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Methodenartikel

Ein duales Tracer-PET-MRT-Protokoll zur quantitativen Messung der Aufnahme regionaler Energiesubstrate im Gehirn bei der Ratte

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DOI:

10.3791/50761

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28. Dezember 2013

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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

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Die Positronen-Emissions-Tomographie für Kleintiere ermöglicht die Beurteilung der beiden Hauptenergiesubstrate des Gehirns: Glukose und Ketone. Bei dem vorliegenden Verfahren werden 11C-Acetoacetat und 18F-Fluordesoxyglukose nacheinander in jedes Tier injiziert, und ihre Aufnahme wird quantitativ in spezifischen Gehirnregionen gemessen, die aus den Magnetresonanzbildern bestimmt werden.

Zusammenfassung

Wir stellen eine Methode vor, um die Aufnahme der beiden Schlüsselenergiesubstrate des Gehirns: Glukose und Ketone (in diesem Fall Acetoacetat [AcAc]) in der Ratte zu vergleichen. Bei der entwickelten Methode handelt es sich um eine Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Protokoll für Kleintiere, bei der jedem Tier nacheinander 11C-AcAc und 18F-Fluordesoxyglucose (18F-FDG) injiziert werden. Diese Dual-Tracer-PET-Erfassung ist aufgrund der kurzen Halbwertszeit von 11°C (20,4 min) möglich. Die Ratten werden sieben Tage vor dem PET-Protokoll auch einer Magnetresonanztomographie (MRT) unterzogen. Vor der Bildanalyse werden PET- und MRT-Bilder koregistriert, um die Messung der regionalen Hirnaufnahme (Kortex, Hippocampus, Striatum und Kleinhirn) zu ermöglichen. Ein quantitatives Maß für die Aufnahme von 11C-AcAc und 18F-FDG im Gehirn (zerebrale Stoffwechselrate; μmol/100 g/min) wird durch kinetische Modellierung unter Verwendung der IDIF-Methode (Image-Derived Input Function) bestimmt. Unser neues Dual-Tracer-PET-Protokoll ist robust und flexibel. Die beiden verwendeten Tracer können durch unterschiedliche Radiotracer ersetzt werden, um andere Prozesse im Gehirn auszuwerten. Darüber hinaus ist unser Protokoll auf die Untersuchung der Brennstoffversorgung des Gehirns bei verschiedenen Erkrankungen wie normalem Altern und neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson anwendbar.

Einleitung

Kontext und Begründung

Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ermöglicht die minimal-invasive Untersuchung von funktionellen Prozessen im Gehirn. Glukose ist das wichtigste Energiesubstrat des Gehirns, aber bei Glukosemangel sind Ketone (Acetoacetat [AcAc] und β-Hydroxybutyrat) die wichtigsten alternativen Energiesubstrate. Der Energiestoffwechsel des Gehirns wurde umfassend durch PET unter Verwendung des gebräuchlichsten PET-Tracers, 18F-Fluordesoxyglucose (18F-FDG), einem Glukoseanalogon, untersucht. Unsere Gruppe hat kürzlich einen neuartigen Radiotracer -11C-AcAc - entwickelt, um den Ketonstoffwechsel im Gehirnzu messen 1. Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine Technik mit viel höherer Auflösung (0,1 mm × 0,1 mm Auflösung in der Ebene) als die PET und wird benötigt, um anatomische Hirnregionen eindeutig zu lokalisieren, die für die regionale PET-Analyse des Energiestoffwechsels des Gehirns erforderlich sind.

PET-Daten werden üblicherweise als standardisierte Aufnahmewerte (SUV)2-6 ausgedrückt. SUV sind die Gewebeaktivitätskonzentration, normiert durch den Bruchteil der injizierten Dosis/Gewichtseinheit, wie ursprünglich vor über 70 Jahren vorgeschlagen7. Diese Geräte sind nach wie vor weit verbreitet, da sie einfachere PET-Erfassungs- und Bildanalysemethoden erfordern. Eine wichtige Einschränkung besteht jedoch darin, dass SUVs relative und keine absoluten Einheiten sind, was es schwierig macht, die Ergebnisse verschiedener Studien zu vergleichen. Diese Vergleichsschwierigkeit kann zu widersprüchlichen Befunden in der Literatur über die Glukoseaufnahme im Gehirn bei älteren Menschen beitragen8. Daher hat der quantitative Hirnumsatz (CMR; μmol/100 g/min) besondere Vorteile9-11. Die Erzeugung von CMR-Werten erfordert eine dynamische PET-Erfassung und die Plasmaradioaktivität wird als Funktion der Zeit gezählt, d. h. der Plasma-Zeit-Aktivitäts-Kurve (TAC) oder der Eingangsfunktion. Die Eingabefunktion kann durch mehrere Blutproben während der PET-Aufnahme9,12 oder durch die IDIF-Methode (Image-Derived Input Function) ermittelt werden, bei der eine interessierende Region aus einem Blutpool (linker Ventrikel des Herzens oder große Arterie) entnommen wird11,13-16.

Ziel

Das Ziel unserer Methode war es, zum ersten Mal die Aufnahme der beiden Schlüsselenergiesubstrate des Gehirns, Glukose und Ketone, mittels PET und MRT bei Nagetieren quantitativ zu vergleichen. 11C-AcAc und 18F-FDG wurden nacheinander bei ein und demselben Tier angewendet. Das Protokoll wurde entwickelt, um die regionale Aufnahme in verschiedenen relevanten Hirnstrukturen (Kortex, Hippocampus, Striatum und Kleinhirn) zu messen, die in den MRT-Bildern deutlich sichtbar sind. Das Protokoll war auch speziell dazu gedacht, eine quantitative Analyse der Tracer-Hirnaufnahme, d.h. der CMR sowohl von 18F-FDG als auch von 11C-AcAc, zu ermöglichen. Obwohl dieses Protokoll entwickelt wurde, um Gehirnenergiesubstrate zu untersuchen, könnten die von uns verwendeten Radiotracer durch andere ersetzt werden, und die gleiche Methodik kann verwendet werden, um verschiedene funktionelle Prozesse des Gehirns zu untersuchen.

Vorteile gegenüber bestehenden Methoden

PET und MRT erfordern nicht, dass das Tier nach der Anschaffung getötet wird. Daher sind Folgestudien von Behandlungen möglich. Auf diese Weise können Ausgangsdaten, gefolgt von einer Versuchsbedingung, innerhalb desselben Tieres gemessen werden, wodurch sowohl die biologische Variabilität als auch die Anzahl der erforderlichen Tiere reduziert werden. Ein wesentlicher Vorteil unseres dualen Tracer-PET-Protokolls besteht darin, die Aufnahme beider Tracer im selben Tier unter denselben physiologischen Bedingungen innerhalb derselben Bildgebungssitzung zu vergleichen, wodurch noch mehr biologische Variabilität und systematische Diskrepanzen reduziert werden. Dieses duale Tracer-PET-Protokoll ist vor allem aufgrund der kurzen physikalischen Halbwertszeit von 11C (20,4 min) und der schnellen biologischen Auswaschung von 11C-AcAc möglich, die bei der zweiten Erfassung mit 18F-FDG nur eine minimale Restradioaktivität von 11C hinterlassen. Die MRT-Untersuchung ist ein wichtiges Merkmal dieses Protokolls, da sie es ermöglicht, die Traceraufnahme in bestimmten Hirnbereichen zu untersuchen. Darüber hinaus ermöglicht diese Methode ein absolutes quantitatives Maß für die Aufnahme von Hirntracern im Gegensatz zu relativen Einheiten, die mit der SUV-Methode erhalten werden. Schließlich haben 11C-AcAc-Bilder ein geringes Signal-Rausch-Verhältnis, da die AcAc-Aufnahme im Gehirn unter physiologischen Bedingungen relativ gering ist, was die automatische Registrierung von 11C-AcAc- und MR-Bildern schwierig macht. Da die Aufnahmen von 11C-AcAc und 18F-FDG sequentiell sind (keine Bewegung des Tieres), kann die Ausrichtung von 18F-FDG auf MRT auf 11C-AcAc-Bilder angewendet werden.

Schlüsselpapiere, in denen das Protokoll verwendet wurde

Wir haben das duale Tracer-PET-Protokoll in einer Studie verwendet, in der der Vergleich des nüchternen Zustands und der ketogenen Diät (KD) bei jungen Ratten durchgeführtwurde 2. Wir zeigten, dass sowohl das Fasten als auch die KD sowohl die Aufnahme von 11C-AcAc als auch von 18F-FDG im Gehirn signifikant erhöhen. Dies waren jedoch keine quantitativen Ergebnisse, da wir zu diesem Zeitpunkt nicht die dynamische PET-Bildgebung und die kinetische Modellierungsmethode der Tracer verwendeten. Danach führten wir eine regionale und quantitative Studie zum Hirnstoffwechsel bei gealterten Ratten durch, in der der Effekt des Alterns und einer KD auf die Aufnahme von 11C-AcAc und 18F-FDG im Gehirn untersucht wurde11. Wir zeigten auch, dass der prozentuale Anteil der Verteilung über die Gehirnregionen zwischen 11C-AcAc und 18F-FDG unterschiedlich war. Darüber hinaus war nicht nur die CMR von 11C-AcAc, sondern auch die von 18F-FDG im gesamten Gehirn sowie im Striatum gealterter Ratten auf der KD erhöht.

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Protokoll

Alle Experimente wurden gemäß den Vorschriften des Ausschusses für Tierversuche der Université de Sherbrooke und des Canadian Council on Animal Care durchgeführt. Das Versuchsprotokoll wurde von der institutionellen Ethikkommission für Tierversuche genehmigt (Protokoll #011-09).

1. Gehirnanatomie mit MRT

  1. Lassen Sie die Ratten mindestens 7 Tage vor dem Protokoll in der Tieranlage akklimatisieren. Führen Sie die Gehirn-MRT-Scans 1–2 Wochen vor dem Dual-Tracer-PET-Protokoll durch, um eine vollständige Erholung von der Anästhesie zu ermöglichen.
  2. Narkotisieren Sie die Ratte in einer Induktionskammer. Verwenden Sie während des gesamten Protokolls 2 % Isofluran und 1,5 L/min Sauerstoff zur Anästhesie. Überprüfen Sie durch einen Fußnagelreiz, ob das Tier vollständig narkotisiert ist. ACHTUNG: Die Inhalation von Isofluran kann in Einzelfällen Kopfschmerzen, Schwindel oder Bewusstlosigkeit verursachen; es sollte stets in Anwesenheit einer Umlüftungsanlage in einem ausreichend belüfteten Raum verwendet werden.
  3. Platzieren Sie die Ratte kopfvoran in Bauchlage auf dem MRT-Untersuchungstisch mit einer Nasenkappe für Isofluran. Positionieren Sie die Atem- und Rektalsonden. Überwachen Sie während des Experiments die Atemfrequenz und halten Sie die Körpertemperatur mittels einer automatischen Warmlufterwärmung bei 37 °C.
  4. Aufnahme von T2-gewichteten MR-Bildern mithilfe einer schnellen Spin-Echo-Impulssequenz mit den zuvor beschriebenen Aufnahmeparametern11. Legen Sie die Ratte während der Erholungsphase nach der Narkose auf eine beheizte Unterlage.

2. PET-Aufnahmen mit zwei Tracern

  1. Verwenden Sie einen PET-Scanner für Kleintiere, der mit Avalanche-Photodioden-Detektoren ausgestattet ist, ein axiales Sichtfeld von etwa 7,5 cm und eine isotrope räumliche Auflösung von 1,2 mm17 aufweist. Aufgrund der kurzen physikalischen Halbwertszeit muss 11C vor jedem Experiment vor Ort mittels Protonenbestrahlung von natürlichem Stickstoff (über die 14N(p,α)11C-Kernreaktion) in einem Zyklotron hergestellt werden.
  2. Fasten Sie die Ratte 18 Stunden vor der PET-Bildgebung. Das Fasten ermöglicht eine höhere Aufnahme von 11C-AcAc und 18F-FDG im Gehirn und verbessert dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis.
  3. Narkotisieren Sie die Ratte in einer Induktionskammer. Überführen Sie die Ratte auf eine Heizmatte mit einer Nasenkappe für Isofluran. Beginnen Sie zu diesem Zeitpunkt die Synthese von 11C-AcAc. Die Synthese dauert 18 Minuten ab dem Ende der Bestrahlung, wie zuvor beschrieben1.
  4. Positionieren Sie die Ratte seitlich liegend. Bereiten Sie einen mit heparinisiertem 0,9-%-Natriumchlorid-Lösung (Salzlösung) gefüllten PE50-Polyethylenkatheter vor. Legen Sie den Katheter in die Schwanzvene zur Tracer-Injektion. Legen Sie einen zweiten Katheter in die mittlere ventrale Schwanzarterie zur Blutentnahme während der gesamten Aufnahmen.
  5. Überführen Sie die Ratte schnell auf den Scanner-Tisch in Bauchlage mit Kopfvoraus, ausgestattet mit einer Nasenkappe für Isofluran. Positionieren Sie die Atem- und Rektalsonden. Überwachen Sie während des Experiments die Atemfrequenz und halten Sie die Körpertemperatur mit einem automatisierten Warmluftsystem konstant bei 37 °C. Fahren Sie den Scanner-Tisch in den Scanner hinein, um gleichzeitige Aufnahmen von Gehirn und Herz sicherzustellen. Als anatomische Orientierung positionieren Sie den Rand des Sichtfelds an den Augen der Ratte (mithilfe von Laserlinien).
  6. Stellen Sie anhand einer konzentrierten 11C-AcAc-Lösung (~1 GBq/ml) eine Spritze mit etwa 50 MBq Radioaktivität bereit (ein Bereich von 45–55 MBq ist akzeptabel). Stellen Sie das Volumen mit Salzlösung auf 300 μl ein. ACHTUNG: Radioaktivität kann gesundheitsschädlich sein. Sie sollte stets hinter einem Bleischild gehandhabt werden. Der Experimentator sollte einen Körperschutzdosimeter und einen Ringdosimeter tragen. Während des Experiments sollte zudem ein Geigerzähler eingeschaltet sein.
  7. Befestigen Sie die Spritze an einer Injektionspumpe. Beginnen Sie die Bolusinjektion von 11C-AcAc mit einer Rate von 1 ml/min (Injektionsdauer: ~19 Sekunden). Verwenden Sie eine zweite Pumpe, um unmittelbar nach Beendigung der 11C-AcAc-Injektion eine Injektion von 300 μl Salzlösung mit einer Rate von 1 ml/min zu starten, was für eine optimale Tracerzufuhr in den Blutkreislauf wichtig ist.
  8. Starten Sie die dynamische PET-Datenaufnahme 30 Sekunden vor Beginn der Bolusinjektion über eine Gesamtdauer von 20,5 Minuten. Die 30-Sekunden-Datenaufnahme vor der Tracerinjektion liefert eine Messung der Umgebungsstrahlung, die anschließend von den PET-Daten subtrahiert wird. Stellen Sie den regulären Abtastmodus und das Energiefenster auf 250–650 keV ein.
  9. Entnehmen Sie zwei Blutproben à 200 μl etwa 15 und 18 Minuten nach Beginn der 11C-AcAc-Injektion. Spritzen Sie nach jeder Entnahme heparinisierte Salzlösung in den Katheter, um Blutgerinnung zu verhindern. Notieren Sie jeweils den Zeitpunkt zu Beginn und Ende der Blutentnahme und verwenden Sie die mittlere Zeit. Zentrifugieren Sie bei 6.000 U/min für 5 Minuten und gewinnen Sie das Plasma. Messen Sie die Radioaktivitätszählraten im Plasma mithilfe eines Gammazählers, der mit dem PET-Scanner kalibriert ist.
  10. Nach der 11C-AcAc-Aufnahme sollte eine Wartezeit von 20 Minuten eingehalten werden, um sicherzustellen, dass der Großteil der Radioaktivität zerfallen ist. Die Dauer kann zwischen 15 und 30 Minuten variieren. Bewegen Sie das Scannerbett nicht und lassen Sie die Ratte währenddessen weiterhin unter Isofluran-Narkose.
  11. Während dieser Zeit stellen Sie anhand einer konzentrierten 18F-FDG-Lösung (~5,5 GBq/μl) eine Spritze mit etwa 50 MBq bereit. Gehen Sie exakt wie in den Schritten 2.6 und 2.7 beschrieben vor. Starten Sie eine dynamische Aufnahme über eine Gesamtdauer von 40,5 Minuten, einschließlich der 30 Sekunden vor der Injektion. Entnehmen Sie zwei Blutproben à 200 μl etwa 30 und 35 Minuten nach Beginn der 18F-FDG-Injektion.
  12. Am Ende der 18F-FDG-Aufnahme entnehmen Sie eine letzte Blutprobe à 200 μl. Zentrifugieren Sie und gewinnen Sie das Plasma. Lagern Sie die Plasma­proben bei -80 °C für die Glukose- und AcAc-Analyse.
  13. Platzieren Sie die Ratte abschließend während der Aufwachphase auf einer Heizmatte. Halten Sie das Tier für eine longitudinale Nachbeobachtung oder töten Sie es alternativ für die Entnahme von Gehirnproben und weitere biochemische Untersuchungen.
  14. Rekonstruieren Sie die PET-Bilder entsprechend den folgenden zeitlichen Sequenzen: 1 × 30 Sekunden; 12 × 5 Sekunden; 8 × 30 Sekunden; und n × 300 Sekunden, wobei n = 3 für die 11C-AcAc-Aufnahme und n = 7 für die 18F-FDG-Aufnahme gilt.

3. Analyse von Plasma-Glukose und AcAc

  1. Messen Sie den Plasma-Glukose- und AcAc-Spiegel mit einem klinischen Chemieanalysator. Führen Sie die Analysen innerhalb von 48 Stunden nach der Blutentnahme durch, um die Decarboxylierung von AcAc zu Aceton zu minimieren. Bestimmen Sie die Glukosekonzentration mit dem DF40-Kit, wie zuvor beschrieben18, und AcAc mit einem offenen Kanal2. Diese Art von Analysator ist genauer als Teststreifen (0,1 μM) und verfügt über ein breites Nachweisfenster.

4. Quantitative PET-Analyse

  1. Verwenden Sie die PMOD-Software oder ein vergleichbares System zur Analyse von PET-Bildern an Kleintieren.
  2. Plasma-Zeit-Aktivitäts-Kurve (TAC)
    1. Laden Sie die 18F-FDG-Daten. Summieren Sie die Bild-Frames der ersten 60 Sekunden nach der Injektion (wenn der Tracer hauptsächlich im Blut ist).
    2. Zeichnen Sie mithilfe eines manuellen Zeichnungswerkzeugs ein Volumen interessierender Bereiche (VOI) in den Blutpool des linken Ventrikels (ein großer Pool, zentriert im unteren Teil der Bilder). Zeichnen Sie das VOI etwa 1 mm innerhalb der Kante des Blutpools (rote Voxel), um sicherzustellen, dass kein Gewebe einbezogen wird, und um eine Übersprechung der Geweberadioaktivität in den Blutpool zu vermeiden (Abbildung 1A). Kopieren Sie das VOI auf die gesamte dynamische Bildserie und erzeugen Sie eine Kurve der Radioaktivität als Funktion der Zeit (TAC).
    3. Verwenden Sie in einer Tabellenkalkulation die Radioaktivitätszählwerte der beiden während der Aufnahme entnommenen Plasma-Proben, um die Plasma-TAC zu korrigieren (Abbildung 1B). Verwenden Sie die folgende Gleichung:
      Korrekturformel für IDIF, Bildkorrekturverfahren; Gleichungen; wissenschaftliche Datenanalyse
      Eine gewisse Glättung der Plasma-TAC kann durchgeführt werden.
    4. Überprüfen Sie, ob Rest-Radioaktivität von 11C-AcAc in den ersten 30 Sekunden der 18F-FDG-Aufnahme vor der Injektion vorhanden ist. Falls ja, subtrahieren Sie den folgenden Faktor von allen nachfolgenden Zeit-Frames der TAC:
      Diagramm der exponentiellen Zerfallsgleichung, R×e^{-(ln2/t_{1/2})×T}, Analyse des radioaktiven Zerfalls.,
      bei der R die Rest-Radioaktivität, t1/2 die Halbwertszeit von 11C (20,4 min) und T der Zeit-Frame2,13 ist. Die Rest-Radioaktivität von 11C-AcAc nach einer Wartezeit von 20 min kann bis zu 1,5 % der maximalen 18F-FDG-Zählwerte betragen.
  3. 18F-FDG/MRT-Koregistrierung
    1. Wenden Sie die Koregistrierung, die mit den 18F-FDG-Bildern erzielt wurde, auf die 11C-AcAc-Bilder an. Dies ist notwendig, da 11C-AcAc-Bilder ein geringes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen und eine automatische Koregistrierung schwierig ist.
    2. Laden Sie die entsprechenden MRT-Daten. Laden Sie alle 28 18F-FDG-Zeit-Frames in derselben Orientierung wie die MRT-Bilder (auf drei Achsen).
    3. Berechnen Sie das summierte 18F-FDG-Bild aus den 28 Zeit-Frames. Dadurch entsteht ein Bild mit höheren Zählraten, das sich leichter für die Koregistrierung mit MRT-Bildern verwenden lässt als einzelne Bild-Frames.
    4. Führen Sie die automatische Koregistrierung des summierten 18F-FDG-Bildes mit den MRT-Bildern durch (Abbildung 2). Wenden Sie die Transformation auf alle einzelnen 18F-FDG-Bild-Frames an. Speichern Sie die Transformation, die später auf die 11C-AcAc-Bilder angewendet wird.
  4. Volumina interessierender Bereiche (VOIs)
    1. Wählen Sie mithilfe einer Segmentierungssoftware wie PMOD die MRT-Daten aus und wählen Sie die bevorzugte Ebene für die manuelle Zeichnung. Wählen Sie je nach Größe der Hirnregion und Bildkontrast das manuelle oder halbautomatische Zeichnungswerkzeug. Orientieren Sie sich bei der Lokalisierung der Hirnstrukturen an einem standardisierten Rattenhirn-Atlas19.
    2. Zeichnen Sie die VOIs. Wie in Abbildung 3 dargestellt, segmentieren Sie das gesamte Gehirn, den Cortex, Hippocampus, Striatum und Kleinhirn, aber auch andere Regionen können gewählt werden. Speichern Sie die VOIs, die später auf die koregistrierten 18F-FDG- und 11C-AcAc-Bilder angewendet werden.
    3. Wenden Sie die VOIs auf die koregistrierten 18F-FDG-Bilder an. Wählen Sie die VOI-Statistik, um die Hirn-TAC darzustellen. Korrigieren Sie gegebenenfalls die TAC, indem Sie die zerfallskorrigierte mittlere Radioaktivität der ersten 30 Sekunden von allen nachfolgenden Zeit-Frames subtrahieren.
  5. Berechnung der zerebralen Stoffwechselrate
    1. Laden Sie die Hirn- und entsprechende Plasma-TACs.
    2. Wählen Sie das kinetische Patlak-Plot-Modell20,21. Setzen Sie die lumped constant auf 0,4822 und die entsprechende Plasma-Glukosekonzentration (Abbildung 4B). Legen Sie die maximale relative Abweichung vom Patlak-Plot auf 5 % fest. Passen Sie die Daten an das Modell an.
  6. 11C-AcAc-Bilder
    1. Berechnen Sie das summierte 18F-FDG-Bild aus den ersten 24 Zeit-Frames, um dieselbe Anzahl an Frames wie beim 11C-AcAc-Scan zu erhalten. Andernfalls schlägt die 11C-AcAc/MRT-Koregistrierung fehl. Führen Sie die automatische Koregistrierung von 18F-FDG mit MRT durch. Speichern Sie den Transformationsprozess, der für die Koregistrierung der 11C-AcAc-Bilder verwendet wird.
    2. Wiederholen Sie die Schritte 4.2 und 4.3 für die 11C-AcAc-Bilder. Verwenden Sie in Schritt 4.6.1 die 18F-FDG-Transformation und wenden Sie sie auf alle einzelnen 11C-AcAc-Bild-Frames an. Wiederholen Sie die Schritte 4.4 und 4.5 und verwenden Sie die gespeicherten 18F-FDG-VOIs. Setzen Sie die lumped constant auf 1.

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Ergebnisse

Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, ist die Aufnahme von 11C-AcAc im Gehirn selbst gering. Wie bereits erwähnt, ist die Ketonaufnahme durch das Gehirn während eines kurzzeitigen Fastens sehr niedrig. Die Aufnahme von 11C-AcAc ist in der Zungen- und Wangenmuskulatur höher. Tatsächlich werden Ketone rasch von der Skelettmuskulatur der Ratte aufgenommen23. Im Gegensatz dazu findet sich die Aufnahme von 18F-FDG hauptsächlich im Gehirn und in der Wangenmuskulatur.

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Diskussion

Kritische Schritte

Ein entscheidender Schritt bei diesem dualen Tracer-PET-Protokoll besteht darin, gleichzeitig den linken Ventrikel des Herzens und das Gehirn scannen zu können. Dazu wird ein PET-Scanner mit einer ausreichenden axialen Länge, d.h. mindestens 7,5 cm, benötigt. Es sind einige Testscans erforderlich, um die genaue Position des Scannertisches (x-, y- und z-Werte) zu bestimmen, an dem das Gehirn und das Herz korrekt gescannt werden.

Auch die Trac...

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Offenlegungen

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Danksagungen

Diese Studie wurde finanziell unterstützt vom Fonds de la recherche en santé du Québec, den Canadian Institutes of Health Research, der Canadian Foundation for Innovation und dem Canada Research Chairs Secretariat (SCC). Das Sherbrooke Molecular Imaging Center ist Teil des FRQS-finanzierten Étienne-Le Bel Clinical Research Center. Die Autoren danken Mélanie Fortier, Jennifer Tremblay-Mercier, Alexandre Courchesne-Loyer, Dr. Fabien Pifferi, Dr. M'hamed Bentourkia, Dr. Otman Sarrhini, Dr. Jacques Rousseau, Caroline Mathieu und Mélanie Archambault für ihre großzügige Unterstützung und technische Hilfe. Die Autoren danken der Bildanalyse- und Visualisierungsplattform (http://pavi.dinf.usherbrooke.ca) für ihre Hilfe.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
MRT-ScannerVarian7 Tesla
PET-Scanner für KleintiereGamma MedicaLab-PET/-Triumph
HeizmatteSunbeamPN 143937
HeizsystemSA Instruments761 100 Rev B
Atemwegs-GatingSA InstrumentsSAII's P-resp
Klinisch-chemischer AnalysatorSiemens Healthcare Diagnosis765000.931Dimension Xpand Plus
Polyethylen-Schlauch 50 Becton Dickinson427411
EinspritzpumpeKD ScientificModell 210
Gamma-ZählerGMIPackard Cobra II
ZentrifugeThermo Scientific75002416Heraeus Pico 21
PMOD SoftwarePMOD TechnologiesPMOD 3.2 Version
GeigerzählerFluke BiomedicalASM-990Fortschrittliches Untersuchungsmessgerät
Reagenz
IsofluranAbbott Laboratories, LtdB506
0,9 % NaCl-LösungHospira4888010
HeparinSandoz1004336
IsopropenylacetatAldrich1177899 %
MethyllithiumAldrich1973431,6 M
THFAldrich87371
Flex Reagenz Kartusche GlukoseSiemens Healthcare DiagnoseDF40
Trizma BaseSigmaT6066-500GPräparat Tris Puffer 100 mM pH 7,0
NatriumoxamatSigmaO275120 mM
NADHRoche101280150010,15 mM
b-Hydroxybutyrat DehydrogenaseToyoboHBD-3011 U/ml

Referenzen

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Ein duales Tracer-PET-MRT-Protokoll zur quantitativen Messung der Aufnahme regionaler Energiesubstrate im Gehirn bei der Ratte
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