променева терапія. Наук-практ конф «Актуальні питання використання сучасного рентгенологічного обладнання». Наукові статті та тези доповідей. Київ, 2007. 59–65.

Casali M, Lauri C, Altini C, et al. State of the art of 18F-FDG PET/CT application in inflammation and infection: A guide for image acquisition and interpretation. Clin. Transl. Imaging 2021, 9, 299–339.

Bartel TB, Kuruva M, Gnanasegaran G, Beheshti M, Cohen EJ, Weissman AF et al. SNMMI Procedure Standard for Bone Scintigraphy 4.0. J Nucl Med Technol. 2018 Dec;46(4):398-404. PMID: 30518604.

Brenner АІ, Koshy J, Morey J. et al. The bone scan . J. Semin. Nucl. Med. 2012. Vol. 42, N 1. ; P. 11–26.

Fornetti, J, Welm AL., Stewart SA. Understanding the bone in cancer metastasis. Journal of Bone and Mineral, 33(12), 2099–2113. doi:10.1002/jbmr.3618.

Zhang L, Gong Z. Clinical characteristics and prognostic factors in bone metastases from lung cancer. Medical Science Monitor, 23, 4087–4094. doi:10.12659/msm.902971.

Chen SC, Kuo PL. Bone metastasis from renal cell carcinoma. International Journal of Molecular Sciences, 17(6), 987. doi:10.3390/ijms17060987.

Zajączkowska R, Kocot-Kępska M, Leppert W, Wordliczek J. Bone pain in cancer patients: mechanisms and current treatment. International Journal of Molecular Sciences, 20(23), 6047. doi:10.3390/ijms20236047.

Мечев ДС, Бабій ЯС, Щербина ОВ. ОФЕКТ та МРТ в діагностиці метастазів в скелет у хворих на рак молочної та передміхурової залоз. Збірка наукових робіт Асоціації радіологів України: Променева діагностика, променева терапія. 2002. Вип. 12; С. 59 – 65.

Кундін ВЮ, Сатир МВ, Солодянникова ОІ. Диференційна діагностика доброякісного та злоякісного ураження хребта за допомогою додаткових режимів остеосцинтиграфії. Клин. онкология. 2011. № 3. С. 96–100.

Vassiliou V, Andreopoulos D, Frangos S, Tselis N. et al. Bone metastases: assessment of therapeutic response through radiological and nuclear medicine imaging modalities. Clin Oncol (R Coll Radiol). 2011. Vol. 23 (9). P. 632 – 645.

Ткаченко ММ, Романенко ГО, Миронова ОВ та ін. Значення радіонуклідних методів дослідження при встановленні діагнозу карциноми нирки. Радіологічний вісник. 2021. № 1/2 (78–79). С. 57–58.

Van der Wall H, Magee M, Reiter L. et al. Degenerative spondylolysis: a concise report of scintigraphic observations. Rheumatology, 45(2): 209–211.

Romer W, Nomayr A, Uder M. et al. SPECT-guided CT for evaluating foci of increased bone metabolism classified as indeterminate on SPECT in cancer patients. J. Nucl. Med., 47: 1102–1106.

Schlenkhoff C, Mantovani P, Randau T. The value of 99mTc bone scintigraphy in detecting a low grade infection of a total hip or knee arthroplasty. Eur. J. Nucl. Med. 2017. Vol. 44, Suppl. 2. P. 256.

Сиваченко ТП. Ядерная медицина, Киев, «Здоровья», 1991.

Коваль ГЮ, Мечев ДС, Сиваченко ТП та ін. Променева діагностика. Київ, Медицина України, т. І, 832 с.

Rosado-de-Castro PH, Lopes de Souza SA, Aleхandre D. et al. Rheumatoid arthritis: nuclear medicine state-of-the-art imaging . World J. Orthop. 2014. Vol. 5, № 3. P. 312-318

Мілько ВІ, Матвієнко ВІ. Радионуклидная диагностика, оценка эффективности лечения некоторых заболеваний. Киев,1991.

Buchbender C, Ostendorf B, Mattes-Gyorgy K. et al. Synovitis and bone inflammation in early rheumatoid arthritis: high-resolution multi-pinhole SPECT versus MRI // Diagn. Inerv. Radiol. — 2013. — Vol. 19, № 1. — P. 20-24.

Valero-Martínez C, Castillo-Morales V, Gómez-León N, Hernández-Pérez I, Vicente-Rabaneda EF, Uriarte M, Castaneda S. Application of Nuclear Medicine Techniques in Musculoskeletal Infection: Current Trends and Future Prospects. J. Clin. Med. 2024, 13, 1058. https://doi.org/10.3390/jcm13041058.

Король ПО. Роль параметрів остеосцинтиграфії в діагностиці імплант-асоційованих параендопротезних ускладнень при ендопротезуванні кульшових та колінних суглобів. Травма. 2017. Т. 18, № 1. С. 58-62. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Travma_2017_18_1_8.

Ткаченко ММ, Король ПО. Роль трифазової остеосцинтиграфії при ендопротезуванні кульшових і колінних суглобів учасників ліквідації наслідків аварії на чорнобильській атомній електростанції . Проблеми радіаційної медицини та радіобіології. 2017. Вип. 22. C. 476–483.

Портняга Є М, Скокова Н В, Ткаченко ММ, Романенко ГО. Радіонуклідна діагностика при метастазуванні раку передміхурової залози у кістки. УНММЖ. № 3 (96). С. 30–33. URI: http://ir.librarynmu.com/ handle/123456789/2719

Bartel TB, Kuruva M, Gnanasegaran G, Beheshti M, Cohen EJ, Weissman AF, Yarbrough TL. SNMMI Procedure Standard for Bone Scintigraphy 4.0. J Nucl Med Technol. 2018 Dec;46(4):398-404. PMID: 30518604.

Ткаченко ММ, Романенко ГО, Миронова ОВ. Оцінка ефективності ранньої діагностики злоякісного первинного ураження кісток за допомогою сцинтиграфічного дослідження. Радіологічний вісник. 2022. № 1/2 (80–81). С. 50.