Imágenes de tomografía por emisión de positrones del cerebro humano utilizando un radiotrazador

Resumen

Fuente: Jamadar, S. et. al. Administración de radiotrazadores para tomografía por emisión de positrones de alta resolución temporal del cerebro humano: aplicación a FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019)

Este video demuestra la cuantificación del metabolismo de la glucosa cerebral mediante tomografía por emisión de positrones (PET). El participante recibe una infusión del marcador F-18 fluorodesoxiglucosa (FDG) durante la exploración. La FDG se acumula en las neuronas activas y emite positrones tras la desintegración del F-18. Estos positrones interactúan con los electrones, produciendo fotones detectados por el escáner PET para crear mapas de actividad cerebral de alta resolución.

Protocolo

Todos los procedimientos que involucran participantes humanos se han realizado de conformidad con las pautas institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano y han sido revisados por la junta de revisión institucional local.

1. Equipo y personal necesarios

1. Consulte la tabla de materiales para la sala de escáneres, el laboratorio de radioquímica y los materiales generales. Se utilizó un proveedor comercial para el radiotrazador.
2. En el entorno simultáneo de imágenes por resonancia magnética - tomografía por emisión de positrones (MRI-PET), utilice cuatro personas: un radiólogo (RG) para ejecutar la exploración, un tecnólogo de medicina nuclear (NMT) para supervisar la administración del radiotrazador y la adquisición de muestras de sangre, un asistente de laboratorio (LA) para centrifugar la sangre y un asistente de investigación (RA) responsable de supervisar el diseño experimental y la presentación del estímulo.

2. Preparación

1. Preparación de la dosis del marcador mediante NMT
   1. Calcule el volumen de infusión que se administrará en el transcurso de la exploración. En este protocolo, la velocidad de infusión es de 0,01 ml/s durante 95 min. Entonces, en una exploración de 95 minutos, los participantes reciben 0.01 ml / s x 60 s x 95 minutos = 57 ml.
   2. Calcule la dosis de marcador que se diluirá en la solución salina administrada. En este protocolo, se administra una dosis total de 260 MBq al participante durante 95 min. Esta dosis se eligió para limitar la exposición a la radiación a 4,9 mSv, para mantenerse dentro de la categorización de "bajo nivel de riesgo" de acuerdo con las pautas de la Agencia Australiana de Protección contra la Radiación y Seguridad Nuclear (ARPANSA) para la exposición de humanos a la radiación ionizante. Corregir 260 MBq desde el punto medio de infusión (47,5 min) hasta T0. Usando la Ecuación 1, resuelva A₀ Donde A_t es la radiactividad (MBq) en el punto medio de la infusión, A₀ es la radiactividad inicial y λ es la constante de desintegración radiactiva específica del trazador. Para FDG, el valor de es λ ≈ 0,693/T_1/2. T_1/2 es la vida media de ¹⁸F (110 min).
      NOTA: En este ejemplo, A_t = 260 MBq, λ = 0.693/110 y t = -47.5, por lo que A₀ = 350.942 MBq.
   3. Calcule la dosis requerida de radiotrazador para la bolsa de solución salina de 100 ml que se utilizará para administrar la dosis al participante. La radiosonda requerida para la bolsa de solución salina se diluye hasta un volumen total de 5 ml y se extrae en una jeringa de 5 ml. Por lo tanto, para la bolsa de solución salina de 100 ml, el factor de dilución es el volumen de solución salina (100 ml) además del volumen de 5 ml de la jeringa con radiotrazador. Este volumen total de 105 ml se divide por el volumen de infusión de 57 ml (es decir, 105 ml / 57 ml = 1.842). Por lo tanto, la radiactividad total en un volumen de 5 ml requerida para agregar a la bolsa de 100 ml es A₀ x el factor de dilución (es decir, 350,942 MBq x 1,842 = 646,44 MBq). Agregue asépticamente la radiosonda a la bolsa de solución salina.
      NOTA: Es importante tener en cuenta que la actividad calculada de 646,44 MBq que se agrega a la bolsa de solución salina es la actividad requerida al comienzo de la infusión. Generalmente, las dosis para este protocolo se preparan entre 15 minutos y 1 hora antes de la administración. Por lo tanto, es importante tener en cuenta la desintegración del radioisótopo. Ecuación 1 en 2.1.2. se puede utilizar para tener en cuenta esto, donde el tiempo (t) es el número total de minutos desde la preparación de la dosis hasta el momento en que se administrará la actividad, A_t = 646,44 MBq, resolviendo A₀.
   4. Prepara la dosis de cebado. Retire 20 ml de la bolsa en una jeringa y táplala. Calibre esta jeringa de 20 ml y etiquete. La jeringa se calibra como una verificación de referencia para garantizar que la radiactividad se disperse uniformemente dentro de la bolsa de solución salina.
   5. Prepara la dosis. Con una jeringa de 50 ml, extraiga 60 ml de la bolsa y cúbrala con un tapón Combi rojo. Esta jeringa no está calibrada, ya que la concentración de la radiactividad se conoce desde el momento en que se agregó a la bolsa de solución salina (paso 2.1.3). Guarde ambas jeringas en el laboratorio de radioquímica hasta que estén listas para escanear.
      NOTA: Es posible extraer un volumen de 60 ml en una jeringa de 50 ml porque las jeringas Terumo están marcadas con un 20% por encima del volumen marcado (es decir, una jeringa de 50 ml está marcada con 60 ml).
   6. Prepare la dosis de referencia. Llene un matraz aforado de 500 ml con aproximadamente 480 ml de agua destilada. Extraiga 10 MBq de fluorodesoxiglucosa ¹⁸F (¹⁸F-FDG) en una jeringa, corregida según la hora de inicio de la exploración (usando la Ecuación 1) y agréguela al matraz. Cubra el volumen hasta la marca de 500 ml con más agua destilada y mezcle bien. Coloque etiquetas antes y después de la calibración de la jeringa.
2. Preparación de la sala del escáner mediante el NMT
   1. Una vez que el participante se coloca en el escáner, hay muy poco espacio para manipular o salvar la línea para la infusión o las muestras de sangre si se produce un bloqueo. Prepare la sala de escáner para minimizar la posibilidad de bloqueo de la línea.
   2. Asegúrese de que todo el equipo de recolección de sangre esté al alcance del sitio de recolección. Coloque las almohadillas en el extremo de la cánula y en cualquier superficie que contenga recipientes de sangre. Coloque contenedores para desechos regulares y desechos biopeligrosos al alcance del sitio de recolección de sangre.
3. Preparación de la bomba de infusión por NMT
   1. Configure la bomba de infusión en la sala del escáner en el lado que se conectará al participante. Construya ladrillos de plomo alrededor de la base de la bomba y coloque el escudo de plomo frente a la bomba. Conecte el tubo de la bomba de infusión que administra la infusión al participante y asegúrese de que se haya ingresado la velocidad de infusión correcta. Para este protocolo, la tasa es de 0,01 ml/s.
   2. Prepare el tubo antes de conectarlo a la cánula del participante. Conecte la dosis de cebado de 20 ml a la bomba de infusión. En el extremo del tubo que se conectará al participante, conecte un grifo de tres vías y una jeringa vacía de 20 ml. Asegúrese de que el grifo esté colocado para permitir que la solución ¹⁸F-FDG fluya desde la dosis de cebado a través del tubo y se recoja solo en la jeringa vacía.
   3. Preconfigure la bomba de infusión para preparar un volumen de 15 ml. Seleccione el botón Preparar en la bomba y siga las indicaciones para preparar la línea.
   4. Conecte la jeringa de dosis de 50 ml a la bomba de infusión en lugar de la dosis de cebado. La dosis preparada de 15 ml en el grifo de tres vías puede permanecer allí hasta que el participante esté listo para conectarse a la bomba.
4. Preparación de los participantes mediante NMT, RA y RG
   1. Aconseje a los participantes que ayunen durante 6 h y que consuman solo agua (aproximadamente dos vasos) antes de la exploración.
   2. Hacer que el RA lleve a cabo los procedimientos de consentimiento y adquiera medidas adicionales (por ejemplo, encuestas demográficas, baterías cognitivas, etc.). Haga que el NMT y el RG realicen las pruebas de seguridad, que el NMT revise la seguridad de la exploración por TEP (p. ej., exclusión por embarazo, diabetes, quimioterapia o radioterapia en las 8 semanas anteriores y alergias conocidas) y que el RG revise la seguridad de los participantes para la resonancia magnética (p. ej., exclusión por embarazo, implantes metálicos médicos o no médicos, implantes dentales no removibles, claustrofobia).
   3. Canular al participante.
      1. Utilice dos cánulas: una para la administración de dosis y la otra para la toma de muestras de sangre. La cánula más apropiada varía entre los participantes, pero se debe reservar la vena más adecuada para la extracción de sangre. Una cánula de 22 G es el tamaño mínimo preferido. Recolecte una muestra de sangre de referencia de 10 ml mientras se canula. Desconecte todos los enjuagues salinos bajo presión para mantener la permeabilidad de la línea.
      2. Evaluar el nivel de azúcar en sangre del participante y otras medidas de referencia en sangre (por ejemplo, hemoglobina) de la muestra de referencia.
5. Posicionamiento del participante en el escáner por el RG y NMT
   1. Haga que el RG posicione al participante en el orificio del escáner. Para exploraciones largas, es imperativo garantizar la comodidad para reducir el riesgo de que el participante abandone y los artefactos de movimiento debido a la incomodidad. El participante debe cubrirse con una manta desechable para mantener una temperatura corporal agradable.
   2. Haga que el NMT enjuague la cánula para asegurarse de que esté patentada y tenga una resistencia mínima antes de conectar la línea de infusión. Una vez conectado, el tubo se puede pegar ligeramente cerca de la muñeca. Indique al participante que mantenga el brazo estirado. Use soportes como espuma o cojines para mayor comodidad. Haga que el NMT también revise la cánula que se utilizará para las muestras de plasma para asegurarse de que pueda extraer sangre con una resistencia mínima. Puede ser necesario conectar un tubo de extensión cebado con solución salina normal para que la cánula sea más accesible mientras el participante está en el escáner. Si esto es necesario, debe revisarse en busca de fugas.
   3. Una vez que el sujeto esté en el orificio del escáner, haga que el NMT verifique que tenga acceso adecuado a ambas cánulas.
   4. Haga que el NMT notifique al RG y al AR si hay algún problema con la cánula de extracción de sangre, la cánula de infusión o la bomba de infusión (p. ej., oclusión, batería, extravasación) en cualquier momento durante la exploración.

3. Escanee al participante

1. Comenzando el escaneo con el NMT, RG y RA
   1. Al comienzo del escaneo, coloque el NMT en la sala del escáner para monitorear el equipo de infusión. Asegúrese de que el NMT use protección auditiva y use el protector de barrera para minimizar la exposición a la radiación de la dosis, siempre que sea posible.
   2. A medida que el RG realiza el escaneo del localizador para asegurarse de que el participante esté en la posición correcta, verifique los detalles para la adquisición de PET (p. ej., duración del escaneo, recopilación de datos en modo lista, isótopo correcto).
   3. Diseñe el protocolo para que la adquisición de PET comience con la primera secuencia de resonancia magnética. El RG prepara e inicia la secuencia de resonancia magnética. La hora de inicio de la adquisición de PET de 95 minutos está fijada en el tiempo al inicio de la secuencia de resonancia magnética. Si es necesario, el NMT debe administrar el bolo en el momento de la adquisición de PET (Figura 1).
   4. Encienda la bomba de infusión. El RG debe indicar al NMT (por ejemplo, mediante un signo de pulgar hacia arriba) que ponga en marcha la bomba 30 s después del inicio de la adquisición de PET. Este protocolo inicia la bomba de infusión 30 s después de la hora de inicio de la exploración para proporcionar un tampón de seguridad en caso de fallo de la exploración. Esto también asegura que la primera imagen tomada durante la exploración PET indexe el cerebro antes de la administración del radiotrazador para la recopilación de datos de la curva de actividad de tiempo completo. Haga que el NMT observe la bomba para asegurarse de que haya comenzado a infundir el ¹⁸F-FDG y que no haya una oclusión inmediata de la línea.
   5. Haga que el AR inicie cualquier estímulo externo en el momento acordado (es decir, al comienzo de una ejecución funcional / bloque experimental) y calcule los tiempos para las muestras de sangre. Haga que el AR calcule el tiempo previsto de cada muestra de sangre y proporcione copias al NMT y al asistente de laboratorio (LA). Haga que el RA se asegure de que el NMT tome las muestras de sangre aproximadamente en el momento correcto y monitoree el equipo (p. ej., bomba de infusión, estímulo) para detectar cualquier signo de error.

Resultados

Figura 1: Diagrama de flujo de procedimientos para experimentos FDG-fPET. Arriba: procedimientos para la preselección de los participantes antes del reclutamiento del estudio. Abajo: procedimientos para los protocolos de bolo solo (izquierda)...

Materiales