需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

用于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方法：以 FDG-fPET 为例

10.2K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/60259

⸱

2019年10月22日

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Monash Biomedical Imaging, Monash University, 2Australian Research Council Centre of Excellence for Integrative Brain Function, 3Turner Institute for Brain and Mental Health, Monash University, 4Department of Medical Imaging, Monash Health, 5Department of Electrical and Computer Systems Engineering, Monash University

本文内容

摘要

本手稿描述了两种用于氟脱氧葡萄糖-正电子发射断层扫描（FDG-PET）的放射性示踪剂给药方案（恒速输注和弹丸注射加输注），并将它们与弹丸注射给药进行比较。使用这些方案可实现16秒的时间分辨率。

摘要

功能型正电子发射断层扫描（fPET）提供了一种在人脑中追踪分子靶点的方法。利用放射性标记的葡萄糖类似物18F-氟脱氧葡萄糖（FDG-fPET），现在已能够以接近功能磁共振成像（fMRI）的时间分辨率来测量葡萄糖代谢的动态变化。这种对葡萄糖摄取的直接测量方法在理解正常与异常脑功能，以及探究代谢性疾病和神经退行性疾病影响方面具有巨大潜力。此外，混合型磁共振-正电子发射断层扫描（MR-PET）设备的最新进展使得同时利用fMRI和FDG-fPET捕捉葡萄糖水平和血氧饱和度波动成为可能。

FDG-fPET 图像的时间分辨率和信噪比在很大程度上取决于放射性示踪剂的给药方式。本文提出了两种替代性的连续输注方案，并将其与传统的团注法进行比较。文中介绍了一种采集血液样本、时间同步PET与MRI、实验刺激以及实施非传统示踪剂递送的方法。通过视觉刺激实验，该方案能够在个体水平上生成对外部刺激的葡萄糖代谢响应皮层图，时间分辨率达到16秒。

引言

正电子发射断层扫描（PET）是一种强大的分子成像技术，广泛应用于临床和科研领域（详见 Heurling 等人1 的近期综述）。PET 可成像的分子靶点仅受限于放射性示踪剂的可获得性，目前已开发出多种示踪剂用于成像神经代谢受体、蛋白质和酶2,3。在神经科学领域，最常用的放射性示踪剂之一是18F-氟脱氧葡萄糖（FDG-PET），用于测量葡萄糖摄取，通常被解释为脑葡萄糖代谢的指标。人脑需要持续且稳定的葡萄糖供应以满足其能量需求4,5，其中 70-80% 的脑葡萄糖代谢消耗于神经元突触传递过程中6。脑葡萄糖代谢的改变被认为会启动并参与多种疾病过程，包括精神疾病、神经退行性疾病和缺血性疾病7,8,9。此外，由于 FDG 摄取与突触活动成正比10,11,12，因此它被认为比更广泛使用的血氧水平依赖性功能磁共振成像（BOLD-fMRI）信号更能直接且较少受混杂因素影响地反映神经元活动。BOLD-fMRI 是神经活动的间接指标，通过测量神经活动后一系列神经血管变化所引发的脱氧血红蛋白浓度变化来实现。

大多数针对人脑的氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）研究采集的是脑葡萄糖摄取的静态图像。受试者在暗室中睁眼安静休息10分钟，随后在数秒内以团注方式给予全部放射性示踪剂剂量，之后继续休息30分钟。摄取期结束后，将受试者置于PET扫描仪中心，采集反映摄取期和扫描期间累积FDG分布情况的PET图像。因此，PET图像所反映的神经元活动代表了摄取期和扫描期间所有认知活动的累积平均值，并不特指扫描期间的认知活动。该方法极大地增进了人们对脑葡萄糖代谢和神经元功能的理解。然而，其时间分辨率等于扫描持续时间（通常约为45分钟），实质上仅提供葡萄糖摄取的静态测量结果，与认知过程中的神经元响应以及常见的神经影像学实验相比，时间分辨率较差。由于时间分辨率有限，该方法仅能提供非特异性的葡萄糖摄取指标（即未与特定任务或认知过程同步），且无法提供个体内变异性的测量数据，这可能导致因辛普森悖论13而得出错误的科学结论。辛普森悖论是指，在组间分析中得出的脑-行为关系，未必能反映在个体内分析中所观察到的相同关系。此外，近期尝试将功能连接度指标应用于FDG-PET的研究仅能测量组间连接性。因此，连接性的差异只能在组间进行比较，而无法对个体受试者进行计算。尽管组间连接性测量指标的确切意义尚存争议14，但可以明确的是，仅基于组间而非个体内计算的指标不能作为疾病状态的生物标志物，也无法用于探究个体差异的来源。

在过去五年中，临床级同步MRI-PET扫描仪的发展及其更广泛的可及性，重新激发了认知神经科学领域对FDG-PET成像2的研究兴趣。随着这些进展，研究人员致力于提高FDG-PET的时间分辨率，以接近BOLD-fMRI的标准（约0.5−2.5秒）。需要注意的是，BOLD-fMRI的空间分辨率可接近亚毫米级别，而FDG-PET的空间分辨率由于正电子射程的限制，其半高全宽（FWHM）本质上被限制在约0.54 mm15。临床上常用的动态FDG-PET采集通常采用团注给药法，并将列表模式数据重建为多个时间帧。团注动态FDG-PET方法可实现约100秒的时间分辨率（例如，Tomasi等16），这明显优于静态FDG-PET成像，但仍无法与BOLD-fMRI相媲美。此外，可用于检测脑功能的时间窗口也受到限制，因为团注给药后，FDG在血浆中的浓度会迅速下降。

为了拓展这一实验时间窗，已有少数研究17,18,19,20,21采用了Carson先前提出的放射性示踪剂输注方法22,23。该方法有时被称为“功能性FDG-PET”（FDG-fPET，类似于BOLD-fMRI），即在整个PET扫描过程中（约90分钟）以恒定速率持续输注放射性示踪剂。输注方案的目标是维持血浆中FDG的稳定供应，从而追踪随时间变化的葡萄糖摄取动态。在一项概念验证研究中，Villien等人21采用恒定输注方案，并结合同步MRI/FDG-fPET，展示了在棋盘格刺激下葡萄糖摄取以60秒时间分辨率发生的动态变化。后续研究利用该方法展示了任务锁定的FDG-fPET（即与外部刺激时间同步19）和任务相关的FDG-fPET（即不与外部刺激时间同步17,18）的葡萄糖摄取。通过这些方法，FDG-fPET已实现60秒的时间分辨率，相较于团注法已有显著提升。初步数据显示，该输注方法可达到20−60秒的时间分辨率19。

尽管持续输注方法取得了令人鼓舞的结果，但这些研究的血浆放射性曲线表明，在90分钟扫描的时间范围内，输注方法不足以达到稳态19,21。除了持续输注方案外，Carson22还提出了一种混合弹丸式注射/输注方案，其目标是在扫描开始时迅速达到平衡状态，随后在整个扫描过程中维持血浆放射性水平处于平衡状态。Rischka 等人20最近应用了该技术，采用20%弹丸式注射加80%输注的方式。与仅使用输注方案的结果相比，动脉输入函数迅速升高并超过基线水平，并在更长时间内以较高水平维持稳定19,21。

本文介绍了仅输注和弹丸注射/输注放射性示踪剂给药方式下，获取高时间分辨率FDG-fPET扫描的采集方案。这些方案专为同时进行MRI-PET成像环境设计，采集时间持续90−95分钟19。在该方案中，采集血液样本以量化血浆放射性活度，用于后续PET图像的定量分析。尽管本方案的重点是将输注方法应用于基于BOLD-fMRI/FDG-fPET的功能性神经成像，但这些方法可适用于任何FDG-fPET研究，无论是否同时采集MRI、BOLD-fMRI、计算机断层扫描（CT）或其他神经影像。图1展示了本方案中操作流程的流程图。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

本方案已根据澳大利亚《人类研究伦理行为国家声明》获得莫纳什大学人类研究伦理委员会审查和批准（批准编号 CF16/1108 - 2016000590）24。相关操作程序是在认证的医学物理师、核医学技术员和临床放射技师的指导下制定的。研究人员应参考本地专家意见及相关指南，以规范电离辐射在人体中的应用。

1. 所需设备和人员

  1. 参见 材料表 扫描室、放射化学实验室及常规材料均来自商业供应商，放射性示踪剂亦由商业供应商提供。
  2. 在同步进行的 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和血液样本采集，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. 计算在扫描过程中将输注的总体积。在本方案中，输注速率为 0.01 mL/s，持续 95 分钟。因此，在 95 分钟的扫描中，受试者将接受 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。在本方案中，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指南中“低风险水平”的分类25。需将 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
      指数衰变公式 \(A_t = A_0 \cdot e^{\lambda t}\)，表示衰变过程。
      其中 At 为输注中点时的放射性活度（MBq），A0 为初始放射性活度，λ 为该示踪剂特有的放射性衰变常数。对于 FDG，λ 的值约为 0.693/T1/2，T1/2 为 18F 的半衰期（110 分钟）。
      注：在本例中，At = 260 MBq，λ = 0.693/110，t = -47.5，因此 A0 = 350.942 MBq。
    3. 计算用于向受试者输注的 100 mL 生理盐水袋所需的放射性示踪剂剂量。所需放射性示踪剂稀释至总体积为 5 mL，并用 5 mL 注射器抽取。因此，对于 100 mL 生理盐水袋，稀释因子为生理盐水体积（100 mL）加上含放射性示踪剂的注射器体积（5 mL）。该总体积 105 mL 除以输注体积 57 mL（即 105 mL/57 mL = 1.842）。因此，需加入 100 mL 盐水袋中的 5 mL 体积所含总放射性活度为 A0 × 稀释因子（即 350.942 MBq × 1.842 = 646.44 MBq）。无菌条件下将放射性示踪剂加入生理盐水袋。
      注：需注意，加入生理盐水袋的 646.44 MBq 活度是输注开始时所需的活度。通常，该方案的剂量在给药前 15 分钟至 1 小时内准备。因此，必须考虑放射性核素的衰变。可使用 2.1.2 节中的公式 1 进行校正，其中时间（t）为从剂量制备到实际给药之间的总分钟数，At = 646.44 MBq，通过求解 A0 得到实际配制时应具备的活度。
    4. 准备预冲剂量。从盐水袋中抽取 20 mL 至注射器中并盖上盖子。对该 20 mL 注射器进行校准并贴上标签。该注射器作为参考检查，以确保放射性物质在生理盐水袋中均匀分散。
    5. 准备输注剂量。使用 50 mL 注射器从袋中抽取 60 mL，并用红色组合塞密封。该注射器无需校准，因为其放射性浓度在加入生理盐水袋时（步骤 2.1.3）已知。将两个注射器均存放于放射化学实验室，待扫描时使用。
      注：尽管使用的是 50 mL 注射器，仍可抽取 60 mL 体积，因为 Terumo 注射器的刻度超出标示容量 20%（即 50 mL 注射器刻度可达 60 mL）。
    6. 准备参考剂量。在 500 mL 容量瓶中加入约 480 mL 蒸馏水。抽取 10 MBq 的 18F-FDG 至注射器中，按扫描开始时间进行衰变校正（使用公式 1），然后将其加入容量瓶。再用蒸馏水定容至 500 mL 刻度线，并充分混匀。在注射器上贴上校准前和校准后的标签。
  2. 由核医学技术人员（NMT）准备扫描室
    1. 一旦受试者进入扫描仪位置，若发生堵塞，几乎没有空间对输注管路或采血管路进行调整或补救。应提前准备扫描室，以最大限度降低管路堵塞的风险。
    2. 确保所有采血设备均位于采血点附近易于取用的位置。在导管末端及放置血液容器的任何表面铺设垫巾。在采血点附近放置普通废弃物和生物危害废弃物垃圾桶。
  3. 由核医学技术人员（NMT）准备输注泵
    1. 在扫描室内，将输注泵设置在将连接受试者的一侧。在泵底周围堆砌铅砖，并在泵前方放置铅屏蔽板。连接向受试者输送输注液的泵管，并确认已输入正确的输注速率。本方案中速率为 0.01 mL/s。
    2. 在将管路连接至受试者导管前，先进行预冲。将 20 mL 预冲剂量注射器连接至输注泵。在将连接至受试者的管路末端，安装一个三通阀和一个空的 20 mL 注射器。确保三通阀位置正确，使 18F-FDG 溶液从预冲剂量经管路仅流入空注射器中。
    3. 预设输注泵预冲体积为 15 mL。在泵上选择预冲按钮，并按照提示完成管路预冲。
    4. 将 50 mL 输注剂量注射器替换预冲剂量连接至输注泵。三通阀上已预冲的 15 mL 剂量可保留在原位，直至受试者准备连接泵时再使用。
  4. 由核医学技术人员（NMT）、研究助理（RA）和放射科技师（RG）准备受试者
    1. 告知受试者在扫描前需禁食 6 小时，仅可饮用清水（约两杯）。
    2. 由研究助理（RA）完成知情同意程序，并采集其他数据（如人口统计学调查、认知测验等）。由核医学技术人员（NMT）和放射科技师（RG）进行安全筛查：NMT 负责 PET 扫描的安全性评估（如排除妊娠、糖尿病、过去 8 周内接受化疗或放疗、已知过敏史等），RG 负责 MRI 扫描的安全性评估（如排除妊娠、医疗或非医疗金属植入物、不可拆除的牙科植入物、幽闭恐惧症等）。
    3. 为受试者建立静脉通路。
      1. 使用两个导管：一个用于给药，另一个用于采血。不同受试者适用的导管型号可能不同，但应保留最合适的静脉用于采血。建议最小规格为 22 G。在建立静脉通路时采集 10 mL 基线血样。断开所有加压生理盐水冲洗装置，以维持管路通畅。
      2. 利用基线血样检测受试者的血糖水平及其他基线血液指标（如血红蛋白）。
  5. 由放射科技师（RG）和核医学技术人员（NMT）将受试者置于扫描仪中
    1. 由放射科技师（RG）将受试者置于扫描仪孔内。对于长时间扫描，必须确保受试者舒适，以降低因不适导致中途退出或运动伪影的风险。应使用一次性毯子覆盖受试者，以维持舒适的体温。
    2. 由核医学技术人员（NMT）冲洗导管，确保其通畅且阻力最小，然后再连接输注管路。连接后，可在腕部附近轻轻用胶带固定管路。指导受试者保持手臂伸直。使用泡沫垫或枕头等支撑物以提高舒适度。NMT 还应检查将用于血浆采样的导管，确保其能以最小阻力顺利回抽血液。必要时，可连接一段预先用生理盐水预冲的延长管，以便在受试者位于扫描仪内时更易操作。若需使用延长管，应检查是否存在泄漏。
    3. 受试者进入扫描仪孔内后，由核医学技术人员（NMT）确认其能够方便地接触两个导管。
    4. 在扫描过程中，若采血导管、输注导管或输注泵出现任何问题（如堵塞、电池电量不足、渗出等），核医学技术人员（NMT）应及时通知放射科技师（RG）和研究助理（RA）。

3. 扫描受试者

  1. 使用 NMT、RG 和 RA 启动扫描
    1. 扫描开始时，将 NMT 安置在扫描室内以监控输注设备。确保 NMT 佩戴听力保护装置，并在可能的情况下使用防护屏蔽，以尽量减少来自放射性药物的辐射暴露。
    2. 当 RG 执行定位扫描以确认受试者处于正确位置时，检查 PET 采集的相关参数（例如，扫描持续时间、列表模式数据采集、正确的同位素）。
    3. 设计实验方案，使 PET 采集与第一个 MRI 序列同步开始。RG 准备并启动 MRI 序列。95 分钟的 PET 采集起始时间与 MRI 序列的开始时间严格同步。如有需要，NMT 应在 PET 采集开始时给予推注剂量（图 1）。
    4. 启动输液泵。RG 应在 PET 采集开始后 30 秒向 NMT 发出信号（例如，竖起大拇指），指示其启动输液泵。本方案将输液泵的启动时间设定为扫描开始后 30 秒，以便在扫描失败时提供安全缓冲。这也有助于确保 PET 扫描期间获取的第一幅图像反映的是放射性示踪剂给药前的脑部状态，从而完整采集时间-活度曲线数据。NMT 应观察输液泵，确认其已开始输注 18F-FDG，且输液管路无立即堵塞现象。
    5. RA 应在约定时间（即功能扫描/实验区块开始时）启动任何外部刺激，并计算采血时间点。示例记录表见 补充材料 1。RA 应计算每次采血的预计时间，并将副本提供给 NMT 和实验室助理（LA）。RA 应确保 NMT 在大致正确的时间点采集血样，并监控设备（如输液泵、刺激装置）是否存在任何异常。
  2. 按固定时间间隔采集血样
    1. 由 NMT 和 RA 每 10 分钟采集一次血样。通常共采集 10 次，不包括基线样本。
    2. 若 PET 扫描与 MRI 扫描同时进行，NMT 进入扫描室时应佩戴听力保护装置。
    3. NMT 应佩戴手套，并用消毒棉片清洁导管末端。在导管部位干燥期间，准备好一支 5 mL 和一支 10 mL 注射器、真空采血管以及 10 mL 生理盐水冲洗液。
    4. 使用 5 mL 注射器抽出 4–5 mL 新鲜血样，随后将该注射器丢弃至生物危害废物容器中。
    5. 使用 10 mL 注射器抽取最多 10 mL 血液。采血量可能受限于血液抽取的难易程度。应尽量减少阻力，以防红细胞受损发生溶血。在采集中点时，NMT 应向 RA 发出信号，RA 随即在记录表（补充材料 1）上标记该时间作为血样的“实际”采集时间。
    6. 将 10 mL 注射器连接至真空采血管，然后将血液注入相应的采血管中。
    7. 迅速用 10 mL 生理盐水冲洗导管，并在压力下断开连接，以最大限度降低导管凝血的风险。
    8. 立即送血样至放射化学实验室进行分析。
  3. 由 LA 对血液进行离心
    1. LA 应准备好所有所需设备（表 1）并佩戴手套。设置三个样品架：一个用于放置采血管，一个用于移液操作，一个用于存放已完成移液的样品管（计数前后）。
      1. LA 应在整个操作过程中定期更换手套，尤其是在处理计数管时。若手套上沾有放射性血浆污染，可能污染计数管，导致样品计数结果虚假升高。
    2. 可根据人员配置情况适时将血样放入离心机，因为血样采集时间和计数时间均已记录。所有样品均以相对离心力 724 × g 离心。本方案所用离心机参数为：2,000 rpm，离心 5 分钟，加速度和减速度曲线均设为 8。
    3. 样品离心完成后，将其放入移液架中。取下管帽时避免扰动样品分层。将已标记的计数管放入架中，标签应与采血管对应。
    4. 确保移液枪头牢固安装。准备好纸巾以应对可能的滴漏。平稳地从采血管中吸取 1,000 µL 血浆，转移至计数管中，并盖好计数管和采血管的管盖。
    5. 将计数管放入井型计数器中，计数 4 分钟。在记录表上记录每次样品的计数开始时间（“测量时间”），该信息用于后续对 PET 采集起始时间进行校正。在扫描后期时间点，LA 应快速连续完成每一步操作，避免样品积压。
    6. 将所有血液废弃物丢弃至生物危害袋中。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

特定研究的方法
此处报告了代表性结果的特定研究细节。这些细节对实验操作并非关键，且在不同研究之间会有所差异。

受试者与任务设计
受试者（n = 3，表2）接受了同步BOLD-fMRI/FDG-fPET研究。由于本文重点在于PET采集方案，因此未报告MRI结果。所有受试者在95分钟扫描过程中接受了260 MBq的18F-FDG。受试者1在扫描开始时以单次推注方式接受全部剂量。受试者2采用仅输注方案给予剂量。受试者3则采用50%推注加50%输注的混合方式给予相同剂量。对于仅输注及推注/输注联合方案，输注持续时间均为50分钟。

任务采用嵌套式区组设计呈现（

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

FDG-PET 是一种强大的成像技术，用于测量葡萄糖摄取，这是脑葡萄糖代谢的一个指标。迄今为止，大多数使用 FDG-PET 的神经科学研究采用传统的团注给药方法，其静态图像分辨率代表了扫描过程中所有代谢活动的积分值2。本文描述了两种替代性的放射性示踪剂给药方案：仅输注法（例如 Villien 等人、Jamadar 等人19,21）和混合团注/输注法（例如 Rischka 等人20）。这三种方案在个体水平上实现了 16 秒的时间分辨率，并与刺激严格同步。

该方法的关键点在于扫描方案的起始时刻。此时，PET采集的开始必须与BOLD-fMRI序列的开始（如果使用同步MR-PET）以及刺激呈现的起始时间同步。刺激的起始时间和持续时间必须能够与扫描起始时间锁定，以便进行第一水平模型分析。在仅使用团注（bolus-only）方案时，应在PET采集开始时给予团注，以捕捉峰值信号（

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

作者声明不存在利益冲突。资助方未参与研究设计、数据收集、分析及解释。

致谢

Jamadar 获得澳大利亚研究理事会（ARC）发现早期职业研究员奖（DECRA DE150100406）的支持。Jamadar、Ward 和 Egan 获得 ARC 脑功能整合卓越中心（CE114100007）的支持。Chen 和 Li 获得荣欣文化基金会资助的支持。

Jamadar、Ward、Carey 和 McIntyre 设计了实验方案。Carey、McIntyre、Sasan 和 Fallon 收集了数据。Jamadar、Ward、Parkes 和 Sasan 分析了数据。Jamadar、Ward、Carey 和 McIntyre 撰写了论文初稿。所有作者均已审阅并批准了最终版本。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
<强>采血设备
12-15 支真空采血管Becton Dickinson，新泽西州，美国364880在需要将血液注入试管前，保持无菌包装状态
--12-15 支 10 mL LH 血液采集管Becton Dickinson367526用样品编号标记（例如，S1、S2）…）随后标记样品时间（例如，0 时间点 + 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，并用盛有生理盐水的安瓿瓶盖紧
预先抽取的0.9%生理盐水冲洗液辉瑞，纽约，美国61039117
--12-15 支 5 mL Terumo 注射器Terumo 东京，日本SS+05S在准备采集血样前，保持无菌包装状态
<强>安全 &和废弃物处理设备所有物品应放置在扫描室内靠近采血侧手臂一侧的塑料椅子上。准备放射性物质及移取血浆样本时，须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局（APRANSA）《辐射防护系列第6号》（2017年）指南要求后方可处置。
手套澳大利亚维多利亚州韦斯特拉布663-219
-- 废物袋澳大利亚维多利亚州维克奥斯特包装公司YIW6090
--大提琴下垫 ‘blueys’ 5层护理垫Halyard Health，新南威尔士州，澳大利亚2765A
蓝色Sharpie记号笔Sharpie，TN，美国S30063
<强>剂量注射器使用前保持无菌包装。本机构使用的所有注射器在包装标注容量基础上均额外具有20%的容积容量。对于50 mL注射器，此特性尤为重要，因其实际总容量为60 mL。
5 mLTerumo 东京，日本SS+05S
20 mLTerumo 东京，日本SS+20L
50 mLTerumo 东京，日本SS*50LE
--1 支 Terumo 18 号针头日本东京 TerumoNN+1838R保持无菌包装，直至准备注射时取出18将F]FDG注入生理盐水袋中
--100 mL 0.9% 生理盐水袋Baxter Pharmaceutical, IL, 美国AHB1307保持无菌包装直至准备注射时18F]FDG
<强>放射化学实验室用品
--Heraeus Megafuge 16 离心机；转子 Bioshield 720美国马萨诸塞州，赛默飞世尔科技公司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 设置为 1000μL. 它每年校准一次。
12-15 支血浆计数管Techno PLAS；南澳大利亚州P10316SU与LH血液管以相同方式标记
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本机构每周定期进行
血红蛋白监测仪英国卡迪夫 EKF Diagnostic 公司 Haemo Control。3000-0810-6801在对参与者进行测试前，执行制造商建议的质量控制’血液样本
血糖仪罗氏 Accu-Chek6870252001Accu-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。
<强>插管设备检查有效期，并培训非医疗人员（NMT）无菌准备插管操作。
止血带调节CBC Classic Kimetec GmBHK5020
--20、22 和 24 号套管针布劳恩，德国梅尔松根4251644-03; 4251628-03; 4251601-03
--Tegaderm 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% 生理盐水 10 mL 安瓿瓶；用于冲洗美国纽约辉瑞公司61039117
10 mL 注射器Terumo 东京，日本SS+10L
三通旋塞Becton Dickinson Connecta394600
--IV bungSafsite Braun PA 美国415068
—可选延长管，微径延长套件M Devices，丹麦IV054000
<强>扫描室设备
西门子 Biograph 3T mMR西门子，德国埃朗根
便携式铅防护屏障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。
输注泵 BodyGuard 323 MR条件型输注泵凯撒里亚医学电子有限公司300-040XP与磁共振兼容。该型号经认证可在磁场强度为2000高斯（锁紧脚轮时）的1.5和3T磁共振扫描仪中使用。
输液泵管路凯萨里亚医疗电子100-163X2YNKS输液管为带防虹吸阀和鲁尔锁公接头的输液装置（货号 100-163X2YNKS）。
铅砖定制构建经测试具有铁磁性平移力
<强>其他设备
--注射器屏蔽罩Biodex，纽约州，美国定制构建有一个5 mL的钨制注射器屏蔽套，具有磁共振安全性，以及一个50 mL的铅屏蔽套，在用于MR-PET扫描仪之前已测试其铁磁吸引力。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的辐射暴露。
盖革计数器型号26-1集成式擦拭检测探头Ludlum Measurements, Inc. TX 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。不得将其带入MR-PET扫描仪中。

参考文献

  1. Heurling, K., et al. Quantitative positron emission tomography in brain research. Brain Research. 1670, 220-234 (2017).
  2. Chen, Z., et al. From simultaneous to synergistic MR-PET brain imaging: A review of hybrid MR-PET imaging methodologies. Human Brain Mapping. 39 (12), 5126-5144 (2018).
  3. Jones, T., Rabiner, E. A. The development, past achievements, and future directions of brain PET. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 32 (7), 1426-1454 (2012).
  4. Kety, S. S. Metabolism of the nervous system. , Elsevier. 221-237 (1957).
  5. Sokoloff, L. The metabolism of the central nervous system in vivo. Handbook of Physiology, section I, neurophysiology. 3, 1843-1864 (1960).
  6. Harris, J. J., Jolivet, R., Attwell, D. Synaptic energy use and supply. Neuron. 75 (5), 762-777 (2012).
  7. Mosconi, L., et al. FDG-PET changes in brain glucose metabolism from normal cognition to pathologically verified Alzheimer's disease. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36 (5), 811-822 (2009).
  8. Pagano, G., Niccolini, F., Politis, M. Current status of PET imaging in Huntington's disease. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 43 (6), 1171-1182 (2016).
  9. Petit-Taboue, M., Landeau, B., Desson, J., Desgranges, B., Baron, J. Effects of healthy aging on the regional cerebral metabolic rate of glucose assessed with statistical parametric mapping. Neuroimage. 7 (3), 176-184 (1998).
  10. Chugani, H. T., Phelps, M. E., Mazziotta, J. C. Positron emission tomography study of human brain functional development. Annals of Neurology. 22 (4), 487-497 (1987).
  11. Phelps, M. E., Mazziotta, J. C. Positron emission tomography: human brain function and biochemistry. Science. 228 (4701), 799-809 (1985).
  12. Zimmer, E. R., et al. [18 F] FDG PET signal is driven by astroglial glutamate transport. Nature Neuroscience. 20 (3), 393(2017).
  13. Roberts, R. P., Hach, S., Tippett, L. J., Addis, D. R. The Simpson's paradox and fMRI: Similarities and differences between functional connectivity measures derived from within-subject and across-subject correlations. Neuroimage. 135, 1-15 (2016).
  14. Horwitz, B. The elusive concept of brain connectivity. Neuroimage. 19 (2), 466-470 (2003).
  15. Moses, W. W. Fundamental limits of spatial resolution in PET. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 648, S236-S240 (2011).
  16. Tomasi, D. G., et al. Dynamic brain glucose metabolism identifies anti-correlated cortical-cerebellar networks at rest. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 37 (12), 3659-3670 (2017).
  17. Hahn, A., et al. Quantification of task specific glucose metabolism with constant infusion of 18F-FDG. Journal of Nuclear Medicine. 57 (12), 1933-1940 (2016).
  18. Hahn, A., et al. Task-relevant brain networks identified with simultaneous PET/MR imaging of metabolism and connectivity. Brain Structure and Function. 223 (3), 1369-1378 (2018).
  19. Jamadar, S. D., et al. Simultaneous task-based BOLD-fMRI and [18-F] FDG functional PET for measurement of neuronal metabolism in the human visual cortex. Neuroimage. 189, 258-266 (2019).
  20. Rischka, L., et al. Reduced task durations in functional PET imaging with [18F] FDG approaching that of functional MRI. Neuroimage. 181, 323-330 (2018).
  21. Villien, M., et al. Dynamic functional imaging of brain glucose utilization using fPET-FDG. Neuroimage. 100, 192-199 (2014).
  22. Carson, R. E. PET physiological measurements using constant infusion. Nuclear Medicine and Biology. 27 (7), 657-660 (2000).
  23. Carson, R. E., et al. Comparison of bolus and infusion methods for receptor quantitation: application to [18F] cyclofoxy and positron emission tomography. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 13 (1), 24-42 (1993).
  24. National Health and Medical Research Council. National statement on ethical conduct in human research. , (2007).
  25. Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency. Code of practice for the exposure of humans to ionizing radiation for research purposes. , (2005).
  26. Jenkinson, M., Beckmann, C. F., Behrens, T. E., Woolrich, M. W., Smith, S. M. FSL. Neuroimage. 62 (2), 782-790 (2012).
  27. Tustison, N. J., et al. N4ITK: improved N3 bias correction. IEEE Transactions on Medical Imaging. 29 (6), 1310(2010).
  28. Avants, B., Klein, A., Tustison, N., Woo, J., Gee, J. C. 16th Annual Meeting for the Organization of Human Brain Mapping. , (2010).
  29. Avants, B. B., Epstein, C. L., Grossman, M., Gee, J. C. Symmetric diffeomorphic image registration with cross-correlation: evaluating automated labeling of elderly and neurodegenerative brain. Medical Image Analysis. 12 (1), 26-41 (2008).
  30. Klein, A., et al. Mindboggling morphometry of human brains. PLoS Computational Biology. 13 (2), e1005350(2017).
  31. Tustison, N. J., et al. Large-scale evaluation of ANTs and FreeSurfer cortical thickness measurements. Neuroimage. 99, 166-179 (2014).
  32. Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
  33. Burgos, N., et al. Attenuation correction synthesis for hybrid PET-MR scanners: application to brain studies. IEEE Transactions on Medical Imaging. 33 (12), 2332-2341 (2014).
  34. Panin, V. Y., Kehren, F., Michel, C., Casey, M. Fully 3-D PET reconstruction with system matrix derived from point source measurements. IEEE Transactions on Medical Imaging. 25 (7), 907-921 (2006).
  35. Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. Neuroimage. 17 (2), 825-841 (2002).
  36. Bludau, S., et al. Cytoarchitecture, probability maps and functions of the human frontal pole. Neuroimage. 93, 260-275 (2014).
  37. Amunts, K., Malikovic, A., Mohlberg, H., Schormann, T., Zilles, K. Brodmann's areas 17 and 18 brought into stereotaxic space-where and how variable? Neuroimage. 11 (1), 66-84 (2000).
  38. Malikovic, A., et al. Cytoarchitectonic analysis of the human extrastriate cortex in the region of V5/MT+: a probabilistic, stereotaxic map of area hOc5. Cerebral Cortex. 17 (3), 562-574 (2006).
  39. Wilms, M., et al. Human V5/MT+: comparison of functional and cytoarchitectonic data. Anatomy and Embryology. 210 (5-6), 485-495 (2005).
  40. Eickhoff, S. B., Heim, S., Zilles, K., Amunts, K. Testing anatomically specified hypotheses in functional imaging using cytoarchitectonic maps. Neuroimage. 32 (2), 570-582 (2006).
  41. Eickhoff, S. B., et al. Assignment of functional activations to probabilistic cytoarchitectonic areas revisited. Neuroimage. 36 (3), 511-521 (2007).
  42. Eickhoff, S. B., et al. A new SPM toolbox for combining probabilistic cytoarchitectonic maps and functional imaging data. Neuroimage. 25 (4), 1325-1335 (2005).
  43. Everett, B. A., et al. Safety of radial arterial catheterization in PET research subjects. Journal of Nuclear Medicine. 50 (10), 1742-1742 (2009).
  44. Takagi, S., et al. Quantitative PET cerebral glucose metabolism estimates using a single non-arterialized venous-blood sample. Annals of Nuclear Medicine. 18 (4), 297-302 (2004).
  45. Zanotti-Fregonara, P., Chen, K., Liow, J. S., Fujita, M., Innis, R. B. Image-derived input function for brain PET studies: many challenges and few opportunities. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 31 (10), 1986-1998 (2011).
  46. O'Loughlin, S., Currie, G. M., Trifonovic, M., Kiat, H. Ambient temperature and cardiac accumulation of 18F-FDG. Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 188-193 (2014).

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

标签

持续输注推注法采血时间锁定PET-MRI视觉刺激皮层图谱葡萄糖反应
用于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方法：以 FDG-fPET 为例
联系我们
向图书馆推荐

隐私政策

使用条款

政策

版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。