使用飞行时间正电子发射断层扫描-计算机断层扫描仪进行脑部氧和葡萄糖代谢的多示踪剂研究

脑葡萄糖和氧气代谢与大脑中的多种生理和病理过程密切相关。我们的研究有助于理解其在衰老过程中的作用，以及是否能够延缓脑内辅助性生物退行性变化。我们采用正电子发射断层扫描技术，以帮助并实现对人类体内代谢过程的研究。

传统上，对人体脑代谢进行活体测量需要采用侵入性技术，甚至包括将导管插入脑部血管。影像学技术的出现彻底改变了这一状况。如今，正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）是研究人体脑代谢活体状态的两种最常用方法。

本方案满足了代谢研究中对绝对定量的需求，使得受试者之间、研究之间以及不同成像模式和方法之间，能够对血容量、组织氧摄取、血流量和葡萄糖利用代谢率等具有生理意义的指标进行比较。与标准化摄取值比值（SUVR）相比，本方案提供的生理学测量结果可与已发表文献中的现有数据进行比对，为未来可能采用不同仪器配置的新方法提供参考依据。尤为重要的是，我们的测量结果能够反映人类研究人群中的个体差异，特别是由疾病过程所引起的变异。

我们在正电子发射断层扫描（PET）成像方面的进步，使我们能够更特异性地探究衰老、阿尔茨海默病和白质疾病如何影响人脑特定区域的葡萄糖和氧代谢。目前最先进的PET扫描仪分辨率已可与功能磁共振成像（fMRI）相媲美，这使得我们能够以多模态方式整合对脑代谢与脑功能的理解。

[Presenter] 首先，准备配备皮安计活度校准仪的屏蔽气体储存容器。将可扩张的波纹管连接至来自回旋加速器的刚性窄径尼龙管，以及一条半刚性大直径塑料聚合物管，该塑料管在非给药期间应保持夹闭状态。在大直径管路中串联一个病毒捕获颗粒过滤器，并在管路末端连接一次性塑料吹嘴。从回旋加速器设施接收气态放射性药物并输送至气体容器中。开始PET-CT扫描准备时，告知受试者在扫描过程中避免头部移动的重要性。确保受试者遵守所有人类PET-CT扫描的标准操作规程。根据需要将受试者摆位为头先进或足先进体位。随后协助受试者平躺在降低的扫描架床上。在扫描架床进入扫描仪之前，检查所有动脉和静脉通路的完整性。保持动脉通路与加压生理盐水源持续连接。通过确保头部、颈部、脊柱、髋部及腿部屈曲处有充分的缓冲垫，检查受试者的舒适度。当受试者将头部舒适地置于可自由调节的泡沫头托上后，使用弹性自粘且可自行移除的绑带将其前额固定于扫描架床上。再次指示受试者在整个扫描过程中避免任何头部运动。使扫描架床穿过扫描孔道，直至受试者的四肢和躯干超出CT扫描架范围，而其头部位于扫描架中心位置。此时，当受试者已在CT扫描架内正确就位，执行CT扫描。CT扫描完成后，继续将扫描架床推入扫描孔道，直至受试者头部位于PET扫描架中心。随后进行CT和PET扫描。在扫描过程中，通过最少的语言交流持续监测并评估受试者的舒适状况。首先，将研究受试者置于PET-CT扫描仪中。为了以团注方式给予气态放射性药物，使用皮安计活度校准仪监测输送至可扩张波纹管中的每种气体的放射性活度，直至其达到峰值，然后等待活度下降至低于放射性药物研究委员会（Radioactive Drug Research Committee）允许的最大剂量55毫居里。在开始吸入前立即启动扫描，以确保获取时间-活度曲线的起始部分。根据屏幕上显示的帧设置，采集六到七分钟的发射信号时间-活度曲线。将吹嘴放入受试者口中后，要求其用嘴唇在吹嘴周围形成严密封闭，然后尽可能深地吸气。要求其屏气数秒，以便肺部吸收放射性药物。随后让受试者通过管路再次呼气，将残余的气态放射性药物吹回波纹管中。重新夹闭管路后，将其从受试者处取下。监测从吸气开始到呼气结束期间波纹管内的气体活度。通过活度差值计算总给药剂量，并力求总剂量超过20毫居里。在给予目标气体剂量后，监测动脉测量所得的标称时间-活度曲线。在将研究受试者置于PET-CT扫描仪中后，准备好进行放射性药物活度动脉测量所需的所有设备。验证所有连接的完整性，并检查预充情况，确保在抽取血液时无气泡进入桡动脉或干扰蠕动泵的工作。对于γ探测器，使用合适的微孔导管延长装置。设定蠕动泵的最大允许阻塞压力限值；若使用的是具有反向流动功能的输液泵，则选择最小流速以维持血管通畅。在给予放射性药物前立即关闭压力袋和监测器的三通阀，并以300毫升/小时的速率运行泵。确认血液从桡动脉抽出，并经由延长导管装置流经γ探测器和收集泵。在以300毫升/小时泵送的同时，根据特定放射性示踪剂的要求，在γ探测器上检查每次给予放射性药物后的适当时间点的活度测量值。每次动脉测量后，重新配置动脉通路，先冲洗桡动脉导管，然后冲洗通往γ探测器和泵的供液管路。对于通过泵的独立回路，将泵速设定为300毫升/小时。所给予的放射性药物可轻松整合入特异性活度的非定量分布图中。全脑时间-活度曲线有助于识别明显的头部运动，并在衰变校正后提供示踪剂的特征性表现。