مقالة منهجية

دراسة اتصال الدماغ الأيضي باستخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي 2-Deoxy-2- [18F] Fluoro-D-Glucose على مستوى الموضوع الفردي

DOI:

10.3791/67458

⸱

يناير 24, 2025

 ,  ,  ,  , 
1IBiTech MEDISIP Infinity Lab, Department of Electronics and Information Systems, Ghent University, 24BRAIN, Department of Neurology, Ghent University Hospital

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يسمح الحصول على بيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي (PET) وإعادة البناء في أطر زمنية بتحليل اتصال الدماغ الأيضي على مستوى الموضوع الفردي. نصف طريقة للحصول على [18F] بيانات PET الديناميكية FDG لدماغ الفئران والحصول على مصفوفة اتصال من خلال استخراج منحنيات النشاط الزمني لأحجام الاهتمام.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

حتى يومنا هذا ، تتم دراسة اتصال الدماغ الأيضي في الغالب على مستوى المجموعة من خلال الحصول على بيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الثابت (PET) لعدة أشخاص. تدرس مجموعاتنا البحثية حاليا التغيرات في الاتصال الأيضي عبر نقاط زمنية متعددة بعد نزيف داخل المخ على مستوى داخل الموضوع في الفئران. للتحقيق في اتصال الدماغ الأيضي داخل الموضوع ، يلزم الحصول على معلومات زمنية لامتصاص التتبع في مناطق مختلفة من الدماغ ، والتي يمكن تحقيقها من خلال التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي. في هذا المنشور ، نقدم وصفا تفصيليا لبروتوكول الحصول على البيانات وتحليلها.

يتم الحصول على بيانات PET الديناميكية لدماغ الفئران على نظام PET مخصص قبل السريري باستخدام 2-deoxy-2- [18F] fluoro-D-glucose ([18F] FDG) كمتبع. يتم حقن المتتبع عن طريق الوريد كبلعة في بداية فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. خلال فترة الاستحواذ لمدة 60 دقيقة ، يتم تخدير بالميديتوميدين.

بعد الاستحواذ ، يتم إعادة بناء بيانات PET في ثلاثين إطارا زمنيا مدته دقيقتان باستخدام خوارزمية إعادة البناء التكرارية (توقع الاحتمالية القصوى-تعظيم). يتم استخدام أطلس مجزأ يتكون من أحجام متعددة ذات أهمية (VOIs) لاستخراج منحنيات النشاط الزمني لكل VOI ، والتي تستخدم بعد ذلك لحساب معامل ارتباط بيرسون بين كل زوج من VOIs.

يتيح بروتوكول التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي هذا تقييم اختلافات الاتصال الأيضي بين فحصين فرديين ، بدلا من مجموعات الفحص. يسمح هذا النهج بدراسة التغيرات في الاتصال الأيضي داخل موضوع واحد عبر نقاط زمنية مختلفة ، أو لمقارنة الاتصال الأيضي للفرد بقاعدة بيانات عادية. يمكن أن تكون هذه المقارنات مفيدة لتتبع تطور المرض أو المساعدة في تشخيص الاضطرابات العصبية التي تتميز بتعطيل الاتصال بين مناطق الدماغ ، مثل الصرع أو الخرف.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) هو تقنية تصوير جزيئي شائعة الاستخدام في البحث وكذلك في الإعدادات السريرية. نظرا لتطوير العديد من أجهزة تتبع التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، يمكن استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للمرض ومراقبة تطور المرض والاستجابةللعلاجات 1. واحدة من أكثر أجهزة التتبع الإشعاعي استخداما هي 2-deoxy-2- [18F] fluoro-D-glucose ([18F] FDG) ، والتي تسمح بتصوير استقلاب الجلوكوز ، مما يدل على التنشيط الخلوي. يتم استخدامه في علم الأورام للتشخيص والتدريج والتشخيص. في طب الأعصاب ، عادة في سياق الأمراض التنكسية العصبية مثل الخرف. وفي أمراض القلب ، لتشخيص حالات مثل الساركويد ، على سبيل المثال لا الحصر1،2،3.

يشير تقييم اتصال الدماغ الأيضي ، الذي تم الحصول عليه من [18فهرنهايت] بيانات FDG PET ، إلى العلاقات الوظيفية بين امتصاص التتبع في مناطق الدماغ المختلفة. يتيح هذا النهج حساب "مصفوفة الاتصال" عن طريق اختيار مجموعة من مناطق الدماغ ، والتي يمكن أن توفر رؤى حول كيفية تفاعل أجزاء مختلفة من الدماغ وعملها معا. هذا النوع من التحليل مفيد بشكل خاص لدراسة وظائف المخ في الصحة والمرض ، بما في ذلك حالات مثل الخرف والصرع والاضطرابات العصبية الأخرى4،5.

تعود الدراسة الأولى التي تقيم اتصال الدماغ الأيضي بالفعل إلى الثمانينيات6 ، لكن الباحثين استكشفوا بشكل أساسي الاتصال الهيكلي للدماغ ، المعروف أيضا باسم "الشبكة العصبية" 7 ، عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح بالانتشار (DW-MRI). علاوة على ذلك ، تم التحقيق في الاتصال الوظيفي باستخدام تقنيات مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) وتخطيط كهربية الدماغ (EEG) وتصوير الدماغ المغناطيسي (MEG) على نطاق واسع لعدة عقود8،9.

في الآونة الأخيرة ، هناك اهتمام مكتسب بدراسة اتصال الدماغ الأيضي باستخدام [18F] FDG PET ، ليس فقط بمفرده ، ولكن أيضا بالاشتراك مع أشكال أخرى من اتصال الدماغ10. ومع ذلك ، نظرا للطبيعة "الثابتة" المتأصلة لصور التصوير المقطع بالإصدار البوزيتروني (على عكس ، على سبيل المثال ، التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي) ، فإن الغالبية العظمى من النتائج المستندة إلى التصوير المبتروني لشبكة الدماغ تستند إلى تحليل على مستوى المجموعة ، حيث يتم حساب الارتباطات بين مناطق الدماغ على المستوى بين الموضوعات. هذا القيد يجعل التحليل داخل الموضوع لصور التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مستحيلا ، وهو أمر ضروري للدراسات الطولية التي يمكنها تتبع التغييرات بمرور الوقت داخل نفس الفرد4. لذلك ، فإن تطوير الأساليب التي تسمح بتحليل موضوع واحد ، مثل الاتصال الجزيئي الديناميكي القائم على التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، يعد اتجاها بحثيا مهما في أبحاث الدماغ التي تبحث في اضطرابات الشبكة ، لأنه يفتح الباب أمام استخدام تحليل الشبكة الجزيئية في الممارسة السريرية. ومن ثم ، تم استخدام بيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي في دراستنا قبل السريرية.

تجري مجموعاتنا البحثية حاليا دراسة تفحص التغيرات في الاتصال الأيضي بعد نزيف داخل المخ على مستوى داخل الموضوع عبر نقاط زمنية متعددة باستخدام نموذج كولاجينازالفئران 11. للتحقيق في اتصال الدماغ الأيضي داخل الموضوع ، يلزم الحصول على معلومات زمنية لامتصاص التتبع في مناطق مختلفة من الدماغ ، والتي يمكن الحصول عليها من خلال التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي. في الأقسام التالية ، نقدم وصفا تفصيليا لبروتوكول الحصول على البيانات وتحليلها.

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

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جميع الإجراءات متوافقة مع المبادئ التوجيهية الأوروبية (التوجيه 2010/63 / EU) ، وقد تمت الموافقة على البروتوكول من قبل لجنة أخلاقيات المحلية بجامعة غنت (ECD 23/33). تم تضمين اثني عشر فأرا من Sprague Dawley (ستة إناث وستة ذكور) في الدراسة. تم الحصول على فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام البروتوكول التالي في نقاط زمنية متعددة تتراوح من أسبوعين قبل أسبوعين إلى 18 أسبوعا بعد النزيف داخل المخ المستحث. في وقت الفحص الأول ، كانت جميع تبلغ من العمر 18 أسبوعا وكان وزن الإناث 244.8 ± 10.1 جم (متوسط ± SD) بينما كان وزن الذكور 363.6 ± 13.3 جم.

تأكد من أن المواد المشعة لا تعمل إلا مع موظفين مدربين والتعامل معها. حافظ على الجرعة للموظفين عند أدنى مستوى ممكن من التحقيق (ALARA).

1. الحصول على البيانات

ملاحظة: راجع جدول المواد للحصول على تفاصيل حول تصوير التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني قبل السريري والبرامج المستخدمة للحصول على البيانات. جهاز التصوير عبارة عن 45 كاشفا (مرتبة في 5 حلقات) ماسح ضوئي PET يغطي مجال رؤية محوري (FOV) يبلغ 13 سم ومجال رؤية عبر المحور يبلغ 7.6 سم ، باستخدام بلورات LYSO وكاشفات SiPM. يظهر النظام دقة مكانية تبلغ 850 ميكرومتر ، وحساسية 12٪ ، ودقة طاقة تبلغ 12.6٪ 12. تمت كتابة الخطوات التالية مع وضع ذلك في الاعتبار.

  1. حرمان من الطعام قبل 6 ساعات على الأقل من المسح عن طريق إزالة جميع المواد الغذائية من قفصها. بمجرد أن يمر بفترة صيام كافية ، ابدأ الاستعدادات للحصول على البيانات على النحو التالي.
  2. قم بتشغيل وسادة التدفئة واتركها تسخن حتى 30-35 درجة مئوية.
  3. تخدير بالأيزوفلوران عن طريق وضع في غرفة تخدير الغاز مملوءة ب 5٪ من الأيزوفلوران في O2 الطبي بمعدل تدفق 2,000 مل / دقيقة. ساعد في الحفاظ على درجة حرارة جسم عن طريق وضع مصباح تسخين على بعد 30 سم من الغرفة. يتم تخدير بشكل صحيح عندما يكون معدل التنفس عند 0.5-1 هرتز.
  4. وزن.
  5. ضع على وسادة التدفئة. استخدم مخروط الأنف لإدارة 2٪ إيزوفلوران في O2 الطبي بمعدل تدفق 500 مل / دقيقة. اضبط جرعة الأيزوفلوران حسب الضرورة للحفاظ على تخدير بشكل صحيح.
  6. احلق جزءا من رقبة بين لوحي الكتف.
  7. تحضير وريد الذيل لحقن المتتبع:
    1. اقلب على جانبه الأيسر أو الأيمن واستخدم مصباح التسخين لتدفئة ذيله ، مما يتسبب في توسع الأوعية.
    2. خذ ما يقرب من 20 سم من أنابيب BTPE-10. باستخدام حامل إبرة ، قم بقطع عمود إبرة 30 جم وأدخل 1-2 مم من نهايته الخلفية في أنبوب PE. املأ حقنة الأنسولين سعة 1 مل بالمحلول الملحي وأدخل طرف الإبرة 3-5 مم في أنبوب البولي إيثيلين. املأ أنبوب البولي إيثيلين مسبقا بالمحلول الملحي من المحقنة المملوءة ، واحتفظ بالمحقنة المالحة متصلة بأنبوب البولي إيثيلين.
    3. نظف ذيل بالإيثانول. قم بإزالة مصباح التدفئة.
    4. أدخل طرف الإبرة لأنبوب PE في وريد الذيل الجانبي. تأكد من وضع الإبرة بشكل صحيح: ابحث عن الدم الذي يدخل أنبوب PE عند سحب المكبس للخلف ، وغياب المقاومة أثناء الحقن ، وتشكيل فقاعة تحت الجلد (تشير إلى الحقن الوريدي) في موقع الحقن. إذا لم ينجح الإدخال ، فقم بإزالة الإبرة من الذيل وحاول مرة أخرى في قسم أكثر قربا.
    5. قم بتأمين الإبرة بقطرة من الغراء الفوري في موقع الاختراق وقم بلصق أنبوب البولي إيثيلين على الذيل.
      ملاحظة: تجنب حركة أنبوب PE. إذا دخل الدم في أي لحظة إلى أنبوب البولي إيثيلين ، فقم بغسله على الفور بالمحلول الملحي لمنع الانسداد.
  8. التبديل إلى تخدير ميديتوميدين:
    1. ضع في وضع الانبطاح على حصيرة التدفئة. ضعي قطرة من جل العين على كل عين لمنعها من الجفاف.
    2. قم بإعداد أنبوب البولي إيثيلين (40-100 سم) للتوصيل بمضخة التسريب الموضوعة بالقرب من الماسح الضوئي PET. باستخدام حامل إبرة ، قم بقطع عمود إبرة 30 جم وأدخل 1-2 مم من ظهرها في أنبوب PE. املأ حقنة بلاستيكية سعة 1 مل بإبرة 30 جم مع 0.2 مل على الأقل من ميديتوميدين (لكل) ، وأدخل طرف الإبرة 3-5 مم في أنبوب البولي إيثيلين. املأ أنبوب البولي إيثيلين مسبقا بالميديتوميدين من المحقنة.
    3. ضع المحقنة مع ميديتوميدين في مضخة التسريب. قم بتشغيل المضخة وحدد المحقنة الصحيحة بالنقر فوق البحث عن حقنة | BD Plastic | 1 مل.
    4. قم بإخراج بولي 0.005 مل باستخدام المضخة حتى تظهر قطرة من الإبرة في الطرف الآخر من أنبوب PE. تأكد من عدم وجود فقاعات هواء في أنبوب البولي إيثيلين.
    5. أدخل إبرة أنبوب PE 2-3 مم تحت الجلد بين شفرات كتف. قم بتأمين الإبرة بقطرة من الغراء الفوري في موقع الاختراق وقم بلصق أنبوب PE برفق على ظهر.
    6. حقن بلعة من الحجم v من ميديتوميدين (المعدل: 3 مل / دقيقة) بناء على وزن:
      figure-protocol-1
      حيث d = 0.05 مجم / كجم (جرعة الميديتوميدين بالملغ لكل كيلوغرام من وزن) ، m هو وزن بالكيلوغرام ، و c هو تركيز الميديتوميدين بالملغم / مل.
    7. يجب إيقاف إعطاء الأيزوفلوران بعد 10 دقائق من إعطاء بلعة ميديتوميدين ، وضبط جرعة الأيزوفلوران حسب الضرورة للحفاظ على تخدير مستقر خلال فترة الانتظار هذه.
      ملاحظة: يعمل الأيزوفلوران مع الميديتوميدين على إبطاء معدل تنفس بشكل كبير. المراقبة الدقيقة ضرورية حتى يتوقف إعطاء الأيزوفلوران.
    8. بعد خمس دقائق من التوقف عن الإيزوفلوران ، ابدأ بالتسريب المستمر للميديتوميدين بمعدل يلي:
      rcont = r • م
      حيث r = 0.1 مجم / (كجم · ساعة) ؛ كمية الميديتوميدين بالملغ لكل وزن جسم بالكيلوغرام / ساعة) ، و M هو وزن بالكيلوغرام.
      ملاحظة: هناك حاجة إلى فترة توازن مدتها 25 دقيقة إضافية بعد بدء التسريب المستمر (وبالتالي 30 دقيقة بعد إيقاف الأيزوفلوران) قبل بدء الفحص للتأكد من خلو نظام من الأيزوفلوران. خلال هذا الوقت ، تابع الخطوات التالية.
  9. تحديد موضع في الماسح الضوئي PET:
    1. قم بإعداد سرير الماسح الضوئي باستخدام وسادة تدفئة ومستشعر ضغط ومناديل ورقية. استخدم المستشعر لمراقبة معدل تنفس الحيوان والأنسجة الورقية لامتصاص البول الذي يفرزه الحيوان.
      ملاحظة: بسبب الميديتوميدين ، يفرز الحيوان عادة كميات كبيرة من البول.
    2. انقل بعناية إلى سرير الماسح الضوئي ، مع التأكد من بقاء خط الميديتوميدين وقسطرة وريد الذيل آمنة. ضع رأس بشكل مستقيم قدر الإمكان باستخدام مخروط الأنف للحصول على المساعدة إذا لزم الأمر. قم بتأمين الرأس بشريط بمجرد وضعه بشكل صحيح.
    3. قم بتشغيل وسادة التدفئة وتحقق من أن نظام مراقبة معدل التنفس يعمل بشكل صحيح ، واضبط موضع مستشعر الضغط إذا لزم الأمر.
  10. قبل عشر إلى خمس دقائق من بدء فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، املأ حقنة الأنسولين بحوالي 20 ميجابايت في 2-ديوكسي-2- [18فهرنهايت] فلورو-د-جلوكوز ([18فهرنهايت] FDG) مخففة في 0.1-0.8 مل من المحلول الملحي.
    تنبيه: الفلور -18 (18فهرنهايت) هو نظير مشع من الفلور يبلغ عمر النصف 109.8 دقيقة. اتبع بروتوكولات السلامة من الإشعاع المحلية عند التعامل مع المواد المشعة.
  11. افتح برنامج الماسح الضوئي وقم بتكوين معلمات المسح التالية: حدد 18F كنظير (مهم لتصحيح الاضمحلال) ، وأدخل النشاط المقاس للحقنة التي تحتوي على المقتفي الإشعاعي ( بالميغابايت المقاسة بواسطة معاير الجرعة) ، ووقت القياس (سيتم حفظ المعلومات في البيانات الشرحية ، وهو أمر ضروري لتحويل البيانات إلى وحدات أخرى مثل قيم الامتصاص القياسية). حدد البروتوكول العام وحدد الفرز التلقائي بعد الاستحواذ. اضبط مدة الفحص على 1 ساعة ، واضبط منطقة الاهتمام (ROI) بحيث تحتوي على دماغ الفئران بالكامل (عادة الموضع 2-5).
  12. بمجرد مرور 30 دقيقة على توقف إعطاء الأيزوفلوران، ابدأ فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني:
    1. مرة أخرى ، تأكد من وضع الوريد بشكل صحيح عن طريق الشفط متبوعا بحقن كمية صغيرة من المحلول الملحي كما هو موضح في الخطوة 1.7.4.
    2. استبدل المحقنة المالحة بحقنة التتبع الإشعاعي. عند إزالة المحقنة من أنبوب PE ، من الممكن أن يدخل الدم إلى أنبوب PE ، مما يؤدي إلى إخراج المحلول الملحي. أدخل إبرة حقنة التتبع الإشعاعي بسرعة دون ثقب أنبوب PE.
    3. ابدأ الفحص باستخدام برنامج الماسح الضوئي.
    4. بمجرد بدء الاستحواذ ، قم بحقن جهاز التتبع على شكل بلعة على حوالي 0.5-2 ثانية. استبدل على الفور حقنة التتبع الراديوي الفارغة بحقنة المحلول الملحي واغسل أنبوب البولي إيثيلين بحوالي 0.1 مل من المحلول الملحي. استخدم منديلا لالتقاط أي قطرات من المقتفي الإشعاعي التي قد تتسرب أثناء تبديل المحقنة.
      ملاحظة: يجب أن يرتفع معدل العد الذي يعرضه برنامج الماسح الضوئي بسرعة إلى 4.5-6.5 ميكلوسنبترا بعد حقن جهاز التتبع. كان معدل العد في البداية أقل بكثير من 4 Mcps ويزداد بعد ذلك يشير إلى حقن تتبع الوريد (جزئيا).
    5. تقييم النشاط المتبقي الذي لم يتم حقنه في عن طريق قياس نشاط حقنة التتبع والأنسجة (الأنسجة) والقفازات التي يحتمل أن تكون ملوثة. أدخل هذا النشاط ووقت القياس في برنامج الماسح الضوئي لحفظه في البيانات الوصفية.
      ملاحظة: النشاط المتبقي من 0.1 إلى 1.5 ميجابايت نموذجي ، اعتمادا على مقدار التتبع الذي هروب عند تبديل جهاز التتبع للحقنة المالحة.
  13. بمجرد اكتمال الفحص ، أخرج السرير مع من الماسح الضوئي.
    ملاحظة: قد يتفاعل مع المحفزات أو يستيقظ قبل أن يتم استعداء ميديتوميدين. تعامل مع بحذر وكن مستعدا للحركات المفاجئة خلال الخطوات التالية. اعلم أيضا أن مشع. وبالتالي ، تهدف إلى إكمال الخطوات التالية في أسرع وقت ممكن وبعناية.
  14. قم بإزالة الإبرة وأنبوب البولي إيثيلين من ذيل باستخدام حامل الإبرة. ضع منديلا أو ضغطا على موقع البزل لوقف النزيف المحتمل.
  15. توقف عن إعطاء الميديتوميدين وإزالة الإبرة وأنبوب البولي إيثيلين من عنق.
  16. ضع الحيوان في قفص خال من الحيوانات الأخرى ، باستخدام منديل لالتقاط البول (المشع) الذي قد يفرز أثناء تحريك الحيوان. قم بتطبيق 1 مل من المحلول الملحي تحت الجلد في ظهره باستخدام حقنة أنسولين سعة 1 مل لتعزيز الإماهة.
  17. عكس التخدير بحقن تحت الجلد من الأتيباميزول.
    1. احسب الحجم المناسب v باستخدام المعادلة التالية:
      figure-protocol-2
      حيث d = 0.5 مجم / كجم ، أي جرعة الميديتوميدين بالملغ لكل كيلوغرام من وزن ، m هو وزن بالكيلوغرام ، و c هو تركيز أتيباميزول بالملغم / مل.
    2. بالنسبة للحيوانات خفيفة الوزن التي ينتج عنها أحجام محسوبة صغيرة ، قم بتخفيف الأتيباميزول بالمحلول الملحي للسماح بجرعة أكثر دقة. املأ حقنة الأنسولين ب 4  • v من الأتيبامزول و 12 • v من المحلول الملحي. حقن 1/4 من المحلول الناتج تحت الجلد في ظهر بالقرب من الرقبة.
  18. راقب بصريا حتى يستيقظ ، والذي يجب أن يستغرق من 1 إلى 5 دقائق. بمجرد أن يتمكن من الحفاظ على نفسه في وضع مستقيم والتحرك بحرية ، قم بإعادته إلى السكن الجماعي. زود بالطعام والماء.

2. إعادة بناء البيانات وفحص الجودة

ملاحظة: باستخدام البرمجيات الصلبة والبرمجيات المتوفرة في دراستنا ، تم تصحيح جميع بيانات PET لتحلل النويدات المشعة ، وأعيد بناء الصور الجيبية المكتسبة باستخدام خوارزمية تعظيم توقعات المجموعة الفرعية ثلاثية الأبعاد (OSEM-3D) باستخدام نافذة 30٪ حول الذروة الضوئية 511 كيلو فولت. استخدم برنامج إعادة بناء OSEM إعداداته الافتراضية المكونة من 10 مجموعات فرعية مع 20 مليون حدث لكل مجموعة فرعية. أعيد بناء الصور في مصفوفة عرضية مقاس 192 × 192 × 384 مع فوكسيل صورة مكعبة تبلغ 0.4 مم. لم يتم إجراء أي تصحيح للتوهين.

  1. للتحقق من نجاح حقن التتبع ، تحقق من معدل العد المكتشف أثناء الاستحواذ لمدة 60 دقيقة (أي منحنى النشاط الزمني (TAC)). تأكد من وجود ذروة خلال الدقيقة الأولى من الاستحواذ ، مباشرة بعد حقن المتتبع.
  2. إعادة البناء الثابت: إعادة بناء البيانات المكتسبة باستخدام خوارزمية OSEM باستخدام 30 تكرارا ، وحجم فوكسل متساوي القياس يبلغ 400 ميكرومتر ، ونافذة طاقة بنسبة 30٪ تتمحور حول الذروة الضوئية 511 كيلو فولت.
  3. بمجرد اكتمال إعادة الإعمار ، افحص الصورة الناتجة بحثا عن القطع الأثرية.
  4. إعادة البناء الديناميكي: إعادة بناء البيانات المكتسبة إلى ثلاثين إطارا زمنيا مدته دقيقتان باستخدام نفس الإعدادات الخاصة بإعادة البناء الثابت.

3. تحليل البيانات

ملاحظة: يتم تنفيذ الخطوتين التاليتين 3.1 و3.2 في بيئة برمجيات طبية حيوية مخصصة للقياس الكمي لبيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، باستخدام أداة تسجيل الصور واندماجها (PFUS) وأداة النمذجة الحركية العامة (PKIN).

  1. في PFUS:
    1. في الصفحة الفرعية تحميل صور الإدخال:
      1. قم بتحميل ملف DICOM الخاص بإعادة البناء الديناميكي إما باستخدام زر تحميل INP أو عن طريق سحب الملف وإفلاته في اللوحة. استخدم عنصر التحكم عام في عرض الصورة في الجزء العلوي الأيمن للتنقل عبر الشرائح والإطارات الزمنية وضبط شريط الألوان. إذا لزم الأمر، اضبط اتجاه الصورة على الاتجاه القياسي باستخدام زر تغيير اتجاه الصورة المدخلة على الشريط الجانبي الأيمن.
      2. الاقتصاص ومتوسط الإطارات: انقر فوق السهم الموجود في الجزء السفلي الأيمن لعرض عناصر التحكم المخفية للجمع والاقتصاص وحدد اقتصاص. في اللوحة القماشية ، حدد حدود الاقتصاص عن طريق ضبط الحواف وسحب مركز مربع الاقتصاص. تأكد من احتواء الدماغ كله والقليل من الحشو ، الذي يحتوي على أجزاء من العينين والحبل الشوكي. بمجرد تحديد مربع الاقتصاص بشكل صحيح ، انقر فوق زر الاقتصاص لاقتصاص الصورة. احسب متوسط الإطارات المرجحة بالوقت على جميع الأطر الزمنية بالنقر فوق زر المتوسط البرتقالي وانتظر حتى تتم إضافة النتيجة تلقائيا إلى الصور المدخلة، مما ينتج عنه صورتان إدخالتان إجمالا: البيانات الديناميكية التي تم اقتصاصها مع الأطر الزمنية والمتوسط المرجح بالوقت الذي تم اقتصاصه لنفس البيانات.
      3. حدد Deform as Matching Method أو اضغط على الزر إذا تم تحديده بالفعل للانتقال إلى التسوية المستندة إلى القالب.
    2. في الصفحة الفرعية المرجع والمطابقة:
      1. حدد الصورة المتوسطة المرجحة بالوقت كصورة الإدخال (عادة ما يتم تحديدها تلقائيا من الخطوة الأخيرة).
      2. قم بتحميل مرجع بالنقر فوق الزر لتحديد قالب التسوية كصورة مرجعية. حدد Rat FDG (W. Schiffer).
      3. قم بمطابقة الإدخال مع القالب بالنقر فوق الزر لمطابقة الإدخال | الإدخال: اضبط يدويا في الشريط الجانبي على اليمين. اسحب صورة الإدخال وتدويرها لمطابقة القالب تقريبا. تأكد من تحديد الجرذ كنوع، وطريقة التسجيل هي تشوه، ثم انقر فوق الزر "مطابقة التيار" للوصول إلى الصفحة الفرعية التالية.
    3. في الصفحة الفرعية نتيجة المطابقة:
      1. تحقق من النتيجة واضبط المطابقة يدويا إذا لزم الأمر. انقر فوق تطبيق التحويل الحالي على الكل لمطابقة صورة الإدخال التي تتكون من الأطر الزمنية أيضا.
      2. انقر فوق الزر الأخضر VOIs للانتقال إلى خطوة المعالجة التالية.
    4. في الصفحة الفرعية تحليل VOI:
      1. حدد الصورة التي تحتوي على الأطر الزمنية كصورة A في القائمة السفلية اليمنى.
      2. انتقل إلى علامة التبويب قالب وحدد Px Rat (W. Schiffer) في علامة التبويب Atlas ، أو قم بتحميل أطلس مخصص ، وحدد وحدات التخزين المطلوبة. لتطبيق الحروف الصوتية، انقر على زر المخطط التفصيلي في الأسفل.
      3. انقر فوق الزر الموجود أعلى علامة التبويب "قالب " لحساب TACs وإرسالها إلى أدوات PKIN.
  2. في PKIN:
    1. في أسفل اليمين، حدد TACs ل Display Type لتصور TACs بالكيلوبايت/مل للأوامر الصوتية المحددة مسبقا.
    2. انقر بزر الماوس الأيمن على اللوحة القماشية باستخدام TACs وانقر فوق جدول قيمة المنحنيات المرئية. انسخ الجدول إلى جدول بيانات لمزيد من التحليل.
  3. احسب ارتباط بيرسون بين جميع أزواج الأصوات الصوتية، باستخدام البيانات من الإطار الزمني السادس إلى الأخير (= 10-60 دقيقة بعد بدء المسح)، للحصول على مصفوفة ارتباط. يتم تضمين برنامج Python نصي يسمى "correlation_matrix.py" يحقق هذا الغرض في الملف التكميلي 1.
  4. احسب ما إذا كان ارتباط بيرسون مهما باستخدام إحصائية اختبار t: figure-protocol-3 مع n - 2 درجة من الحرية ، حيث r هو معامل ارتباط بيرسون و n = 25 عدد الأطر الزمنية المستخدمة لحساب ارتباط بيرسون. قم بتطبيق تصحيح مناسب للمقارنات المتعددة وقارن الإحصاء بالقيمة الحرجة لتوزيع t ثنائي الذيل (ص = 0.05) مع n - 2 درجة من الحرية. ضع في اعتبارك ارتباط بيرسون بين اثنين من الأوامر الصوتية ذات أهمية إذا كانت قيمة اختبار t المصححة أصغر من القيمة الحرجة.

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

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بمجرد اكتمال الفحص ، يمكن التحقيق في TAC للمعدل المكتشف أثناء الاستحواذ للتحقق من حقن التتبع الصحيح وامتصاصه. يعرض الشكل 1 TAC الناتج عن مجال الرؤية الكامل للماسح الضوئي بعد حقن التتبع الناجح والاستحواذ عليه (اللوحة A) ، و TAC الناتج عن حقن تتبع التتبع الوريدي جزئيا (اللوحة B). في الحالة الناجحة ، يرتفع معدل العد بسرعة بعد حقن التتبع ويصل إلى ذروته خلال أول 4 دقائق قبل أن يتناقص بشكل مطرد لبقية عملية الاستحواذ. في الحالة المصابة ، يصل معدل العد إلى الحد الأقصى المحلي بعد فتر...

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

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوجه البروتوكول المقدم هنا المستخدمين خلال عملية الحصول على بيانات PET الديناميكية لمدة ساعة واحدة باستخدام [18F] FDG كمتتبع في الفئران. في النهاية ، يتم الحصول على مصفوفة ارتباط من الأصوات القيمة الشخصية ، والتي يمكن استخدامها لتقييم الاتصال الأيضي على مستوى موضوع واحد. قد يقوم الباحثون ذوو الخبرة بتعديل البروتوكول ليناسب احتياجاتهم الخاصة في نقاط مختلفة ، على سبيل المثال ، باستخدام جهاز تتبع إشعاعي مختلف ، أو وقت الاستحواذ ، أو عرض الإطار الزمني لإعادة بناء الصور ، واختيار ا...

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

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل بمنحة بحثية من مؤسسة البحوث الفلمنكية [G0A7422N].

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

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
أنتيسيدانأوريون فارماأتيبامزول هيدروكلوريد 5 مجم / مل
BD مايكرو فاين + حقنة أنسولين 1 ملBD3248270.33 مم (29 جم) × 12.7 مم
BD Microlance 3 إبر 30 جم × 1/2 بوصةBD30400030 جم × 1/2 بوصة ؛ 0.3 × 13 مم
BD حقنة Plastipak 1 ملBD303172لمضخة التسريب
BTPE-10 أنابيب البولي إيثيلينInstech0.11x.024in (.28x60mm)
DomitorOrion Pharma1070499Medetomidine hydrochloride 1 مجم / مل
Fusion 100 مضخةالتسريب Chemyx Inc.07100أحدث نموذج متاح: Fusion 100X
Isoflutek 1000 مجم / جمAliviraIsoflurane
MOLECUBES &beta ؛ -CUBE مع برنامج CUBEFLOWMOLECUBES NVPreclinical PET scanner
PMOD إصدار البرنامج 4.4   ؛بروكرhttp://www.pmod.com ؛ القياس الكمي لبيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني
سالينب. براون394496كلوريد الصوديوم 0.9٪
جل العينVidisicCarbomerum 980 2 مجم / جم
شركة

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wilson, H., Pagano, G., Politis, M. Dementia spectrum disorders: lessons learnt from decades with PET research. J Neural Transm. 126 (3), 233-251 (2019).
  2. Singnurkar, A., Poon, R., Metser, U. Comparison of 18F-FDG-PET/CT and 18F-FDG-PET/MR imaging in oncology: a systematic review. Ann Nucl Med. 31 (5), 366-378 (2017).
  3. Youssef, G., et al. The use of 18F-FDG PET in the diagnosis of cardiac sarcoidosis: a systematic review and metaanalysis including the Ontario experience. J Nucl Med. 53 (2), 241-248 (2012).
  4. Carli, G., Tondo, G., Boccalini, C., Perani, D. Brain molecular connectivity in neurodegenerative conditions. Brain Sci. 11 (4), 433(2021).
  5. Sala, A., Perani, D. Brain molecular connectivity in neurodegenerative diseases: Recent advances and new perspectives using positron emission tomography. Front Neurosci. 13, 617(2019).
  6. Horwitz, B., Duara, R., Rapoport, S. I. Intercorrelations of glucose metabolic rates between brain regions: Application to healthy males in a state of reduced sensory input. J Cereb Blood Flow Metab. 4 (4), 484-499 (1984).
  7. Sporns, O., Tononi, G., Kötter, R. The human connectome: A structural description of the human brain. PLOS Comput Biol. 1 (4), e42(2005).
  8. Biswal, B., Zerrin Yetkin, F., Haughton, V. M., Hyde, J. S. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI. Magn Reson Med. 34 (4), 537-541 (1995).
  9. Sanchez-Catasus, C. A., et al. Use of nuclear medicine molecular neuroimaging to model brain molecular connectivity. PET and SPECT in neurology. Diercke, R. A. J. O., de Vries, E. F. J., van Waarde, A., Leenders, K. L. , Springer. Cham. 181-207 (2021).
  10. Wehrl, H. F., et al. Simultaneous PET-MRI reveals brain function in activated and resting state on metabolic, hemodynamic and multiple temporal scales. Nat Med. 19 (9), 1184-1189 (2013).
  11. Rosenberg, G. A., Mun-Bryce, S., Wesley, M., Kornfeld, M. Collagenase-induced intracerebral hemorrhage in rats. Stroke. 21 (5), 801-807 (1990).
  12. Krishnamoorthy, S., et al. Performance evaluation of the MOLECUBES β-CUBE - a high spatial resolution and high sensitivity small animal PET scanner utilizing monolithic LYSO scintillation detectors. Phys Med Biol. 63 (15), 155013(2018).
  13. Schiffer, W. K., Mirrione, M. M., Dewey, S. L. Optimizing experimental protocols for quantitative behavioral imaging with 18F-FDG in rodents. J Nucl Med. 48 (2), 277-287 (2007).
  14. Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. J Nucl Med. 47 (6), 999-1006 (2006).
  15. Gold, M. E. L., Norell, M. A., Budassi, M., Vaska, P., Schulz, D. Rapid 18F-FDG uptake in brain of awake, behaving rat and anesthetized chicken has implications for behavioral PET studies in species with high metabolisms. Front Behav Neurosci. 12, 115(2018).
  16. Miranda, A., et al. PET imaging of freely moving interacting rats. NeuroImage. 191, 560-567 (2019).
  17. Miranda, A., et al. Awake 18F-FDG PET imaging of memantine-induced brain activation and test-retest in freely running mice. J Nucl Med. 60 (6), 844-850 (2019).
  18. Jahreis, I., Bascuñana, P., Ross, T. L., Bankstahl, J. P., Bankstahl, M. Choice of anesthesia and data analysis method strongly increases sensitivity of 18F-FDG PET imaging during experimental epileptogenesis. PLOS ONE. 16 (11), e0260482(2021).
  19. Pawela, C. P., et al. A protocol for use of medetomidine anesthesia in rats for extended studies using task-induced BOLD contrast and resting-state functional connectivity. NeuroImage. 46 (4), 1137-1147 (2009).
  20. Rubinov, M., Sporns, O. Complex network measures of brain connectivity: Uses and interpretations. NeuroImage. 52 (3), 1059-1069 (2010).
  21. Engel, J., et al. Connectomics and epilepsy. Curr Opin Neurol. 26 (2), 186(2013).

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

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

FDG

مقالات ذات صلة