使用放射性示踪剂进行人脑正电子发射断层扫描成像

摘要

来源：Jamadar, S. et. al. 人脑高时间分辨率正电子发射断层扫描的放射性示踪剂给药：FDG-fPET 应用。J. Vis. Exp. (2019)

本视频展示了使用正电子发射断层扫描（PET）定量分析大脑葡萄糖代谢的方法。在扫描过程中，受试者被注入示踪剂氟-18标记的脱氧葡萄糖（FDG）。FDG在活跃的神经元中积聚，并在氟-18衰变时释放正电子。这些正电子与电子相互作用，产生光子，由PET扫描仪探测，从而生成高分辨率的大脑活动图谱。

方案

所有涉及人类参与者的操作均按照机构、国家和国际关于人类福祉的指南进行，并已通过当地机构审查委员会的审查。

1. 所需设备与人员

1. 参见材料表中关于扫描室、放射化学实验室及通用材料的列表。放射性示踪剂由商业供应商提供。
2. 在同步进行的磁共振成像-正电子发射断层扫描（MRI-PET）环境中，需配备四名人员：一名放射技师（RG）负责运行扫描，一名核医学技术员（NMT）负责监督放射性示踪剂的给药及血液样本采集，一名实验室助理（LA）负责离心血液，以及一名研究助理（RA）负责监督实验设计和刺激呈现。

2. 准备

1. 由核医学技术人员（NMT）准备示踪剂剂量
   1. 计算在扫描期间将输注的总体积。本方案中，输注速率为0.01 mL/s，持续95分钟。因此，在95分钟的扫描中，受试者接受的总体积为0.01 mL/s × 60 s × 95 min = 57 mL。
   2. 计算将稀释到输注用生理盐水溶液中的示踪剂剂量。本方案中，受试者在95分钟内接受的总剂量为260 MBq。选择该剂量是为了将辐射暴露限制在4.9 mSv以内，符合澳大利亚辐射防护与核安全局（ARPANSA）关于人类接触电离辐射的“低风险”分类指南。将260 MBq从输注中点（47.5分钟）衰变校正回T0。使用公式1求解A₀

结果

图1：FDG-fPET实验流程图。 上部：研究招募前对受试者的初步筛选流程。下部：仅推注（左侧）、仅输注（中部）和推注/输注结合（右侧）三种方案的流程。每项操作的责任人员以括号标注。各部分编号对应文中描述该操作的章节。*EXCL 表示受试者可能被排除的时间点，原因包括不符合MR或PET扫描条件，或未达到研究入组标准（.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
采血设备
--12-15 真空采血管	美国新泽西州 BD 公司	364880	在需要将血液注入试管前，保持无菌包装状态
--12-15 个10 mL LH 血液采集管	Becton Dickinson	367526	用样品编号（如 S1、S2…）标记，随后标记样品采集时间（如 0 + x 分钟 [T0+x]）
--2-15 10 mL Terumo 注射器	Terumo 东京，日本	SS+10L	这些在研究当天抽取，并用盛装生理盐水的安瓿瓶盖封存
0.9%生理盐水预充式冲洗器	美国纽约辉瑞公司	61039117
--12-15 支 5 mL Terumo 注射器	Terumo 东京，日本	SS+05S	保持无菌包装直至准备采集血样时再打开
安全 & 废弃设备			扫描室内，所有物品应放置在与采血手臂同侧的塑料椅上。准备放射性药物及移取血浆样本时，应使用生物危害和非生物危害废物袋，并确保手套和废物袋易于取用。所有产生的废物均需用盖革计数器检测，以确保放射性污染废物被妥善保存，直至符合澳大利亚辐射防护与核安全机构（APRANSA）《辐射防护系列第6号》（2017年）指南要求后方可处置。
手套	西澳大利亚州维克，澳大利亚	663-219
-- 废物袋	Austar 包装，维多利亚州，澳大利亚	YIW6090
--大提琴下垫“蓝垫” 下垫 5 层	Halyard Health，新南威尔士州，澳大利亚	2765A
蓝色Sharpie记号笔	Sharpie，TN，美国	S30063
剂量注射器			使用前请保持在无菌包装内。本机构使用的所有注射器在包装上标注体积的基础上均额外具有20%的容积容量。对于50 mL注射器而言，此点尤为重要，因其实际总容量为60 mL。
5 mL	Terumo 东京，日本	SS+05S
20 mL	Terumo 东京，日本	SS+20L
50 mL	Terumo 东京，日本	SS*50LE
--1 支泰尔茂 18 号针头	Terumo 日本东京	NN+1838R	保持无菌包装状态，直至准备将[18F]FDG注入生理盐水袋中
100 mL 0.9% 生理盐水袋	Baxter Pharmaceutical，伊利诺伊州，美国	AHB1307	保持无菌包装直至准备注射 [18F]FDG
放射化学实验室用品
--Heraeus Megafuge 16 离心机；转子 Bioshield 720	ThermoScientific 公司，马萨诸塞州，美国	75004230	相对离心力 = 724 × g，我们的设置为 2000 RPM 离心 5 分钟，加速度和减速度曲线均设为 8
单井计数器	美国伊利诺伊州实验室技术公司	630-365-1000	完成每日质量控制（包括本底计数），并将协议设置为18F和4分钟。井型计数器、剂量校准器与扫描仪之间每两个月进行一次交叉校准。
--移液器	ISG Xacto，奥地利维也纳	LI10434	我们使用100-1000 μL的移液器，设定体积为1000 μL，每年校准一次。
12-15 个血浆计数管	Techno PLAS；南澳大利亚州，澳大利亚	P10316SU	与 LH 血液试管以相同方式标记
12-15 微量移液器吸头	Expell Capp，丹麦	5130140-1
--3 个试管架	通用型		使用盖革计数器检测，确保其表面无放射性污染
500 mL 容量瓶和蒸馏水	通用		需要约 500 mL 蒸馏水用于制备 γ 计数的参考样品
扫描室、控制台和放射化学实验室中的同步时钟	通用		同步检查在该机构内每周定期进行
血红蛋白监测仪	英国卡迪夫 EKF Diagnostic 公司，Haemo Control。	3000-0810-6801	在对参与者的血液样本进行检测之前，执行制造商建议的质量控制程序。
血糖仪	罗氏 Accu-Chek	6870252001	Accu-Chek Performa 用于测量受试者血液中的血糖水平，单位为 mmol/L。每天使用高浓度和低浓度溶液对照进行质量控制检测。
灌注设备			检查有效期，并培训非医疗人员（NMT）以无菌操作法进行插管准备。
调节式止血带	CBC Classic Kimetec GmBH	K5020
20、22 和 24 号套管针	Braun，美尔松根，德国	4251644-03; 4251628-03; 4251601-03
--透明敷料	3M，明尼苏达州，美国	1624W
酒精和氯己定棉片	Reynard Health Supplies，新南威尔士州，澳大利亚	RHS408
0.9% 氯化钠溶液 10 mL 安瓿瓶；用于冲洗	辉瑞，纽约，美国	61039117
10 mL 注射器	日本东京，Terumo	SS+10L
三通旋塞阀	Becton Dickinson Connecta	394600
--IV bung	Safsite Braun PA 美国	415068
--可选延长管，微径延长套件	M Devices，丹麦	IV054000
扫描室设备
西门子 Biograph 3T mMR	西门子，德国埃朗根
便携式铅防护屏蔽板	Gammasonics	定制构建	MR条件性导联屏障屏蔽装置。置于2000高斯线处，锁定脚轮，以对连接输液泵的放射性物质提供额外屏蔽。
--输液泵 BodyGuard 323 MR条件性输液泵	凯萨里亚医学电子有限公司	300-040XP	与磁共振成像兼容。该型号在铸轮锁定条件下，适用于1.5和3特斯拉扫描仪，磁场强度达2000高斯。
输液泵管路	凯撒利亚医学电子公司	100-163X2YNKS	输液管为带防虹吸阀和鲁尔锁母接头的输液装置（货号 100-163X2YNKS）。
--铅砖	定制构建		经测试具有铁磁性平移力
其他设备
注射器屏蔽罩	Biodex，纽约州，美国	定制构建	配备一个5 mL的钨制注射器屏蔽套，该屏蔽套为磁共振安全（MR-safe），以及一个50 mL的铅屏蔽套，其在用于MR-PET扫描仪前已通过铁磁性吸引力测试。该装置用于将放射性剂量从放射化学实验室运送至扫描仪，以尽量减少核医学技术人员（NMT）的辐射暴露。
盖革计数器型号26-1集成式表面污染探测器	Ludlum测量公司，德克萨斯州，美国	48-4007	该设备每年校准一次，用于监测潜在污染和废弃物。不得带入MR-PET扫描仪中。