يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي PET-Tracer المزدوج للقياس الكمي لامتصاص ركائز طاقة الدماغ الإقليمية في الفئران

6.6K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/50761

⸱

ديسمبر 28, 2013

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Research Center on Aging and Department of Physiology and Biophysics, Université de Sherbrooke, 2Sherbrooke Molecular Imaging Center, Étienne-Le Bel Clinical Research Center, Université de Sherbrooke, 3Department of Computer Science, Université de Sherbrooke, 4Department of Nuclear Medicine and Radiobiology, Université de Sherbrooke

في هذه المقالة

ملخص

يتيح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني للحيوانات الصغيرة تقييم ركيزتي الطاقة الرئيسيتين في الدماغ: الجلوكوز والكيتونات. في الطريقة الحالية ، يتم حقن 11C-acetoacetate و 18F-fluorodeoxyglucose بالتتابع في كل ، ويتم قياس امتصاصها كميا في مناطق دماغية محددة من صور الرنين المغناطيسي.

الملخص

< p class = "jove_content">نقدم طريقة لمقارنة امتصاص ركيزتي الطاقة الرئيسيتين في الدماغ: الجلوكوز والكيتونات (أسيتو أسيتات [AcAc] في هذه الحالة) في الفئران. الطريقة المطورة هي بروتوكول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني للحيوانات الصغيرة (PET) ، حيث يتم حقن 11C-AcAc و 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) بالتتابع في كل. هذا الاستحواذ على PET المزدوج ممكن بسبب عمر النصف القصير البالغ 11درجة مئوية (20.4 دقيقة). تخضع الفئران أيضا لعملية تصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) قبل سبعة أيام من بروتوكول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. قبل تحليل الصور ، يتم تسجيل صور التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي للسماح بقياس امتصاص الدماغ الموضعي (القشرة ، الحصين ، المخطط ، والمخيخ). يتم تحديد مقياس كمي ل 11C-AcAc و 18F-FDG لامتصاص الدماغ (معدل الأيض الدماغي ؛ ميكرومول / 100 جم / دقيقة) عن طريق النمذجة الحركية باستخدام طريقة وظيفة الإدخال المشتقة من الصورة (IDIF). بروتوكول PET المزدوج الجديد الخاص بنا قوي ومرن. يمكن استبدال المتتبعين المستخدمين بمتتبعات إشعاعية مختلفة لتقييم العمليات الأخرى في الدماغ. علاوة على ذلك ، فإن بروتوكولنا قابل للتطبيق على دراسة إمدادات وقود الدماغ في حالات متعددة مثل الشيخوخة الطبيعية والأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون.

المقدمة

السياق والأساس المنطقي

يتيح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) < p class = "jove_content>" دراسة طفيفة التوغل للعمليات الوظيفية في الدماغ. الجلوكوز هو ركيزة الطاقة الرئيسية في الدماغ ، ولكن في ظروف نقص الجلوكوز ، فإن الكيتونات (أسيتو أسيتات [AcAc] و β-هيدروكسي بوتيرات) هي ركائز الطاقة البديلة الرئيسية. تمت دراسة استقلاب طاقة الدماغ على نطاق واسع بواسطة PET باستخدام متتبع PET الأكثر شيوعا ، 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) ، وهو نظير جلوكوز. طورت مجموعتنا مؤخرا مقتفي إشعاعي جديد -11C-AcAc - لقياس استقلاب كيتون الدماغ1. التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو تقنية دقة أعلى بكثير (دقة 0.1 مم × 0.1 مم في المستوى) من التصوير بالرنين المغناطيسي ، وهي ضرورية لتحديد مناطق الدماغ التشريحية المطلوبة بوضوح لتحليل PET الإقليمي لعملية التمثيل الغذائي لطاقة الدماغ.

عادة ما يتم التعبير عن بيانات

PET كقيم امتصاص موحدة (SUV)2-6. سيارات الدفع الرباعي هي تركيز نشاط الأنسجة الذي يتم تطبيعه بواسطة جزء من الجرعة المحقونة / وزن الوحدة ، كما هو مقترح في البداية منذ أكثر من 70 عاما7. لا تزال هذه الوحدات مستخدمة على نطاق واسع لأنها تتطلب منهجيات أبسط للحصول على PET وتحليل الصور. ومع ذلك ، فإن أحد القيود المهمة هو أن سيارات الدفع الرباعي هي وحدات نسبية وليست مطلقة ، مما يجعل من الصعب مقارنة النتائج عبر الدراسات المختلفة. قد تساهم صعوبة المقارنة هذه في النتائج المتناقضة في الأدبيات حول امتصاص الجلوكوز في الدماغ لدى كبار السن8. لذلك ، فإن معدل الأيض الدماغي الكمي (CMR ؛ ميكرومول / 100 جم / دقيقة) له مزايا خاصة9-11. يتطلب توليد قيم CMR اكتساب ديناميكي PET ويعتبر النشاط الإشعاعي للبلازما دالة للوقت ، أي منحنى النشاط الزمني للبلازما (TAC) أو وظيفة الإدخال. يمكن الحصول على وظيفة الإدخال عن طريق أخذ عينات دم متعددة خلال اكتساب PET9،12 أو عن طريق طريقة وظيفة الإدخال المشتقة من الصورة (IDIF) ، حيث يتم رسم منطقة الاهتمام على تجمع الدم (البطين الأيسر للقلب أو الشريان الرئيسي) 11 ، 13-16.

< p class = "jove_step" > الهدف

كان الهدف من طريقتنا هو المقارنة الكمية لأول مرة لامتصاص ركيزتي الطاقة الرئيسيتين في الدماغ ، الجلوكوز والكيتونات ، باستخدام PET و MRI في القوارض. 11تم استخدام C-AcAc و 18F-FDG بالتتابع في نفس. تم تصميم البروتوكول لقياس الامتصاص الإقليمي في هياكل الدماغ المختلفة ذات الصلة (القشرة ، والحصين ، والمخطط ، والمخيخ) المرئية بوضوح في صور التصوير بالرنين المغناطيسي. كان الغرض من البروتوكول أيضا على وجه التحديد هو السماح بالتحليل الكمي لامتصاص الدماغ المتتبع ، أي CMR لكل من 18F-FDG و 11C-AcAc. على الرغم من أن هذا البروتوكول قد تم تطويره لدراسة ركائز طاقة الدماغ ، إلا أنه يمكن استبدال المتتبعات الإشعاعية التي استخدمناها بأخرى ، ويمكن استخدام نفس المنهجية لدراسة العمليات الوظيفية المختلفة للدماغ.

مزايا على الأساليب الحالية

لا يتطلب التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي التضحية بالحيوان بعد الاستحواذ. لذلك ، من الممكن إجراء دراسات متابعة للعلاجات. وبالتالي ، يمكن قياس البيانات الأساسية متبوعة بحالة تجريبية داخل نفس ، وبالتالي تقليل كل من التباين البيولوجي وعدد المطلوبة. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لبروتوكول PET المزدوج الخاص بنا في مقارنة امتصاص كلا المتتبعين في نفس في نفس الظروف الفسيولوجية خلال نفس جلسة التصوير ، وبالتالي تقليل المزيد من التباين البيولوجي والتناقضات المنهجية. يعد بروتوكول PET المزدوج للتتبع ممكنا في المقام الأول بسبب عمر النصف المادي القصير البالغ 11درجة مئوية (20.4 دقيقة) والغسيل البيولوجي السريع ل 11C-AcAc ، مما يترك الحد الأدنى من النشاط الإشعاعي المتبقي 11C أثناء الاستحواذ الثاني مع 18F-FDG. يعد فحص التصوير بالرنين المغناطيسي ميزة مهمة لهذا البروتوكول لأنه يتيح دراسة امتصاص التتبع في مناطق معينة من الدماغ. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح هذه الطريقة مقياسا كميا مطلقا لامتصاص تتبع الدماغ على عكس الوحدات النسبية التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة سيارات الدفع الرباعي. أخيرا ، تحتوي 11صورة C-AcAc على نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة بسبب امتصاص AcAc المنخفض نسبيا في الدماغ في ظل الظروف الفسيولوجية ، مما يجعل التسجيل التلقائي ل 11صورة C-AcAc و MR أمرا صعبا. ومن ثم ، نظرا لأن 11عملية استحواذ C-AcAc و 18F-FDG متسلسلة (لا توجد حركة للحيوان) ، يمكن تطبيق محاذاة 18F-FDG إلى التصوير بالرنين المغناطيسي على 11صورة C-AcAc.

الأوراق الرئيسية التي تم فيها استخدام البروتوكول

< p class = "jove_content">لقد استخدمنا بروتوكول PET المزدوج في دراسة تضمنت مقارنة بين حالة الصيام والنظام الغذائي الكيتون (KD) في الفئرانالصغيرة 2. أظهرنا أن كلا من الصيام والدينار الكويتي يزيدان بشكل كبير من امتصاص الدماغ 11C-AcAc و 18F-FDG. ومع ذلك ، لم تكن هذه نتائج كمية لأننا لم نستخدم منهجية التصوير الديناميكي PET والنمذجة الحركية للتتبع في ذلك الوقت. بعد ذلك ، أجرينا دراسة إقليمية وكمية لعملية التمثيل الغذائي للدماغ في الفئران المسنة ، حيث تم تقييم تأثير الشيخوخة كويتي على الدماغ 11C-AcAc و 18F-FDGامتصاص 11. أظهرنا أيضا أن النسبة المئوية للتوزيع عبر مناطق الدماغ كانت مختلفة بين 11C-AcAc و 18F-FDG. علاوة على ذلك ، لم يتم زيادة معدل الإصابة بمعدل الإصابة بمعدل 11C-AcAc فحسب ، بل زاد أيضا 18F-FDG في الدماغ بأكمله وكذلك في مخطط الفئران المسنة على KD.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

أُجريت جميع التجارب وفقاً للجنة رعاية واستخدام الحيوان في جامعة Sherbrooke والمجلس الكندي لرعاية الحيوان. وقد تمت الموافقة على البروتوكول التجريبي من قبل مجلس مراجعة أخلاقيات أبحاث الحيوان المؤسسي (بروتوكول رقم 011-09).

1. تشريح الدماغ باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي

  1. اترك الجرذان لتتأقلم في مرفق الحيوانات لمدة لا تقل عن 7 أيام قبل البدء في البروتوكول. قم بإجراء فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ قبل 1-2 أسبوع من بروتوكول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام المقتفي المزدوج للسماح بالتعافي الكامل من التخدير.
  2. قم بتخدير الجرذ في غرفة تحريض. استخدم 2% isoflurane و 1.5 L/min من الأكسجين طوال البروتوكول للتخدير. اضغط على الساق الخلفية للتأكد من تخدير الحيوان بشكل كامل. تنبيه: استنشاق isoflurane يمكن أن يسبب الصداع أو الدوار أو فقدان الوعي في بعض الحالات؛ لذا يجب استخدامه دائمًا في وجود نظام لتبادل الهواء في غرفة ذات تهوية مناسبة.
  3. ضع الجرذ على طاولة فحص الرنين المغناطيسي في وضعية الانبطاح مع توجيه الرأس للأمام واستخدام قمع أنفي لتوصيل isoflurane. قم بوضع مجسات التنفس والمجس الشرجي. راقب معدل التنفس أثناء التجربة وحافظ على درجة حرارة الجسم عند 37 °C باستخدام نظام آلي لتدفئة الهواء.
  4. احصل على صور الرنين المغناطيسي الموزونة بـ T2 باستخدام تسلسل نبضي سريع الصدى (fast spin-echo) مع معاملات الحصول على الصور كما هو مفصل سابقاً11. ضع الجرذ على بساط مدفأ أثناء التعافي من التخدير.

2. عمليات استحواذ التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام مقتفٍ مزدوج

  1. استخدم ماسح PET للحيوانات الصغيرة مجهزاً بكواشف الصمام الثنائي الضوئي الانهياري (avalanche photodiode detectors)، ومجال رؤية محوري يبلغ ~7.5 cm ودقة مكانية متساوية القياس تبلغ 1.2 mm17. نظراً لقصر عمر النصف الفيزيائي، قم بتحضير 11C عن طريق القصف البروتوني للنيتروجين الطبيعي (من خلال التفاعل النووي 14N(ρ,α)11C) في معجل دوري (cyclotron) في الموقع قبل كل تجربة.
  2. أجعل الجرذ صائماً لمدة 18 hr قبل إجراء مسح PET. يسمح الصيام بزيادة امتصاص الدماغ لـ 11C-AcAc و 18F-FDG، مما يؤدي إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.
  3. قم بتخدير الجرذ في غرفة تحريض. انقل الجرذ إلى حصيرة تسخين مع قناع أنفي للإيزوفلوران (isoflurane). ابدأ تخليق 11C-AcAc في هذا الوقت. يستغرق التخليق 18 min من نهاية القصف، كما تم وصفه سابقاً1.
  4. ضع الجرذ على جانبه. قم بتحضير قسطرة بولي إيثيلين PE50 مملوءة بمحلول كلوريد الصوديوم 0.9% المميع بالهيبارين (محلول ملحي). قم بتركيب القسطرة في وريد الذيل لحقن المادة التتبعـية. قم بتركيب قسطرة ثانية في شريان الذيل البطني المتوسط لسحب عينات الدم طوال فترة الاكتساب.
  5. انقل الجرذ بسرعة إلى طاولة الماسح في وضع منبطح مع توجيه الرأس للأمام وباستخدام قناع أنفي للإيزوفلوران. ضع مجسات التنفس والمجس الشرجي. راقب معدل التنفس أثناء التجربة وحافظ على درجة حرارة الجسم عند 37 °C باستخدام نظام تدفئة هوائي آلي. حرك طاولة الماسح للأمام داخل الماسح لضمان التصوير المناسب للدماغ والقلب في آن واحد. كعلامة تشريحية، ضع حافة مجال الرؤية عند عيني الجرذ (بمساعدة خطوط الليزر).
  6. باستخدام محلول 11C-AcAc مركز (~1 GBq/ml)، قم بتحضير حقنة تحتوي على نشاط إشعاعي بقدر ~50 MBq (يُقبل نطاق ما بين 45-55 MBq). اضبط الحجم إلى 300 μl باستخدام المحلول الملحي. تنبيه: يمكن أن يكون النشاط الإشعاعي ضاراً بالصحة؛ لذا يجب التعامل معه دائماً خلف درع رصاصي. يجب على المجري للتجربة ارتداء مقياس جرعات للجسم وللحلقة. كما يجب تشغيل عداد جيجر أثناء التجربة.
  7. قم بتركيب الحقنة على مضخة حقن. ابدأ الحقن البولوسي (bolus injection) لـ 11C-AcAc بمعدل 1 ml/min (مدة الحقن: ~19 sec). على مضخة ثانية، وفور الانتهاء من حقن 11C-AcAc، ابدأ حقن 300 μl من المحلول الملحي بمعدل 1 ml/min، وهو أمر ضروري لضمان الحقن الأمثل للمادة التتبعـية في الدورة الدموية.
  8. ابدأ اكتساب بيانات PET الديناميكية قبل 30 sec من بدء الحقن البولوسي لمدة إجمالية قدرها 20.5 min. يوفر اكتساب البيانات لمدة 30 sec قبل حقن المادة التتبعـية قياساً للخلفية المحيطة ليتم طرحها لاحقاً من بيانات PET. اضبط وضع أخذ العينات المنتظم ونافذة الطاقة عند 250-650 keV.
  9. اجمع عينتين من الدم بحجم 200 μl عند الدقيقة ~15 و 18 بعد بدء حقن 11C-AcAc. احقن محلولاً ملحياً مميعاً بالهيبارين في القسطرة بعد كل عملية سحب لتجنب تجلط الدم. سجل الوقت في بداية ونهاية سحب الدم واستخدم متوسط الوقت. قم بالطرد المركزي بسرعة 6,000 RPM لمدة 5 min واجمع البلازما. قم بقياس عدات النشاط الإشعاعي في البلازما باستخدام عداد غاما مُعاير مع ماسح PET.
  10. بعد مسح 11C-AcAc، اترك فترة انتظار مدتها 20 min للتأكد من اضمحلال معظم النشاط الإشعاعي. يمكن أن تتراوح هذه الفترة من 15-30 min. لا تحرك سرير الماسح واترك الجرذ تحت تأثير الإيزوفلوران طوال هذه الفترة.
  11. خلال هذا الوقت، وباستخدام محلول 18F-FDG مركز (~5.5 GBq/μl)، قم بتحضير حقنة بقدر ~50 MBq. اتبع الخطوات المذكورة بدقة في الخطوتين 2.6 و 2.7. ابدأ اكتساباً ديناميكياً لمدة إجمالية قدرها 40.5 min، بما في ذلك الـ 30 sec التي تسبق الحقن. اجمع عينتين من الدم بحجم 200 μl عند الدقيقة ~30 و 35 بعد بدء حقن 18F-FDG.
  12. في نهاية اكتساب 18F-FDG، خذ عينة دم أخيرة بحجم 200 μl. قم بالطرد المركزي واجمع البلازما. احفظ عينات البلازما عند -80 °C لتحليل الجلوكوز و AcAc.
  13. أخيراً، ضع الجرذ على حصيرة تسخين خلال فترة الإفاقة. احتفظ بالحيوان للمتابعة الطولية، أو بدلاً من ذلك، قم بقصور الجرذ (euthanize) لأخذ عينات من الدماغ وإجراء المزيد من الدراسات البيوكيميائية.
  14. أعد بناء صور PET وفقاً لتسلسلات الإطارات الزمنية التالية: 1 × 30 sec؛ و 12 × 5 sec؛ و 8 × 30 sec؛ و n × 300 sec، حيث n = 3 لاكتساب 11C-AcAc و n = 7 لاكتساب 18F-FDG.

3. تحليل جلوكوز البلازما والـ AcAc

  1. قم بقياس جلوكوز البلازما وAcAc باستخدام محلل الكيمياء السريرية. أجرِ المقايسات خلال 48 hr من سحب عينة الدم لتقليل عملية نزع الكربوكسيل من AcAc وتحويله إلى أسيتون. قم بقياس تركيز الجلوكوز باستخدام طقم DF40 كما هو موضح سابقاً18 وقياس AcAc باستخدام قناة مفتوحة2. يعد هذا النوع من المحللات أكثر دقة من الشرائط (0.1 μM) ويمتلك نافذة كشف واسعة.

4. التحليل الكمي للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)

  1. استخدم برنامج PMOD  أو نظاماً مكافئاً لتحليل صور التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) للحيوانات الصغيرة.
  2. منحنى النشاط الزمني (TAC) للبلازما
    1. قم بتحميل بيانات 18F-FDG. قم بجمع إطارات الصور لأول 60 ثانية تلت الحقن (حيث يكون المقتفي أساساً في الدم).
    2. باستخدام أداة رسم يدوية، ارسم حجم اهتمام (VOI) على تجمع الدم في تجويف البطين الأيسر (تجمع كبير يتمركز في الجزء السفلي من الصور). ارسم الـ VOI على بعد ~1 mm داخل حافة تجمع الدم (الفوكسيلات الحمراء) لضمان عدم إدراج الأنسجة وتجنب تسرب النشاط الإشعاعي للأنسجة إلى تجمع الدم (الشكل 1A). انسخ الـ VOI إلى سلسلة الصور الديناميكية بأكملها وأنشئ منحنى للنشاط الإشعاعي كدالة في الزمن (TAC).
    3. في جدول بيانات، استخدم عدّات النشاط الإشعاعي لعينة البلازما الاثنتين اللتين تم أخذهما أثناء الاستحواذ لتصحيح منحنى TAC للبلازما (الشكل 1B). استخدم المعادلة التالية:
      صيغة تصحيح IDIF، طريقة تصحيح الصور؛ المعادلات؛ مفهوم تحليل البيانات العلمية
      يمكن إجراء بعض التمهيد (smoothing) لمنحنى TAC للبلازما.
    4. تحقق مما إذا كان هناك نشاط إشعاعي متبقي من 11C-AcAc في أول 30 ثانية من مسح 18F-FDG، قبل الحقن. إذا كان الأمر كذلك، اطرح العامل التالي من جميع الإطارات الزمنية اللاحقة لمنحنى TAC:
      مخطط معادلة الاضمحلال الأسي، R×e^{-(ln2/t_{1/2})×T}، تحليل الاضمحلال الإشعاعي.،
      حيث R هو النشاط الإشعاعي المتبقي، و t1/2  هو عمر النصف لـ 11C (20.4 min) و T هو الإطار الزمني2,13. يمكن أن يصل النشاط الإشعاعي المتبقي من 11C-AcAc بعد فترة انتظار مدتها 20 min إلى 1.5% من أقصى عدّات 18F-FDG.
  3. التسجيل المشترك لـ 18F-FDG/MRI
    1. طبق التسجيل المشترك الذي تم الحصول عليه باستخدام صور 18F-FDG على صور 11C-AcAc. هذا ضروري لأن صور 11C-AcAc ذات نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة، مما يجعل التسجيل المشترك التلقائي صعباً.
    2. قم بتحميل بيانات MRI المقابلة. قم بتحميل جميع الإطارات الزمنية الـ 28 لـ 18F-FDG بنفس اتجاه صور MR (على ثلاثة محاور).
    3. احسب الصورة المجمعة لـ 18F-FDG للإطارات الزمنية الـ 28. يؤدي هذا إلى إنشاء صورة ذات عدّات أعلى، مما يجعل العمل بها أسهل للتسجيل المشترك مع MRI مقارنة بإطارات الصور الفردية.
    4. أجرِ التسجيل المشترك التلقائي لصورة 18F-FDG المجمعة على صور MR (الشكل 2). طبق التحويل على جميع إطارات صور 18F-FDG الفردية. احفظ التحويل الذي سيتم تطبيقه لاحقاً على صور 11C-AcAc.
  4. أحجام الاهتمام (VOIs)
    1. باستخدام برنامج تقسيم مثل PMOD، اختر بيانات MRI وحدد المستوى المفضل للرسم اليدوي. اختر أداة الرسم اليدوية أو شبه التلقائية، اعتماداً على حجم منطقة الدماغ وتباين الصورة. حدد تراكيب الدماغ وفقاً لأطلس دماغ جرذ قياسي19.
    2. ارسم الـ VOIs. كما هو موضح في الشكل 3، قم بتقسيم الدماغ كاملاً، والقشرة المخية، والحصين، والمخطط، والمخيخ، ولكن يمكن اختيار مناطق أخرى. احفظ الـ VOIs، والتي سيتم تطبيقها على صور 18F-FDG و 11C-AcAc المسجلة مشتركاً.
    3. طبق الـ VOIs على صور 18F-FDG المسجلة مشتركاً. اختر إحصائيات VOI لتصور منحنى TAC للدماغ. إذا لزم الأمر، صحح منحنى TAC بطرح متوسط النشاط الإشعاعي المصحح للاضمحلال في أول 30 ثانية من جميع الإطارات الزمنية اللاحقة.
  5. حساب معدل الأيض الدماغي
    1. قم بتحميل منحنيات TAC للدماغ والبلازما المقابلة.
    2. اختر النموذج الحركي لمخطط Patlak20,21. اضبط الثابت المجمع على 0.4822 وتركيز جلوكوز البلازما المقابل (الشكل 4B). اضبط أقصى انحراف نسبي عن مخطط Patlak بنسبة 5%. قم بمطابقة البيانات مع النموذج.
  6. صور 11C-AcAc
    1. احسب الصورة المجمعة لـ 18F-FDG لأول 24 إطاراً زمنياً ليكون لديها نفس عدد الإطارات كما في مسح 11C-AcAc. وإلا، سيفشل التسجيل المشترك لـ 11C-AcAc/MRI. أجرِ التسجيل المشترك التلقائي لـ 18F-FDG على MRI. احفظ عملية التحويل التي ستُستخدم للتسجيل المشترك لصورة 11C-AcAc.
    2. كرر الخطوات 4.2 و 4.3 لصور 11C-AcAc. استخدم تحويل 18F-FDG في الخطوة 4.6.1 وطبقه على جميع إطارات صور 11C-AcAc الفردية. كرر الخطوات 4.4 و 4.5 واستخدم الـ VOIs المحفوظة لـ 18F-FDG. اضبط الثابت المجمع على 1.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

كما هو موضح في الشكل 2، فإن امتصاص 11C-AcAc يكون منخفضاً داخل الدماغ نفسه. وكما ذكرنا سابقاً، فإن استهلاك الدماغ للكيتونات يكون منخفضاً جداً عند الصيام لفترة قصيرة. ويكون امتصاص 11C-AcAc أعلى في اللسان وعضلات الخد. وبالفعل، يتم امتصاص الكيتونات بسرعة بواسطة العضلات الهيكلية للجرذ23. وفي المقابل، يتركز امتصاص 18F-FDG في الغالب في الدماغ وعضلات الخد. ويظهر الشكل 2 أنه خلال عملية التسجيل المشترك، تظل صور الرنين المغناطيسي (MR) ثابتة بينما تتحرك صو...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

خطوات حاسمة

تتمثل إحدى الخطوات الحاسمة في بروتوكول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني المزدوج في أن تكون قادرا على فحص البطين الأيسر للقلب والدماغ في نفس الوقت. يتطلب ذلك ماسح ضوئي PET بطول محوري كاف ، أي 7.5 سم كحد أدنى. هناك حاجة إلى عدد قليل من فحوصات الاختبار لتحديد الموضع الدقيق لجدول الماسح الضوئي (قيم x و y و z) ، حيث يتم فحص الدماغ والقلب بشكل صحيح.

يعد حقن التتبع أيضا نقطة حاسمة للحصول على PET بنجاح. يجب إدخال القسطرة بشكل صحيح في الوريد. يجب أن يتد...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

تم دعم هذه الدراسة ماليا من قبل Fonds de la recherche en santé du Québec، والمعاهد الكندية للبحوث الصحية، والمؤسسة الكندية للابتكار، وأمانة كراسي البحوث الكندية (SCC). يعد مركز شيربروك للتصوير الجزيئي جزءا من مركز إتيان لو بيل للأبحاث السريرية الممول من FRQS. يشكر المؤلفون ميلاني فورتييه ، وجنيفر تريمبلي ميرسييه ، وألكسندر كورشيسن لوير ، والدكتور فابيان بيفيري ، والدكتور محمد بنطوركيا ، والدكتور عثمان سرهيني ، والدكتور جاك روسو ، وكارولين ماثيو ، وميلاني أرشامبولت على الدعم السخي والمساعدة الفنية. يود المؤلفون أن يشكروا منصة تحليل الصور وتصورها (http://pavi.dinf.usherbrooke.ca) على مساعدتهم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
ماسح التصوير بالرنين المغناطيسيVarian7 Tesla
ماسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني للحيوانات الصغيرةGamma MedicaLab-PET /-Triumph
Heat matSunbeamPN 143937
نظام التسخينSA Instruments761 100 Rev B
بوابات الجهازالتنفسي SA Instrumentsالكيمياء السريرية P-resp
الرعاية الصحية Siemens765000.931البعد Xpand Plus
أنابيب البولي إيثيلين 50 & nbsp;Becton Dickinson427411
KD نموذج علمي210
عداد جاماGMIPackard Cobra II
أجهزة الطرد المركزيالحرارية العلمية75002416Heraeus Pico 21
برنامج PMODPMOD TechnologiesPMOD 3.2 إصدار
GeigerCounter Fluke BiomedicalASM-990
المتقدم IsofluraneAbbott Laboratories، LtdB506
0.9٪ محلول كلوريد الصوديومHospira4888010
HeparinSandoz1004336
أسيتات الأيزوبروبينيلAldrich1177899٪
ميثيل ليثيومألدريتش1973431.6 M
THFAldrich87371
خرطوشة كاشف فليكس جلوكوزSiemens Healthcare DiagnosisDF40
Trizma baseSigmaT6066-500Gتحضير tris buffer 100 mM pH 7.0
أوكسامات الصوديومSigmaO275120 ملي مولار
NADHRoche101280150010.15 ملي
مولار ب-هيدروكسي بوتيرات نازعة الهيدروجينتويوبوHBD-3011 وحدة / مل
محلل من SAII تشخيص مضخة حقن كاشف مقياس المسح

المراجع

  1. Tremblay, S., et al. Automated synthesis of 11C-acetoacetic acid, a key alternate brain fuel to glucose. Appl. Radiat. Isot. 65, 934-940 (2007).
  2. Pifferi, F., et al. Mild experimental ketosis increases brain uptake of 11C-acetoacetate and 18F-fluorodeoxyglucose: a dual-tracer PET imaging study in rats. Nutr. Neurosci. 14, 51-58 (2011).
  3. Lopez-Grueso, R., Borras, C., Gambiniy, J., Vina, J. El envejecimiento y la ovariectomia causan una disminucion del consumo cerebral de glucosa in vivo en ratas Wistar. Revista Espanola de Geriatria y Gerontologia. 45, 136-140 (2010).
  4. Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).
  5. Luo, F., et al. Characterization of 7- and 19-month-old Tg2576 mice using multimodal in vivo imaging: limitations as a translatable model of Alzheimer's disease. Neurobiol. Aging. 33, 933-944 (2012).
  6. Poisnel, G., et al. Increased regional cerebral glucose uptake in an APP/PS1 model of Alzheimer's disease. Neurobiol. Aging. 33, 1995-2005 (2012).
  7. Kenney, J. M., Marinelli, L. D., Woodard, H. Q. Tracer studies with radioactive phosphorus in malignant neoplastic disease. Radiology. 37, 683-690 (1941).
  8. Cunnane, S., et al. Brain fuel metabolism, aging, and Alzheimer's disease. Nutrition. 27, 3-20 (2011).
  9. Shimoji, K., et al. Measurement of cerebral glucose metabolic rates in the anesthetized rat by dynamic scanning with 18F-FDG, the ATLAS small animal PET scanner, and arterial blood sampling. J. Nucl. Med. 45, 665-672 (2004).
  10. Tantawy, M. N., Peterson, T. E. Simplified [18F]FDG image-derived input function using the left ventricle, liver, and one venous blood sample. Mol. Imaging. 9, 76-86 (2010).
  11. Roy, M., et al. The ketogenic diet increases brain glucose and ketone uptake in aged rats: A dual tracer PET and volumetric MRI study. Brain Res. , (2012).
  12. Yu, A. S., Lin, H. D., Huang, S. C., Phelps, M. E., Wu, H. M. Quantification of cerebral glucose metabolic rate in mice using 18F-FDG and small-animal PET.. J. Nucl. Med.. 50, 966-973 (2009).
  13. Bentourkia, M., et al. PET study of 11C-acetoacetate kinetics in rat brain during dietary treatments affecting ketosis. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 296, 796-801 (2009).
  14. Menard, S. L., et al. Abnormal in vivo myocardial energy substrate uptake in diet-induced type 2 diabetic cardiomyopathy in rats. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 298, 1049-1057 (2010).
  15. Liistro, T., et al. Brain glucose overexposure and lack of acute metabolic flexibility in obesity and type 2 diabetes: a PET-[18F]FDG study in Zucker and ZDF rats. J. Cereb. Blood Flow Metab. 30, 895-899 (2010).
  16. Croteau, E., et al. Image-derived input function in dynamic human PET/CT: methodology and validation with 11C-acetate and 18F-fluorothioheptadecanoic acid in muscle and 18F-fluorodeoxyglucose in brain. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 37, 1539-1550 (2010).
  17. Bergeron, M., Cadorette, J., Beaudoin, J. F. Performance evaluation of the LabPETTM APD-based digital PET scanner. IEEE Trans. Nucl. Sci. 56, 10-16 (2009).
  18. Freemantle, E., et al. Metabolic response to a ketogenic breakfast in the healthy elderly. J. Nutr. Health Aging. 13, 293-298 (2009).
  19. Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotaxic coordinates. sixth edn. , Elsevier. (2007).
  20. Patlak, C. S., Blasberg, R. G., Fenstermacher, J. D. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. J. Cereb. Blood Flow Metab. 3, 1-7 (1983).
  21. Patlak, C. S., Blasberg, R. G. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. Generalizations. J. Cereb. Blood Flow Metab. 5, 584-590 (1985).
  22. Sokoloff, L., et al. The 14C deoxyglucose method for the measurement of local cerebral glucose utilization: theory, procedure, and normal values in the conscious and anesthetized albino rat. J. Neurochem. 28, 897-916 (1977).
  23. Robinson, A. M., Williamson, D. H. Physiological roles of ketone bodies as substrates and signals in mammalian tissues. Physiol Rev. 60, 143-187 (1980).
  24. Blomqvist, G., et al. Use of R-beta-[1-11C]hydroxybutyrate in PET studies of regional cerebral uptake of ketone bodies in humans. Am. J. Physiol. 269, 948-959 (1995).
  25. Blomqvist, G., et al. Effect of acute hyperketonemia on the cerebral uptake of ketone bodies in nondiabetic subjects and IDDM patients. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 283, 20-28 (2002).
  26. Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. Partial-volume effect in PET tumor imaging. J. Nucl. Med. 48, 932-945 (2007).
  27. Jiang, L., Mason, G. F., Rothman, D. L., de Graaf, R. A., Behar, K. L. Cortical substrate oxidation during hyperketonemia in the fasted anesthetized rat in vivo. J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 2313-2323 (2011).
  28. Melo, T. M., Nehlig, A., Sonnewald, U. Neuronal-glial interactions in rats fed a ketogenic diet. Neurochem. Int. 48, 498-507 (2006).
  29. Yudkoff, M., et al. Response of brain amino acid metabolism to ketosis. Neurochem. Int. 47, 119-128 (2005).
  30. Matsumura, A., et al. Assessment of microPET performance in analyzing the rat brain under different types of anesthesia: comparison between quantitative data obtained with microPET and ex vivo autoradiography. Neuroimage. 20, 2040-2050 (2003).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

11
بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي PET-Tracer المزدوج للقياس الكمي لامتصاص ركائز طاقة الدماغ الإقليمية في الفئران
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.