Präklinische Positronen-Emissions-Tomographie mit körperkonformen tierischen Schimmelpilzen für die cloudbasierte automatisierte Bildanalyse bei Mäusen

Wir demonstrieren, wie man mit diesen körperkonformen Formen eine In-vivo-PET-Bildgebung von Mäusen durchführt und wie man sich auf der zugehörigen Datenanalyseplattform zurechtfindet. Dies ermöglicht es uns, alle Tiere über Zeitpunkte hinweg in der gleichen körperlichen Position zu halten und die nachgelagerte Bildanalyse durch Automatisierung deutlich zu beschleunigen und zu standardisieren. Die In-vivo-Bildgebung bietet mehrere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen nicht-bildgebenden Experimenten.

Die Bildgebung ermöglicht beispielsweise eine systemische, ganzheitliche Bewertung der Verteilung und der pharmakologischen Wirkungen eines Medikaments im gesamten Probanden, was nicht nur die Überwachung der Wirksamkeit am Zielort, sondern auch die Erkennung unerwarteter Offsite-Aktivitäten ermöglicht. Die Gewinnung hochgradig reproduzierbarer und quantitativer Daten ist für die Arzneimittelentwicklung von entscheidender Bedeutung. Zum Beispiel liefert eine PET-basierte Darmverteilungsstudie eine große Menge wertvoller Informationen über die Kinetik, die Gewebeakkumulation und die Zielbindung einer Verbindung.

Es fehlt jedoch an effizienten automatisierten Prozessen zur Analyse dieser Daten. Wir zeigen hier, dass die mit diesen BCAMs aufgenommenen PET-CT-Bilder sehr einheitlich sind und mit dem cloudbasierten automatisierten Segmentierungstool in Chargen analysiert werden können, was eine enorme Zeitersparnis bedeutet. Darüber hinaus können wir zeigen, dass die automatisierte Analyse zufriedenstellende Ergebnisse lieferte, die mit unserer manuellen Methode übereinstimmen.

Unser nächster Schritt besteht darin, eine umfassendere Bewertung der Leistung dieses automatisierten Tools durchzuführen. Wir werden die ROI-Ergebnisse, die von der SAS generiert werden, genau mit denen vergleichen, die von menschlichen Analysten mit unterschiedlichen Erfahrungsstufen generiert werden, und die Ergebnisse der In-vivo-Bildgebung mit der Ex-vivo-Quantifizierung der Ground-Truth-Analyse vergleichen. Befestigen Sie zunächst eine körperkonforme Tierform (BCAM) in der entsprechenden Größe an der Vorklammer, wobei die Oberseite um 90 Grad nach oben geklappt ist.

Setzen Sie eine betäubte Maus auf die Basis und strecken Sie ihre Gliedmaßen aus. Platzieren Sie dann vorsichtig eine BCAM-Tumor-Injektionsschablonenform auf der dorsalen Seite der Maus. Erstellen Sie mit einem Marker vorsichtig eine temporäre kreisförmige Referenzmarke an der gewünschten Ausschnittstelle.

Sobald die Markierung gemacht ist, entferne die Schablonenform. Heben Sie die Haut mit den Fingern oder einer Pinzette an, um ein Zelt zu erstellen. Führen Sie die Nadel langsam ein und injizieren Sie die Tumorzellsuspension subkutan an der gewünschten Stelle.

Entsorgen Sie die Nadel in einem Behälter für biologisch gefährliche scharfe Gegenstände. Eine Zieldosis von Fluor 18 FDG vorsichtig in eine sterile Spritze aufziehen. Legen Sie die Spritze in die Vertiefungskammer des Dosiskalibrators und senken Sie den Löffel ab, um die radioaktive Dosis zu messen.

Nehmen Sie einen stabilen Messwert vom Dosiskalibrator vor. Notieren Sie das Datum und die Uhrzeit. Notieren Sie vor der Injektion das Gewicht der Maus.

Bringen Sie die Maus in einen geeigneten Rückhalteapparat und lokalisieren Sie die Schwanzvene. Injizieren Sie dann die Dosis in die bewusste Maus und notieren Sie die Injektionszeit. Legen Sie die Spritze beiseite und reinigen Sie überschüssiges Blut mit Gaze vom Schwanz.

Nehmen Sie dann die Maus aus dem Rückhaltesystem und setzen Sie sie wieder in das entsprechende Gehäuse ein. Setzen Sie nun die Spritze wieder in die Dosiskalibratorkammer ein und notieren Sie alle Restmesswerte für die Dosisberechnung. Notieren Sie das Datum und die Uhrzeit des Messwerts der Restaktivität.

60 Minuten nach der intravenösen Verabreichung von Fluor 18 FDG überführen Sie die anästhesierte Maus in ein BCAM in geeigneter Größe, basierend auf ihrem Körpergewicht. Heben Sie die Maus vorsichtig am Nacken auf. Führe den Schwanz in den Schwanzschlitz ein und wickle ihn unter den BCAM.

Lege dann den Schwanz auf die Schwanzplattform und befestige ihn mit Klebeband. Stellen Sie sicher, dass die Wirbelsäule gerade ist, und schließen Sie den BCAM vorsichtig. Positionieren Sie alle vier Gliedmaßen auf den BCAM-Pfotenplattformen und sichern Sie sie bei Bedarf mit Klebeband.

Rasten Sie dann das BCAM vorsichtig in das Imaging Bed Shuttle ein, indem Sie zuerst das vordere Ende einsetzen. Drücken Sie die Rückseite des BCAM nach unten, bis ein Klicken anzeigt, dass es am G8-Shuttle befestigt ist. Öffnen Sie zunächst die G8 PET-Erfassungssoftware.

Geben Sie die Studiendetails in die Software ein, einschließlich des Gewichts der Maus, des Datums, der Uhrzeit, der anfänglichen Dosismenge, der Injektionsdetails und der Restaktivitätswerte. Führen Sie anschließend das Imaging Bed Shuttle mit der Maus in die Scanneröffnung ein. Wählen Sie die geeigneten PET-CT-Parameter aus und erfassen Sie Bildgebungsdaten.

Nachdem die Erfassung abgeschlossen ist, entfernen Sie das Shuttle mit der Maus und setzen Sie es in das Dock ein. Drücken Sie die vertikale BCAM-Lasche, um es vom G8-Shuttle zu lösen. Ziehen Sie das BCAM vorsichtig mit der Maus nach oben und entfernen Sie es.

Drücken Sie auf die beiden Haltelaschen, um die Oberseite des BCAM hochzuklappen und zu öffnen. Entfernen Sie dann vorsichtig die Maus. Melden Sie sich für die Bildanalyse bei app.invivo an.

ax, und erstellen Sie ein Projekt. Klicken Sie anschließend auf die rote Registerkarte Hochladen oben rechts im Fenster. Wählen Sie das Bildgebungssystem und den Reporter aus, die in der Studie verwendet wurden.

Wählen Sie dann den Ordner mit den Bilddaten aus. Navigieren Sie zur Registerkarte Anmerkung im Projektordner. Klicken Sie auf Kommentieren, um relevante Scaninformationen hinzuzufügen, einschließlich Probandenname, Geschlecht, BCAM-Größe, Probandengewicht, Kohortenname, Zeitpunkt und injizierter Dosiswert.

Klicken Sie für die Datenanalyse auf Scans, um durch die Projekt-, Gruppen- und Einzelfachebenen zu navigieren. Wählen Sie dann Analysieren aus. Wählen Sie oben rechts im Fenster des Analysemenübands unter Projekt das Pluszeichen aus, und wählen Sie Organ Probability MAP oder OPM ROI aus.

Die lineare Regressionsanalyse zeigte, dass das Gehirn die höchste Korrelation zwischen der automatisierten OPM-Analyse und manuellen Methoden aufwies, was eine hohe Genauigkeit widerspiegelt. Die rechte Niere und das Herz zeigten in der OPM-Analyse eine moderate Korrelation im Vergleich zur manuellen Analyse. Die Milz wies die geringste Korrelation auf, was wahrscheinlich auf Schwierigkeiten bei der manuellen Segmentierung zurückzuführen ist, was die Unterscheidung von nahegelegenen Weichteilen erschwert.