방법 논문

방사성 추적자를 사용한 인간 뇌의 양전자 방출 단층 촬영 이미징

2025년 6월 17일

이 논문에서

초록

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

출처: Jamadar, S. 외. al. 인간 뇌의 높은 시간 분해능 양전자 방출 단층 촬영을 위한 방사성 추적자 투여: FDG-fPET에 적용. J. Vis. 경험. (2019년)

이 비디오는 양전자 방출 단층 촬영(PET)을 사용하여 뇌 포도당 대사를 정량화하는 방법을 보여줍니다. 참가자는 스캔하는 동안 추적자 F-18 플루오로데옥시글루코스(FDG)를 주입받습니다. FDG는 활성 뉴런에 축적되고 F-18 붕괴 시 양전자를 방출합니다. 이 양전자는 전자와 상호 작용하여 PET 스캐너에서 감지한 광자를 생성하여 고해상도 뇌 활동 지도를 생성합니다.

프로토콜

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

인간 참가자가 참여하는 모든 절차는 인간 복지에 대한 기관, 국가 및 국제 지침에 따라 수행되었으며 지역 기관 검토 위원회의 검토를 받았습니다.

1. 필요한 장비 및 인력

스캐너
  1. 실, 방사화학 실험실 및 일반 재료에 대한 재료표 참조. 방사성 추적자에는 상업 공급업체가 사용되었습니다.
  2. 동시 자기공명영상 - 양전자 방출 단층촬영(MRI-PET) 환경에서는 스캔을 실행하는 방사선 기사(RG), 방사성 추적자 투여 및 혈액 샘플 수집을 감독하는 핵의학 기술자(NMT), 혈액을 회전시키는 실험실 보조원(LA), 실험 설계 및 자극 프레젠테이션을 감독하는 연구 보조원(RA).

2.

  1. NMT에 의한 준비 추적자 용량 준비
    1. 스캔 과정에서 투여될 주입량을 계산합니다. 이 프로토콜에서 주입 속도는 95분 동안 0.01mL/s입니다. 따라서 95분 스캔에서 참가자는 0.01mL/s x 60초 x 95분 = 57mL를 받습니다.
    2. 투여된 식염수에 희석될 추적자 용량을 계산합니다. 이 프로토콜에서는 총 260MBq의 용량이 95분에 걸쳐 참가자에게 투여됩니다. 이 선량은 전리 방사선에 대한 인간의 노출에 대한 호주 방사선 방호 및 원자력 안전국(ARPANSA) 지침에 따라 '낮은 수준의 위험' 분류 내에서 방사선 피폭을 4.9mSv로 제한하기 위해 선택되었습니다. 감쇠는 중간 주입 지점(47.5분)에서 T0으로 260MBq를 수정합니다. 방정식 1을 사용하여 A0 figure-protocol-1 여기서 At는 주입 중간 시점의 방사능(MBq), A0은 초기 방사능, λ는 추적자에 특이한 방사성 붕괴 상수입니다. FDG의 경우 값은 λ ≈ 0.693/T1/2입니다. T1/218F(110분)의 반감기입니다.
      참고: 이 예에서 At = 260MBq, λ = 0.693/110 및 t = -47.5이므로 A0 = 350.942MBq입니다.
    3. 참가자에게 용량을 투여하는 데 사용할 100mL 식염수 백에 필요한 방사성 추적자 용량을 계산합니다. 식염수 백에 필요한 방사성 추적자를 총 부피 5mL까지 희석하고 5mL 주사기에 추출합니다. 따라서 100mL 식염수 백의 경우 희석 계수는 방사성 추적자가 포함된 주사기의 5mL 부피에 더한 식염수의 부피(100mL)입니다. 이 총 부피 105mL를 주입량 57mL(즉, 105mL/57mL = 1.842)로 나눕니다. 따라서 100mL 백에 추가하는 데 필요한 5mL 부피의 총 방사능은 희석 계수의 A0 x(즉, 350.942MBq x 1.842 = 646.44MBq)입니다. 식염수 백에 방사성 추적자를 무균 상태로 추가합니다.
      참고: 식염수 백에 추가되는 계산된 646.44MBq의 활성은 주입 시작 시 필요한 활성이라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 일반적으로 이 프로토콜의 용량은 투여 전 15분에서 1시간 사이에 준비됩니다. 따라서 방사성 동위원소의 붕괴를 고려하는 것이 중요합니다. 2.1.2의 방정식 1. 이를 설명하는 데 사용할 수 있으며, 여기서 시간(t)은 용량 준비부터 활동이 투여될 시점까지의 총 시간(분), At = 646.44 MBq, A0을 풀어 설명합니다.
    4. 프라이밍 용량을 준비합니다. 백에서 20mL를 주사기에 넣고 뚜껑을 닫습니다. 이 20mL 주사기와 라벨을 보정합니다. 주사기는 방사능이 식염수 백 내에 고르게 분산되어 있는지 확인하기 위해 참조 검사로 보정됩니다.
    5. 복용량을 준비하십시오. 50mL 주사기를 사용하여 백에서 60mL를 꺼내고 빨간색 Combi 마개로 뚜껑을 덮습니다. 이 주사기는 식염수 백에 첨가된 시점부터 방사능 농도를 알 수 있기 때문에 보정되지 않습니다(단계 2.1.3). 스캔할 준비가 될 때까지 방사화학 실험실에 두 주사기를 모두 보관하십시오.
      참고: Terumo 주사기는 라벨이 붙은 부피보다 20% 높게 표시되어 있기 때문에(즉, 50mL 주사기는 60mL로 표시됨) 50mL 주사기에서 60mL 부피를 그릴 수 있습니다.
    6. 기준 용량을 준비합니다. 500mL 부피 플라스크에 약 480mL의 증류수를 채웁니다. 10MBq의 18F플루오로데옥시글루코스(18F-FDG)를 주사기에 넣고 스캔 시작 시간(방정식 1 사용)으로 붕괴 보정한 다음 플라스크에 추가합니다. 증류수를 더 많이 넣고 500mL까지 부피를 올리고 완전히 섞습니다. 주사기에 대한 교정 전후 라벨을 부착합니다.
  2. NMT에 의한 스캐너실 준비
    1. 참가자가 스캐너에 배치되면 막힘이 발생할 경우 주입 또는 혈액 샘플을 위해 라인을 조작하거나 회수할 공간이 거의 없습니다. 라인 막힘 가능성을 최소화하기 위해 스캐너실을 준비하십시오.
    2. 모든 채혈 장비가 채혈 장소에서 쉽게 접근할 수 있는 곳에 있는지 확인하십시오. 캐뉼라 끝과 혈액 용기를 담을 수 있는 표면에 언더패드를 놓습니다. 일반 폐기물 및 생물학적 유해 폐기물을 담은 쓰레기통을 채혈 장소에서 쉽게 접근할 수 있는 곳에 두십시오.
  3. NMT에 의한 주입 펌프 준비
    1. 참가자와 연결될 쪽의 스캐너실에 주입 펌프를 설정합니다. 펌프 바닥 주위에 납 벽돌을 만들고 펌프 앞에 납 실드를 놓습니다. 참가자에게 주입을 전달하는 주입 펌프용 튜브를 연결하고 올바른 주입 속도가 입력되었는지 확인합니다. 이 프로토콜의 경우 속도는 0.01mL/s입니다.
    2. 참가자의 캐뉼라에 연결하기 전에 튜브를 프라이밍합니다. 20mL 프라이밍 용량을 주입 펌프에 연결합니다. 참가자에게 연결될 튜브 끝에 3방향 탭과 빈 20mL 주사기를 부착합니다. 18F-FDG 용액이 프라이밍 용량에서 튜브를 통해 흐르고 빈 주사기에만 모일 수 있도록 탭이 배치되었는지 확인하십시오.
    3. 15mL의 부피를 프라이밍하도록 주입 펌프를 미리 설정합니다. 펌프의 프라임 버튼을 선택하고 프롬프트에 따라 라인을 프라이밍합니다.
    4. 프라이밍 용량 대신 50mL 용량 주사기를 주입 펌프에 부착합니다. 3방향 탭의 15mL 프라이밍 용량은 참가자가 펌프에 연결할 준비가 될 때까지 그대로 유지될 수 있습니다.
  4. NMT, RA 및 RG에 의한 참가자 준비
    1. 참가자에게 스캔 전에 6시간 동안 금식하고 물(약 두 잔)만 섭취하도록 조언합니다.
    2. RA가 동의 절차를 수행하고 추가 조치(예: 인구통계학적 조사, 인지 배터리 등)를 획득하도록 합니다. NMT 및 RG가 안전 검사를 수행하고, NMT가 PET 스캐닝에 대한 안전성을 검토하고(예: 임신, 당뇨병, 지난 8주 동안의 화학 요법 또는 방사선 요법 및 알려진 알레르기에 대한 제외), RG가 MRI 스캔에 대한 참가자 안전을 검토하도록 합니다(예: 임신 제외, 의료 또는 비의료 금속 임플란트, 제거할 수 없는 치과 임플란트, 밀실 공포증).
    3. 참가자에게 캐뉼라를 삽입합니다.
      1. 두 개의 캐뉼라를 사용합니다: 하나는 용량 투여용이고 다른 하나는 혈액 샘플링용입니다. 가장 적합한 캐뉼라는 참가자마다 다르지만 가장 적합한 정맥은 채혈을 위해 예약해야 합니다. 22G 캐뉼라가 선호되는 최소 크기입니다. 캐뉼라를 삽입하는 동안 10mL의 기본 혈액 샘플을 수집합니다. 라인의 개통성을 유지하기 위해 압력을 가하여 모든 식염수 플러시를 분리하십시오.
      2. 기준선 샘플에서 참가자의 혈당 수치 및 기타 기준선 혈액 측정값(예: 헤모글로빈)을 테스트합니다.
  5. RG 및 NMT에 의한 스캐너의 참가자 위치 지정
    1. RG가 스캐너 보어의 참가자 위치를 지정하도록 합니다. 장시간 스캔의 경우 참가자가 불편함으로 인한 탈락 및 동작 아티팩트의 위험을 줄이기 위해 편안함을 보장하는 것이 필수적입니다. 참가자는 편안한 체온을 유지하기 위해 일회용 담요로 덮어야 합니다.
    2. 입 라인을 연결하기 전에 NMT가 캐뉼라를 세척하여 특허가 있고 저항이 최소화되었는지 확인합니다. 연결되면 튜브를 손목 근처에 가볍게 테이프로 붙일 수 있습니다. 참가자에게 팔을 곧게 펴도록 지시합니다. 편안함을 위해 폼이나 쿠션과 같은 지지대를 사용하십시오. NMT가 혈장 샘플에 사용될 캐뉼라를 확인하여 최소한의 저항으로 혈액을 채출할 수 있는지 확인하도록 합니다. 참가자가 스캐너에 있는 동안 캐뉼라에 더 쉽게 접근할 수 있도록 생리 식염수로 프라이밍된 연장 튜브를 연결해야 할 수도 있습니다. 이것이 필요한 경우 누출이 있는지 확인해야 합니다.
    3. 피험자가 스캐너 구멍에 들어가면 NMT가 두 캐뉼라에 적절하게 접근할 수 있는지 확인하도록 합니다.
    4. 스캔 중 언제든지 채혈 캐뉼라, 주입 캐뉼라 또는 주입 펌프에 문제가 있는 경우 NMT가 RG 및 RA에 알리도록 합니다.

3. 참가자 스캔

  1. NMT, RG 및 RA로 스캔을 시작합니다
    1. 스캔 시작 시 NMT를 스캐너실에 배치하여 주입 장비를 모니터링합니다. NMT가 청력 보호구를 착용하고 가능한 경우 선량으로 인한 방사선 노출을 최소화하기 위해 장벽 실드를 사용하고 있는지 확인하십시오.
    2. RG가 참가자가 올바른 위치에 있는지 확인하기 위해 로컬라이저 스캔을 수행할 때 PET 획득에 대한 세부 정보(예: 스캔 기간, 목록 모드 데이터 수집, 올바른 동위원소)를 확인합니다.
    3. PET 획득이 첫 번째 MRI 시퀀스로 시작되도록 프로토콜을 설계합니다. RG는 MRI 시퀀스를 준비하고 시작합니다. 95분 PET 획득의 시작 시간은 MRI 시퀀스의 시작에 시간 고정되어 있습니다. 필요한 경우 NMT는 PET 획득 시 볼루스를 전달해야 합니다(그림 1).
    4. 주입 펌프를 시작합니다. RG는 PET 획득 시작 후 30초 후에 펌프를 시작하도록 NMT에 신호를 보내야 합니다(예: 엄지손가락 표시를 통해). 이 프로토콜은 스캔 실패 시 안전 버퍼를 제공하기 위해 스캔 시작 시간 30초 후에 주입 펌프를 시작합니다. 이것은 또한 완전한 시간 활동 곡선 데이터 수집을 위해 방사성 추적자를 투여하기 전에 PET 스캔 중에 촬영된 첫 번째 이미지가 뇌를 색인화하도록 보장합니다. NMT가 펌프를 관찰하여 18F-FDG를 주입하기 시작했는지, 라인이 즉시 폐색되지 않았
    5. 는지 확인합니다.
    6. RA가 합의된 시간(즉, 기능적 실행/실험 블록 시작 시)에 외부 자극을 시작하고 혈액 샘플 시간을 계산하도록 합니다. RA가 각 혈액 샘플의 예상 시간을 계산하고 NMT 및 실험실 보조원(LA)에게 사본을 제공하도록 합니다. RA가 NMT가 혈액 샘플을 거의 정확한 시간에 채취하고 장비(예: 주입 펌프, 자극)에 오류 징후가 있는지 모니터링하도록 합니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
figure-results-1

그림 1: FDG-fPET 실험 절차 순서도. 위: 연구 모집 전 참가자의 사전 선별 절차. 아래: 볼루스 단독(왼쪽), 주입 전용(가운데) 및 볼루스/주입(오른쪽) 프로토콜에 대한 절차. 각 절차를 담당하는 직원은 괄호 안에 나열되어 있습니다. 섹션 식별자는 절차가 설명되는 텍스트의 섹션을 참조합니다. *EXCL은 MR 또는 PET 스캐닝 비호환성 또는 연구 참여 요건(예: 인지 및 심리적 요건)을 충족하지 못하기 때문에 참가자...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
채혈 장비
--12-15 vacutainersBecton Dickinson, NJ USA364880튜브에 혈액을 넣어야 할 때까지 멸균 포장에 보관
--12-15 10mL LH 채혈 튜브Becton Dickinson367526샘플 번호(예: S1, S2...)로 표시되고 이후 샘플 시간(예: 시간 0 + x min [T0+x])이 표시됨-
-2-15 10mL Terumo 주사기Terumo Tokyo, JapanSS+10L이들은 연구 당일에 작성되고 식염수가 들어 있는 앰플로 뚜껑을 덮
NY, USA61039117
--12-15 5mL Terumo 주사기Terumo Tokyo, JapanSS+05S혈액 샘플을 채취할 준비가 될 때까지 멸균 포장에 보관
및 폐기물 장비 물체는 혈액 샘플을 채취할 팔과 같은 쪽의 스캐너실 내부의 플라스틱 의자에 배치됩니다. 생물학적 위험 및 비생물학적 위험 폐기물 봉투를 사용합니다. 분배 영역에서 방사능을 준비할 때와 혈장 샘플을 피펫팅할 때 쉽게 접근할 수 있는 장갑과 폐기물 봉투. 생물학적 위험 및 비생물학적 위험 폐기물 봉투를 사용합니다. 생성된 모든 폐기물은 방사선 방호 시리즈 No.6(2017)에 대한 호주 방사선 방호 및 원자력 안전국(APRANSA) 지침에 따라 폐기하기에 안전할 때까지 방사성 오염 폐기물이 저장되도록 가이거 계수기로 확인됩니다.
-- 장갑Westlab, VIC, 호주663-219
-- 폐기물 봉투Austar Packaging, VIC, 호주YIW6090
--첼로 언더패드 'blueys' 언더패드 5 플라이Halyard Health, NSW, 호주2765A
--블루 샤피 펜샤피, 테네시, 미국S30063
도즈 주사기 사용할 준비가 될 때까지 멸균 포장에 보관하십시오. 이 시설에서 사용되는 모든 주사기는 포장에 명시된 부피보다 20% 더 많은 용량을 가지고 있습니다. 이것은 총 용량 60mL를 사용하는 50mL 주사기에 중요합니다
-5mLTerumo Tokyo, JapanSS+05S
-- 20mLTerumo Tokyo, JapanSS+20L
--50mLTerumo Tokyo, JapanSS*50LE
--1 Terumo 18-게이지 바늘Terumo Tokyo, JapanNN+1838R[18F]FDG를 식염수 백에 주입할 준비가 될 때까지 멸균 포장에 보관하십시오
--100mL 0.9% 식염수 백Baxter Pharmaceutical, IL, USAAHB1307주입할 준비가 될 때까지 멸균 포장에 보관하십시오. [18F]FDG
방사화학 실험실 용품
--Heraeus Megafuge 16 원심분리기; 로터 Bioshield 720ThermoScientific MA, USA75004230상대 원심력 = 724 우리의 설정은 5분 동안 2000RPM입니다. 가속 및 감속 곡선을 8로 설정
-단일 웰 카운터Laboratory Technologies, Inc. IL, USA630-365-1000완전한 일일 품질 관리(백그라운드 카운트 포함) 및 프로토콜을 18F 및 4분으로 설정합니다. 교차 교정은 격월로 웰 카운터, 선량 교정기 및 스캐너 간에 수행됩니다.
--PipetteISG Xacto, 비엔나, 오스트리아LI104341000μL로 설정된 100-1000μL를 사용합니다. 매년 보정됩니다.
--12-15 플라즈마 계수 튜브Techno PLAS; SA 호주P10316SULH 혈액 튜브와 동일한 방식으로 표시
--12-15 피펫 팁Expell Capp, 덴마크5130140-1
--3 시험관 랙일반 사선 오염이 없는지 확인하기 위해 가이거 계수기로 검사됨
--500mL 메스플라스크 및 증류수일반 감마 계수를 위한 기준을 준비하려면 약 500mL의 증류수가 필요합니다
--스캐너실, 콘솔 및 방사화학 실험실의 동기화된 시계일반 동기화 검사는 매주 시설에서 일상적으로 완료
--헤모글로빈 모니터EKF 진단 카디프, 영국 헤모 컨트롤.3000-0810-6801참가자의 혈액 샘플을 테스트하기 전에 수행된 제조업체 권장 품질 관리.
--GlucometreRoche Accu-Chek6870252001Accu-Chek Performa는 참가자의 혈당 수치를 mmol/L로 측정하는 데 사용됩니다. 품질 관리는 고농도 및 저농도 용액 제어 테스트를 사용하여 매일 수행됩니다.
캐뉼라 장비 확인하고 NMT를 교육하여 캐뉼라 삽입을 무균 상태로 준비하십시오.
--규정 지혈대CBC Classic Kimetec GmBHK5020
--20, 22 및 24 게이지 캐뉼라Braun, Melsungen 독일4251644-03; 4251628-03; 4251601-03
--tegaderm 드레싱3M, MN USA1624W
--알코올 및 클로르헥시딘 면봉Reynard Health Supplies, NSW 호주RHS408
--0.9% 식염수 10mL 앰플; 플러시용이자, 뉴욕, 미국61039117
--10mL 주사기Terumo 도쿄, 일본SS+10L
--3방향 탭Becton Dickinson Connecta394600
--IV 마개Safsite Braun PA USA415068
--옵션 확장 튜브, 마이크로보어 확장 세트M Devices, 덴마크IV054000
스캐너실 장비
--Siemens Biograph 3T mMRSiemens, Erlangen, Germany
--휴대용 납 장벽 실드Gammasonics맞춤형MR 조건부 납 장벽 실드. 주입 펌프에 연결된 방사능을 추가로 차폐하기 위해 캐스터가 잠긴 2000 가우스 라인에 위치합니다.
--주입 펌프 BodyGuard 323 MR 조건부 주입 펌프Caesarea Medical Electronics300-040XPMR 호환. 이 모델은 바퀴가 잠긴 상태에서 2000 가우스의 1.5 및 3T 스캐너에 사용하도록 승인되었습니다.
--주입 펌프 튜브Caesarea Medical Electronics100-163X2YNKS튜브는 사이펀 방지 밸브 및 수 루어 잠금 장치(REF 100-163X2YNKS)가 있는 관리 세트입니다.
--납 벽돌맞춤형 강자성 병진력 테스트 기타
장비
--주사기 실드 Biodex,NY USAMR안전 5mL 텅스텐 주사기 실드와 MR-PET 스캐너에 사용하기 전에 강자성 인력 테스트를 거친 50mL 납 실드가 있습니다. NMT에 대한 방사선 노출을 최소화하기 위해 방사성 화학 실험실에서 스캐너로 방사선량을 운반하는 데 사용됩니다.
--가이거 계수기 모델 26-1 Integrated FriskerLudlum Measurements, Inc. TX USA48-4007이것은 매년 보정되며 잠재적인 오염 및 폐기물을 모니터링하는 데 사용됩니다. MR-PET 스캐너로 가져가지 않습니다.
하십시오습니다. 안전 모든 --됨 방됩니다 만료 날짜를 화 맞춤형

재인쇄 및 허가

이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청

허가 요청

태그

Brain Glucose MetabolismFDG Tracer AdministrationPET Scanner ImagingRadiotracer Infusion ProtocolNeuronal Activity MappingPhoton Detection SystemLocalizer Scan ProcedureCannula Positioning TechniqueInfusion Pump Monitoring

관련 논문