Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 4 s
Description: 学ぶPET/CT画像解析法で非ヒト霊長類のMycobacterium tuberculosis感染症の病態と治療効果をリアルタイムに評価する手法。侵襲的な剖検を不要にし、感染部位や再活性化を追跡できる。

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著者はこれらの画像検査手順を確立する指導の感染対策と L. Eoin カーニー Lopresti ブライアンをアウトラインのマーク ・ ロジャースを認めることを希望します。国立衛生研究、国立研究所のアレルギーと感染疾患 R01 AI111871 (P.L.L.)、国立心臓、肺、血液研究所 R01 HL106804 (J、ビル ・ アンド ・ メリンダ ・ ゲイツ財団 (J.L.F.、P.L.L.) でに提供されているこの仕事のための資金.バミューダ) R01 HL110811。

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著者が明らかに何もありません。

ペット/CT から得られたデータは、そのような技術がなければ観測できないM. 結核感染の多くの側面の代理人測定として使用できます。ペット/CT は x 線技術、ニホンザルの研究で頻繁に使用されるよりもはるかに敏感です。ペット/CT は、構造、空間、機能情報を提供します。上記解析がある病気の進行を監視、薬物治療の有効性を評価する、再活性化6,10、11、リスク要因を提供など多くの実用的なアプリケーション 13。
肉芽腫の広がりおよび個々 の病変の fdg の追跡は、コントロールと感染症の特定の場所を提供するだけでなく、また疾患25の普及に従うに実験群間比較できます。たとえば、コールマンらからの仕事で初期感染カニクイザル macaques、マカク属、次の感染の進行を記...

結核菌は何千年も人間を悩ませているし、世界で、今他の単一感染エージェントよりもより多くの死亡率を引き起こします。2015 年に場合があった 1050 万報告された新しい結核 (TB) のグローバルにインド、インドネシア、中国、ナイジェリア、パキスタン、南アフリカ共和国から発せられる場合の大半の1 。見積もりはその同じ期間の間に 140 万人に TB から世界の死者数を配置します。この値は、100 年前ほぼ 25% 死亡率よりも低いです。敏感な TB の薬剤は治療、処方、複数の薬を必要とする非常に長いとコンプライアンスが問題。多剤耐性 (MDR) 株の出現は、2015 年に ~ 新しい TB のケースの 580,000 を占めています。MDR結核系統と患者の治療の成功率は 50% 程度になると推定されるのみ。さらに驚くべきは、広範囲 (XDR) の耐性菌の結核、ほぼすべての薬剤に対して耐性があるの登場です。したがって、新しい技術、する必要がある結核を診断する能力を高める TB 研究分野で病気プロセスの免疫学的理解を深める新しい治療法と予防抗生物質を含むスクリーニングを可能にします。療法とワクチンの有効性の研究。
結核は、物理的にその外側の細胞壁が非常に複雑と遅い成長カイネティクスに特徴付けられる好気性の結核菌です。感染症は一般的に咳、くしゃみ、または歌いながら個々 の症状、感染から排出される噴霧液滴に含まれている個々 の細菌の吸入を介して行われます。被曝感染症を発症は、人々 の唯一の 5-10% は臨床的活動性結核を開発します。残りの 90% は、潜在結核感染 (除外)2,3として臨床的にすべての分類はない病気に不顕性感染から範囲のすべてでは、無症候性の感染症の様々 なスペクトルを持っています。この無症候性感染症は、人口の約 10% は彼らの一生の間含まれている感染症の再活性化によって活動性結核を開発します。再活性化のリスクは飛躍的に契約無症候性感染症 hiv 感染者が増加または TNF 阻害剤4,5,6などの免疫抑制薬による治療を受けます。TB 疾患は肺結核、肺と胸部のリンパ節に影響を与えるほとんどの人々 と、スペクトルとしても表示されます。ただし、結核感染も関与の肺のサイトで表示できるように、任意の臓器に感染します。
結核感染の病理学的特徴は、肉芽腫と呼ばれる宿主細胞の組織球状構造です。マクロファージ、T 細胞、B 細胞は、好中球7の変数番号を持つ、肉芽腫の主要なコンポーネントです。肉芽腫の中心部は壊死頻繁です。したがって、肉芽腫は、人を殺したり、肺の他の部分への拡散を防止する、細菌を含む免疫微小環境として機能します。ただし、結核は、肉芽腫によって殺害を覆すし、何十年もこれらの構造の内で永続化できます。一貫した、規則的の新しい感染後結核病変の開発または除外の再活性化のため監視は非現実的であり、科学的に挑戦、時間がかかる。人間と人間のような動物モデル、結核感染や病気の多くの複雑さの理解を促進の科学界にとって非常に有用で縦、これらのプロセスを勉強するテクニック。
ペット/CT は人間と動物モデル8病気の状態の広大な範囲を勉強するために採用されている非常に便利な撮像技術です。ペットは、記者として陽電子放出放射性化合物を使用して機能的な手法です。ブドウ糖などの代謝化合物またはターゲット グループ興味の受容体に結合するように設計、これらの放射性同位元素は通常機能集積化します。非常に低濃度を代謝には影響がないと受容体ターゲット化合物で、十分に低い濃度の飽和レベル以下に関することができますで使用できるペット同位体から放出される放射線は十分に強力な組織に浸透するため、2 などのエージェントを使用する場合の処理-デオキシ - 2-(18F) フッ素 D-グルコース (FDG)。CT は体9内器官の物理的な特性を識別するためにさまざまなレベルの x 線の減衰を使用して三次元 x 線イメージング技術です。組み合わせれば、PET、CT は、特定の場所とペット検査の取り込みを示す構造を決定する地図として使用されます。ペット/CT は人間と病態、薬物治療、疾患のスペクトルの応答に多くの重要な洞察をもたらした結核感染と感染動物モデルの生体内イメージングのための強力なツール等6 ,,1011,12。この作品は、縦肉芽腫サイズ、fdg 個々 の病変、全体の肺とリンパ節 FDG 親和と肺の検出などのパラメーターを使用した非ひと霊長類モデルで TB を勉強する特定のペット/CT 分析方法をについて説明します病6,10、11,12。
本稿では画像非ひと霊長類 (NHPs) 使用して縦病気の進行と薬物治療結核の感染を評価する具体的にはカニクイザルのニホンザルにおける解析の方法論を説明します。.動物が活動性結核と無症候性感染症を持つ残りの動物の開発 〜 50% とさまざまな疾患の転帰を示す結核アードマンひずみの低用量を接種したときので、NHPs は貴重な動物モデル (すなわち感染症の除外を制御する)、人間3,13,14,15,16に見られる臨床疾患のスペクトルに最も近いモデルを提供します。Macaques、マカク属の除外の再活性化は、人間、ひと免疫不全ウイルス (エイズ、HIV のサル バージョンとしてサル免疫不全ウイルス (SIV) を使用して)、CD4 の枯渇や腫瘍の例が含まれての再活性化を引き起こす同じエージェントによってトリガーされます。壊死因子 (TNF) 中和13,16です。さらに、macaques、マカク属を呈する病態を形成する組織の肉芽腫を含む肺や他の臓器の17の人間に見られるように非常に似ています。したがって、このモデルは、薬物療法と結核14,18のためのワクチンについての貴重な知識と同様、結核感染の基本的な宿主-病原体相互作用に重要な洞察を提供して,19,20,21。
ペット/ct の外観、配布、および個々 の肉芽腫の進行を追跡する機能を提供します.この作品は主にグルコースのアナログとして、代謝活性の高い宿主の細胞、マクロファージ、好中球、リンパ球8などいずれも肉芽腫に取り入れたプローブとして FDG を使用します。したがって、FDG はプロキシでホストの炎症のためです。詳細な解析手順は本購入、使用できる広く使用される DICOM ビューワ OsiriX を使用します。説明画像解析法は、時間をかけて図形、サイズ、および個々 の肉芽腫の代謝活性 (fdgを経由) を追跡し、地図として動物の剖検時に特定の病変を識別するためのイメージングを使用しています。また、別のメソッドを開発した特定のしきい値 (SUV ≥ 2.3) 上肺野に fdg の合計を数量化し、ワクチンに至る研究の間で対照群と実験群間の違いを評価するこの値を使用します。共同感染モデルに試験。これらのデータは、肺で fdg のこの全体的な測定、細菌負荷、従って病気の状態についての情報を提供することに関連付けられたサポートします。同様の分析は、同様に病気の進行を研究する胸部のリンパ節の FDG 取り込みで実行できます。次のプロトコルでは、画像解析による動物の感染実験のプロセスについて説明します。

<table><tbody><tr><td>ケタミン</td><td>ヘンリー・シャイン</td><td>23061</td><td>ヘンリー・シャイン</td></tr><tr><td>テラゾール</td><td>・ゾエティス</td><td>4866</td><td>ヘンリー・シャイン</td></tr><tr><td>セタカイン</td><td>パターソン獣医 ジェネリック</td><td>07-892-6862</td><td>パターソン</td></tr><tr><td>滅菌生理食塩水</td><td>ホスピーラ</td><td>07-800-9721</td><td>パターソン</td></tr><tr><td>7H11 寒天</td><td>BD</td><td>283810</td><td>BD バイオサイエンス</td></tr><tr><td>IV カテーテル</td><td>Surflash</td><td>07-806-7659</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>18F-FDG</td><td>Zevacor</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>気管内チューブ</td><td>Jorgensen Labs Inc</td><td>07-887-0284</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Artificial</td><td>tears Patterson Vet Generics</td><td>07-888-1663</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Zoetis</td><td>07-806-3204</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Neurologica Ceretom CT</td><td>SamsungNeurologica</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Siemens Focus 220 microPET</td><td>Siemens Molecular Imaging Systems</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Inveon Research Software</td><td>Siemens Molecular Imaging Systems</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>OsiriX</td><td>Pixmeo</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Analysis of 18FDG PET/CT Imaging as a Tool for Studying Mycobacterium tuberculosis Infection and Treatment in Non-human Primates

結核は、世界でナンバーワンの感染エージェントを今日残る。抗生物質耐性菌の出現は、新しい臨床的に関連するメソッドは病気プロセスおよび潜在的な抗生物質やワクチン治療のため画面を評価するを必要です。癌、アルツハイマー病、炎症/感染症など苦悩の数を研究するための貴重なツールとしてポジトロン断層法/計算トモグラフィー (PET/CT) を設置します。結核の低用量で intrabronchially に感染しているカニクイザルにおける PET/CT 画像の評価に採用されている戦略の数は、ここで説明しました。CT で病巣の大きさの評価と18F f-フルオロデオキシグル コース (FDG) 病変やリンパ節の PET 画像の取り込み、これらの記載されているメソッドを示す PET/CT イメージングが潜在疾患対アクティブの未来の開発を予測できると感染症の潜伏状態から再活性化のための傾向。さらに、肺の炎症の全体的なレベルを分析することによって、これらのメソッドは結核の最も臨床的に関連する既存の動物モデルで治療薬の抗生物質の有効性を決定します。これらの画像解析法、この病気に対してアーセナルで最も強力なツールのいくつか、いくつかの感染症や薬物治療の特性を評価することができますだけでなく、人間の使用のための臨床設定に直接翻訳も研究。

個々 の病変の同定と解析
個々 の肉芽腫は、数、サイズ、および fdg 感染プロセス (図 1) の一般的な範囲を理解するために質的に視覚化できます。これらのイメージを使用して、病拡散の定量的測定は、時間の経過とともに肉芽腫をカウントします。図 2は、10 の動物のグループで時間をかけて個々 の肉芽腫のカウントを示しています。10 動物のアクティブな病を発症 3 と 6 は潜在的な感染症を開発しました。示したアクティブな病気の兆候がない時折 1 つの動物文化 (胃吸引または気管支肺胞洗浄のサンプル) で陽性の結核アクティブと潜在的な間の病気のスペクトル内に配置と削除されましたのでこの実験の解析。アクティブな病の 3 つの動物の一匹が 12 週間後感染によって粟粒病を発症、安楽死だった (これは TN...

ここでは、病気のプロセス、薬物治療、および疾患の再アクティブ化を研究する結核に感染しているヒト以外の霊長類における18F-FDG PET/CT 画像の分析を記述するプロトコルを提案する.

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

Mycobacterium tuberculosis remains the number one infectious agent in the world today. With the emergence of antibiotic resistant strains, new clinically ...

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。

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Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

免疫学と感染症

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超常磁性ナノプローブによる肺外結核検出技術

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人間の褐色脂肪組織デポは自動的に陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影法で区分されると磁気共鳴画像登録

マイコバクテリウムの結核(結核) レポーター酵素蛍光 (REF)...

レポーター酵素蛍光を用いたマウスにおける結核菌をイメージング

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本稿では、免疫不全歯立マウスの胸膜腔にH2052/484中皮腫細胞を移植することにより、ヒト胸膜中皮腫の直交マウスモデルの生成について説明する。胸腔内腫瘍の発症の縦方向モニタリングを非侵襲的マルチモーダル[18F]-2-フルオロ-2-デオキシ-D-グルコース陽電子放射断層撮影およびコンピュータ断層撮影法によって評価した。...

アチミックマウスにおけるヒト胸膜中皮腫の正形細胞モデルのPET/CTによる移植とモニタリング

この論文では、ヒト特異的抗CD19モノクローナル抗体の放射性標識法と、 in vivo PETイメージング、 ex vivo...

陽電子放射断層撮影法を用いた実験的自己免疫性脳脊髄炎マウスモデルにおけるCD19+ B細胞のイメージング

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マウスにおけるクラウドベース自動画像解析のための体適合動物型を用いた前臨床陽電子放出断層撮影法

ここでは、減衰BSL-2承認の 結核菌...

初期血管内感染中のマウス肺における減弱型自生 性結核菌 のインバイタルイメージング

学ぶPET/CT画像解析法で非ヒト霊長類のMycobacterium tuberculosis感染症の病態と治療効果をリアルタイムに評価する手法。侵襲的な剖検を不要にし、感染部位や再活性化を追跡できる。

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

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