Name: Un Protocolo de PET-MRI Dual trazador para la medición cuantitativa de la Regional del cerebro Energía Sustratos captación en la rata (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 10 s
Description: Aprende a medir cuantitativamente la captación regional de glucosa y cetonas en el cerebro de ratas mediante PET-MRI dual trazador. Este protocolo permite analizar el metabolismo energético cerebral durante el envejecimiento.

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Este estudio fue financiado por el Fonds de la recherche en santé du Québec, los Institutos Canadienses de Investigación en Salud, la Fundación Canadiense para la Innovación y la Secretaría de las Cátedras de Investigación de Canadá (SCC). El Centro de Imágenes Moleculares de Sherbrooke es parte del Centro de Investigación Clínica Étienne-Le Bel, financiado por FRQS. Los autores agradecen a Mélanie Fortier, Jennifer Tremblay-Mercier, Alexandre Courchesne-Loyer, Dr. Fabien Pifferi, Dr. M'hamed Bentourkia, Dr. Otman Sarrhini, Dr. Jacques Rousseau, Caroline Mathieu y Mélanie Archambault por su generoso apoyo y asistencia técnica. Los autores agradecen a la plataforma de análisis y visualización de imágenes (http://pavi.dinf.usherbrooke.ca) su ayuda.

Todos los experimentos se realizaron de acuerdo con el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Université de Sherbrooke y con el Consejo Canadiense de Cuidado de los Animales. El protocolo experimental fue aprobado por el Comité Institucional de Revisión de Ética en Investigación con Animales (protocolo #011-09).
1. Anatomía cerebral con MRI
<ol>
	<li>Deje que las ratas se aclimaticen en el animalario durante un mínimo de 7 días antes del protocolo. Realice las resonancias magnéticas cerebrales de 1 a 2 semanas antes del protocolo de PET con doble trazador para permitir una recuperación completa de la anestesia.</li>
	<li>Anestesie la rata en una cámara de inducción. Utilice isoflurano al 2 % y oxígeno a 1,5 L/min durante todo el protocolo para mantener la anestesia. Prense la pata trasera para asegurarse de que el animal esté completamente anestesiado. PRECAUCIÓN: la inhalación de isoflurano puede provocar dolor de cabeza, mareo o inconsciencia en algunos casos; siempre debe usarse en presencia de un sistema de intercambio de aire y en una habitación adecuadamente ventilada.</li>
	<li>Coloque la rata sobre la mesa de examen de RM en posición prona con la cabeza hacia delante, utilizando una concha nasal para el isoflurano. Coloque los sensores de respiración y rectales. Monitoree la frecuencia respiratoria durante el experimento y mantenga la temperatura corporal a 37 °C mediante un sistema automático de calentamiento de aire.</li>
	<li>Adquiera imágenes de RM ponderadas en T2 utilizando una secuencia de eco de espín rápido con parámetros de adquisición detallados previamente11. Coloque la rata sobre una esterilla calefactora durante la recuperación de la anestesia.</li>
</ol>
2. Adquisiciones de PET con doble trazador
<ol>
	<li>Utilice un escáner PET para pequeños animales equipado con detectores de fotodiodos de avalancha, un campo de visión axial de ~7,5 cm y una resolución espacial isotrópica de 1,2 mm17. Debido a su corta semivida física, prepare el 11C mediante bombardeo de protones sobre nitrógeno natural (a través de la reacción nuclear 14N(ρ,α)11C) en un ciclotrón en el lugar antes de cada experimento.</li>
	<li>Someta a la rata a ayuno durante 18 horas antes de la exploración PET. El ayuno permite una mayor captación cerebral de 11C-AcAc y 18F-FDG, mejorando así la relación señal-ruido.</li>
	<li>Anestesie a la rata en una cámara de inducción. Transfiera a la rata a una esterilla calefactora con una boquilla nasal para isoflurano. Comience en este momento la síntesis de 11C-AcAc. La síntesis tarda 18 minutos desde el final del bombardeo, como se ha descrito previamente1.</li>
	<li>Coloque a la rata de lado. Prepare un catéter de polietileno PE50 lleno con solución de cloruro sódico 0,9 % heparinizada (suero salino). Instale el catéter en la vena de la cola para la inyección del trazador. Instale un segundo catéter en la arteria ventral media de la cola para el muestreo sanguíneo durante toda la adquisición.</li>
	<li>Transfiera rápidamente a la rata a la camilla del escáner en posición prona con la cabeza primero, con una boquilla nasal para isoflurano. Coloque las sondas de respiración y rectales. Monitoree la frecuencia respiratoria durante el experimento y mantenga la temperatura corporal a 37 °C mediante un sistema automático de aire caliente. Desplace la camilla del escáner hacia adelante dentro del escáner para asegurar la visualización simultánea adecuada del cerebro y el corazón. Como referencia anatómica, coloque el borde del campo de visión en los ojos de la rata (con ayuda de líneas láser).</li>
	<li>Utilizando una solución concentrada de 11C-AcAc (~1 GBq/ml), prepare una jeringa con aproximadamente 50 MBq de radioactividad (un rango de 45-55 MBq es aceptable). Ajuste el volumen a 300 μl con suero salino. PRECAUCIÓN: La radioactividad puede ser perjudicial para la salud. Siempre debe manipularse detrás de un blindaje de plomo. El experimentador debe llevar dosímetro corporal y anular. También debe utilizarse un contador Geiger durante el experimento.</li>
	<li>Coloque la jeringa en una bomba de inyección. Comience la inyección en bolo de 11C-AcAc a una velocidad de 1 ml/min (duración de la inyección: ~19 segundos). En una segunda bomba, inmediatamente después de finalizar la inyección de 11C-AcAc, comience la inyección de 300 μl de suero salino a una velocidad de 1 ml/min, lo cual es importante para una inyección óptima del trazador en la circulación sanguínea.</li>
	<li>Comience la adquisición dinámica de datos PET 30 segundos antes de iniciar la inyección en bolo, durante una duración total de 20,5 minutos. La adquisición de datos de 30 segundos antes de la inyección del trazador proporciona una medida del fondo ambiental que posteriormente se restará de los datos PET. Configure el modo de muestreo regular y la ventana de energía en 250-650 keV.</li>
	<li>Recoja dos muestras sanguíneas de 200 μl aproximadamente a los 15 y 18 minutos tras iniciar la inyección de 11C-AcAc. Inyecte suero salino heparinizado en el catéter tras cada muestreo para evitar la coagulación sanguínea. Anote el tiempo al inicio y al final de cada muestreo y utilice el tiempo medio. Centrifugue a 6.000 RPM durante 5 minutos y recoja el plasma. Mida las cuentas de radioactividad en el plasma utilizando un contador gamma calibrado con el escáner PET.</li>
	<li>Tras la exploración con 11C-AcAc, espere un período de 20 minutos para asegurar que la mayor parte de la radioactividad haya decaído. Este período puede variar entre 15 y 30 minutos. No mueva la camilla del escáner y mantenga a la rata bajo isoflurano durante todo este período.</li>
	<li>Durante este tiempo, utilizando una solución concentrada de 18F-FDG (~5,5 GBq/μl), prepare una jeringa con aproximadamente 50 MBq. Proceda exactamente como se indicó en los pasos 2.6 y 2.7. Comience una adquisición dinámica con una duración total de 40,5 minutos, incluyendo los 30 segundos anteriores a la inyección. Recoja dos muestras sanguíneas de 200 μl aproximadamente a los 30 y 35 minutos tras iniciar la inyección de 18F-FDG.</li>
	<li>Al finalizar la adquisición con 18F-FDG, tome una muestra final de sangre de 200 μl. Centrifugue y recoja el plasma. Mantenga las muestras de plasma a -80 °C para el análisis de glucosa y AcAc.</li>
	<li>Finalmente, coloque a la rata sobre una esterilla calefactora durante el período de recuperación. Mantenga al animal para un seguimiento longitudinal, o bien, sacrifíquelo para obtener muestras cerebrales y realizar estudios bioquímicos adicionales.</li>
	<li>Reconstruya las imágenes PET según las siguientes secuencias de marco temporal: 1 × 30 segundos; 12 × 5 segundos; 8 × 30 segundos; y n × 300 segundos, donde n = 3 para la adquisición de 11C-AcAc y n = 7 para la adquisición de 18F-FDG.</li>
</ol>
3. Análisis de glucosa plasmática y AcAc
<ol>
	<li>Medir la glucosa plasmática y el AcAc con un analizador de química clínica. Realizar los ensayos dentro de las 48 horas posteriores a la extracción de sangre para minimizar la descarboxilación del AcAc en acetona. Medir la concentración de glucosa con el kit DF40 como se ha descrito previamente18 y el AcAc con un canal abierto2. Este tipo de analizador es más preciso que las tiras (0,1 μM) y tiene una ventana de detección amplia.</li>
</ol>
4. Análisis cuantitativo de PET
<ol>
	<li>Utilice el software PMOD o un sistema equivalente para el análisis de imágenes PET de pequeño tamaño.</li>
	<li>Curva de actividad-tiempo plasmática (TAC)
	<ol>
		<li>Cargue los datos de 18F-FDG. Sume los fotogramas de imagen de los primeros 60 segundos posteriores a la inyección (cuando el trazador se encuentra principalmente en sangre).</li>
		<li>Utilizando una herramienta de dibujo manual, dibuje un volumen de interés (VOI) en la cavidad del ventrículo izquierdo correspondiente al compartimento sanguíneo (una zona amplia centrada en la parte inferior de las imágenes). Dibuje el VOI aproximadamente a 1 mm del borde del compartimento sanguíneo (vóxeles rojos) para asegurar que no se incluya tejido y evitar que la radiactividad tisular se derrame hacia el compartimento sanguíneo (Figura 1A). Copie el VOI a toda la serie de imágenes dinámicas y genere una curva de radiactividad en función del tiempo (TAC).</li>
		<li>En una hoja de cálculo, utilice las cuentas de radiactividad de las dos muestras plasmáticas tomadas durante la adquisición para corregir la TAC plasmática (Figura 1B). Utilice la siguiente ecuación: 
		<img alt="Fórmula de corrección IDIF, método de corrección de imagen; ecuaciones; concepto de análisis de datos científicos" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50761/50761eq1.jpg" width="500" data-altupdatedat="1787630408000"> 
		Puede realizarse cierto suavizado de la TAC plasmática.</li>
		<li>Verifique si existe radiactividad residual de 11C-AcAc en los primeros 30 segundos de la exploración con 18F-FDG, antes de la inyección. En caso afirmativo, reste el siguiente factor de todos los fotogramas temporales posteriores de la TAC: 
		<img alt="Diagrama de ecuación de descomposición exponencial, R×e^{-(ln2/t_{1/2})×T}, análisis de descomposición radiactiva." fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/50761/50761eq2.jpg" width="150" data-altupdatedat="1787630408000">, 
		donde R es la radiactividad residual, t1/2 es la semivida del 11C (20,4 min) y T es el fotograma temporal2,13. La radiactividad residual de 11C-AcAc tras un período de espera de 20 minutos puede alcanzar hasta el 1,5 % de las cuentas máximas de 18F-FDG.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Coregistro de 18F-FDG/MRI
	<ol>
		<li>Aplique el coregistro obtenido con las imágenes de 18F-FDG a las imágenes de 11C-AcAc. Esto es necesario porque las imágenes de 11C-AcAc presentan una baja relación señal-ruido y el coregistro automático resulta difícil.</li>
		<li>Cargue los datos de MRI correspondientes. Cargue los 28 fotogramas temporales de 18F-FDG en la misma orientación que las imágenes de RM (en tres ejes).</li>
		<li>Calcule la imagen sumada de 18F-FDG de los 28 fotogramas temporales. Esto genera una imagen con un mayor número de cuentas, por lo que es más fácil de utilizar para el coregistro con MRI que los fotogramas individuales.</li>
		<li>Realice el coregistro automático de la imagen sumada de 18F-FDG sobre las imágenes de RM (Figura 2). Aplique la transformación a todos los fotogramas individuales de 18F-FDG. Guarde la transformación, que posteriormente se aplicará a las imágenes de 11C-AcAc.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Volumen de interés (VOIs)
	<ol>
		<li>Utilizando un software de segmentación como PMOD, seleccione los datos de MRI y elija el plano preferido para el dibujo manual. Elija la herramienta de dibujo manual o semiautomática, según el tamaño de la región cerebral y el contraste de la imagen. Localice las estructuras cerebrales según un atlas estándar del cerebro de rata19.</li>
		<li>Dibuje los VOIs. Como se muestra en la Figura 3, segmente el cerebro completo, corteza, hipocampo, estriado y cerebelo, aunque pueden elegirse otras regiones. Guarde los VOIs, que se aplicarán a las imágenes coregistradas de 18F-FDG y 11C-AcAc.</li>
		<li>Aplique los VOIs a las imágenes de 18F-FDG coregistradas. Seleccione las estadísticas de VOI para visualizar la TAC cerebral. Si es necesario, corrija la TAC restando la radiactividad media corregida por descomposición en los primeros 30 segundos de todos los fotogramas temporales posteriores.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Cálculo de la tasa metabólica cerebral
	<ol>
		<li>Cargue las TAC cerebrales y plasmáticas correspondientes.</li>
		<li>Seleccione el modelo cinético del gráfico de Patlak20,21. Establezca la constante agrupada en 0,4822 y la concentración plasmática de glucosa correspondiente (Figura 4B). Establezca la desviación relativa máxima respecto al gráfico de Patlak en un 5 %. Ajuste los datos al modelo.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Imágenes de 11C-AcAc
	<ol>
		<li>Calcule la imagen sumada de 18F-FDG de los primeros 24 fotogramas temporales para tener el mismo número de fotogramas que en la exploración de 11C-AcAc. De lo contrario, el coregistro de 11C-AcAc/MRI fallará. Realice el coregistro automático de 18F-FDG sobre MRI. Guarde el proceso de transformación que se utilizará para el coregistro de las imágenes de 11C-AcAc.</li>
		<li>Repita los pasos 4.2 y 4.3 para las imágenes de 11C-AcAc. Utilice la transformación de 18F-FDG del paso 4.6.1 y aplíquela a todos los fotogramas individuales de 11C-AcAc. Repita los pasos 4.4 y 4.5 y utilice los VOIs guardados de 18F-FDG. Establezca la constante agrupada en 1.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Tremblay, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+synthesis+of+11C-acetoacetic+acid%2C+a+key+alternate+brain+fuel+to+glucose%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Radiat.+Isot%22%5BJournal%5D)">Automated synthesis of 11C-acetoacetic acid, a key alternate brain fuel to glucose.</a> Appl. Radiat. Isot. 65, 934-940 (2007).</li>
<li>Pifferi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mild+experimental+ketosis+increases+brain+uptake+of+11C-acetoacetate+and+18F-fluorodeoxyglucose%3A+a+dual-tracer+PET+imaging+study+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Nutr.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mild experimental ketosis increases brain uptake of 11C-acetoacetate and 18F-fluorodeoxyglucose: a dual-tracer PET imaging study in rats.</a> Nutr. Neurosci. 14, 51-58 (2011).</li>
<li>Lopez-Grueso, R., Borras, C., Gambiniy, J., Vina, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((El+envejecimiento+y+la+ovariectomia+causan+una+disminucion+del+consumo+cerebral+de+glucosa+in+vivo+en+ratas+Wistar%5BTitle%5D)+AND+%22Revista+Espanola+de+Geriatria+y+Gerontologia%22%5BJournal%5D)">El envejecimiento y la ovariectomia causan una disminucion del consumo cerebral de glucosa in vivo en ratas Wistar.</a> Revista Espanola de Geriatria y Gerontologia. 45, 136-140 (2010).</li>
<li>Fueger, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+animal+handling+on+the+results+of+18F-FDG+PET+studies+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice.</a> J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).</li>
<li>Luo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+7-+and+19-month-old+Tg2576+mice+using+multimodal+in+vivo+imaging%3A+limitations+as+a+translatable+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Aging%22%5BJournal%5D)">Characterization of 7- and 19-month-old Tg2576 mice using multimodal in vivo imaging: limitations as a translatable model of Alzheimer's disease.</a> Neurobiol. Aging. 33, 933-944 (2012).</li>
<li>Poisnel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+regional+cerebral+glucose+uptake+in+an+APP%2FPS1+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Aging%22%5BJournal%5D)">Increased regional cerebral glucose uptake in an APP/PS1 model of Alzheimer's disease.</a> Neurobiol. Aging. 33, 1995-2005 (2012).</li>
<li>Kenney, J. M., Marinelli, L. D., Woodard, H. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracer+studies+with+radioactive+phosphorus+in+malignant+neoplastic+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Tracer studies with radioactive phosphorus in malignant neoplastic disease.</a> Radiology. 37, 683-690 (1941).</li>
<li>Cunnane, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+fuel+metabolism%2C+aging%2C+and+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nutrition%22%5BJournal%5D)">Brain fuel metabolism, aging, and Alzheimer's disease.</a> Nutrition. 27, 3-20 (2011).</li>
<li>Shimoji, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+cerebral+glucose+metabolic+rates+in+the+anesthetized+rat+by+dynamic+scanning+with+18F-FDG%2C+the+ATLAS+small+animal+PET+scanner%2C+and+arterial+blood+sampling%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">Measurement of cerebral glucose metabolic rates in the anesthetized rat by dynamic scanning with 18F-FDG, the ATLAS small animal PET scanner, and arterial blood sampling.</a> J. Nucl. Med. 45, 665-672 (2004).</li>
<li>Tantawy, M. N., Peterson, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+%5B18F%5DFDG+image-derived+input+function+using+the+left+ventricle%2C+liver%2C+and+one+venous+blood+sample%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Simplified [18F]FDG image-derived input function using the left ventricle, liver, and one venous blood sample.</a> Mol. Imaging. 9, 76-86 (2010).</li>
<li>Roy, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ketogenic+diet+increases+brain+glucose+and+ketone+uptake+in+aged+rats%3A+A+dual+tracer+PET+and+volumetric+MRI+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The ketogenic diet increases brain glucose and ketone uptake in aged rats: A dual tracer PET and volumetric MRI study.</a> Brain Res. , (2012).</li>
<li>Yu, A. S., Lin, H. D., Huang, S. C., Phelps, M. E., Wu, H. M. Quantification of cerebral glucose metabolic rate in mice using 18F-FDG and small-animal PET.. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aYu%2C+AS+%22J.+Nucl.+Med.%22">J. Nucl. Med.</a>. 50, 966-973 (2009).</li>
<li>Bentourkia, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET+study+of+11C-acetoacetate+kinetics+in+rat+brain+during+dietary+treatments+affecting+ketosis%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Endocrinol.+Metab%22%5BJournal%5D)">PET study of 11C-acetoacetate kinetics in rat brain during dietary treatments affecting ketosis.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 296, 796-801 (2009).</li>
<li>Menard, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+in+vivo+myocardial+energy+substrate+uptake+in+diet-induced+type+2+diabetic+cardiomyopathy+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Endocrinol.+Metab%22%5BJournal%5D)">Abnormal in vivo myocardial energy substrate uptake in diet-induced type 2 diabetic cardiomyopathy in rats.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 298, 1049-1057 (2010).</li>
<li>Liistro, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+glucose+overexposure+and+lack+of+acute+metabolic+flexibility+in+obesity+and+type+2+diabetes%3A+a+PET-%5B18F%5DFDG+study+in+Zucker+and+ZDF+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Brain glucose overexposure and lack of acute metabolic flexibility in obesity and type 2 diabetes: a PET-[18F]FDG study in Zucker and ZDF rats.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 30, 895-899 (2010).</li>
<li>Croteau, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-derived+input+function+in+dynamic+human+PET%2FCT%3A+methodology+and+validation+with+11C-acetate+and+18F-fluorothioheptadecanoic+acid+in+muscle+and+18F-fluorodeoxyglucose+in+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Nucl.+Med.+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Image-derived input function in dynamic human PET/CT: methodology and validation with 11C-acetate and 18F-fluorothioheptadecanoic acid in muscle and 18F-fluorodeoxyglucose in brain.</a> Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 37, 1539-1550 (2010).</li>
<li>Bergeron, M., Cadorette, J., Beaudoin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+evaluation+of+the+LabPETTM+APD-based+digital+PET+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Nucl.+Sci%22%5BJournal%5D)">Performance evaluation of the LabPETTM APD-based digital PET scanner.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 56, 10-16 (2009).</li>
<li>Freemantle, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+response+to+a+ketogenic+breakfast+in+the+healthy+elderly%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nutr.+Health+Aging%22%5BJournal%5D)">Metabolic response to a ketogenic breakfast in the healthy elderly.</a> J. Nutr. Health Aging. 13, 293-298 (2009).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain+in+stereotaxic+coordinates.+sixth+edn%22">The rat brain in stereotaxic coordinates. sixth edn</a>. , Elsevier. (2007).</li>
<li>Patlak, C. S., Blasberg, R. G., Fenstermacher, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphical+evaluation+of+blood-to-brain+transfer+constants+from+multiple-time+uptake+data%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 3, 1-7 (1983).</li>
<li>Patlak, C. S., Blasberg, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphical+evaluation+of+blood-to-brain+transfer+constants+from+multiple-time+uptake+data.+Generalizations.%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. Generalizations.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 5, 584-590 (1985).</li>
<li>Sokoloff, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+14C+deoxyglucose+method+for+the+measurement+of+local+cerebral+glucose+utilization%3A+theory%2C+procedure%2C+and+normal+values+in+the+conscious+and+anesthetized+albino+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurochem%22%5BJournal%5D)">The 14C deoxyglucose method for the measurement of local cerebral glucose utilization: theory, procedure, and normal values in the conscious and anesthetized albino rat.</a> J. Neurochem. 28, 897-916 (1977).</li>
<li>Robinson, A. M., Williamson, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+roles+of+ketone+bodies+as+substrates+and+signals+in+mammalian+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Physiological roles of ketone bodies as substrates and signals in mammalian tissues.</a> Physiol Rev. 60, 143-187 (1980).</li>
<li>Blomqvist, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+R-beta-%5B1-11C%5Dhydroxybutyrate+in+PET+studies+of+regional+cerebral+uptake+of+ketone+bodies+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Use of R-beta-[1-11C]hydroxybutyrate in PET studies of regional cerebral uptake of ketone bodies in humans.</a> Am. J. Physiol. 269, 948-959 (1995).</li>
<li>Blomqvist, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+acute+hyperketonemia+on+the+cerebral+uptake+of+ketone+bodies+in+nondiabetic+subjects+and+IDDM+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Endocrinol.+Metab%22%5BJournal%5D)">Effect of acute hyperketonemia on the cerebral uptake of ketone bodies in nondiabetic subjects and IDDM patients.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 283, 20-28 (2002).</li>
<li>Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Partial-volume+effect+in+PET+tumor+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">Partial-volume effect in PET tumor imaging.</a> J. Nucl. Med. 48, 932-945 (2007).</li>
<li>Jiang, L., Mason, G. F., Rothman, D. L., de Graaf, R. A., Behar, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+substrate+oxidation+during+hyperketonemia+in+the+fasted+anesthetized+rat+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Cortical substrate oxidation during hyperketonemia in the fasted anesthetized rat in vivo.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 2313-2323 (2011).</li>
<li>Melo, T. M., Nehlig, A., Sonnewald, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal-glial+interactions+in+rats+fed+a+ketogenic+diet%5BTitle%5D)+AND+%22Neurochem.+Int%22%5BJournal%5D)">Neuronal-glial interactions in rats fed a ketogenic diet.</a> Neurochem. Int. 48, 498-507 (2006).</li>
<li>Yudkoff, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+amino+acid+metabolism+to+ketosis%5BTitle%5D)+AND+%22Neurochem.+Int%22%5BJournal%5D)">Response of brain amino acid metabolism to ketosis.</a> Neurochem. Int. 47, 119-128 (2005).</li>
<li>Matsumura, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+microPET+performance+in+analyzing+the+rat+brain+under+different+types+of+anesthesia%3A+comparison+between+quantitative+data+obtained+with+microPET+and+ex+vivo+autoradiography%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Assessment of microPET performance in analyzing the rat brain under different types of anesthesia: comparison between quantitative data obtained with microPET and ex vivo autoradiography.</a> Neuroimage. 20, 2040-2050 (2003).</li>
</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.

Pasos críticos
Un paso crítico en este protocolo PET de doble trazador es poder escanear simultáneamente el ventrículo izquierdo del corazón y el cerebro al mismo tiempo. Esto requiere un escáner PET con una longitud axial suficiente, es decir , un mínimo de 7,5 cm. Se necesitan algunas exploraciones de prueba para determinar la posición exacta de la mesa del escáner (valores x, y y z), donde el cerebro y el corazón se exploran correctamente.
La inyección de t...

Contexto y justificación
La tomografía por emisión de positrones (PET) permite el estudio mínimamente invasivo de los procesos funcionales en el cerebro. La glucosa es el principal sustrato energético del cerebro, pero en condiciones de deficiencia de glucosa, las cetonas (acetoacetato [AcAc] y β-hidroxibutirato) son los principales sustratos energéticos alternativos. El metabolismo energético del cerebro ha sido ampliamente estudiado por PET utilizando el trazador PET más común, 18F-fluorodesoxiglucosa (18F-FDG), un análogo de la glucosa. Nuestro grupo ha desarrollado recientemente un nuevo radiotrazador, el 11C-AcAcAc, para medir el metabolismo de las cetonascerebrales 1. La resonancia magnética (RM) es una técnica de resolución mucho mayor (0,1 mm × 0,1 mm de resolución en el plano) que la PET, y es necesaria para localizar claramente las regiones anatómicas del cerebro necesarias para el análisis regional del metabolismo energético cerebral por PET.
Los datos de PET se expresan comúnmente como valores de absorción estandarizados (SUV)2-6. Las SUV son la concentración de actividad tisular normalizada por la fracción de la dosis inyectada/peso unitario, tal y como se propuso inicialmente hace más de 70 años7. Estas unidades siguen siendo ampliamente utilizadas porque requieren metodologías más sencillas de adquisición de PET y análisis de imágenes. Sin embargo, una limitación importante es que los SUV son unidades relativas, no absolutas, lo que dificulta la comparación de los resultados entre diferentes estudios. Esta dificultad de comparación puede contribuir a hallazgos contradictorios en la literatura sobre la captación de glucosa cerebral en ancianos8. Por lo tanto, la tasa metabólica cerebral cuantitativa (CMR; μmol/100 g/min) tiene ventajas particulares9-11. La generación de valores de CMR requiere una adquisición dinámica de PET y los recuentos de radiactividad del plasma en función del tiempo, es decir, la curva de tiempo-actividad del plasma (TAC) o la función de entrada. La función de entrada puede obtenerse mediante múltiples muestras de sangre a lo largo de la adquisición de la PET9,12 o por el método de la función de entrada derivada de la imagen (IDIF), en la que se extrae una región de interés en un charco sanguíneo (ventrículo izquierdo del corazón o arteria principal)11,13-16.
Objetivo
El objetivo de nuestro método era comparar cuantitativamente por primera vez la absorción de los dos sustratos energéticos clave del cerebro, la glucosa y las cetonas, utilizando PET y RM en roedores. 11Se utilizaron C-AcAc y 18F-FDG secuencialmente en el mismo animal. El protocolo fue diseñado para medir las captaciones regionales en diferentes estructuras cerebrales relevantes (corteza, hipocampo, cuerpo estriado y cerebelo) claramente visibles en las imágenes de resonancia magnética. El protocolo también estaba destinado específicamente a permitir el análisis cuantitativo de la absorción cerebral de los trazadores, es decir, la RMC de 18F-FDG y 11C-AcAc. Aunque este protocolo se desarrolló para estudiar los sustratos energéticos del cerebro, los radiotrazadores que utilizamos podrían ser reemplazados por otros, y la misma metodología se puede utilizar para estudiar diferentes procesos funcionales del cerebro.
Ventajas sobre los métodos existentes
PET y MRI no requieren que el animal sea sacrificado después de la adquisición. Por lo tanto, son posibles estudios de seguimiento de los tratamientos. Por lo tanto, los datos de referencia seguidos de una condición experimental se pueden medir dentro del mismo animal, reduciendo así tanto la variabilidad biológica como el número de animales necesarios. Una ventaja clave de nuestro protocolo PET de doble trazador es comparar la absorción de ambos trazadores en el mismo animal en las mismas condiciones fisiológicas dentro de la misma sesión de imágenes, reduciendo así aún más la variabilidad biológica y las discrepancias sistemáticas. Este protocolo PET de doble trazador es factible principalmente debido a la corta vida media física de 11C (20,4 min) y el rápido lavado biológico de 11C-AcAc, que deja una radiactividad residual mínima de 11C durante la segunda adquisición con 18F-FDG. La resonancia magnética es una característica importante de este protocolo, ya que permite estudiar la captación del marcador en áreas específicas del cerebro. Además, este método permite una medida cuantitativa absoluta de la absorción de trazadores cerebrales en contraste con las unidades relativas obtenidas por el método SUV. Por último, las imágenes de 11C-AcAc tienen una baja relación señal-ruido debido a la absorción relativamente baja de AcAc en el cerebro en condiciones fisiológicas, lo que dificulta el registro automático de imágenes de 11C-AcAc y RM. Por lo tanto, debido a que las adquisiciones de 11C-AcAc y 18F-FDG son secuenciales (sin movimiento del animal), la alineación de 18F-FDG a RMN se puede aplicar a 11imágenes de C-AcAc.
Documentos clave donde se ha utilizado el protocolo
Hemos utilizado el protocolo PET de doble trazador en un estudio que consiste en comparar el estado de ayuno y la dieta cetogénica (KD) en ratas jóvenes2. Demostramos que tanto el ayuno como la KD aumentan significativamente la absorción cerebral de 11C-AcAc y 18F-FDG. Sin embargo, estos no fueron resultados cuantitativos, ya que no utilizamos la metodología de modelado cinético de imágenes PET dinámicas y trazadores en ese momento. Posteriormente, llevamos a cabo un estudio regional y cuantitativo del metabolismo cerebral en ratas envejecidas, donde se evaluó el efecto del envejecimiento y una KD en la absorción cerebral de 11C-AcAc y 18F-FDG11. También demostramos que el porcentaje de distribución a través de las regiones cerebrales era diferente entre 11C-AcAc y 18F-FDG. Además, no solo la CMR de 11C-AcAc, sino también la de 18F-FDG aumentó en todo el cerebro, así como en el cuerpo estriado de ratas envejecidas en el KD.

<table><tbody><tr><td>escáner de resonancia magnética</td><td>Varian</td><td></td><td>7 Tesla</td></tr><tr><td>Escáner PET para animales pequeños</td><td>Gamma Medica</td><td></td><td>Lab-PET/-Triumph</td></tr><tr><td>Estera térmica</td><td>Sunbeam</td><td>PN 143937</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de calefacción</td><td>SA Instruments</td><td>761 100 Rev B</td><td></td></tr><tr><td>Respiratory Gating</td><td>SA Instruments</td><td>SAII's P-resp</td><td></td></tr><tr><td>Analizador de química clínica</td><td>Siemens Healthcare Diagnosis</td><td>765000.931</td><td>Dimension Xpand Plus</td></tr><tr><td>Tubo de polietileno 50&nbsp;</td><td>Becton Dickinson</td><td>427411</td><td></td></tr><tr><td>Bomba de inyección</td><td>KD Scientific</td><td>Modelo 210</td><td></td></tr><tr><td>Contador de rayos</td><td>gamma GMI</td><td>Centrífuga Packard Cobra II</td><td></td></tr><tr><td>Thermo</td><td>Scientific</td><td>75002416</td><td>Heraeus Pico 21</td></tr><tr><td>Software PMOD PMOD</td><td>Technologies</td><td></td><td>PMOD versión 3.2</td></tr><tr><td>Contador Geiger</td><td>Fluke Biomedical</td><td>ASM-990</td><td>Medidor de encuesta avanzado</td></tr><tr><td>Reactivo</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurano</td><td>Abbott Laboratories, Ltd</td><td>B506</td><td></td></tr><tr><td>Solución de NaCl al 0,9%</td><td>Hospira</td><td>4888010</td><td></td></tr><tr><td>Heparina</td><td>Sandoz 1004336</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetato de isopropenilo</td><td>Aldrich</td><td>11778</td><td>99%</td></tr> <tr><td>Metillitio</td><td>Aldrich</td><td>197343</td><td>1,6 M</td></tr><tr><td>THF</td><td>Aldrich</td><td>87371</td><td></td></tr><tr><td>Flex cartucho de reactivo glucosa</td><td>Siemens Healthcare Diagnosis</td><td>DF40</td><td></td></tr><tr><td>Trizma base</td><td>Sigma</td><td>T6066-500G</td><td>preparar tampón tris 100 mM pH 7,0</td></tr><tr><td>Oxamato de sodio</td><td>Sigma</td><td>O2751</td><td>20 mM</td></tr><tr><td>NADH</td><td>Roche</td><td>10128015001</td><td>0,15 mM</td></tr><tr><td>b-hidroxibutirato deshidrogenasa</td><td>Toyobo</td><td>HBD-301</td><td>1 U/ml</td></tr></tbody></table>

un protocolo de pet-mri dual trazador para la medición cuantitativa de la regional del cerebro energía sustratos captación en la rata

A Dual Tracer PET-MRI Protocol for the Quantitative Measure of Regional Brain Energy Substrates Uptake in the Rat

Presentamos un método para comparar la absorción de los dos sustratos energéticos clave del cerebro: glucosa y cetonas (acetoacetato [AcAc] en este caso) en la rata. El método desarrollado es un protocolo de tomografía por emisión de positrones (PET) en animales pequeños, en el que se inyectan 11C-AcAc y 18F-fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) secuencialmente en cada animal. Esta adquisición de PET de doble trazador es posible debido a la corta vida media de 11C (20,4 min). Las ratas también se someten a una resonancia magnética (RM) siete días antes del protocolo PET. Antes del análisis de imágenes, las imágenes de PET y RM se registran conjuntamente para permitir la medición de la captación cerebral regional (corteza, hipocampo, cuerpo estriado y cerebelo). Se determina una medida cuantitativa de la absorción cerebral de 11C-AcAc y 18F-FDG (tasa metabólica cerebral; μmol/100 g/min) mediante modelado cinético utilizando el método de la función de entrada derivada de imágenes (IDIF). Nuestro nuevo protocolo PET de doble trazador es robusto y flexible; Los dos trazadores utilizados pueden ser reemplazados por radiotrazadores diferentes para evaluar otros procesos en el cerebro. Además, nuestro protocolo es aplicable al estudio del suministro de combustible cerebral en múltiples condiciones como el envejecimiento normal y patologías neurodegenerativas como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson.

Como se observa en la Figura 2, la captación de 11C-AcAc es baja dentro del cerebro mismo. Como se mencionó anteriormente, el consumo de cetonas por el cerebro es muy bajo tras un ayuno a corto plazo. La captación de 11C-AcAc es mayor en los músculos de la lengua y de las mejillas. De hecho, las cetonas son rápidamente captadas por los músculos esqueléticos de la rata23. En contraste, la captación de 18F-FDG se localiza principalmente en el cerebro y en los mús...

La tomografía por emisión de positrones en animales pequeños permite la evaluación de los dos principales sustratos energéticos del cerebro: la glucosa y las cetonas. En el presente método, se inyectan secuencialmente 11C-acetoacetato y 18F-fluorodesoxiglucosa en cada animal, y su absorción se mide cuantitativamente en regiones específicas del cerebro determinadas a partir de las imágenes de resonancia magnética.

Un Protocolo de PET-MRI Dual trazador para la medición cuantitativa de la Regional del cerebro Energía Sustratos captación en la rata

We present a method for comparing the uptake of the brain&#39;s two key energy substrates: glucose and ketones (acetoacetate [AcAc] in this case) in the ...

El objetivo general del siguiente experimento es comparar cuantitativamente la captación regional de los dos sustratos energéticos principales del cerebro, la glucosa y las cetonas, utilizando PET e IRM en roedores. Esto se logra primero obteniendo una adquisición de imágenes por resonancia magnética del cerebro para localizar regiones anatómicas cerebrales. Como segundo paso, se realizan adquisiciones de PET con acetato de carbono 11 y glucosa flu ROIC o FDG, que proporcionan imágenes de la captación cerebral de cetonas y glucosa. A continuación, las imágenes de PET y de IRM se coregistran.Con el fin de medir la captación cerebral regional de ambos trazadores por PET, se obtienen resultados que muestran la tasa metabólica cerebral regional de glucosa y cuerpos cetónicos, basados en curvas de actividad temporal del cerebro y del plasma. Esta técnica puede ayudar a responder preguntas clave en el campo del metabolismo energético cerebral durante el envejecimiento, como si el deterioro del metabolismo de la glucosa con la edad también ocurre con los cuerpos cetónicos, el principal combustible alternativo del cerebro. El campo de visión real del escáner será un factor y una limitación importantes para obtener imágenes correctamente adquiridas tanto del cerebro como del corazón.El modelo animal actual requerirá un campo de visión de 7,5 centímetros para acomodar la distribución de los órganos objetivo. Escaneos de prueba ubicarán la posición final de la mesa del escáner. Añadimos inicialmente la idea de este método cuando nos dimos cuenta de que las cetonas eran importantes para el metabolismo energético cerebral, aunque casi no se conocía nada al respecto.Cómo el cerebro los utiliza. Se demostrará el procedimiento con calma. Una profesional de investigación y Michelle Ett, estudiante de posgrado del Centro de Imagen Molecular de Sherbrooke, comienzan permitiendo que las ratas se aclimaticen en el animalario durante un mínimo de siete días antes de iniciar este protocolo, y luego realizan escáneres de RMN cerebral de una a dos semanas antes de la PET con doble trazador, para permitir la recuperación completa del animal de la anestesia. Coloque la rata sobre la mesa de examen de RMN en posición prona con la cabeza hacia delante y coloque un cono nasal para isoflurano.También coloque las sondas de respiración y rectales de manera que se pueda monitorear la frecuencia respiratoria y mantener la temperatura corporal a 37 grados Celsius mediante un sistema automatizado de calentamiento de aire. Adquiera imágenes de RM ponderadas en T2 del cerebro utilizando una secuencia de eco de espín rápido. Una vez finalizada la adquisición de imágenes, coloque la rata sobre una alfombra calefactora y supervise la recuperación de la anestesia una a dos semanas después de la RM. Someta a la rata a ayuno durante 18 horas antes del escaneo por PET.Utilice un escáner para animales pequeños equipado con detectores de fotodiodos de avalancha y un campo de visión axial de aproximadamente 7,5 centímetros y una resolución espacial isotrópica de 1,2 milímetros. Comience colocando la rata en una cámara de inducción. Luego, transfiera la rata a una estera calefactora con una concha nasal para isoflurano y asegúrese de que el animal esté completamente anestesiado antes de la adquisición de imágenes.Comience en este momento la síntesis de acetato de carbono 11, ya que la síntesis tarda 18 minutos desde el final del bombardeo. También prepare un catéter de polietileno PE 50 lleno con solución de cloruro de sodio 0,9 % heparinizada. Coloque la rata de lado e introduzca el catéter en la vena de la cola para la inyección del trazador.Instale un segundo catéter en la arteria caudal ventral media para la toma de muestras de sangre durante las adquisiciones. Transfiera rápidamente la rata a la mesa del escáner en posición prona cabeza primero, con el cono nasal colocado. A continuación, mueva la mesa del escáner hacia el interior del escáner para asegurar la obtención simultánea de imágenes del cerebro y del corazón, utilizando como referencia anatómica el borde del campo de visión colocado en los ojos de la rata.Monitore la frecuencia respiratoria y mantenga la temperatura corporal a 37 grados Celsius durante todo el experimento. A continuación, utilizando una solución concentrada de acetato de carbono 11 de aproximadamente un giga ERL por mililitro, prepare una jeringa con unos 50 megal de radioactividad. Un rango de 45 a 55 megal es aceptable.Luego, ajuste el volumen a 300 microlitros con solución salina. Coloque la jeringa en una bomba de inyección y configure la inyección en bolo del trazador radiactivo a una velocidad de un mililitro por minuto durante una duración de inyección de aproximadamente 19 segundos. A continuación, configure una segunda bomba para administrar inmediatamente 300 microlitros de solución salina a una velocidad de un mililitro por minuto, a fin de asegurar una inyección óptima del trazador en la circulación sanguínea.Establezca el modo de muestreo regular y la ventana de energía entre 250 y 650 kiloelectrón voltios e inicie la adquisición dinámica de datos de pet 30 segundos antes de comenzar la inyección en bolo. La duración total de la exploración debe ser de 20 minutos y 30 segundos. La adquisición número 32 anterior a la inyección del trazador proporciona una medida del fondo ambiental que posteriormente se restará de los datos de pet.Recolecte dos muestras de sangre de 200 microlitros aproximadamente a los 15 y 18 minutos después de iniciar la inyección de acetocetato de Carbono 11 e inyecte suero salino heparinizado en el catéter después de cada muestreo para evitar la coagulación de la sangre. Anote el tiempo al inicio y al final del muestreo sanguíneo y calcule el tiempo intermedio. Las muestras deben centrifugarse a 6.000 RPM durante cinco minutos para recolectar el plasma.Luego, se miden las cuentas de radiactividad utilizando un contador gamma calibrado con el escáner de PET. Después del escaneo con acetato de carbono 11, espere un período de 20 minutos para asegurar que la mayor parte de la radiactividad haya decaído. Durante este tiempo, usando una solución concentrada de FDG, prepare una jeringa de aproximadamente 50 megal.Nuevamente, ajuste el volumen con suero salino y configure la bomba de infusión como se describió anteriormente. Ahora inicie una adquisición dinámica con una duración total de 40,5 minutos, incluyendo nuevamente 30 segundos antes de la inyección. Recolecte dos muestras de sangre de 200 microlitros aproximadamente a los 30 y 35 minutos después de iniciar la inyección de FDG.Luego, al final de la adquisición de FDG, tome una muestra final de sangre de 200 microlitros. Una vez completada la exploración, reconstruya las imágenes PET según el siguiente marco temporal: secuencias de uno por 30, 12 por cinco, ocho por 30 y n por 300 segundos, donde n equivale a tres para la adquisición de ACETOACETATO con carbono 11 y n equivale a siete para la adquisición de FDG. Para comenzar el análisis, utilice el software P mode o un sistema equivalente para el análisis de imágenes PET de animales pequeños con el fin de generar una curva de actividad temporal plasmática.Primero cargue los datos de FDG y luego algunos cuadros de imagen para los primeros 60 segundos posteriores a la inyección, cuando el trazador se encuentra principalmente en la sangre. A continuación, utilizando una herramienta de dibujo manual, dibuje un volumen de interés o VOI en la cavidad del ventrículo izquierdo, aproximadamente un milímetro hacia el interior del borde del compartimento sanguíneo. Esto asegura que no se incluya tejido y evita que la radiactividad tisular se derrame hacia el compartimento sanguíneo.Luego, copie el VOI en toda la serie de imágenes dinámicas y genere una curva de radioactividad como función del tiempo. A continuación, en una hoja de cálculo, utilice las cuentas de radioactividad de las dos muestras de plasma tomadas durante la adquisición para corregir la curva de actividad temporal del plasma. Utilice la ecuación que se muestra aquí.Verifique también si hay radiactividad residual procedente del acetato de carbono 11 presente en los primeros 30 segundos del escaneo de FDG antes de la inyección. De ser así, reste el siguiente factor de todos los intervalos de tiempo posteriores de la curva de actividad temporal. A continuación, cargue los 28 intervalos de tiempo de FDG en la misma orientación que las imágenes de RM y calcule la imagen sumada de FDG.Luego realice la co-registración automática de la imagen sumada de FDG sobre las imágenes de RM. Aplique la transformación a todos los fotogramas individuales de las imágenes de FDG y guarde la transformación, que posteriormente se aplicará a las imágenes de acetocetato de carbono 11. Esto es necesario debido al carbono 11.Las imágenes de acetato tienen una baja relación señal-ruido y la co-registración automática es difícil. A continuación, utilizando software de segmentación, seleccione los datos de MRI y elija el plano preferido para el dibujo manual. Puede utilizarse la herramienta de dibujo manual o semiautomática según el cerebro, el tamaño de la región y el contraste de la imagen.Localice las estructuras cerebrales según un segmento estándar de atlas cerebral de rata, la corteza cerebral completa, el hipocampo, el satú y el cerebelo como se muestra aquí, u otras regiones según sea necesario. Guarde las VOI, que se aplicarán a las imágenes coregistradas de FDG y acetato de carbono-11. Primero, aplique las VOI a las imágenes de FDG coregistradas.Seleccione las estadísticas VO i para visualizar la curva de actividad temporal cerebral si es necesario. Corrija la curva restando la radioactividad media corregida por decaimiento de los primeros 30 segundos de todos los intervalos de tiempo posteriores para realizar un cálculo de la tasa metabólica cerebral, cargue las curvas de actividad temporal cerebral y plasmática correspondientes. Luego, seleccione el modelo cinético de trazado de LAC y establezca la constante agrupada en 0.48 y la concentración plasmática correspondiente.Establezca la desviación relativa máxima desde el gráfico plac en un 5 % y ajuste los datos al modelo. A continuación, realice la co-registración de la acetacetato de carbono 11 con MRI. Primero, calcule la imagen sumada de FDG de los 24 primeros intervalos de tiempo para tener el mismo número de cuadros que la exploración de acetacetato de carbono 11.Luego, utilice el proceso de transformación de FDG a MRI para la co-registración de imágenes de acetato de carbono 11. Repita los cálculos de la curva de actividad temporal plasmática y los pasos de co-registración para las imágenes de acetato de carbono 11. Aplique la transformación de FDG a todos los fotogramas individuales de las imágenes de acetato de carbono 11.Finalmente, utilice las voces FDG guardadas y, nuevamente, calcule la tasa metabólica cerebral, estableciendo la constante agrupada en uno. Aquí podemos observar que durante el proceso de co-registro, las imágenes de RM permanecen fijas y las imágenes de PET se mueven debido a un alineamiento en el plano axial. Este gráfico muestra la modelización cinética de la captación cerebral total de FDG.Tras la captación cerebral, se alcanza el estado estacionario utilizando el software en modo P. La curva resulta en una línea recta cuya pendiente representa el flujo hacia el cerebro. Los valores típicos de flujo hacia el cerebro y del volumen de distribución en todo el cerebro para la FDG son aproximadamente 0,0165 por minuto a la menos uno y alrededor de 0,6425 mililitros de sangre por mililitro de tejido, respectivamente.Se espera que la tasa metabólica cerebral de glucosa en todo el cerebro sea aproximadamente de 25 micromoles por minuto por 100 gramos siguiendo este procedimiento. Se pueden realizar otros métodos, como la extracción de sangre occidental, para responder preguntas adicionales. Por ejemplo, si la expresión de los transportadores cerebrales de glucosa y cuerpos cetónicos se modifica en una condición específica.Con el desarrollo de esta técnica, hemos abierto una nueva ventana para investigadores interesados en el metabolismo de antígenos cerebrales, que les permite estudiar los procesos fisiológicos y patológicos relacionados con el envejecimiento, las enfermedades neurodegenerativas y el desarrollo y tratamiento de tumores en roedores y otros modelos animales. El trabajo con radiación requiere precauciones adicionales. Manipulación del trazador radiactivo detrás del blindaje de plomo.Es obligatorio usar un dosímetro corporal y uno de anillo para este experimento. Realizar encuestas de personal y de área utilizando un contador Geiger es fundamental para mantener un área de trabajo libre de contaminación.

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Neurociencia

El daño cerebral resultante de la isquemia cerebral puede ser visualizado y estudiado de forma no invasiva en ratas utilizando tomografía preclínica por emisión de positrones junto con la sonda radiactiva inyectable, 18F-fluorodesoxiglucosa. Además, el uso de herramientas de software modernas que incluyen plantillas cerebrales de volumen de interés (VOI) aumenta drásticamente la información cuantitativa obtenida de estos estudios.

De imagen no invasivas y Análisis de la isquemia cerebral en ratas vivas utilizando Tomografía por emisión de positrones con<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

El método presentado aquí utiliza simultánea tomografía por emisión de positrones y la resonancia magnética. En el modelo de hipoxia-isquemia cerebral, cambios dinámicos en el metabolismo de la glucosa y de difusión se producen durante y después de la lesión. El daño en evolución e irreproducible en este modelo requiere la adquisición simultánea si los datos de imágenes multimodales significativas son a adquirir.

Simultánea de imágenes PET / RM Durante cerebral del ratón hipoxia-isquemia

Aplicamos estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr) al hemisferio unilateral del cerebro de rata, colocando una bobina en forma de 8 de 25 mm a 1 cm lateral al vértice en la línea biauricular y angulando la bobina 45°. Se utilizó un sistema interno de refrigeración por agua para la EMTr durante más de 20 minutos.

La estimulación magnética transcraneal repetitiva en el Hemisferio unilateral de cerebro de rata

La síntesis de proteínas es un proceso biológico crítico para las células. En el cerebro, es necesario para los cambios adaptativos. La medición de las tasas de síntesis de proteínas en el cerebro intacto requiere consideraciones metodológicas cuidadosas. Aquí presentamos el método autoradiográfico cuantitativo L-[1-14C]-leucina para la determinación de las tasas regionales de síntesis de proteínas cerebrales in vivo.

Método autoradiográfico cuantitativo para la determinación de las tasas regionales de síntesis de proteínas cerebrales in Vivo

Después de comprobar por sangre oxígeno-nivel-dependiente funcional resonancia magnética (fMRI en negrilla) que el correspondiente barril somatosensorial corteza área (llamado S1BF) está correctamente activado, el principal objetivo de este estudio es cuantificar el contenido de lactato fluctuaciones en los cerebros de rata activado por espectroscopia de resonancia magnética localizada del protón (1H-MRS) en el T.

Espectroscopia de resonancia magnética funcional en 7 T en la corteza del cañón de rata durante la activación de la barba

Este manuscrito describe dos protocolos de administración de radiosonda para FDG-PET (infusión constante y bolo más perfusión) y los compara con la administración de bolos. Las resoluciones temporales de 16 s se pueden lograr utilizando estos protocolos.

Radiotracer Administración para La Tomografía por Emisión de Positrones de Alta Resolución Temporal del Cerebro Humano: Aplicación a FDG-fPET

Este protocolo tiene como objetivo monitorear los cambios in vivo de mielina (desmielinización y remilinación) mediante imágenes de tomografía por emisión de positrones (PET) en un modelo animal de esclerosis múltiple.

Imágenes de tomografía por emisión de Positron para la medición in vivo del contenido de mielina en el modelo de rata de lysolecitina de esclerosis múltiple

Este protocolo describe un método para obtener datos estables de resonancia magnética funcional en estado de reposo (rs-fMRI) de una rata que utiliza dosis bajas de isoflurano en combinación con dosis bajas de dexmedetomidina.

Adquisición de datos de resonancia magnética funcional en estado de reposo en la rata

Aquí, presentamos un protocolo experimental de imagen para la cuantificación de la función cardíaca y la morfología utilizando tomografía por emisión de positrones de alta resolución / tomografía computarizada para animales pequeños. Se consideran tanto ratones como ratas, discutiendo los diferentes requisitos de los agentes de contraste de tomografía computarizada para las dos especies.

Tomografía por emisión de positrones cardíacos de alta resolución/tomografía computarizada para animales pequeños

Las mediciones cuantitativas del metabolismo del oxígeno y la glucosa mediante PET son tecnologías establecidas, pero los detalles de los protocolos prácticos están escasamente descritos en la literatura. Este artículo presenta un protocolo práctico implementado con éxito en un escáner de tomografía computarizada por emisión de positrones de última generación.

Estudios multitrazador del metabolismo del oxígeno y la glucosa en el cerebro mediante un escáner de tomografía computarizada por emisión de positrones durante el tiempo de vuelo

La adquisición de datos de tomografía dinámica por emisión de positrones (PET) y su reconstrucción en marcos de tiempo permite el análisis de la conectividad metabólica del cerebro a nivel de un solo sujeto. Describimos un método para adquirir datos PET dinámicos de [18F]FDG del cerebro de rata y obtener una matriz de conectividad a través de la extracción de curvas de tiempo-actividad de volúmenes de interés.

Estudio de la conectividad metabólica del cerebro mediante tomografía dinámica por emisión de positrones con 2-desoxi-2-[18F]fluoro-D-glucosa a nivel de un solo sujeto

Aprende a medir cuantitativamente la captación regional de glucosa y cetonas en el cerebro de ratas mediante PET-MRI dual trazador. Este protocolo permite analizar el metabolismo energético cerebral durante el envejecimiento.

Un Protocolo de PET-MRI Dual trazador para la medición cuantitativa de la Regional del cerebro Energía Sustratos captación en la rata (Video) | JoVE Journal

Un Protocolo de PET-MRI Dual trazador para la medición cuantitativa de la Regional del cerebro Energía Sustratos captación en la rata

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