Studi multi-traccianti sul metabolismo dell'ossigeno e del glucosio nel cervello utilizzando uno scanner per tomografia computerizzata con tomografia a emissione di positroni a tempo di volo

Il metabolismo cerebrale del glucosio e dell'ossigeno è strettamente coinvolto in molti processi fisiologici e patologici nel cervello. La nostra ricerca aiuta a capire come è coinvolto nell'invecchiamento e se ritarda la biodegenerazione ausiliaria nel cervello. Utilizziamo la tomografia a emissione di positroni che ci aiuta e ci permette di studiare il metabolismo nell'uomo in vivo.

Le misurazioni del metabolismo cerebrale umano in vivo, tradizionalmente richiedevano tecniche invasive, includendo anche cateteri serpeggianti nei vasi del cervello. L'imaging ha cambiato tutto questo. Ora, la PET e la risonanza magnetica sono i due metodi più comunemente usati per studiare il metabolismo cerebrale umano in vivo.

Il nostro protocollo risponde alle esigenze di ricerca per la quantificazione assoluta del metabolismo in modo che le misurazioni fisiologicamente significative del volume del sangue, dell'estrazione dell'ossigeno nei tessuti, del flusso sanguigno e del tasso metabolico di utilizzo del glucosio possano essere confrontate tra i soggetti, tra gli studi e tra le modalità e le metodologie. Rispetto al SUVR, il nostro protocollo fornisce misurazioni fisiologiche che possono essere valutate rispetto alle informazioni esistenti tratte dalla letteratura pubblicata. Questi informano le metodologie future che potrebbero avere variazioni di strumentazione. Ancora più importante, le nostre misurazioni sono informative sulla variabilità nelle popolazioni umane di studio, in particolare sulla variabilità causata dai processi patologici.

I nostri progressi nell'imaging PET ci consentono di sondare in modo più specifico come il metabolismo del glucosio e dell'ossigeno sia influenzato in specifiche regioni del cervello umano dall'invecchiamento, dal morbo di Alzheimer e dalla malattia della sostanza bianca. La risoluzione degli scanner PET all'avanguardia è ora paragonabile alla risonanza magnetica funzionale e questo ci consente di integrare la nostra comprensione del metabolismo e della funzione cerebrale in modo multimodale.

[Presentatore] Per iniziare, preparare il contenitore di stoccaggio del gas protetto dotato di un calibratore di dose pico-amperometro. Collegare il soffietto espandibile alla linea di nylon rigida di diametro stretto dal ciclotrone e a un tubo semirigido in polimero plastico di grande diametro che viene mantenuto bloccato, tranne durante la somministrazione. Posizionare un filtro antiparticolato per la cattura del virus in linea con il tubo di grande diametro e collegare un boccaglio di plastica monouso all'estremità del tubo. Ricevi i radiofarmaci gassosi consegnati al contenitore del gas dall'impianto del ciclotrone. Inizia la preparazione alla scansione PET-CT informando il partecipante sull'importanza di evitare i movimenti della testa durante il processo di scansione. Assicurarsi che il partecipante segua tutti i protocolli standard per la scansione PET-CT umana. Posizionare il partecipante in modo da consentire il posizionamento a testa in giù o con i piedi. Successivamente, assistere il partecipante a sdraiarsi sul tavolo a portale ribassato. Prima che il tavolo del gantry si sposti nella scheda dello scanner, controllare l'integrità di tutte le linee arteriose e venose. Mantenere un collegamento continuo delle linee arteriose con sorgenti saline pressurizzate. Controlla il comfort del partecipante garantendo un'adeguata ammortizzazione per posizionare la testa, il collo, la colonna vertebrale, i fianchi e la flessione delle gambe. Dopo che il partecipante ha posizionato comodamente la testa su poggiatesta in schiuma liberamente regolabili, fissare la fronte al tavolo a portale utilizzando un involucro elastico autoadesivo e autorimovibile. Istruire nuovamente il partecipante a evitare qualsiasi movimento della testa durante la scansione. Lasciare che il tavolo del cavalletto passi attraverso il foro dello scanner fino a quando le estremità e il busto del partecipante non si trovano oltre il cavalletto CT e la loro testa è centrata all'interno del cavalletto. Ora, con il partecipante posizionato correttamente nel cavalletto CT, eseguire la scansione TC. Una volta terminata la scansione TC, far passare ulteriormente il tavolo del cavalletto attraverso il foro dello scanner fino a quando la testa del partecipante non si appoggia al centro del cavalletto PET. Procedere con l'esecuzione di scansioni TC e PET. Monitorare e valutare continuamente il comfort del partecipante durante la scansione attraverso una comunicazione verbale minima. Per iniziare, posizionare il partecipante allo studio nello scanner PET-CT. Per somministrare i radiofarmaci gassosi sotto forma di boli, utilizzando il calibratore di dose pico-amperometrico, monitorare l'attività di ciascun gas erogato al soffietto espandibile fino al picco, quindi attendere che l'attività scenda al di sotto della dose massima di 55 millicurie consentita dal Radioactive Drug Research Committee. Iniziare la scansione immediatamente prima dell'inizio dell'inalazione per garantire l'acquisizione dell'inizio della curva tempo-attività. Ottenere da sei a sette minuti di curva di attività del tempo per le emissioni con l'impostazione del fotogramma visualizzata sullo schermo. Dopo aver messo il boccaglio nella bocca del partecipante, chiedigli di formare una tenuta ermetica attorno al boccaglio con le labbra prima di inalare il più possibile. Chiedi loro di trattenere il respiro per alcuni secondi per consentire ai polmoni di assorbire il radiofarmaco. Chiedi al partecipante di espirare di nuovo attraverso il tubo, soffiando nuovamente il radiofarmaco gassoso residuo nel soffietto. Dopo aver riclampil tubo, recuperarlo dal partecipante. Monitorare l'attività del gas nel soffietto dall'inizio dell'inspirazione alla fine dell'espirazione. Calcolare la dose totale somministrata in base alla differenza di attività e puntare a una dose totale che superi i 20 millicurie. Monitorare le misurazioni arteriose per le curve tempo-attività nominali dopo aver somministrato le dosi di gas desiderate. Dopo aver posizionato il partecipante allo studio nello scanner PET-CT, preparare tutti i dispositivi necessari per le misurazioni arteriose delle attività radiofarmaceutiche. Verificare l'integrità di tutte le connessioni e controllare l'adescamento per assicurarsi che nessuna bolla d'aria entri nell'arteria radiale o interferisca con il pompaggio peristaltico durante l'estrazione del sangue. Per il rivelatore gamma, utilizzare set di estensione del catetere microbore appropriati. Impostare il limite massimo consentito di pressione di occlusione per la pompa peristaltica e, se si tratta di una pompa di infusione che funziona con direzioni di flusso invertite, selezionare la portata minima per mantenere il recipiente aperto. Immediatamente prima della somministrazione dei radiofarmaci, chiudere il rubinetto della sacca a pressione e monitorare e azionare la pompa a 300 millilitri all'ora. Confermare l'estrazione del sangue dall'arteria radiale e il suo passaggio attraverso i set di cateteri di estensione fino al rivelatore gamma e alla pompa di raccolta. Durante il pompaggio a 300 millilitri all'ora, controllare le misurazioni dell'attività sui rivelatori gamma per ciascun radiofarmaco somministrato per il tempo appropriato, a seconda del particolare tracciante radio. Dopo ogni misurazione arteriosa, riconfigurare le linee arteriose per lavare il catetere dell'arteria radiale, quindi il circuito della linea di alimentazione ai rivelatori gamma e alla pompa. Per il circuito isolato attraverso la pompa, impostare la velocità della pompa a 300 millilitri all'ora. I radiofarmaci somministrati sono stati facilmente incorporati in mappe non quantitative di attività specifiche. Le curve tempo-attività dell'intero cervello hanno aiutato a identificare i movimenti significativi della testa e hanno fornito le caratteristiche dei traccianti dopo la correzione del decadimento.