Analisi di ¹⁸FDG PET/CT Imaging come strumento per studiare l'infezione di tubercolosi del micobatterio e trattamento in primati Non umani

L'obiettivo generale di questa tomografia a emissione di positroni, tomografia computerizzata o procedura di analisi delle immagini PET/CT, è studiare il processo patologico e i potenziali metodi di trattamento delle infezioni da Mycobacterium tuberculosis nei primati non umani. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nello studio della tubercolosi, tra cui la localizzazione dell'infezione nel tempo, la riattivazione dalla latenza e l'esito di specifici regimi di trattamento. Il vantaggio principale di questa tecnica è che l'infezione e il trattamento da Mycobacterium tuberculosis possono essere monitorati in tempo reale senza la necessità di necroscopie periodiche degli animali.

Iniziare esportando le immagini PET/CT co-registrate nel software appropriato e aprendo le immagini dal database del software con l'orientamento dell'asse. Fare clic sulla scansione TC e modificare il livello della finestra, la larghezza della finestra in TC polmonare. Il tessuto polmonare diventerà scuro e le caratteristiche anatomiche appariranno più chiare con le vie aeree in nero e la vascolarizzazione in bianco.

Concentrandosi su un lobo alla volta, scorrere l'immagine PET/TC fusa per identificare le lesioni. Le piccole lesioni possono essere distinte dai vasi passando il cursore sopra la struttura in questione e scorrendo su e giù di una o due fette. Se la struttura rimane sotto il cursore, si tratta di una lesione.

Per misurare una lesione di interesse, rimuovere il segnale PET, in modo che sia visibile solo la TC e selezionare lo strumento di lunghezza. Scorrere fino a quando la fetta che contiene la porzione più grande della lesione è visibile e tracciare una lunga linea lungo la lunghezza più lunga della lesione. I dati inclusi in questa regione di interesse rappresenteranno la lunghezza in millimetri del diametro della lesione.

Nel menu della tabella di ricerca a livello di finestra, larghezza finestra e colore, selezionare imposta livello finestra, larghezza finestra manualmente nel menu a discesa livello finestra, larghezza finestra e immettere zero per da e 20 per a, nella finestra di dialogo. Seleziona lo strumento ovale dal menu a discesa dello strumento funzione del pulsante del mouse e scorri sulla lesione per valutare la parte più dura del tessuto. Quindi disegna un ovale attorno alla lesione per ottenere statistiche descrittive per tutti i livelli di soglia specifici all'interno della regione nei voxel.

Per misurare l'avidità totale di FDG polmonare, fare clic in un punto qualsiasi della scansione TC. Nel menu a discesa della regione di interesse, selezionare la segmentazione 3D 2D della regione cresciuta e impostare la soglia inferiore su 1024 e la soglia superiore su 200. Una volta impostate le soglie, fare clic in un punto qualsiasi all'interno del polmone per evidenziare l'intera sezione in verde.

Nella finestra di dialogo dei parametri di segmentazione, fare clic su Calcola per espandere la regione cresciuta da un vetrino all'intero volume polmonare. Quindi, fai clic sulla piccola icona a sinistra del nome della scansione TC e trascina l'icona sulla scansione PET. Quindi, selezionare le regioni di copia di interesse per sovrapporre i polmoni alla scansione PET.

Per riempire le aree ad alta densità del polmone che appaiono come spazi vuoti sulla scansione PET. Nel menu a discesa dell'area di interesse, selezionare le aree di interesse e di chiusura del pennello. Nella finestra pop-up, fai scorrere la freccia su tre in modo che nella parte superiore della casella si legga il raggio dell'elemento strutturante 3 e seleziona Applica a tutte le regioni di interesse con lo stesso nome.

Se necessario, chiudere manualmente gli spazi rimanenti. Quando l'intero polmone è visibile sulla scansione PET, eliminare tutti i pixel al di fuori del polmone, aprire il menu della regione di interesse e selezionare, impostare i valori dei pixel su, fare clic sulla casella di controllo della regione esterna di interesse e impostare tutti i pixel al di fuori della regione di interesse su zero. Per isolare la patologia calda, selezionare nuovamente imposta i valori dei pixel e fare clic sulla casella di controllo delle regioni interne di interesse, facendo clic sulla casella finale, in modo che tutti i valori compresi tra zero e 2,3 siano impostati su zero.

Per assicurarsi che venga misurata solo la patologia della malattia, nel menu della regione di interesse, selezionare elimina tutte le regioni di interesse in questa serie e aumentare la segmentazione 3D della regione 2D. Cambia la soglia inferiore a 2,3 e la soglia superiore a 100 e scorri l'intera finestra PET, facendo clic su qualsiasi patologia e calcolo. Dopo aver ripetuto per ogni area di malattia cardiaca, apri il menu delle regioni di interesse e seleziona Salva regioni di interesse, per salvare l'intera regione polmonare di interesse.

Quindi esporta i valori dei dati grezzi in un foglio di calcolo. Per determinare l'assorbimento di FDG nei linfonodi caldi, evidenziare l'immagine di fusione PET/CT, aprire la casella a discesa della tabella di ricerca dei colori nella barra degli strumenti e selezionare l'impostazione della tabella di ricerca UCLA. Per disegnare manualmente una regione di interesse attorno al linfonodo di interesse, fare clic sul menu a discesa sul lato destro della funzione del pulsante del mouse nella barra degli strumenti principale e selezionare il poligono chiuso.

Fare clic sul bordo del linfonodo per stabilire il primo punto della regione di interesse, continuando a fare clic e tracciare il segmento di tessuto fino a quando l'intero linfonodo non è quasi racchiuso. Quindi fare doppio clic per chiudere l'area di interesse e registrare i valori di soglia specifici in un foglio di calcolo separato. Per normalizzare i valori dei dati FDG della patologia della malattia, fare clic sull'immagine PET e TC co-registrata e scorrere l'immagine, fino a raggiungere la fetta contenente il punto di incontro del tubo bronchiale principale.

Utilizzare lo strumento ovale per disegnare regioni di interesse approssimativamente della stessa dimensione sul muscolo della schiena e sul muscolo posteriore e laterale alla colonna vertebrale, per ottenere valori di soglia specifici di sfondo. Tracciare l'icona a sinistra della scansione PET/CT co-registrata nella finestra PET e selezionare e copiare le regioni di interesse. Le regioni di interesse dovrebbero apparire nella finestra di scansione PET.

Nel menu principale, seleziona la casella di controllo modalità e assicurati che la proiezione dell'intensità massima sia selezionata nel menu a discesa. Quindi verificare che la scala di scorrimento della lastra spessa sia impostata su 10 e registrare i valori di soglia specifici medi delle due regioni muscolari di interesse in un nuovo foglio di calcolo. I singoli granulomi possono essere visualizzati qualitativamente per numero, dimensioni e assorbimento di FDG, per comprendere la portata generale del processo di infezione.

Il conteggio dei granulomi dalle immagini nel tempo, consente una misura quantitativa della diffusione della malattia. Ad esempio, dei 10 animali in questo esperimento rappresentativo, tre hanno sviluppato una malattia attiva e sei hanno sviluppato un'infezione latente. Da sei settimane dopo l'infezione in poi, gli animali che avrebbero successivamente sviluppato la malattia attiva, hanno dimostrato un numero statisticamente più elevato di granulomi rispetto agli animali che avrebbero sviluppato un'infezione latente.

In tutti gli animali con infezione attiva, è stato misurato un aumento dell'assorbimento di FDG in ogni granuloma da tre a sei settimane dopo l'infezione. Mentre gli animali che sono passati alla latenza, hanno mostrato una variazione nell'assorbimento di FDG. Con alcune lesioni che aumentano, diminuiscono o dimostrano la stessa captazione nello stesso periodo.

Mentre l'assorbimento di FDG nei linfonodi mediastinici è simile tra animali attivi e latenti a tre settimane. I linfonodi degli animali attivi mostrano un assorbimento significativamente più elevato a sei, otto e 12 settimane. Infatti, gli animali con una maggiore avidità totale di FDG polmonare hanno complessivamente maggiori probabilità di riattivarsi con oltre il 90% degli animali che dimostrano un'avidità di FDG superiore a 1 x 10 ai tre polmoni o con almeno una scansione visibile del sito di infezione che si riattiva dopo la neutralizzazione del vettore di necrosi tumorale in questo esperimento.

Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in una o tre ore per animale, a seconda della gravità della malattia, se viene eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante prestare attenzione ai dettagli e salvare sempre le regioni di interesse. Dopo questa procedura, possono essere eseguite altre valutazioni, come la determinazione dei parametri immunologici e logici dei batteri, per rispondere a ulteriori domande sulla relazione tra le dimensioni e il SUV dei granulomi e l'esito dell'infezione.

Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della tubercolosi per valutare trattamenti e vaccini specifici in una varietà di specie di primati non umani. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come valutare qualitativamente e quantitativamente le scansioni PET/TC di primati non umani infetti da M tuberculosis. Non dimenticare che lavorare con il Mycobacterium tuberculosis può essere estremamente pericoloso e che durante l'esecuzione dell'imaging su primati non umani infetti è necessario adottare sempre precauzioni come indossare i DPI appropriati di livello 3 di biosicurezza e seguire i protocolli approvati.