放射性トレーサーを用いたヒト脳の陽電子放出断層撮影イメージング

要約

出典: Jamadar, S. et al.ヒト脳の高時間分解能陽電子放出断層撮影法のための放射性トレーサ投与 FDG‐fPETへの応用J. Vis. 経験。(2019年)

このビデオでは、陽電子放出断層撮影法 (PET) を使用した脳のグルコース代謝の定量化を示します。参加者は、スキャン中にトレーサー F-18 フルオロデオキシグルコース (FDG) を注入されます。FDGは活性ニューロンに蓄積し、F-18崩壊時に陽電子を放出します。これらの陽電子は電子と相互作用し、PET スキャナーによって検出された光子を生成して、高解像度の脳活動マップを作成します。

プロトコル

人間の参加者が関与するすべての手順は、人間の福祉に関する制度的、国内的、および国際的なガイドラインに従って実行され、地元の治験審査委員会によって審査されています。

1. 必要な設備と人員

1. スキャナ室、放射化学実験室、一般材料については、材料表を参照してください。放射性トレーサーには商業サプライヤーが使用されました。
2. 同時磁気共鳴画像法 - 陽電子放出断層撮影法 (MRI-PET) 環境では、スキャンを実行する放射線技師 (RG)、放射性トレーサーの投与と血液サンプルの採取を監督する核医学技師 (NMT)、血液を紡ぐ検査助手 (LA)、実験計画と刺激提示を監督する研究助手 (RA) の 4 人の担当者を使用します。

2.

1. NMTによるトレーサー用量の準備
   1. スキャン中に投与される注入量を計算します。このプロトコルでは、注入速度は95分間で0.01 mL / sです。したがって、95 分間のスキャンでは、参加者は 0.01 mL/s x 60 秒 x 95 分 = 57 mL を受け取ります。
   2. 投与された生理食塩水に希釈されるトレーサーの投与量を計算します。このプロトコルでは、総用量 260 MBq が 95 分間にわたって参加者に投与されます。この線量は、放射線被ばくを4.9 mSvに制限し、電離放射線への人間の被ばくに関するオーストラリア放射線防護原子力安全庁(ARPANSA)のガイドラインに従って「低レベルリスク」の分類内に収めるために選択されました。減衰は、注入中点(47.5分)からT0まで260MBqを修正します。式1を使用して、A₀を解きます ここで、A_tは注入の中間時点での放射能(MBq)、A₀は初期放射能、λはトレーサーに固有の放射性崩壊定数です。FDGの場合、の値はλ≈0.693 /_{T 1/2}です。T_1/2 は ¹⁸F (110 分) の半減期です。
      注: この例では、A_t = 260 MBq、λ = 0.693/110、t = -47.5 であるため、A₀ = 350.942 MBq です。
   3. 参加者に線量を投与するために使用される 100 mL 生理食塩水バッグに必要な放射性トレーサー線量を計算します。生理食塩水バッグに必要な放射性トレーサーを総量 5 mL まで希釈し、5 mL シリンジで抽出します。したがって、100 mLの生理食塩水バッグの場合、希釈係数は、放射性トレーサーを含む注射器の5 mLの容量に加えて、生理食塩水の量(100 mL)です。この総量 105 mL を注入量 57 mL で割ります (つまり、105 mL/57 mL = 1.842)。したがって、100 mLのバッグへの添加に必要な5 mLの体積の総放射能は、希釈係数のA₀ xです(つまり、350.942 MBq x 1.842 = 646.44 MBq)。生理食塩水バッグに放射性トレーサーを無菌的に加えます。
      注:生理食塩水バッグに追加される646.44 MBqの計算された活性は、注入開始時に必要な活性であることに注意することが重要です。一般に、このプロトコルの用量は、投与の 15 分から 1 時間の間に準備されます。したがって、放射性同位元素の崩壊を考慮に入れることが重要です。2.1.2の式1。これを説明するために使用でき、時間 (t) は、用量の調製から活性が投与されるまでの合計分数であり、A_t = 646.44 MBq、A₀ を解きます。
   4. プライミング用量を準備します。バッグから20mLをシリンジに取り出し、キャップをします。この20 mLシリンジとラベルを校正します。シリンジは、放射能が生理食塩水バッグ内に均一に分散していることを確認するための基準チェックとして校正されます。
   5. 用量を準備します。50 mLシリンジを使用して、バッグから60 mLを取り出し、赤いコンビストッパーで蓋をします。このシリンジは、生理食塩水バッグに追加された時点から放射能の濃度がわかっているため、校正されていません(ステップ2.1.3)。スキャンの準備が整うまで、両方のシリンジを放射化学ラボに保管します。
      注:テルモシリンジは標識された容量より20%上にマークされているため、50 mLシリンジで60 mLの容量を描画することができます(つまり、50 mLのシリンジは60 mLにマークされています)。
   6. 基準用量を準備します。500 mLのメスフラスコに約480 mLの蒸留水を入れます。10 MBqの¹⁸Fフルオロデオキシグルコース(¹⁸F-FDG)をシリンジに引き上げ、スキャン開始時間に減衰補正し(式1を使用)、フラスコに加えます。さらに蒸留水を500mLマークまで量に上げ、完全に混合します。シリンジの校正前と校正後のラベルを貼り付けます。
2. NMTによるスキャナールームの準備
   1. 参加者がスキャナーに配置されると、閉塞が発生した場合に、輸液または血液サンプルのラインを操作または回収する余地はほとんどありません。ラインの詰まりの可能性を最小限に抑えるために、スキャナールームを準備します。
   2. すべての採血装置が採血場所の手の届くところにあることを確認してください。カニューレの端と血液容器を保持する表面にアンダーパッドを置きます。通常の廃棄物やバイオハザード廃棄物のゴミ箱は、採血場所の手の届く場所に置きます。
3. NMTによる輸液ポンプの準備
   1. 参加者に接続する側のスキャナー室に輸液ポンプをセットアップします。ポンプの底面に鉛レンガを作り、ポンプの前に鉛シールドを置きます。参加者に輸液を供給する輸液ポンプのチューブを接続し、正しい輸液速度が入力されていることを確認します。このプロトコルの場合、レートは 0.01 mL/s です。
   2. 参加者のカニューレに接続する前に、チューブをプライミングします。20 mLプライミング用量を輸液ポンプに接続します。参加者に接続するチューブの端に、三方タップと空の 20 mL シリンジを取り付けます。¹⁸F-FDG溶液がプライミング用量からチューブを通って流れ、空のシリンジにのみ集められるようにタップが配置されていることを確認します。
   3. 注入ポンプを15 mLの容量でプライミングするように事前に設定します。ポンプのプライムボタンを選択し、プロンプトに従ってラインをプライミングします。
   4. プライミング用量の代わりに、50 mL 用量のシリンジを輸液ポンプに取り付けます。3 方向タップの 15 mL プライミング用量は、参加者がポンプに接続する準備ができるまで、そのままにしておくことができます。
4. NMT、RA、および RG
   1. スキャン前に 6 時間絶食し、水 (約 2 杯) のみを摂取するように参加者にアドバイスします。
   2. RA に同意手続きを実施し、追加の措置 (人口統計調査、認知バッテリーなど) を取得してもらいます。NMT と RG に安全性スクリーニングを実施してもらい、NMT に PET スキャンの安全性をレビューしてもらいます (例: 妊娠、糖尿病、過去 8 週間の化学療法または放射線療法、および既知のアレルギーの除外)、RG に参加者の MRI スキャンの安全性をレビューさせます (例: 妊娠の除外、医療用または非医療用金属インプラント、取り外し不可能な歯科インプラント、閉所恐怖症)。
   3. 参加者にカニューレを挿入します。
      1. 2 つのカニューレを使用します: 1 つは用量投与用、もう 1 つは採血用です。最も適切なカニューレは参加者によって異なりますが、最適な静脈は採血用に確保する必要があります。22 G カニューレが推奨される最小サイズです。カニューレ挿入中に 10 mL のベースライン血液サンプルを収集します。ラインの開存性を維持するために、圧力下ですべての生理食塩水フラッシュを外します。
      2. ベースラインサンプルから参加者の血糖値とその他のベースライン血液測定値 (ヘモグロビンなど) をテストします。
5. RG と NMT によるスキャナ内の参加者の位置付け
   1. RG にスキャナ内の参加者の位置を指定させます。長時間のスキャンでは、参加者が不快感による脱落やモーションアーティファクトのリスクを軽減するために、快適さを確保することが不可欠です。快適な体温を維持するために、参加者は使い捨ての毛布で覆われている必要があります。
   2. NMTにカニューレを洗い流してもらい、輸液ラインを接続する前に、カニューレが特許であり、抵抗が最小限に抑えられていることを確認してください。接続したら、チューブを手首の近くに軽くテープで留めることができます。参加者に腕をまっすぐに保つように指示します。快適さのためにフォームやクッションなどのサポートを使用してください。NMT に、血漿サンプルに使用されるカニューレもチェックして、最小限の抵抗で血液を採取できることを確認します。参加者がスキャナーにいる間、カニューレにアクセスしやすくするために、生理食塩水で下塗りされた延長チューブを接続する必要がある場合があります。これが必要な場合は、漏れがないか確認する必要があります。
   3. 被験者がスキャナーの穴に入ったら、NMTに両方のカニューレに適切にアクセスできることを確認してもらいます。
   4. スキャン中いつでも、採血カニューレ、輸液カニューレ、または輸液ポンプに問題 (閉塞、バッテリー、血管外漏出など) がある場合は、NMT に RG と RA に通知してもらいます。

3. 参加者をスキャン

する

1. NMT、RG、および RA
   1. スキャンの開始時に、NMT をスキャナー ルームに配置して輸液装置を監視します。NMTが聴覚保護具を着用し、バリアシールドを使用して、可能な限り線量からの放射線被ばくを最小限に抑えていることを確認してください。
   2. RGがローカライザースキャンを実行して、参加者が正しい位置にあることを確認するときに、PET取得の詳細(スキャン時間、リストモードのデータ収集、正しい同位体など)を確認します。
   3. PET 取得が最初の MRI シーケンスから開始されるようにプロトコルを設計します。RG は MRI シーケンスを準備して開始します。95 分間の PET 取得の開始時間は、MRI シーケンスの開始にタイムロックされています。必要に応じて、NMTはPET取得時にボーラスを送達する必要があります(図1)。
   4. 輸液ポンプを始動します。RGは、PET取得の開始から30秒後にポンプを始動するようにNMTに(親指を立てるサインなどを介して)信号を送る必要があります。このプロトコルは、スキャン開始時刻の30秒後に輸液ポンプを起動し、スキャン失敗の場合に安全バッファを提供します。これにより、PET スキャン中に撮影された最初の画像が、放射性トレーサー投与前に脳のインデックスを作成し、完全な時間活動曲線データを収集することも保証されます。NMTにポンプを観察してもらい、^{ポンプが18}F-FDGの注入を開始し、ラインがすぐに閉塞しないことを確認します。
   5. RA に合意された時間 (つまり、機能的実行/実験ブロックの開始時) に外部刺激を開始してもらい、血液サンプルの時間を計算します。RA に各血液サンプルの予測時間を計算してもらい、コピーを NMT と検査助手 (LA) に提供します。RA に、NMT がほぼ正しい時間に血液サンプルを採取し、機器 (輸液ポンプ、刺激など) にエラーの兆候がないか監視するようにしてもらいます。

結果

図1:FDG-fPET実験の手順のフローチャート。上: 研究募集前の参加者の事前スクリーニングの手順。下:ボーラスのみ(左)、注入のみ(中央)、およびボーラス/注入(右)プロトコルの手順。各手順を担当するスタッフは括弧内に記載されています。セクション識別子は、手順が説明されているテキスト内のセクションを参照します。*EXCL は、MR または PET スキャンの非互換性、または研究参加要件 (認知的および心理的要件など) を満たしていないために、参加者が除外される可能性がある時点...

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