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

El metabolismo cerebral de la glucosa y el oxígeno está estrechamente involucrado en muchos procesos fisiológicos y patológicos en el cerebro. Nuestra investigación ayuda a comprender cómo está involucrado en el envejecimiento y si retrasa la biodegeneración auxiliar en el cerebro. Utilizamos la tomografía por emisión de positrones que nos ayuda y nos permite estudiar el metabolismo en humanos in vivo.

Las mediciones del metabolismo del cerebro humano in vivo, tradicionalmente requerían técnicas invasivas, incluso incluyendo catéteres serpenteados en los vasos del cerebro. Las imágenes han cambiado todo eso. Ahora, la PET y la resonancia magnética son los dos métodos más utilizados para estudiar el metabolismo del cerebro humano in vivo.

Nuestro protocolo aborda las necesidades de investigación para la cuantificación absoluta en el metabolismo, de modo que las mediciones fisiológicamente significativas del volumen sanguíneo, la extracción de oxígeno tisular, el flujo sanguíneo y la tasa metabólica de utilización de glucosa se puedan comparar entre sujetos, estudios y modalidades y metodologías. En comparación con SUVR, nuestro protocolo proporciona mediciones fisiológicas que se pueden evaluar con la información existente de la literatura publicada. Estos informan metodologías futuras que pueden tener variaciones de instrumentación. Lo más importante es que nuestras mediciones son informativas sobre la variabilidad en las poblaciones de estudio en humanos, especialmente la variabilidad provocada por los procesos de la enfermedad.

Nuestros avances en imágenes PET nos permiten investigar más específicamente cómo el metabolismo de la glucosa y el oxígeno se ve afectado en regiones específicas del cerebro humano por el envejecimiento, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de la sustancia blanca. La resolución de los escáneres PET de última generación ahora es comparable a la resonancia magnética funcional, y esto nos permite integrar nuestra comprensión del metabolismo y la función cerebral de una manera multimodal.

[Presentador] Para comenzar, prepare el recipiente de almacenamiento de gas blindado equipado con un calibrador de dosis de picoamperímetro. Conecte los fuelles expandibles a la línea de nailon rígida de diámetro estrecho del ciclotrón y a un tubo de polímero plástico semirrígido de gran diámetro que se mantiene sujeto, excepto durante la administración. Coloque un filtro de partículas que capture virus en línea con el tubo de gran diámetro y coloque una boquilla de plástico desechable en el extremo del tubo. Reciba radiofármacos gaseosos en el contenedor de gas desde la instalación del ciclotrón. Comience la preparación de la exploración PET-CT informando al participante sobre la importancia de evitar los movimientos de la cabeza durante el proceso de exploración. Asegúrese de que el participante siga todos los protocolos estándar para la exploración PET-CT humana. Coloque al participante para permitir que se coloque con la cabeza o los pies primero. A continuación, ayude al participante a acostarse en la mesa de pórtico baja. Antes de que la mesa del pórtico se mueva hacia la placa del escáner, verifique la integridad de todas las líneas arteriales y venosas. Mantener una conexión continua de las líneas arteriales con fuentes salinas presurizadas. Verifique la comodidad del participante asegurando una amortiguación adecuada para colocar la cabeza, el cuello, la columna vertebral, las caderas y la flexión de las piernas. Después de que el participante coloque cómodamente la cabeza sobre reposacabezas de espuma libremente ajustables, asegure su frente a la mesa de pórtico con una envoltura elástica autoadhesiva y autoextraíble. Indique al participante una vez más que evite cualquier movimiento de la cabeza durante la exploración. Deje que la mesa del pórtico pase a través del orificio del escáner hasta que las extremidades y el torso del participante estén más allá del pórtico CT y su cabeza esté centrada dentro del pórtico. Ahora, con el participante correctamente colocado en el pórtico de TC, realice la tomografía computarizada. Una vez realizada la tomografía computarizada, pase la mesa del pórtico más allá del orificio del escáner hasta que la cabeza del participante descanse en el centro del pórtico PET. Proceda a realizar tomografías computarizadas y tomografías por emisión de positrones. Supervise y evalúe continuamente la comodidad del participante durante la exploración a través de una comunicación verbal mínima. Para comenzar, coloque al participante del estudio en el escáner PET-CT. Para administrar los radiofármacos gaseosos como bolos, utilizando el calibrador de dosis de picoamperímetro, controle la actividad de cada gas administrado al fuelle expandible hasta que alcance su punto máximo, y luego espere a que la actividad caiga por debajo de la dosis máxima de 55 milicurios permitida por el Comité de Investigación de Drogas Radiactivas. Comience la exploración inmediatamente antes del inicio de la inhalación para garantizar la adquisición del inicio de la curva de tiempo-actividad. Obtenga de seis a siete minutos de curva de actividad temporal para las emisiones con la configuración del marco que se muestra en la pantalla. Después de colocar la boquilla en la boca del participante, pídale que forme un sello hermético alrededor de la boquilla con los labios antes de inhalar tanto como sea posible. Pídales que contengan la respiración durante unos segundos para permitir que los pulmones absorban el radiofármaco. Pídale al participante que exhale nuevamente a través del tubo, soplando radiofármaco gaseoso residual nuevamente en el fuelle. Después de sujetar el tubo, recupéralo del participante. Controle la actividad del gas en el fuelle desde el inicio de la inhalación hasta el final de la exhalación. Calcule la dosis total administrada por la diferencia en las actividades y apunte a una dosis total que exceda los 20 milicurios. Monitorizar las mediciones arteriales para las curvas nominales de tiempo-actividad después de administrar las dosis de gas deseadas. Después de colocar al participante del estudio en el escáner PET-CT, prepare todos los dispositivos necesarios para las mediciones arteriales de las actividades radiofarmacéuticas. Verifique la integridad de todas las conexiones y verifique el cebado para asegurarse de que no entren burbujas de aire en la arteria radial ni interfieran con el bombeo peristáltico durante la extracción de sangre. Para el detector gamma, use juegos de extensión de catéter de microcalibre apropiados. Establezca el límite de presión de oclusión máximo permitido para la bomba peristáltica y, si se trata de una bomba de infusión que funciona con direcciones de flujo invertidas, seleccione el caudal mínimo para mantener el recipiente abierto. Inmediatamente antes de administrar radiofármacos, cierre la llave de paso de la bolsa de presión y monitoree, y opere la bomba a 300 mililitros por hora. Confirme la extracción de sangre de la arteria radial y su paso a través de los conjuntos de catéteres de extensión al detector gamma y la bomba de recolección. Mientras bombea a 300 mililitros por hora, verifique las mediciones de actividad en los detectores gamma para cada radiofármaco administrado durante el tiempo apropiado, según el trazador de radio en particular. Después de cada medición arterial, reconfigure las líneas arteriales para enjuagar el catéter de la arteria radial, seguido del circuito de la línea de suministro a los detectores gamma y la bomba. Para el circuito aislado a través de la bomba, establezca las velocidades de la bomba en 300 mililitros por hora. Los radiofármacos administrados se incorporaron fácilmente a mapas no cuantitativos de actividades específicas. Las curvas de tiempo-actividad de todo el cerebro ayudaron a identificar movimientos significativos de la cabeza y proporcionaron rasgos característicos de los trazadores después de la corrección de la descomposición.