Multi-Tracer-Studien des Sauerstoff- und Glukosestoffwechsels im Gehirn mit einem Flugzeit-Positronen-Emissions-Tomographie-Computertomographen

Der Glukose- und Sauerstoffstoffwechsel des Gehirns ist eng an vielen physiologischen und pathologischen Prozessen im Gehirn beteiligt. Unsere Forschung hilft zu verstehen, wie es am Altern beteiligt ist und ob es die zusätzliche biologische Degeneration im Gehirn verzögert. Wir verwenden Positronen-Emissions-Tomographie, die uns hilft und ermöglicht, den Stoffwechsel beim Menschen in vivo zu untersuchen.

Messungen des menschlichen Gehirnstoffwechsels in vivo erforderten traditionell invasive Techniken, einschließlich Kathetern, die sich in die Gefäße des Gehirns schlängeln. Die Bildgebung hat all das verändert. Heute sind PET und MRT die beiden am häufigsten verwendeten Methoden, um den menschlichen Gehirnstoffwechsel in vivo zu untersuchen.

Unser Protokoll erfüllt die Forschungsanforderungen an eine absolute Quantifizierung des Stoffwechsels, so dass physiologisch aussagekräftige Messungen des Blutvolumens, der Gewebesauerstoffextraktion, des Blutflusses und der Stoffwechselrate der Glukoseverwertung über Probanden, Studien und Modalitäten und Methoden hinweg verglichen werden können. Im Vergleich zur SUVR bietet unser Protokoll physiologische Messungen, die anhand vorhandener Informationen aus der veröffentlichten Literatur bewertet werden können. Diese bilden die Grundlage für zukünftige Methoden, die unterschiedliche Instrumentierungen aufweisen können. Am wichtigsten ist, dass unsere Messungen Aufschluss über die Variabilität in menschlichen Studienpopulationen geben, insbesondere über die Variabilität, die durch Krankheitsprozesse hervorgerufen wird.

Unsere Fortschritte in der PET-Bildgebung ermöglichen es uns, genauer zu untersuchen, wie der Glukose- und Sauerstoffstoffwechsel in bestimmten Regionen des menschlichen Gehirns durch Alterung, Alzheimer und die Krankheit der weißen Substanz beeinflusst wird. Die Auflösung modernster PET-Scanner ist heute vergleichbar mit der funktionellen MRT, was es uns ermöglicht, unser Verständnis des Gehirnstoffwechsels und der Gehirnfunktion auf multimodale Weise zu integrieren.

[Moderator] Bereiten Sie zunächst den Schutzgasspeicherbehälter vor, der mit einem Pico-Amperemeter-Dosiskalibrator ausgestattet ist. Verbinden Sie den expandierbaren Faltenbalg mit der starren Nylonleitung mit schmalem Durchmesser vom Zyklotron und mit einem halbstarren Polymerrohr aus Kunststoff mit großem Durchmesser, das außer während der Verabreichung festgeklemmt bleibt. Platzieren Sie einen Partikelfilter zum Auffangen von Viren in einer Linie mit dem Schlauch mit großem Durchmesser und befestigen Sie ein Einweg-Mundstück aus Kunststoff am Ende des Schlauchs. Lassen Sie sich gasförmige Radiopharmazeutika von der Zyklotronanlage in den Gasbehälter liefern. Beginnen Sie die Vorbereitung des PET-CT-Scans, indem Sie den Teilnehmer darüber informieren, wie wichtig es ist, Kopfbewegungen während des Scanvorgangs zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer alle Standardprotokolle für PET-CT-Scans beim Menschen befolgt. Positionieren Sie den Teilnehmer so, dass er mit dem Kopf voran oder mit den Füßen voran positioniert werden kann. Helfen Sie dem Teilnehmer dann, sich auf den abgesenkten Portaltisch zu legen. Bevor der Gantry-Tisch in die Scannerplatine eingeschoben wird, überprüfen Sie die Unversehrtheit aller arteriellen und venösen Leitungen. Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Verbindung der arteriellen Leitungen mit unter Druck stehenden Kochsalzquellen. Überprüfen Sie den Komfort des Teilnehmers, indem Sie für eine angemessene Dämpfung für die Positionierung von Kopf, Nacken, Wirbelsäule, Hüfte und Beinbeugung sorgen. Nachdem der Teilnehmer den Kopf bequem auf frei verstellbaren Schaumstoff-Kopfstützen positioniert hat, fixiert er seine Stirn mit einer elastischen, selbstklebenden und selbstabnehmbaren Hülle auf dem Portaltisch. Weisen Sie den Teilnehmer erneut an, während des gesamten Scanvorgangs jegliche Kopfbewegungen zu vermeiden. Lassen Sie den Gantry-Tisch durch die Scannerbohrung laufen, bis sich die Extremitäten und der Rumpf des Teilnehmers außerhalb der CT-Gantry befinden und sein Kopf innerhalb der Gantry zentriert ist. Wenn der Teilnehmer nun richtig in der CT-Gantry positioniert ist, führen Sie den CT-Scan durch. Sobald der CT-Scan abgeschlossen ist, führen Sie den Gantry-Tisch weiter durch die Scannerbohrung, bis der Kopf des Teilnehmers in der Mitte der PET-Gantry aufliegt. Fahren Sie mit der Durchführung von CT- und PET-Scans fort. Überwachen und bewerten Sie kontinuierlich den Komfort des Teilnehmers während des Scans mit minimaler verbaler Kommunikation. Positionieren Sie den Studienteilnehmer zunächst im PET-CT-Scanner. Um die gasförmigen Radiopharmazeutika als Boli zu verabreichen, überwachen Sie mit dem Pico-Amperemeter-Dosiskalibrator die Aktivität jedes Gases, das an den expandierbaren Faltenbalg abgegeben wird, bis es seinen Spitzenwert erreicht, und warten Sie dann, bis die Aktivität unter die vom Radioactive Drug Research Committee zugelassene Höchstdosis von 55 Millicurie fällt. Beginnen Sie mit dem Scannen unmittelbar vor Beginn der Inhalation, um sicherzustellen, dass der Beginn der Zeit-Aktivitäts-Kurve erfasst wird. Erhalten Sie eine Zeitaktivitätskurve von sechs bis sieben Minuten für Emissionen, wenn die Rahmeneinstellung auf dem Bildschirm angezeigt wird. Nachdem Sie das Mundstück in den Mund des Teilnehmers gelegt haben, bitten Sie ihn, mit den Lippen einen festen Verschluss um das Mundstück zu bilden, bevor er so viel wie möglich inhaliert. Bitten Sie sie, den Atem für ein paar Sekunden anzuhalten, damit die Lunge das Radiopharmakon aufnehmen kann. Bitten Sie den Teilnehmer, erneut durch den Schlauch auszuatmen und das restliche gasförmige Radiopharmakon in den Blasebalg zurückzublasen. Nachdem Sie das Rohr wieder gespannt haben, holen Sie es vom Teilnehmer zurück. Überwachen Sie die Gasaktivität im Faltenbalg vom Beginn der Einatmung bis zum Ende der Ausatmung. Berechnen Sie die verabreichte Gesamtdosis anhand der Differenz der Aktivitäten und streben Sie eine Gesamtdosis von mehr als 20 Millicurie an. Überwachen Sie arterielle Messungen auf nominale Zeit-Aktivitäts-Kurven nach Verabreichung der gewünschten Gasdosen. Bereiten Sie nach der Positionierung des Studienteilnehmers im PET-CT-Scanner alle Geräte vor, die für die arterielle Messung der radiopharmazeutischen Aktivitäten benötigt werden. Überprüfen Sie die Unversehrtheit aller Verbindungen und überprüfen Sie die Grundierung, um sicherzustellen, dass keine Luftblasen in die Arteria radialis eindringen oder das peristaltische Pumpen bei der Blutentnahme beeinträchtigen. Verwenden Sie für den Gamma-Detektor geeignete Mikrobohrungskatheter-Verlängerungssets. Stellen Sie den maximal zulässigen Okklusionsdruck für die Peristaltikpumpe ein, und wenn es sich um eine Infusionspumpe handelt, die mit umgekehrten Durchflussrichtungen arbeitet, wählen Sie die minimale Durchflussrate, um das Gefäß offen zu halten. Schließen Sie unmittelbar vor der Verabreichung von Radiopharmaka den Absperrhahn zum Druckbeutel und Monitor und betreiben Sie die Pumpe mit 300 Millilitern pro Stunde. Bestätigen Sie die Entnahme von Blut aus der Arteria radialis und dessen Passage durch Verlängerungskathetersätze zum Gammadetektor und zur Sammelpumpe. Während Sie mit 300 Millilitern pro Stunde pumpen, überprüfen Sie die Aktivitätsmessungen an den Gammadetektoren für jedes verabreichte Radiopharmakon für die entsprechende Zeit, abhängig vom jeweiligen Radiotracer. Nach jeder arteriellen Messung konfigurieren Sie die arteriellen Leitungen neu, um den Katheter der Arteria radialis zu spülen, gefolgt von der Zuleitung zu den Gamma-Detektoren und der Pumpe. Für den isolierten Kreislauf durch die Pumpe stellen Sie die Pumpenleistung auf 300 Milliliter pro Stunde ein. Die verabreichten Radiopharmazeutika ließen sich leicht in nicht-quantitative Karten spezifischer Aktivitäten integrieren. Zeit-Aktivitäts-Kurven des gesamten Gehirns halfen bei der Identifizierung signifikanter Kopfbewegungen und lieferten charakteristische Merkmale von Tracern nach der Zerfallskorrektur.