¹⁸FDG PET/CT イメージング勉強結核感染と非ひと霊長類における治療のためのツールとしての解析

この陽電子放出断層撮影法コンピュータ断層撮影法またはPET / CT画像分析手順の全体的な目標は、非ヒト霊長類における結核菌感染症の疾患プロセスと潜在的な治療法を研究することです。この方法は、経時的な感染場所、潜伏期からの再活性化、特定の治療レジメンの結果など、結核の研究における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、定期的な動物剖検を必要とせずに、結核菌の感染と治療をリアルタイムで追跡できることです。

まず、共同登録したPET/CT画像を適切なソフトウェアにエクスポートし、ソフトウェアデータベースから画像をアクセル向きで開きます。CTスキャンをクリックし、ウィンドウレベル、ウィンドウ幅をCT肺に変更します。肺組織は暗くなり、解剖学的特徴は明るく見え、気道は黒、血管系は白になります。

一度に1つの葉に焦点を当て、融合したPET/CT画像をスクロールして病変を特定します。小さな病変は、問題の構造にカーソルを合わせ、スライスを上下にスクロールすることで、血管と区別できます。カーソルの下に構造が残っている場合は病変です。

目的の病変を測定するには、PET信号を取り出してCTのみが見えるようにし、長さツールを選択します。病変の最大部分を含むスライスが表示されるまでスクロールし、病変の最も長い長さを横切る長い線を引きます。この関心領域に含まれるデータは、病変の直径の長さをミリメートル単位で表します。

ウィンドウ レベル、ウィンドウ幅、およびカラー ルックアップ テーブル メニューで、[ウィンドウ レベルの設定]、[ウィンドウ幅] を手動でウィンドウ レベル、[ウィンドウ幅] ドロップダウン メニューを選択し、ダイアログ ボックスで [開始] に 0 を、終了に 20 を入力します。マウスボタンの機能ツールのドロップダウンメニューから楕円形のツールを選択し、病変をスクロールして組織の最も硬い部分を評価します。次に、病変の周囲に楕円を描画して、領域内のすべての特定のしきい値レベルの記述統計をボクセルで取得します。

肺FDG結合結合度の合計を測定するには、CTスキャンの任意の場所をクリックします。対象領域のドロップダウン メニューで、拡大領域 2D 3D セグメンテーションを選択し、下限閾値を 1024 に、上限閾値を 200 に設定します。しきい値を設定したら、肺の内側の任意の場所をクリックして、スライス全体を緑色で強調表示します。

セグメンテーション パラメーター ダイアログ ボックスで [計算] をクリックして、成長した領域を 1 つのスライドから肺容積全体に拡張します。次に、CTスキャンの名前の左側にある小さなアイコンをクリックし、アイコンをPETスキャンにドラッグします。次に、「関心領域をコピー」を選択して、PETスキャンに肺をオーバーレイします。

PETスキャンでギャップとして現れる肺の高密度領域を埋めるため。[関心領域]ドロップダウンメニューで、ブラシの関心領域と閉じるを選択します。ポップアップウィンドウで、矢印を3にスライドして、ボックスの上部に「Structuring element radius 3」と表示され、「Apply to all the regions of interest with same name」と表示されます。

必要に応じて、残りのギャップを手動で閉じます。PETスキャンで肺全体が表示されたら、肺の外側のピクセルをすべて削除し、関心領域メニューを開いて、外側の関心領域チェックボックスを選択し、ピクセル値を設定してクリックし、関心領域の外側にあるすべてのピクセルをゼロに設定します。ホットな「病理」を分離するには、 [ピクセル値をに設定] を再度選択し、内側の関心領域チェックボックスをクリックし、終了ボックスをクリックして、0 から 2.3 までのすべての値が 0 に設定されます。

疾患の病理のみが測定されるようにするには、関心領域メニューで、このシリーズのすべての関心領域を削除し、領域を 2D 3D セグメンテーションで拡大 を選択します。下限しきい値を 2.3 に、上限しきい値を 100 に変更し、PET ウィンドウ全体をスクロールして、任意の疾患の病理と計算をクリックします。心臓病のすべての領域に対して繰り返した後、関心領域メニューを開き、[関心領域の保存] を選択して、関心のある肺領域全体を保存します。

次に、生データ値をスプレッドシートにエクスポートします。ホットリンパ節でのFDGの取り込みを決定するには、PET / CT融合画像を強調表示し、ツールバーのカラールックアップテーブルのドロップダウンボックスを開き、UCLAルックアップテーブル設定を選択します。関心のあるリンパ節の周囲に手動で関心領域を描画するには、メインツールバーのマウスボタン機能の右側にあるドロップダウンメニューをクリックし、閉じたポリゴンを選択します。

リンパ節の端をクリックして関心領域の最初の点を確立し、リンパ節全体がほぼ囲まれるまで組織セグメントをクリックしてトレースし続けます。次に、ダブルクリックして関心領域を閉じ、特定のしきい値を別のスプレッドシートに記録します。疾患病理FDGデータ値を正規化するには、共登録されたPET画像とCT画像をクリックし、主気管支の合点を含むスライスに到達するまで画像をスクロールします。

楕円形ツールを使用して、背筋と脊柱の後方および外側の筋肉にほぼ同じサイズの関心領域を描画し、背景固有のしきい値を取得します。共同登録したPET/CTスキャンの左側にあるアイコンをPETウィンドウまで追跡し、関心のある領域を選択してコピーします。関心領域がPETスキャンウィンドウに表示されます。

メイン メニューで、モード チェック ボックスを選択し、ドロップダウン メニューで [最大強度投影] が選択されていることを確認します。次に、厚いスラブのスライディング スケールが 10 に設定されていることを確認し、関心のある 2 つの筋肉領域の特定の閾値の平均値を新しいスプレッドシートに記録します。個々の肉芽腫の数、サイズ、FDGの取り込みを定性的に視覚化して、感染プロセスの一般的な範囲を理解できます。

画像から肉芽腫を経時的にカウントすることで、疾患の広がりを定量的に測定できます。例えば、今回の代表的な実験に参加した10匹のうち、3匹が活動性の疾患を発症し、6匹が潜伏感染を発症しました。感染後6週間以降、後に活動性疾患を発症する動物は、潜伏感染を発症する動物よりも統計的に高い数を示しました。

活動性感染動物のすべてにおいて、感染後3週間から6週間までのすべての肉芽腫でFDG取り込みの増加が測定されました。潜伏期に進んだ動物は、FDGの取り込みにばらつきを示しました。一部の病変は、同じ期間に増加、減少、または同じ取り込みを示しています。

縦隔リンパ節でのFDGの取り込みは、3週間で活動動物と潜伏動物の間で類似しています。活動的な動物のリンパ節は、6週、8週、12週で有意に高い取り込みを示します。実際、全肺FDG結合性が高い動物は、全体的に再活性化する可能性が高く、動物の90%以上が3肺FDG結合性に対して1×10以上を示しているか、またはこの実験で腫瘍壊死ベクターの中和後に少なくとも1回のスキャンで目に見える肺外感染部位が再活性化します。

このテクニックを習得すると、病気の重症度にもよりますが、適切に実行されれば、動物1匹あたり1〜3時間で完了できます。この手順を試行するときは、細部に注意を払い、常に関心領域を保存することが重要です。この手順に続いて、免疫学的および細菌の論理パラメータを決定するなどの他の評価を実行して、肉芽腫のサイズとSUVと感染結果との関係に関する追加の質問に答えることができます。

この技術の開発後、この技術は、結核の分野の研究者が、ヒト以外のさまざまな霊長類種における特定の治療法やワクチンを評価する道を開きました。このビデオを見れば、結核菌に感染したヒト以外の霊長類のPET/CTスキャンを定性的および定量的に評価する方法を十分に理解できるはずです。結核菌の取り扱いは非常に危険であり、感染した非ヒト霊長類のイメージングを行う際には、適切なバイオセーフティレベル3のPPEを着用し、承認されたプロトコルに従うなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。