Imagerie par tomographie par émission de positons du cerveau humain à l’aide d’un radiotraceur

Résumé

Source : Jamadar, S. et. al. Administration de radiotraceurs pour la tomographie par émission de positons à haute résolution temporelle du cerveau humain : application à la FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019)

Cette vidéo démontre la quantification du métabolisme du glucose dans le cerveau à l’aide de la tomographie par émission de positons (TEP). Le participant reçoit une perfusion du traceur F-18 fluorodésoxyglucose (FDG) pendant le balayage. Le FDG s’accumule dans les neurones actifs et émet des positrons lors de la désintégration du F-18. Ces positrons interagissent avec les électrons, produisant des photons détectés par le scanner TEP pour créer des cartes d’activité cérébrale à haute résolution.

Protocole

Toutes les procédures impliquant des participants humains ont été effectuées conformément aux directives institutionnelles, nationales et internationales en matière de bien-être humain et ont été examinées par le comité d’examen institutionnel local.

1. Équipement et personnel requis

1. Voir le tableau des matériaux pour la salle de scanner, le laboratoire de radiochimie et les matériaux généraux. Un fournisseur commercial a été utilisé pour le radiotraceur.
2. Dans l’environnement simultané d’imagerie par résonance magnétique et de tomographie par émission de positons (IRM-TEP), faites appel à quatre personnes : un radiographe (GR) pour effectuer l’examen, un technologue en médecine nucléaire (NMT) pour superviser l’administration du radiotraceur et l’acquisition d’échantillons de sang, un assistant de laboratoire (AL) pour faire tourner le sang et un assistant de recherche (AR) chargé de superviser la conception expérimentale et la présentation du stimulus.

2. Préparation

1. Préparation de la dose de traceur par le NMT
   1. Calculez le volume de perfusion qui sera administré au cours de l’examen. Dans ce protocole, le débit de perfusion est de 0,01 mL/s sur 95 min. Ainsi, dans un balayage de 95 minutes, les participants reçoivent 0,01 ml/s x 60 s x 95 min = 57 ml.
   2. Calculer la dose de traceur qui sera diluée dans la solution saline administrée. Dans ce protocole, une dose totale de 260 MBq est administrée au participant sur une période de 95 min. Cette dose a été choisie pour limiter l’exposition aux rayonnements à 4,9 mSv, afin de rester dans la catégorie des « risques faibles » selon les directives de l’Agence australienne de radioprotection et de sûreté nucléaire (ARPANSA) pour l’exposition des humains aux rayonnements ionisants. Correction de la décroissance de 260 MBq à partir du point de mi-perfusion (47,5 min) jusqu’à T0. À l’aide de l’équation 1, calculez A₀ Où A_t est la radioactivité (MBq) à mi-temps de la perfusion, A₀ est la radioactivité initiale et λ est la constante de désintégration radioactive spécifique au traceur. Pour le FDG, la valeur de est λ ≈ 0,693/T_1/2. T_1/2 est la demi-vie de ¹⁸F (110 min).
      REMARQUE : Dans cet exemple, A_t = 260 MBq, λ = 0,693/110 et t = -47,5, donc A₀ = 350,942 MBq.
   3. Calculer la dose de radiotraceur requise pour le sac de solution saline de 100 mL qui sera utilisé pour administrer la dose au participant. Le radiotraceur requis pour le sac salin est dilué jusqu’à un volume total de 5 mL et aspiré dans une seringue de 5 mL. Par conséquent, pour le sac de solution saline de 100 mL, le facteur de dilution est le volume de solution saline (100 mL) en plus du volume de 5 mL de la seringue avec radiotraceur. Ce volume total de 105 mL est divisé par le volume de perfusion de 57 mL (c.-à-d. 105 mL/57 mL = 1,842). Ainsi, la radioactivité totale dans un volume de 5 mL requis pour l’ajout au sac de 100 mL est A₀ x le facteur de dilution (c.-à-d. 350,942 MBq x 1,842 = 646,44 MBq). Ajouter aseptiquement le radiotraceur dans le sac salin.
      REMARQUE : Il est important de noter que l’activité calculée de 646,44 MBq qui est ajoutée au sac salin est l’activité requise au début de la perfusion. Généralement, les doses de ce protocole sont préparées entre 15 minutes et 1 heure avant l’administration. Par conséquent, il est important de tenir compte de la désintégration du radio-isotope. Équation 1 de la section 2.1.2. peut être utilisé pour tenir compte de cela, où le temps (t) est le nombre total de minutes entre la préparation de la dose et le moment où l’activité sera administrée, A_t = 646,44 MBq, en résolvant A₀.
   4. Préparez la dose d’amorçage. Retirer 20 ml du sac dans une seringue et le boucher. Calibrez cette seringue de 20 ml et étiquetez-la. La seringue est calibrée comme un contrôle de référence pour s’assurer que la radioactivité est uniformément dispersée dans le sac salin
   .
   5. Préparez la dose. À l’aide d’une seringue de 50 ml, prélevez 60 ml du sac et couvrez-le d’un bouchon Combi rouge. Cette seringue n’est pas calibrée, car la concentration de la radioactivité est connue à partir du moment où elle a été ajoutée au sac de solution saline (étape 2.1.3). Conservez les deux seringues dans le laboratoire de radiochimie jusqu’à ce qu’elles soient prêtes à passer à l’examen.
      REMARQUE : Il est possible de prélever un volume de 60 ml dans une seringue de 50 ml, car les seringues Terumo sont marquées à 20 % au-dessus du volume indiqué sur l’étiquette (c.-à-d. qu’une seringue de 50 ml est marquée à 60 ml).
   6. Préparez la dose de référence. Remplissez une fiole jaugée de 500 mL avec environ 480 mL d’eau distillée. Prélevez 10 MBq de fluorodésoxyglucose ¹⁸°F (¹⁸F-FDG) dans une seringue, corrigée en fonction de l’heure de début de l’analyse (à l’aide de l’équation 1), et ajoutez-la dans le ballon. Complétez le volume jusqu’à 500 ml avec plus d’eau distillée et mélangez soigneusement. Apposer des étiquettes avant et après l’étalonnage de la seringue.
2. Préparation de la salle de scanner par le NMT
   1. Une fois que le participant est positionné dans le scanner, il y a très peu de place pour manipuler ou sauver la ligne pour la perfusion ou les échantillons de sang en cas de blocage. Préparez la salle du scanner pour minimiser les risques de blocage de la ligne.
   2. Assurez-vous que tout le matériel de prélèvement sanguin est à portée de main du lieu de prélèvement. Placez des coussinets à l’extrémité de la canule et sur toute surface qui contiendra des récipients de sang. Placez les poubelles pour les déchets ordinaires et les déchets biologiques dangereux à portée de main du site de collecte de sang.
3. Préparation de la pompe à perfusion par le NMT
   1. Installez la pompe à perfusion dans la salle du scanner du côté qui sera connecté au participant. Construisez des briques de plomb autour de la base de la pompe et placez le bouclier de plomb devant la pompe. Connectez la tubulure de la pompe à perfusion qui délivre la perfusion au participant et assurez-vous que le débit de perfusion correct a été entré. Pour ce protocole, le débit est de 0,01 mL/s.
   2. Amorcez le tube avant qu’il ne soit connecté à la canule du participant. Connectez la dose d’amorçage de 20 mL à la pompe à perfusion. À l’extrémité de la tubulure qui sera reliée au participant, fixez un robinet à trois voies et une seringue vide de 20 ml. Assurez-vous que le robinet est positionné de manière à permettre à la solution de ¹⁸F-FDG de s’écouler de la dose d’amorçage à travers la tubulure et de s’accumuler uniquement dans la seringue vide.
   3. Préréglez la pompe à perfusion pour amorcer un volume de 15 ml. Sélectionnez le bouton d’amorçage de la pompe et suivez les instructions pour amorcer la ligne.
   4. Fixez la seringue de 50 ml à la pompe à perfusion à la place de la dose d’amorçage. La dose amorcée de 15 mL sur le robinet à trois voies peut y rester jusqu’à ce que le participant soit prêt à être connecté à la pompe.
4. Préparation des participants par le NMT, l’AR et le RG
   1. Conseille aux participants de jeûner pendant 6 h et de ne consommer que de l’eau (environ deux verres) avant l’examen.
   2. Demandez à l’AR d’effectuer les procédures de consentement et d’acquérir des mesures supplémentaires (p. ex., enquêtes démographiques, batteries cognitives, etc.). Demandez au TSN et au GR d’effectuer les contrôles de sécurité, au TCN d’examiner l’innocuité de la TEP (p. ex., exclusion en cas de grossesse, de diabète, de chimiothérapie ou de radiothérapie au cours des 8 semaines précédentes et allergies connues) et au TCM d’examiner la sécurité des participants à l’IRM (p. ex., exclusion en cas de grossesse, implants métalliques médicaux ou non médicaux, implants dentaires non amovibles, claustrophobie).
   3. Canulez le participant.
      1. Utilisez deux canules : l’une pour l’administration de la dose et l’autre pour le prélèvement sanguin. La canule la plus appropriée varie d’un participant à l’autre, mais la veine la plus appropriée doit être réservée au prélèvement sanguin. Une canule de 22 G est la taille minimale préférée. Prélever un échantillon de sang de base de 10 ml pendant la canule. Débranchez tous les rinçages salins sous pression pour maintenir la perméabilité de la conduite.
      2. Testez le taux de sucre dans le sang du participant et d’autres mesures sanguines de base (par exemple, l’hémoglobine) à partir de l’échantillon de référence.
5. Positionnement du participant dans le scanner par le RG et le NMT
   1. Avoir le RG positionner le participant dans l’alésage du scanner. Pour les balayages longs, il est impératif d’assurer le confort afin de réduire le risque d’abandon du participant et les artefacts de mouvement dus à l’inconfort. Le participant doit être recouvert d’une couverture jetable pour maintenir une température corporelle confortable.
   2. Demandez au NMT de rincer la canule pour s’assurer qu’elle est perméable et qu’elle présente une résistance minimale avant de connecter la ligne de perfusion. Une fois connecté, le tube peut être légèrement collé près du poignet. Demandez au participant de garder son bras tendu. Utilisez des supports tels que de la mousse ou des coussins pour plus de confort. Demandez également au NMT de vérifier la canule qui sera utilisée pour les échantillons de plasma afin de s’assurer qu’elle est capable de prélever du sang avec une résistance minimale. Il peut être nécessaire de connecter un tube d’extension amorcé avec une solution saline normale pour rendre la canule plus accessible pendant que le participant est dans le scanner. Si cela est nécessaire, il faut vérifier qu’il n’y a pas de fuites.
   3. Une fois que le sujet est dans l’alésage du scanner, demandez au NMT de vérifier qu’il a un accès approprié aux deux canules.
   4. Demandez au NMT d’aviser le RG et l’AR s’il y a des problèmes avec la canule de prélèvement sanguin, la canule de perfusion ou la pompe à perfusion (p. ex., occlusion, batterie, extravasation) à tout moment pendant l’examen.

3. Scanner le participant

1. En commençant l’examen avec la NMT, le RG et le RA
   1. Au début de l’examen, placez le NMT dans la salle de scanner pour surveiller l’équipement de perfusion. Assurez-vous que le NMT porte une protection auditive et utilise l’écran de barrière pour minimiser l’exposition aux rayonnements de la dose, dans la mesure du possible.
   2. Pendant que le RG effectue le balayage d’alignement de piste pour s’assurer que le participant est dans la bonne position, vérifiez les détails de l’acquisition de la TEP (p. ex., durée du balayage, collecte de données en mode liste, isotope correct).
   3. Concevez le protocole de manière à ce que l’acquisition de la TEP commence avec la première séquence d’IRM. Le GR prépare et démarre la séquence d’IRM. L’heure de début de l’acquisition de la TEP de 95 minutes est verrouillée dans le temps au début de la séquence IRM. Si nécessaire, le NMT doit délivrer le bolus au moment de l’acquisition de la TEP (Figure 1).
   4. Démarrez la pompe à perfusion. Le RG doit signaler au NMT (par exemple, au moyen d’un signe de pouce levé) de démarrer la pompe 30 s après le début de l’acquisition de la TEP. Ce protocole démarre la pompe à perfusion 30 s après l’heure de début de l’analyse afin de fournir un tampon de sécurité en cas d’échec de l’analyse. Cela permet également de s’assurer que la première image prise lors de la TEP indexe le cerveau avant l’administration du radiotraceur pour une collecte complète des données de la courbe temps-activité. Demandez à la NMT d’observer la pompe pour s’assurer qu’elle a commencé à perfuser le ¹⁸F-FDG et qu’il n’y a pas d’occlusion immédiate de la ligne.
   5. Demandez à l’AR d’initier tout stimulus externe au moment convenu (c’est-à-dire au début d’un cycle fonctionnel ou d’un bloc expérimental) et de calculer les temps pour les échantillons de sang. Demandez à l’AR de calculer le temps prévu pour chaque échantillon de sang et d’en fournir des copies au NMT et à l’assistant de laboratoire. Demandez à l’AR de s’assurer que le NMT prélève les échantillons de sang à peu près au bon moment et surveille l’équipement (p. ex., pompe à perfusion, stimulus) pour détecter tout signe d’erreur.

Résultats

Figure 1 : Organigramme des procédures pour les expériences FDG-fPET. En haut : procédures de présélection des participants avant le recrutement de l’étude. En bas : procédures pour les protocoles bolus uniquement (à gauche), perfus...

Matériaux