Radiotracer Administración para La Tomografía por Emisión de Positrones de Alta Resolución Temporal del Cerebro Humano: Aplicación a FDG-fPET
22 de octubre de 2019
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.
El advenimiento de los escáneres simultáneos de RM/PET ha despertado un renovado interés en la imagen FDG-PET en la neurociencia cognitiva. Con estos desarrollos, los investigadores se han centrado en mejorar la resolución temporal de FDG-PET para abordar los estándares de BOLD fMRI. Las adquisiciones tradicionales de FDG-PET utilizando el método bolo proporcionan una medida estática de la absorción de glucosa promediada a lo largo del período de exploración.
En este protocolo, describimos dos métodos alternativos de adquisición de FDG-PET: infusión constante e infusión híbrida de bolos. Estas técnicas proporcionan una resolución temporal superior de hasta 16 segundos que se compara muy favorablemente con el enfoque tradicional del bolo. La mejor resolución temporal lograda con estos protocolos de administración proporcionará información importante sobre el uso dinámico de la energía de glucosa en el cerebro.
Para comenzar, haga que el tecnólogo de medicina nuclear o NMT tenga en cuenta el inicio estimado de la exploración mientras prepara la dosis. Para preparar la dosis, añada asépticamente la radiosonda a la bolsa de solución salina. A continuación, prepare la dosis de cebado retirando 20 mililitros de la bolsa en una jeringa y tapéelo.
Calibre esta jeringa y etiqueta de 20 mililitros. A continuación, para preparar la dosis, utilice una jeringa de 50 mililitros para extraer 60 mililitros de la bolsa y tapa con un tapón combi rojo. Guarde ambas jeringas en el laboratorio de radioquímica hasta que estén listas para escanear.
A continuación, prepare la sala del escáner para asegurarse de que todos los equipos de recolección de sangre estén al alcance del sitio de la colección. Coloque las almohadillas inferiores en cualquier superficie que retenga los recipientes sanguíneos y coloque los recipientes para residuos regulares y residuos biopeligrosos al alcance del sitio de recolección de sangre. Configure la bomba de perfusión en la sala del escáner en el lado que se conectará al participante.
Construir ladrillos de plomo alrededor de la base de la bomba y colocar el escudo de plomo delante de la bomba. Conecte el tubo de la bomba de perfusión que suministrará la perfusión al participante y asegúrese de que se ha introducido la velocidad de perfusión correcta. A continuación, conecte la dosis de cebado de 20 mililitros a la bomba de perfusión.
En el extremo del tubo que se conectará al participante, coloque un grifo de tres vías y una jeringa vacía de 20 mililitros. Asegúrese de que el grifo esté colocado para permitir que la solución de FDG fluya de la dosis de cebado a través del tubo y recoja sólo en la jeringa vacía. Ajuste previamente la bomba de perfusión para preparar un volumen de 15 mililitros y seleccione el botón principal de la bomba.
Siga las indicaciones para preparar la línea. Por último, adjunte la jeringa de dosis de 50 mililitros a la bomba de perfusión en lugar de la dosis de cebado. Comience escoltando al participante al área de pruebas.
Llevar a cabo el procedimiento de consentimiento informado y completar las pantallas de seguridad con el participante. Haga que la NMT revise la seguridad para la exploración de PET y luego haga que el radiógrafo revise la seguridad para la exploración por RMN con el participante, como la exclusión para el embarazo, implantes metálicos médicos o no médicos. A continuación, puedeular al participante con dos cánulas de calibre 22, una para la administración de dosis y la otra para el muestreo de sangre.
Recoja una muestra de sangre basal de 10 mililitros mientras cula y desconecte todos los lavados salinos bajo presión para mantener la patencia de la línea. A continuación, coloque al participante en el escáner y cúbralo con una manta desechable para mantener una temperatura corporal cómoda. Enjuague la cánula para asegurarse de que es patente con una resistencia mínima antes de conectar la línea de perfusión.
Pegue el tubo en la muñeca del participante e indíquele que mantenga el brazo recto durante la exploración. Compruebe la cánula que se utilizará para las muestras de plasma para asegurarse de que es capaz de extraer sangre con una resistencia mínima. Al comienzo de la exploración, sitúe la NMT en la sala del escáner para monitorear el equipo de perfusión.
Asegúrese de que la NMT use protección auditiva y utilice el escudo de barrera para minimizar la exposición a la radiación de la dosis siempre que sea posible. Realice el análisis del localizador para asegurarse de que el participante está en la posición correcta y compruebe los detalles de la adquisición de PET. A continuación, señale a la NMT que inicie la bomba de perfusión 30 segundos después del inicio de la adquisición de PET.
Haga que el NMT observe la bomba para asegurarse de que ha comenzado a infundir el FDG y asegurarse de que no hay oclusión inmediata de la línea. Inicie cualquier estímulo externo, como el inicio de una carrera funcional, y calcule los tiempos para las muestras de sangre. Tome muestras de sangre a intervalos de tiempo regulares y en el punto medio de recolección, marque esta vez en el formulario de registro como el momento real de la muestra.
Por último, conecte la jeringa de 10 mililitros al vacutainer y luego deposite la sangre en el tubo sanguíneo correspondiente. Enjuague rápidamente la cánula con 10 mililitros de solución salina desconectadas bajo presión para minimizar cualquier posibilidad de coagulación de la línea. En el laboratorio, gire todas las muestras a una fuerza centrífuga relativa de 724 veces g.
Después de girar la muestra, coloque el tubo en el bastidor de pipeteo. Retire la tapa del tubo para no perturbar la separación de la muestra y coloque un tubo de conteo etiquetado en el bastidor. A continuación, asegúrese de que la punta esté bien sujeta a la pipeta y tenga un tejido listo para cualquier goteo.
Pipetear constantemente 1.000 microlitros de plasma del tubo sanguíneo, transferir al tubo de conteo y reemplazar las tapas en el tubo de conteo y el tubo sanguíneo. Por último, coloque el tubo de conteo en el mostrador del pozo y cuente durante cuatro minutos. Deseche cualquier residuo de producto sanguíneo en bolsas de riesgo biológico.
La mayor concentración máxima de radiactividad plasmática se obtuvo utilizando el método bolo y el más pequeño utilizando el método de perfusión constante. Críticamente, los niveles de radiactividad plasmática se mantuvieron durante la mayor duración en el protocolo híbrido de infusión de bolos y se variaron mínimamente durante un período de aproximadamente 40 minutos. Esto demuestra que el protocolo híbrido de perfusión de bolos proporciona una radiactividad plasmática relativamente estable hasta la sensación de la perfusión.
Los resultados del PET indican que el participante híbrido en la perfusión de bolos mostró diferencias más claras entre los ROI en comparación con el bolo y la perfusión sólo participantes. En el protocolo bolo sólo, hay un fuerte aumento en la señal después del bolo. En el protocolo de bolo e infusión, hay un fuerte aumento en la absorción al inicio de la exploración que es de menor magnitud que en el protocolo bolo solamente y la absorción continúa a una velocidad comparativamente más rápida durante la duración de la exploración.
Por último, la señal aumentó aproximadamente linealmente a lo largo del período de grabación para los tres protocolos. La pendiente de la línea era más alta para el protocolo de infusión solamente, intermedio para el bolo solamente, y más pequeño para el bolo y el protocolo de infusión. Esto es coherente con la conclusión de que el protocolo híbrido proporciona una señal más estable a lo largo del período de grabación.
El punto crítico en el protocolo es el inicio de la adquisición. En este punto, el comienzo de la exploración por PET debe ser cronomecanizable al inicio de la secuencia BOLD fMRI, así como al inicio de la presentación de estímulo para facilitar un análisis preciso. Para que los procedimientos caigan correctamente dentro del corto período de tiempo, la comunicación es importante para garantizar que todos los miembros del personal estén adecuadamente preparados antes del inicio de la exploración.
La RMN/PET simultánea requiere la gestión de dos escenarios peligrosos: la presencia del campo magnético fuerte y la administración de radiación a los participantes. Todo el personal y los participantes deben cumplir con las instrucciones del radiógrafo supervisor y tecnólogo de medicina nuclear.
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Descripción general
Este manuscrito describe dos protocolos de administración de radiofármacos para la PET con FDG (infusión constante y bolo más infusión) y los compara con la administración en bolo. Estas técnicas logran una resolución temporal de 16 segundos, proporcionando información importante sobre la dinámica energética del glucosa en el cerebro.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Técnicas de Imagen
- Estudios Metabólicos
Antecedentes
- Los escáneres simultáneos de RM/PET han mejorado la imagenología con FDG-PET.
- Mejorar la resolución temporal es crucial para la investigación en neurociencia cognitiva.
- Los métodos tradicionales con bolo proporcionan medidas estáticas de la captación de glucosa.
- Los nuevos protocolos buscan lograr mediciones dinámicas.
Objetivo del estudio
- Comparar nuevos métodos de adquisición de PET con FDG con enfoques tradicionales.
- Mejorar la resolución temporal para comprender mejor el metabolismo cerebral.
- Proporcionar información sobre la dinámica energética de la glucosa durante tareas cognitivas.
Métodos Utilizados
- Protocolo de infusión constante para FDG-PET.
- Protocolo de infusión híbrida en bolo para FDG-PET.
- Comparación con la administración tradicional en bolo.
- Medición de la resolución temporal hasta 16 segundos.
Resultados Principales
- Nuevos protocolos logran una resolución temporal superior en comparación con el bolo.
- Ahora es posible realizar mediciones dinámicas de la captación de glucosa.
- Mejor comprensión del uso de energía de glucosa en el cerebro.
- Los resultados se comparan favorablemente con los estándares de fMRI-BOLD.
Conclusiones
- Protocolos mejorados de FDG-PET proporcionan información valiosa sobre el metabolismo cerebral.
- Los avances en resolución temporal pueden mejorar la investigación en neurociencia cognitiva.
- Estudios futuros podrían aprovechar estos métodos para el análisis de la actividad cerebral dinámica.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El avance en la resolución temporal en la PET con FDG permite la medición dinámica del metabolismo de la glucosa en el cerebro humano, cerrando la brecha entre la imagenología metabólica y los estándares de resonancia magnética funcional. Esta capacidad apoya la validación de objetivos en la investigación de enfermedades neurodegenerativas y metabólicas al proporcionar biomarcadores cuantitativos y resueltos en el tiempo del uso energético neuronal. Una mayor fidelidad temporal mejora la confianza predictiva en la traducción preclínica a clínica al capturar respuestas metabólicas rápidas a estímulos o intervenciones.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas mediante la correlación de la dinámica de respuesta a la glucosa con estímulos externos con una resolución de 16 segundos.
- Valor operativo: Facilita la reducción de riesgos biológicos mediante la medición directa de las fluctuaciones en la captación de glucosa en regiones cerebrales diana.
- Valor predictivo: Mejora la confianza en los blancos al vincular la cinética del radiotrazador con la actividad cerebral funcional durante tareas cognitivas.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Prepara sistemas biológicos validados para flujos de trabajo posteriores mediante el establecimiento de protocolos reproducibles de administración de radiotrazadores.
- Valor operativo: Aborda la estandarización y escalabilidad de ensayos mediante protocolos definidos de infusión (bolo constante e híbrido) y procedimientos de muestreo sanguíneo.
- Preparación para cribado: Facilita la evaluación confiable de compuestos al permitir la adquisición sincronizada en el tiempo de datos de PET, MRI y estímulos.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Continuidad Translacional: Apoya sistemas relevantes para enfermedades al capturar fluctuaciones en el metabolismo de la glucosa análogas a las señales BOLD de la fMRI.
- Reducción de Riesgos Mecanicistas: Proporciona confianza predictiva en el acoplamiento al blanco mediante mediciones dinámicas de la captación de glucosa durante la presentación del estímulo.
- Avance Ajustado al Riesgo: Orienta las decisiones de avance o detención al cuantificar respuestas metabólicas con precisión temporal adecuada para la correlación entre modalidades.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento temprano al permitir la prueba de hipótesis sobre dianas metabólicas, cuyos resultados alimentan la identificación de compuestos prometedores mediante la evaluación dinámica de biomarcadores.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la aclaración de vías al medir la dinámica de la energía glucídica en respuesta a la activación neuronal.
- Detección: Garantiza la disponibilidad del ensayo mediante la administración estandarizada de radiotrazadores y la adquisición de datos sincronizada temporalmente.
- Análisis: Genera mediciones cuantitativas de la radioactividad plasmática y mapas de respuesta glucídica cortical para la comparación entre condiciones.
- Investigación Traducional: Se conecta con la continuidad preclínica mediante el alineamiento de biomarcadores metabólicos con resolución temporal compatible con fMRI.
- Reutilización Empresarial: Establece una capacidad reutilizable para la validación de dianas metabólicas en programas de indicaciones neurodegenerativas y psiquiátricas.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la validación de objetivos mediante la medición directa y dinámica del metabolismo cerebral de la glucosa.
- Valor operativo: Normalización y reproducibilidad mediante protocolos de infusión definidos y procedimientos de adquisición sincronizados.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o interrupción al reducir la ambigüedad mecanicista en los estudios de interacción con el objetivo.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo posibilitada por biomarcadores metabólicos cuantitativos con resolución temporal comparable a la de la fMRI.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en tecnología de medicina nuclear, radiofarmacia y protocolos de seguridad de MRI/PET.
- Depende de la calibración de la bomba de infusión, la síntesis del radiofármaco y la infraestructura para muestreo sanguíneo.
- Necesita estandarización entre equipos multidisciplinarios de radiografía, medicina nuclear y neurociencia.
- Las consideraciones para la adaptación incluyen la sincronización del cateterismo específico por sujeto y del estímulo.
- Las limitaciones prácticas incluyen los controles de seguridad radiológica y la compatibilidad con el campo magnético en entornos simultáneos de MR-PET.
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