Name: Een dubbel Tracer PET-MRI Protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 10 s
Description: Leer een dubbel tracer PET-MRI-protocol voor kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten glucose en ketonen bij ratten. Deze methode helpt onderzoekers hersenenergiestofwisseling te bestuderen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Deze studie werd financieel ondersteund door het Fonds de la recherche en santé du Québec, Canadian Institutes of Health Research, Canadian Foundation for Innovation en het Canada Research Chairs Secretariat (SCC). Het Sherbrooke Molecular Imaging Center maakt deel uit van het door FRQS gefinancierde Étienne-Le Bel Clinical Research Center. De auteurs danken Mélanie Fortier, Jennifer Tremblay-Mercier, Alexandre Courchesne-Loyer, Dr. Fabien Pifferi, Dr. M'hamed Bentourkia, Dr. Otman Sarrhini, Dr. Jacques Rousseau, Caroline Mathieu en Mélanie Archambault voor hun genereuze ondersteuning en technische assistentie. De auteurs willen ook de beeldanalyse- en visualisatieplatform (http://pavi.dinf.usherbrooke.ca) bedanken voor hun hulp.

Alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van het Animal Care and Use Committee van de Université de Sherbrooke en de Canadian Council on Animal Care. Het experimentele protocol is goedgekeurd door de Institutional Animal Research Ethics Review Board (protocol #011-09).
1. Anatomie van de hersenen met MRI
<ol>
	<li>Laat de ratten minimaal 7 dagen acclimatiseren in de dierfaciliteit voorafgaand aan het protocol. Voer de MRI-scans van de hersenen 1-2 weken vóór het dual tracer PET-protocol uit om volledig herstel van de anesthesie mogelijk te maken.</li>
	<li>Anestheseer de rat in een inductiekamer. Gebruik gedurende het gehele protocol 2% isofluraan en 1,5 L/min zuurstof voor de anesthesie. Knijp in de achterpoot om te controleren of het dier volledig is geanestheseerd. WAARSCHUWING: inademing van isofluraan kan in sommige gevallen hoofdpijn, duizeligheid of bewusteloosheid veroorzaken; het moet altijd worden gebruikt in aanwezigheid van een luchtuitwisselingssysteem in een geschikte geventileerde ruimte.</li>
	<li>Plaats de rat op de MRI-onderzoekstafel in buikligging met het hoofd eerst en gebruik een neusconus voor isofluraan. Plaats de ademhalings- en rectale probes. Monitor de ademhalingsfrequentie tijdens het experiment en houd de lichaamstemperatuur op 37 °C met een automatisch luchtverwarmingssysteem.</li>
	<li>Verwerf T2-gewogen MR-beelden met een fast spin-echo polssequentie met acquisitieparameters zoals eerder beschreven11. Plaats de rat op een verwarmde mat tijdens het herstel van de anesthesie.</li>
</ol>
2. PET-acquisities met dubbele tracers
<ol>
	<li>Gebruik een PET-scanner voor kleine dieren die is uitgerust met avalanche-fotodiodedetectoren, een axiaal gezichtsveld van ~7,5 cm en een isotrope ruimtelijke resolutie van 1,2 mm17. Bereid 11C vanwege de korte fysieke halfwaardetijd ter plaatse in een cyclotron voor elk experiment door protonenbombardement van natuurlijk stikstof (via de 14N(ρ,α)11C kernreactie).</li>
	<li>Laat de rat 18 uur vasten voorafgaand aan de PET-scan. Vasten maakt een hogere opname van 11C-AcAc en 18F-FDG in de hersenen mogelijk, waardoor de signaal-ruisverhouding verbetert.</li>
	<li>Anestheseer de rat in een inductiekamer. Verplaats de rat naar een warmtemat met een neusconus voor isofluraan. Start op dit moment met de synthese van 11C-AcAc. De synthese duurt 18 min vanaf het einde van het bombardement, zoals eerder beschreven1.</li>
	<li>Positioneer de rat op zijn zij. Bereid een PE50 polyethyleencatheter voor die is gevuld met gehepariniseerde 0,9% natriumchlorideoplossing (fysiologisch zout). Plaats de catheter in de staartвена voor de injectie van de tracer. Plaats een tweede catheter in de mid-ventrale staartarterie voor bloedafname gedurende de acquisities.</li>
	<li>Verplaats de rat snel naar de scannertafel in buikligging met het hoofd eerst en een neusconus voor isofluraan. Positioneer de respiratie- en rectale probes. Bewaak de ademhalingssnelheid tijdens het experiment en handhaaf de lichaamstemperatuur op 37 °C met een automatisch verwarmingsluchtsysteem. Beweeg de scannertafel naar voren in de scanner om een juiste gelijktijdige beeldvorming van de hersenen en het hart te garanderen. Positioneer de rand van het gezichtsveld op de ogen van de rat (met behulp van laserlijnen) als anatomisch referentiepunt.</li>
	<li>Bereid met behulp van een geconcentreerde 11C-AcAc-oplossing (~1 GBq/ml) een spuit voor van ~50 MBq aan radioactiviteit (een bereik van 45-55 MBq is acceptabel). Pas het volume aan naar 300 μl met fysiologisch zout. WAARSCHUWING: Radioactiviteit kan schadelijk zijn voor de gezondheid. Er moet altijd achter een loden scherm mee worden gewerkt. De experimentator dient een lichaam- en ringdosimeter te dragen. Tijdens het experiment moet ook een geigerteller ingeschakeld zijn.</li>
	<li>Plaats de spuit op een injectiepomp. Start de bolusinjectie van 11C-AcAc met een snelheid van 1 ml/min (injectieduur: ~19 sec). Start op een tweede pomp, onmiddellijk na beëindiging van de 11C-AcAc-injectie, de injectie van 300 μl fysiologisch zout met een snelheid van 1 ml/min; dit is belangrijk voor een optimale injectie van de tracer in de bloedsomloop.</li>
	<li>Start een dynamische PET-data-acquisitie 30 sec voor het begin van de bolusinjectie voor een totale duur van 20,5 min. De data-acquisitie van 30 sec vóór de tracer-injectie dient als meting van de omgevingsachtergrond die vervolgens van de PET-data wordt afgetrokken. Stel de reguliere bemonsteringsmodus en het energievenster in op 250-650 keV.</li>
	<li>Neem twee bloedmonsters van 200 μl af op ~15 en 18 min na het starten van de 11C-AcAc-injectie. Injecteer gehepariniseerd fysiologisch zout in de catheter na elke afname om bloedstolling te voorkomen. Noteer het tijdstip aan het begin en het einde van de bloedafname en gebruik de gemiddelde tijd. Centrifugeer 5 min bij 6.000 RPM en verzamel het plasma. Meet de radioactiviteitstellingen in het plasma met een gammacounter die is gekalibreerd met de PET-scanner.</li>
	<li>Houd na de 11C-AcAc-scan een wachttijd van 20 min aan om ervoor te zorgen dat het grootste deel van de radioactiviteit is vervallen. Deze periode kan variëren van 15-30 min. Verplaats de scannerbed niet en laat de rat gedurende deze periode onder isofluraan.</li>
	<li>Bereid tijdens deze tijd met een geconcentreerde 18F-FDG-oplossing (~5,5 GBq/μl) een spuit van ~50 MBq voor. Ga precies te werk zoals vermeld in stappen 2.6 en 2.7. Start een dynamische acquisitie met een totale duur van 40,5 min, inclusief de 30 sec vóór de injectie. Neem twee bloedmonsters van 200 μl af op ~30 en 35 min na het starten van de 18F-FDG-injectie.</li>
	<li>Neem aan het einde van de 18F-FDG-acquisitie een laatste bloedmonster van 200 μl. Centrifugeer en verzamel het plasma. Bewaar de plasmamonsters op -80 °C voor glucose- en AcAc-analyse.</li>
	<li>Plaats de rat tot slot tijdens de ontwaakperiode op een warmtemat. Houd het dier aan voor een longitudinale follow-up, of euthanaseer de rat alternatief voor hersenbemonstering en verdere biochemische studies.</li>
	<li>Reconstrueer de PET-beelden volgens de volgende tijdframe-sequenties: 1 × 30 sec; 12 × 5 sec; 8 × 30 sec; en n × 300 sec, waarbij n = 3 voor de 11C-AcAc-acquisitie en n = 7 voor de 18F-FDG-acquisitie.</li>
</ol>
3. Analyse van plasmaglucose en AcAc
<ol>
	<li>Meet de plasmaglucose en AcAc met een klinische chemische analyzer. Voer de analyses uit binnen 48 uur na de bloedafname om decarboxylering van AcAc tot aceton te minimaliseren. Meet de glucoseconcentratie met een DF40-kit zoals eerder beschreven18 en AcAc via een open kanaal2. Dit type analyzer is nauwkeuriger dan strips (0,1 μM) en beschikt over een breed detectievenster.</li>
</ol>
4. Kwantitatieve PET-analyse
<ol>
	<li>Gebruik PMOD -software of een equivalent systeem voor de analyse van PET-beelden van kleine dieren.</li>
	<li>Tijd-activiteitscurve (TAC) van plasma
	<ol>
		<li>Laad de 18F-FDG-gegevens. Som de beeldframes van de eerste 60 sec na injectie op (wanneer de tracer zich voornamelijk in het bloed bevindt).</li>
		<li>Teken met een handmatig tekengereedschap een volume of interest (VOI) op de bloedpool van de linker ventrikelholte (een grote pool in het midden van het onderste deel van de beelden). Teken de VOI ~1 mm binnen de rand van de bloedpool (rode voxels) om te voorkomen dat er weefsel wordt meegenomen en om spill-over van weefselradioactiviteit in de bloedpool te vermijden (Figuur 1A). Kopieer de VOI naar de volledige dynamische beeldserie en genereer een curve van de radioactiviteit als functie van de tijd (TAC).</li>
		<li>Gebruik in een spreadsheet de radioactiviteitsmetingen van de twee plasmaproeven die tijdens de acquisitie zijn afgenomen om de plasma TAC te corrigeren (Figuur 1B). Gebruik de volgende vergelijking: 
		<img alt="IDIF-correctieformule, beeldcorrectiemethode; vergelijkingen; concept voor wetenschappelijke data-analyse" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50761/50761eq1.jpg" width="500" data-altupdatedat="1787630408000"> 
		Er kan enige afvlakking (smoothing) van de plasma TAC worden uitgevoerd.</li>
		<li>Controleer of er residuele radioactiviteit van 11C-AcAc aanwezig is in de eerste 30 sec van de 18F-FDG-scan, voorafgaand aan de injectie. Zo ja, trek dan de volgende factor af van alle daaropvolgende tijdsframes van de TAC: 
		<img alt="Diagram van exponentiële vervalvergelijking, R×e^{-(ln2/t_{1/2})×T}, analyse van radioactief verval." fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/50761/50761eq2.jpg" width="150" data-altupdatedat="1787630408000">, 
		waarbij R de residuele radioactiviteit is, t1/2  de halfwaardetijd van 11C (20,4 min) en T het tijdsframe is2,13. Residuele radioactiviteit van 11C-AcAc na een wachttijd van 20 min kan oplopen tot 1,5% van de maximale 18F-FDG-tellingen.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>18F-FDG/MRI-coregistratie
	<ol>
		<li>Pas de coregistratie die met de 18F-FDG-beelden is verkregen toe op de 11C-AcAc-beelden. Dit is noodzakelijk omdat 11C-AcAc-beelden een lage signaal-ruisverhouding hebben en automatische coregistratie moeilijk is.</li>
		<li>Laad de overeenkomstige MRI-gegevens. Laad alle 28 18F-FDG-tijdsframes in dezelfde oriëntatie als de MR-beelden (op drie assen).</li>
		<li>Bereken het gesommeerde 18F-FDG-beeld van de 28 tijdsframes. Dit genereert een beeld met hogere tellingen, waardoor het gemakkelijker te gebruiken is voor coregistratie met MRI dan individuele beeldframes.</li>
		<li>Voer de automatische coregistratie van het gesommeerde 18F-FDG-beeld uit op de MR-beelden (Figuur 2). Pas de transformatie toe op alle individuele 18F-FDG-beeldframes. Sla de transformatie op, die later zal worden toegepast op de 11C-AcAc-beelden.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Volumes of interest (VOI's)
	<ol>
		<li>Selecteer met segmentatiesoftware zoals PMOD de MRI-gegevens en kies het gewenste vlak voor handmatig tekenen. Kies het handmatige of het semi-automatische tekengereedschap, afhankelijk van de grootte van de hersenregio en het beeldcontrast. Lokaliseer hersenstructuren aan de hand van een standaard rattenbreinatlas19.</li>
		<li>Teken de VOI's. Zoals getoond in Figuur 3, segmenteer de gehele hersenen, cortex, hippocampus, striatum en cerebellum, maar andere regio's kunnen worden gekozen. Sla de VOI's op, die zullen worden toegepast op de gecoregistreerde 18F-FDG- en 11C-AcAc-beelden.</li>
		<li>Pas de VOI's toe op de gecoregistreerde 18F-FDG-beelden. Selecteer de VOI-statistieken om de hersen-TAC te visualiseren. Indien nodig kan de TAC worden gecorrigeerd door de vervalgecorrigeerde gemiddelde radioactiviteit in de eerste 30 sec af te trekken van alle daaropvolgende tijdsframes.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Berekening van de cerebrale metabole snelheid
	<ol>
		<li>Laad de hersen- en de overeenkomstige plasma-TAC's.</li>
		<li>Selecteer het Patlak-plot kinetisch model20,21. Stel de lumped constant in op 0,4822 en de overeenkomstige plasmaglucoseconcentratie (Figuur 4B). Stel de maximale relatieve afwijking van de Patlak-plot in op 5%. Fit de gegevens aan het model.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>11C-AcAc-beelden
	<ol>
		<li>Bereken het gesommeerde 18F-FDG-beeld van de eerste 24 tijdsframes om hetzelfde aantal frames te hebben als de 11C-AcAc-scan. Anders mislukt de 11C-AcAc/MRI-coregistratie. Voer de automatische coregistratie van 18F-FDG op MRI uit. Sla het transformatieproces op dat zal worden gebruikt voor de 11C-AcAc-beeldcoregistratie.</li>
		<li>Herhaal stappen 4.2 en 4.3 voor de 11C-AcAc-beelden. Gebruik de 18F-FDG-transformatie in stap 4.6.1 en pas deze toe op alle individuele 11C-AcAc-beeldframes. Herhaal stappen 4.4 en 4.5 en gebruik de opgeslagen 18F-FDG-VOI's. Stel de lumped constant in op 1.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Tremblay, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+synthesis+of+11C-acetoacetic+acid%2C+a+key+alternate+brain+fuel+to+glucose%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Radiat.+Isot%22%5BJournal%5D)">Automated synthesis of 11C-acetoacetic acid, a key alternate brain fuel to glucose.</a> Appl. Radiat. Isot. 65, 934-940 (2007).</li>
<li>Pifferi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mild+experimental+ketosis+increases+brain+uptake+of+11C-acetoacetate+and+18F-fluorodeoxyglucose%3A+a+dual-tracer+PET+imaging+study+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Nutr.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mild experimental ketosis increases brain uptake of 11C-acetoacetate and 18F-fluorodeoxyglucose: a dual-tracer PET imaging study in rats.</a> Nutr. Neurosci. 14, 51-58 (2011).</li>
<li>Lopez-Grueso, R., Borras, C., Gambiniy, J., Vina, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((El+envejecimiento+y+la+ovariectomia+causan+una+disminucion+del+consumo+cerebral+de+glucosa+in+vivo+en+ratas+Wistar%5BTitle%5D)+AND+%22Revista+Espanola+de+Geriatria+y+Gerontologia%22%5BJournal%5D)">El envejecimiento y la ovariectomia causan una disminucion del consumo cerebral de glucosa in vivo en ratas Wistar.</a> Revista Espanola de Geriatria y Gerontologia. 45, 136-140 (2010).</li>
<li>Fueger, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+animal+handling+on+the+results+of+18F-FDG+PET+studies+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice.</a> J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).</li>
<li>Luo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+7-+and+19-month-old+Tg2576+mice+using+multimodal+in+vivo+imaging%3A+limitations+as+a+translatable+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Aging%22%5BJournal%5D)">Characterization of 7- and 19-month-old Tg2576 mice using multimodal in vivo imaging: limitations as a translatable model of Alzheimer's disease.</a> Neurobiol. Aging. 33, 933-944 (2012).</li>
<li>Poisnel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+regional+cerebral+glucose+uptake+in+an+APP%2FPS1+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Aging%22%5BJournal%5D)">Increased regional cerebral glucose uptake in an APP/PS1 model of Alzheimer's disease.</a> Neurobiol. Aging. 33, 1995-2005 (2012).</li>
<li>Kenney, J. M., Marinelli, L. D., Woodard, H. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracer+studies+with+radioactive+phosphorus+in+malignant+neoplastic+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Tracer studies with radioactive phosphorus in malignant neoplastic disease.</a> Radiology. 37, 683-690 (1941).</li>
<li>Cunnane, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+fuel+metabolism%2C+aging%2C+and+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nutrition%22%5BJournal%5D)">Brain fuel metabolism, aging, and Alzheimer's disease.</a> Nutrition. 27, 3-20 (2011).</li>
<li>Shimoji, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+cerebral+glucose+metabolic+rates+in+the+anesthetized+rat+by+dynamic+scanning+with+18F-FDG%2C+the+ATLAS+small+animal+PET+scanner%2C+and+arterial+blood+sampling%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">Measurement of cerebral glucose metabolic rates in the anesthetized rat by dynamic scanning with 18F-FDG, the ATLAS small animal PET scanner, and arterial blood sampling.</a> J. Nucl. Med. 45, 665-672 (2004).</li>
<li>Tantawy, M. N., Peterson, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+%5B18F%5DFDG+image-derived+input+function+using+the+left+ventricle%2C+liver%2C+and+one+venous+blood+sample%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Simplified [18F]FDG image-derived input function using the left ventricle, liver, and one venous blood sample.</a> Mol. Imaging. 9, 76-86 (2010).</li>
<li>Roy, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ketogenic+diet+increases+brain+glucose+and+ketone+uptake+in+aged+rats%3A+A+dual+tracer+PET+and+volumetric+MRI+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The ketogenic diet increases brain glucose and ketone uptake in aged rats: A dual tracer PET and volumetric MRI study.</a> Brain Res. , (2012).</li>
<li>Yu, A. S., Lin, H. D., Huang, S. C., Phelps, M. E., Wu, H. M. Quantification of cerebral glucose metabolic rate in mice using 18F-FDG and small-animal PET.. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aYu%2C+AS+%22J.+Nucl.+Med.%22">J. Nucl. Med.</a>. 50, 966-973 (2009).</li>
<li>Bentourkia, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET+study+of+11C-acetoacetate+kinetics+in+rat+brain+during+dietary+treatments+affecting+ketosis%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Endocrinol.+Metab%22%5BJournal%5D)">PET study of 11C-acetoacetate kinetics in rat brain during dietary treatments affecting ketosis.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 296, 796-801 (2009).</li>
<li>Menard, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+in+vivo+myocardial+energy+substrate+uptake+in+diet-induced+type+2+diabetic+cardiomyopathy+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Endocrinol.+Metab%22%5BJournal%5D)">Abnormal in vivo myocardial energy substrate uptake in diet-induced type 2 diabetic cardiomyopathy in rats.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 298, 1049-1057 (2010).</li>
<li>Liistro, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+glucose+overexposure+and+lack+of+acute+metabolic+flexibility+in+obesity+and+type+2+diabetes%3A+a+PET-%5B18F%5DFDG+study+in+Zucker+and+ZDF+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Brain glucose overexposure and lack of acute metabolic flexibility in obesity and type 2 diabetes: a PET-[18F]FDG study in Zucker and ZDF rats.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 30, 895-899 (2010).</li>
<li>Croteau, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-derived+input+function+in+dynamic+human+PET%2FCT%3A+methodology+and+validation+with+11C-acetate+and+18F-fluorothioheptadecanoic+acid+in+muscle+and+18F-fluorodeoxyglucose+in+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Nucl.+Med.+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Image-derived input function in dynamic human PET/CT: methodology and validation with 11C-acetate and 18F-fluorothioheptadecanoic acid in muscle and 18F-fluorodeoxyglucose in brain.</a> Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 37, 1539-1550 (2010).</li>
<li>Bergeron, M., Cadorette, J., Beaudoin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+evaluation+of+the+LabPETTM+APD-based+digital+PET+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Nucl.+Sci%22%5BJournal%5D)">Performance evaluation of the LabPETTM APD-based digital PET scanner.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 56, 10-16 (2009).</li>
<li>Freemantle, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+response+to+a+ketogenic+breakfast+in+the+healthy+elderly%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nutr.+Health+Aging%22%5BJournal%5D)">Metabolic response to a ketogenic breakfast in the healthy elderly.</a> J. Nutr. Health Aging. 13, 293-298 (2009).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain+in+stereotaxic+coordinates.+sixth+edn%22">The rat brain in stereotaxic coordinates. sixth edn</a>. , Elsevier. (2007).</li>
<li>Patlak, C. S., Blasberg, R. G., Fenstermacher, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphical+evaluation+of+blood-to-brain+transfer+constants+from+multiple-time+uptake+data%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 3, 1-7 (1983).</li>
<li>Patlak, C. S., Blasberg, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphical+evaluation+of+blood-to-brain+transfer+constants+from+multiple-time+uptake+data.+Generalizations.%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. Generalizations.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 5, 584-590 (1985).</li>
<li>Sokoloff, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+14C+deoxyglucose+method+for+the+measurement+of+local+cerebral+glucose+utilization%3A+theory%2C+procedure%2C+and+normal+values+in+the+conscious+and+anesthetized+albino+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurochem%22%5BJournal%5D)">The 14C deoxyglucose method for the measurement of local cerebral glucose utilization: theory, procedure, and normal values in the conscious and anesthetized albino rat.</a> J. Neurochem. 28, 897-916 (1977).</li>
<li>Robinson, A. M., Williamson, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+roles+of+ketone+bodies+as+substrates+and+signals+in+mammalian+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Physiological roles of ketone bodies as substrates and signals in mammalian tissues.</a> Physiol Rev. 60, 143-187 (1980).</li>
<li>Blomqvist, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+R-beta-%5B1-11C%5Dhydroxybutyrate+in+PET+studies+of+regional+cerebral+uptake+of+ketone+bodies+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Use of R-beta-[1-11C]hydroxybutyrate in PET studies of regional cerebral uptake of ketone bodies in humans.</a> Am. J. Physiol. 269, 948-959 (1995).</li>
<li>Blomqvist, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+acute+hyperketonemia+on+the+cerebral+uptake+of+ketone+bodies+in+nondiabetic+subjects+and+IDDM+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Endocrinol.+Metab%22%5BJournal%5D)">Effect of acute hyperketonemia on the cerebral uptake of ketone bodies in nondiabetic subjects and IDDM patients.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 283, 20-28 (2002).</li>
<li>Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Partial-volume+effect+in+PET+tumor+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl.+Med%22%5BJournal%5D)">Partial-volume effect in PET tumor imaging.</a> J. Nucl. Med. 48, 932-945 (2007).</li>
<li>Jiang, L., Mason, G. F., Rothman, D. L., de Graaf, R. A., Behar, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+substrate+oxidation+during+hyperketonemia+in+the+fasted+anesthetized+rat+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cereb.+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Cortical substrate oxidation during hyperketonemia in the fasted anesthetized rat in vivo.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 2313-2323 (2011).</li>
<li>Melo, T. M., Nehlig, A., Sonnewald, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal-glial+interactions+in+rats+fed+a+ketogenic+diet%5BTitle%5D)+AND+%22Neurochem.+Int%22%5BJournal%5D)">Neuronal-glial interactions in rats fed a ketogenic diet.</a> Neurochem. Int. 48, 498-507 (2006).</li>
<li>Yudkoff, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+amino+acid+metabolism+to+ketosis%5BTitle%5D)+AND+%22Neurochem.+Int%22%5BJournal%5D)">Response of brain amino acid metabolism to ketosis.</a> Neurochem. Int. 47, 119-128 (2005).</li>
<li>Matsumura, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+microPET+performance+in+analyzing+the+rat+brain+under+different+types+of+anesthesia%3A+comparison+between+quantitative+data+obtained+with+microPET+and+ex+vivo+autoradiography%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Assessment of microPET performance in analyzing the rat brain under different types of anesthesia: comparison between quantitative data obtained with microPET and ex vivo autoradiography.</a> Neuroimage. 20, 2040-2050 (2003).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Kritieke stappen
Een cruciale stap in dit dual tracer PET-protocol is om tegelijkertijd het linker ventrikel van het hart en de hersenen te kunnen scannen. Dit vereist een PET-scanner met een voldoende axiale lengte, d.w.z. minimaal 7,5 cm. Er zijn een paar testscans nodig om de exacte positie van de scannertafel (x, y en z waarden) te bepalen, waar de hersenen en het hart correct worden gescand.
Tracerinjectie is ook een cruciaal punt voor een succesvolle PET...

Context en Redenering
Positron emissietomografie (PET) maakt de minimaal-invasieve studie van functionele processen in de hersenen mogelijk. Glucose is het belangrijkste energiesubstraat van de hersenen, maar in omstandigheden van glucosetekort zijn ketonen (acetoacetaat [AcAc] en β-hydroxybutyraat) de belangrijkste alternatieve energiesubstraten. Hersenenergiemetabolisme is veel bestudeerd door PET met behulp van de meest gebruikelijke PET-tracer, 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG), een glucose-analogon. Onze groep ontwikkelde onlangs een nieuwe radiotracer -11C-AcAc - om hersenketonmetabolisme te meten1. Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) is een veel hogere resolutietechniek (0,1 mm × 0,1 mm in-plane resolutie) dan PET, en is nodig om anatomische hersengebieden duidelijk te lokaliseren die vereist zijn voor de regionale PET-analyse van hersenenergiemetabolisme.
PET-gegevens worden gewoonlijk uitgedrukt als gestandaardiseerde opnamewaarden (SUV)2-6. SUV zijn de weefselactiviteitsconcentratie genormaliseerd door de fractie van de geïnjecteerde dosis/gewichtseenheid, zoals oorspronkelijk meer dan 70 jaar geleden voorgesteld7. Deze eenheden worden nog steeds veel gebruikt omdat ze eenvoudigere PET-acquisitie en beeldanalysemethodologieën vereisen. Een belangrijk nadeel is echter dat SUV relatieve, niet absolute eenheden zijn, waardoor het moeilijk wordt om resultaten tussen verschillende studies te vergelijken. Deze moeilijkheid van vergelijking kan bijdragen aan tegenstrijdige bevindingen in de literatuur over glucoseopname in de hersenen bij ouderen8.  Daarom heeft de kwantitatieve cerebrale metabole snelheid (CMR; μmol/100 g/min) bijzondere voordelen9-11. Het genereren van CMR-waarden vereist een dynamische PET-acquisitie en de plasmaradioactiviteittellingen als functie van de tijd, d.w.z. de plasmatijd-activiteitscurve (TAC) of inputfunctie. De inputfunctie kan worden verkregen door meerdere bloedmonsters te nemen tijdens de PET-acquisitie9,12 of door de op beeld gebaseerde inputfunctie (IDIF) methode, waarbij een interessegebied wordt getekend op een bloedpool (linkerventrikel van het hart of grote slagader)11,13-16.
Doel
Het doel van onze methode was om voor het eerst kwantitatief de opname van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen, glucose en ketonen, te vergelijken met behulp van PET en MRI bij knaagdieren. 11C-AcAc en 18F-FDG werden sequentieel in hetzelfde dier gebruikt. Het protocol was ontworpen om regionale opnames in verschillende relevante hersengebieden (cortex, hippocampus, striatum en cerebellum) duidelijk zichtbaar te maken in de MR-beelden. Het protocol was ook specifiek bedoeld om kwantitatieve analyse van traceropname in de hersenen mogelijk te maken, d.w.z. CMR van zowel 18F-FDG als 11C-AcAc. Hoewel dit protocol werd ontwikkeld om hersenenergiesubstraten te bestuderen, kunnen de radiotracers die we gebruikten worden vervangen door andere, en dezelfde methodologie kan worden gebruikt om verschillende hersfunctieprocessen te bestuderen.
Voordelen ten opzichte van bestaande methoden
PET en MRI vereisen niet dat het dier na de acquisitie wordt geofferd. Daarom zijn follow-up studies van behandelingen mogelijk. Dus baselinegegevens gevolgd door een experimentele conditie kunnen binnen hetzelfde dier worden gemeten, waardoor zowel de biologische variabiliteit als het aantal vereiste dieren wordt verminderd. Een belangrijk voordeel van ons dual tracer PET-protocol is om beide traceropnames in hetzelfde dier te vergelijken onder dezelfde fysiologische omstandigheden binnen dezelfde beeldvormingssessie, waardoor nog meer biologische variabiliteit en systematische discrepanties worden verminderd. Dit dual tracer PET-protocol is voornamelijk haalbaar vanwege de korte fysieke halfwaardetijd van 11C (20,4 min) en de snelle biologische wasuit van 11C-AcAc, die minimale resterende 11C-radioactiviteit achterlaten tijdens de tweede acquisitie met 18F-FDG. De MRI-scan is een belangrijk kenmerk van dit protocol omdat het de traceropname in specifieke hersengebieden mogelijk maakt. Bovendien maakt deze methode een absolute kwantitatieve maatstaf voor traceropname in de hersenen mogelijk in tegenstelling tot relatieve eenheden verkregen door de SUV-methode. Ten slotte heeft 11C-AcAc-beelden een laag signaal-ruisverhouding vanwege relatief lage AcAc-opname in de hersenen onder fysiologische omstandigheden, wat automatische11C-AcAc en MR-beeldenregistratie uitdagend maakt. Daarom, omdat 11C-AcAc en 18F-FDG-acquisities sequentieel zijn (geen beweging van het dier), kan de 18F-FDG naar MRI-uitlijning worden toegepast op 11C-AcAc-beelden.
Belangrijke artikelen waarin het protocol is gebruikt
We hebben het dual tracer PET-protocol gebruikt in een studie waarin de vastentoestand en de ketogene dieet (KD) in jonge ratten werden vergeleken2. We toonden aan dat zowel vasten als de KD beide 11C-AcAc en 18F-FDG-opname in de hersenen significant verhoogden. Echter, dit waren geen kwantitatieve resultaten omdat we op dat moment geen dynamische PET-beeldvorming en tracerkinetische modelleringsmethodologie gebruikten. Daarna ondernamen we een regionale en kwantitatieve studie van hersenmetabolisme bij oudere ratten, waarbij het effect van veroudering en een KD werd geëvalueerd op hersen 11C-AcAc en 18F-FDG-opname11. We toonden ook aan dat het percentage verdeling over hersengebieden anders was tussen<

<table><tbody><tr><td>MRI scanner</td><td>Varian</td><td></td><td>7 Tesla</td></tr><tr><td>Small-animal PET scanner</td><td>Gamma Medica</td><td></td><td>Lab-PET/-Triumph</td></tr><tr><td>Heat mat</td><td>Sunbeam</td><td>PN 143937</td><td></td></tr><tr><td>Heater system</td><td>SA Instruments</td><td>761 100 Rev B</td><td></td></tr><tr><td>Respiratory gating</td><td>SA Instruments</td><td>SAII's P-resp</td><td></td></tr><tr><td>Clinical chemistry analyzer</td><td>Siemens Healthcare Diagnosis</td><td>765000.931</td><td>Dimension Xpand Plus</td></tr><tr><td>Polyethylene tubing 50&nbsp;</td><td>Becton Dickinson</td><td>427411</td><td></td></tr><tr><td>Injection pump</td><td>KD Scientific</td><td>Model 210</td><td></td></tr><tr><td>Gamma-counter</td><td>GMI</td><td>Packard Cobra II</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Thermo Scientific</td><td>75002416</td><td>Heraeus Pico 21</td></tr><tr><td>PMOD software</td><td>PMOD Technologies</td><td></td><td>PMOD 3.2 versie</td></tr><tr><td>Geigerteller</td><td>Fluke Biomedical</td><td>ASM-990</td><td>Advanced Survey Meter</td></tr><tr><td>Reagens</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Abbott Laboratories, Ltd</td><td>B506</td><td></td></tr><tr><td>0.9% NaCl oplossing</td><td>Hospira</td><td>4888010</td><td></td></tr><tr><td>Heparine</td><td>Sandoz</td><td>1004336</td><td></td></tr><tr><td>Isopropenyl acetaat</td><td>Aldrich</td><td>11778</td><td>99%</td></tr><tr><td>Methyllithium</td><td>Aldrich</td><td>197343</td><td>1.6 M</td></tr><tr><td>THF</td><td>Aldrich</td><td>87371</td><td></td></tr><tr><td>Flex reagent cartridge glucose</td><td>Siemens Healthcare Diagnosis</td><td>DF40</td><td></td></tr><tr><td>Trizma base</td><td>Sigma</td><td>T6066-500G</td><td>bereid tris buffer 100 mM pH 7.0</td></tr><tr><td>Natrium oxamaat</td><td>Sigma</td><td>O2751</td><td>20 mM</td></tr><tr><td>NADH</td><td>Roche</td><td>10128015001</td><td>0.15 mM</td></tr><tr><td>b-Hydroxybutyraat dehydrogenase</td><td>Toyobo</td><td>HBD-301</td><td>1 U/ml</td></tr></tbody></table>

een dubbel tracer pet-mri protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat

A Dual Tracer PET-MRI Protocol for the Quantitative Measure of Regional Brain Energy Substrates Uptake in the Rat

We presenteren een methode voor het vergelijken van de opname van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen: glucose en ketonen (acetoacetaat [AcAc] in dit geval) bij de rat. De ontwikkelde methode is een positronemissietomografie (PET) protocol voor kleine dieren, waarbij 11C-AcAc en 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) achtereenvolgens in elk dier worden geïnjecteerd. Deze dubbele tracer PET-acquisitie is mogelijk vanwege de korte halfwaardetijd van 11C (20,4 min). De ratten ondergaan ook een magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) acquisitie zeven dagen vóór het PET-protocol. Voorafgaand aan de beeldanalyse worden PET- en MRI-beelden gecoregistreerd om de meting van regionale cerebrale opname (cortex, hippocampus, striatum en cerebellum) mogelijk te maken. Een kwantitatief meetbaar niveau van 11C-AcAc en 18F-FDG hersenopname (cerebrale metabole snelheid; μmol/100 g/min) wordt bepaald door kinetisch modelleren met behulp van de image-derived input function (IDIF) methode. Ons nieuwe dubbele tracer PET-protocol is robuust en flexibel; de twee gebruikte tracers kunnen worden vervangen door andere radiotracers om andere processen in de hersenen te evalueren. Bovendien is ons protocol toepasbaar voor de studie van hersenvoeding in meerdere omstandigheden, zoals normale veroudering en neurodegeneratieve pathologieën zoals Alzheimer- en Parkinson-ziekten.

Zoals te zien is in Figuur 2, is de opname van 11C-AcAc laag binnen de hersenen zelf. Zoals eerder vermeld, is het verbruik van ketonen door de hersenen zeer laag bij kortstondig vasten. De opname van 11C-AcAc is hoger in de tong- en wangspieren. Ketonen worden inderdaad snel opgenomen door de skeletspieren van ratten23. In tegenstelling hiermee vindt de opname van 18F-FDG voornamelijk plaats in de hersenen en de wangspieren. Figuur 2 laat zien...

Positron-emissietomografie voor kleine dieren maakt de beoordeling mogelijk van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen: glucose en ketonen. In de huidige methode worden 11C-acetoacetaat en 18F-fluorodeoxyglucose sequentieel in elk dier geïnjecteerd, en hun opname wordt kwantitatief gemeten in specifieke hersengebieden die zijn bepaald op basis van de magnetische resonantiebeelden.

Een dubbel Tracer PET-MRI Protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat

We present a method for comparing the uptake of the brain&#39;s two key energy substrates: glucose and ketones (acetoacetate [AcAc] in this case) in the ...

Het algemene doel van het volgende experiment is om de regionale opname van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen, glucose en ketonen, kwantitatief te vergelijken met behulp van PET en MRI bij knaagdieren. Dit wordt bereikt door eerst een MRI-opname van de hersenen te maken om anatomische hersenregio's te lokaliseren. Als tweede stap worden PET-opnames uitgevoerd met koolstof-11 acetoacetaat en flu ROIC glucose of FDG, die beelden opleveren van de opname van ketonen en glucose in de hersenen. Vervolgens worden de PET- en MR-beelden gecoregistreerd.Om de regionale cerebrale opname van beide PET-tracers te meten, worden resultaten verkregen die de regionale cerebrale metabole snelheid van glucose en ketonen laten zien op basis van tijd-activiteitscurves van de hersenen en het plasma. Deze techniek kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van het energie-metabolisme van de hersenen tijdens veroudering, zoals de vraag of de verslechtering van het glucosemetabolisme bij het ouder worden ook optreedt bij ketonen, de belangrijkste alternatieve brandstof van de hersenen. Het feitelijke gezichtsveld van de scanner zal een belangrijke factor en beperking zijn om beelden van zowel de hersenen als het hart correct te scannen.Het huidige diermodel vereist een gezichtsveld van 7,5 centimeter om de distributie van de doelorganen te kunnen accommoderen. Met testscans wordt de uiteindelijke positie van de scantafel bepaald. We zijn op het idee voor deze methode gekomen toen we beseften dat ketonen belangrijk waren voor het energiemetabolisme van de hersenen, terwijl daarover vrijwel niets bekend was.Hoe de hersenen deze gebruiken. De procedure zal rustig worden gedemonstreerd. Een onderzoeksprofessional en Michelle ett, een promovendus van het Sherbrooke Molecular Imaging Center, beginnen met het laten acclimatiseren van de ratten in de dierfaciliteit gedurende minimaal zeven dagen voordat dit protocol wordt gestart; voer vervolgens één tot twee weken vóór de dual tracer PET hersen-MRI-scans uit om het dier volledig te laten herstellen van de anesthesie. Positioneer de rat in buikligging met het hoofd eerst op de MRI-onderzoekstafel en plaats een neusmasker voor isofluorine.Positioneer daarnaast de ademhalings- en rectale probes zodat de ademhalingsfrequentie kan worden gemonitord en de lichaamstemperatuur op 37 °C kan worden gehouden met een automatisch luchtverwarmingssysteem. Neem T2-gewogen MR-beelden van de hersenen met een fast spin echo-pulssequentie. Plaats de rat na voltooiing van de beeldvorming op een verwarmde mat en monitor het herstel van de anesthesie één tot twee weken na de MR-imaging. Laat de rat 18 uur vasten voorafgaand aan de PET-scan.Gebruik een PET-scanner voor kleine dieren die is uitgerust met avalanche-fotodiodedetectoren, een axiaal gezichtsveld van ongeveer 7,5 centimeter en een isotrope ruimtelijke resolutie van 1,2 millimeter. Begin met het plaatsen van de rat in een inductiekamer. Plaats de rat vervolgens op een warmtemat met een neuskegel voor isofluraan en zorg ervoor dat het dier volledig is geanestheseerd voorafgaand aan de beeldvorming.Start op dit moment met de synthese van koolstof-11 acetoacetaat, aangezien de synthese 18 minuten in beslag neemt vanaf het einde van de bestraling. Bereid daarnaast een PE 50 polyethyleencatheter voor die is gevuld met een gehepariniseerde 0,9% natriumchloride-oplossing. Plaats de rat op zijn zij en voer de catheter in de staartvin voor de injectie van de tracer.Plaats een tweede katheter in de middelste ventrale staartslagader voor bloedafname gedurende de acquisities. Verplaats de rat nu snel naar de scantafel in buikligging met het hoofd eerst en breng de neuskegel aan. Schuif vervolgens de scantafel in de scanner om gelijktijdige beeldvorming van de hersenen en het hart te waarborgen; positioneer de rand van het gezichtsveld op de ogen van de rat als anatomisch referentiepunt.Houd de ademhalingsfrequentie in de gaten en handhaaf de lichaamstemperatuur gedurende het gehele experiment op 37 °C. Bereid vervolgens, met behulp van een geconcentreerde koolstof-11 acetoacetaatoplossing van ongeveer 1 GBq/mL, een spuit voor met ongeveer 50 MBq radioactiviteit. Een bereik van 45 tot 55 MBq is acceptabel.Pas vervolgens het volume aan tot 300 µL met een zoutoplossing. Plaats de spuit in een injectiepomp en stel de bolusinjectie van de radioactieve tracer in op een snelheid van 1 mL per minuut voor een injectieduur van ongeveer 19 seconden. Stel daarna een tweede pomp in om onmiddellijk 300 µL zoutoplossing toe te dienen met een snelheid van 1 mL per minuut om een optimale injectie van de tracer in de bloedsomloop te waarborgen.Stel de reguliere bemonsteringsmodus in en stel het energievenster in op 250 tot 650 kilo elektronvolt, en start de dynamische PET-gegevensacquisitie 30 seconden vóór het begin van de bolusinjectie. De totale scantijd moet 20 minuten en 30 seconden bedragen. De 32ste acquisitie vóór de tracerinjectie dient als maat voor de omgevingsachtergrond, die vervolgens van de PET-gegevens wordt afgetrokken.Neem twee bloedmonsters van 200 µL ongeveer 15 en 18 minuten na het begin van de injectie met Carbon 11 acetoacetaat en injecteer na elke afname hepariniseerde zoutoplossing in de katheter om bloedstolling te voorkomen. Noteer het tijdstip aan het begin en aan het einde van de bloedafname en bereken de gemiddelde tijd. De monsters moeten worden gecentrifugeerd bij 6.000 RPM gedurende vijf minuten om plasma te verkrijgen.Vervolgens worden de radioactiviteitstellingen gemeten met een gammacounter die is gekalibreerd met de PET-scanner. Laat na de carbon 11 acetoacetaat-scan een wachttijd van 20 minuten verstrijken om te garanderen dat het grootste deel van de radioactiviteit is vervallen. Bereid gedurende deze tijd een spuit van ongeveer 50 megal voor met een geconcentreerde FDG-oplossing.Pas het volume opnieuw aan met zoutoplossing en stel de infusiepomp in zoals eerder beschreven. Start nu een dynamische acquisitie met een totale duur van 40,5 minuten, wederom inclusief 30 seconden vóór de injectie. Neem twee bloedmonsters van 200 µL af op ongeveer 30 en 35 minuten na het starten van de FDG-injectie.Neem vervolgens aan het einde van de FDG-acquisitie een laatste bloedmonster van 200 µL. Zodra het scannen is voltooid, worden de PET-beelden gereconstrueerd volgens het volgende tijdschema: sequenties van 1 bij 30, 12 bij 5, 8 bij 30 en n bij 300 seconden, waarbij n gelijk is aan 3 voor de koolstof-11 ACETOACETAAT-acquisitie en n gelijk is aan 7 voor de FDG-acquisitie. Gebruik voor de start van de analyse P mode-software of een equivalent systeem voor PET-beeldanalyse bij kleine dieren om een tijds-activiteitscurve van het plasma te genereren.Laad eerst de FDG-gegevens en vervolgens enkele beeldframes van de eerste 60 seconden na injectie, wanneer de tracer zich hoofdzakelijk in het bloed bevindt. Teken daarna met een handmatig tekeninstrument een gebied van belang of VOI op de bloedpool van de linker ventrikelholte, ongeveer één millimeter binnen de rand van de bloedpool. Dit voorkomt de inclusie van weefsel en vermijdt spill-over van weefselradioactiviteit in de bloedpool.Kopieer vervolgens de VOI naar de volledige dynamische beeldserie en genereer een curve van de radioactiviteit als functie van de tijd. Gebruik daarna in een spreadsheet de radioactiviteitsmetingen van de twee plasmaproeven die tijdens de acquisitie zijn afgenomen om de tijd-activiteitscurve van het plasma te corrigeren. Gebruik hiervoor de hier getoonde vergelijking.Controleer daarnaast of er residuele radioactiviteit van koolstof-11 acetoacetaat aanwezig is in de eerste 30 seconden van de FDG-scan voorafgaand aan de injectie. Zo ja, trek dan de volgende factor af van alle opvolgende tijdsframes van de tijd-activiteitscurve. Laad vervolgens alle 28 FDG-tijdsframes in dezelfde oriëntatie als de MR-beelden en bereken het gesommeerde FDG-beeld.Voer vervolgens een automatische co-registratie van het opgetelde FDG-beeld op de MR-beelden uit. Pas de transformatie toe op alle individuele FDG-beeldframes en sla de transformatie op, die later zal worden toegepast op de koolstof 11 acetoacetaatbeelden. Dit is noodzakelijk aangezien koolstof 11.Afbeeldingen van acetoacetaat hebben een lage signaal-ruisverhouding en automatische co-registratie is moeilijk. Selecteer vervolgens met behulp van segmentatiesoftware de MRI-gegevens en kies het gewenste vlak voor handmatig tekenen. Afhankelijk van de hersenen, de grootte van de regio en het beeldcontrast kan de handmatige of de semi-automatische tekentool worden gebruikt.Lokaliseer hersenstructuren aan de hand van een standaard segment van een rattenhersenatlas, zoals de gehele hersenschors, hippocampus, satu en cerebellum zoals hier weergegeven, of andere regio's indien nodig. Sla de VOI's op, die vervolgens worden toegepast op de gecoregistreerde FDG- en koolstof-11-acetoacetaatbeelden. Pas de VOI's eerst toe op de gecoregistreerde FDG-beelden.Selecteer indien nodig de VO i-statistieken om de tijd-activiteitskromme van de hersenen te visualiseren. Corrigeer de kromme door de vervalgecorrigeerde gemiddelde radioactiviteit van de eerste 30 seconden af te trekken van alle daaropvolgende tijdsframes om een berekening van de cerebrale metabole snelheid uit te voeren; laad de tijd-activiteitskrommen van de hersenen en het bijbehorende plasma. Selecteer vervolgens het kinetische model van de LAC-plot en stel de lumped constant in op 0.48 en voer de overeenkomstige plasmaconcentratie in.Stel de maximale relatieve afwijking van de plac plot in op 5% en fit de gegevens aan het model. Volg vervolgens met de MRI-coregistratie van koolstof-11 acetoacetaat. Bereken eerst het gesommeerde FDG-beeld van de eerste 24 tijdframes om hetzelfde aantal frames te hebben als de koolstof-11 acetoacetaatscan.Gebruik vervolgens het FDG-twee-MRI-transformatieproces voor de co-registratie van de koolstof-11-acetoacetaatbeelden. Herhaal de berekeningen van de tijds-activiteitscurve van het plasma en de co-registratiestappen voor de koolstof-11-acetoacetaatbeelden. Pas de FDG-transformatie toe op alle individuele frames van de koolstof-11-acetoacetaatbeelden.Gebruik tot slot de opgeslagen FDG-voi's en bereken opnieuw de cerebrale metabole snelheid, waarbij de lumped constant op één wordt ingesteld. Hier kunnen we zien dat tijdens het co-registratieproces de MR-beelden gefixeerd zijn en de PET-beelden bewegen vanwege een uitlijning in het axiale vlak. Deze grafiek toont de kinetische modellering van de FDG-opname in de gehele hersenen.Met behulp van P-modussoftware wordt na hersenopname een stationaire toestand bereikt. De curve resulteert in een rechte lijn waarbij de helling de cerebrale influx vertegenwoordigt. Typische waarden voor de cerebrale influx en het distributievolume in de gehele hersenen voor FDG zijn respectievelijk ongeveer 0,0165 min⁻¹ en ongeveer 0,6425 ml bloed per ml weefsel.De verwachte cerebrale glucosestofwisselingssnelheid in de gehele hersenen is na deze procedure ongeveer 25 micromoles per minuut per 100 gram. Andere methoden, zoals western blot, kunnen worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden. Bijvoorbeeld of de expressie van glucose- en ketonentransporteurs in de hersenen wordt gewijzigd onder een specifieke conditie.Met de ontwikkeling van deze techniek hebben we een nieuw venster geopend voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het metabolisme van hersenantigenen om fysiologische en pathologische processen te bestuderen die betrokken zijn bij veroudering, neurodegeneratieve ziekten en tumorontwikkeling en -behandeling bij knaagdieren en andere diermodellen. Werken met straling vereist aanvullende voorzorgsmaatregelen. Het hanteren van de radioactieve tracer achter het loden scherm.Voor dit experiment is het verplicht om een persoonlijke dosemeter en een ringdosemeter te dragen. Het uitvoeren van personeels- en gebiedsmetingen met een geigerteller is essentieel voor het behouden van een contaminatievrije werkruimte.

a-dual-tracer-pet-mri-protocol-for-quantitative-measure-regional

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Een dubbel Tracer PET-MRI protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat

Hersenbeschadiging als gevolg van cerebrale ischemie kan niet-invasief worden gevisualiseerd en bestudeerd bij ratten met behulp van preklinische positronemissietomografie gekoppeld aan de injecteerbare radioactieve sonde, 18F-fluorodeoxyglucose. Verder verhogen de moderne softwaretools, waaronder hersentemplates voor volume van belang (VOI), aanzienlijk de kwantitatieve informatie die uit deze studies wordt verkregen.

Niet-invasieve beeldvorming en analyse van cerebrale ischemie in Living Ratten met behulp van positron emissie tomografie met<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

De hier gepresenteerde methode gebruikt simultane positron emissie tomografie en magnetische resonantie beeldvorming. In de cerebrale hypoxie-ischemie model, dynamische veranderingen in diffusie en glucosemetabolisme optreden tijdens en na beschadiging. De evoluerende en reproduceerbare schade in dit model vereist gelijktijdige aankoop als zinvolle multimodale beeldvorming gegevens moeten worden verworven.

Gelijktijdige PET / MRI beeldvorming Tijdens Mouse Cerebral hypoxie-ischemie

We hebben repetitieve transcraniale magnetische stimulatie (rTMS) toegepast op de unilaterale hemisfeer van de hersenen van een rat, door een 25 mm figure-8 spoel 1 cm lateraal van de vertex op de biauriculaire lijn te plaatsen en de spoel te kantelen met 45°. Er werd een in-house waterkoelsysteem gebruikt voor rTMS gedurende meer dan 20 minuten.

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation aan de eenzijdige halfrond van de hersenen van de rat

Eiwitsynthese is een kritisch biologisch proces voor cellen. In de hersenen is het vereist voor adaptieve wijzigingen. Meting van de tarieven van de eiwitsynthese in de intacte hersenen vereist zorgvuldige methodologische overwegingen. Hier presenteren we de L-[1-14C]-Leucine kwantitatieve autoradiografische methode voor de bepaling van de regionale tarieven van cerebrale eiwitsynthese in vivo.

Kwantitatieve autoradiografische methode voor de bepaling van de regionale tarieven van cerebrale eiwitsynthese in vivo

Nadat u hebt gecontroleerd door bloed-zuurstof-niveau-afhankelijke functionele magnetische resonantie imaging (fMRI vet) thats het overeenkomstige vat Somatosensorische cortex gebied (genoemd S1BF) correct geactiveerd, de belangrijkste doel van deze studie is te kwantificeren lactaat inhoud schommelingen in de hersenen geactiveerd rat door gelokaliseerde proton magnetische resonantie spectroscopie (1H-mevrouw) bij 7 T.

Functionele magnetische resonantie spectroscopie op 7 T in de Rat vat Cortex tijdens de Whisker activering

Dit manuscript beschrijft twee radiotracer beheerprotocollen voor FDG-PET (constante infusie en bolus plus infusie) en vergelijkt deze met bolustoediening. Tijdelijke resoluties van 16 s zijn haalbaar met behulp van deze protocollen.

Radiotracer toediening voor hoge temporele resolutie positron emissie tomografie van het menselijk brein: toepassing op FDG-fPET

Dit protocol heeft tot doel in vivo myelineveranderingen (demyelinatie en remyelinatie) te monitoren door positronemissietomografie (PET) beeldvorming in een diermodel van multiple sclerose.

Positron Emissie Tomography Imaging voor In Vivo Meten van Myeline Inhoud in de Lysolecithine Rat Model van Multiple Sclerose

Dit protocol beschrijft een methode voor het verkrijgen van stabiele resting-state functionele magnetische resonantie beeldvorming (rs-fMRI) gegevens van een rat met lage dosis isofluraan in combinatie met lage dosis dexmedetomidine.

Verwerving van resting-state functionele magnetische resonantie beeldvormingsgegevens in de rat

Hier presenteren we een experimenteel beeldvormingsprotocol voor de kwantificering van de hartfunctie en morfologie met behulp van hoge resolutie positronemissietomografie / computertomografie voor kleine dieren. Zowel muizen als ratten worden overwogen en bespreken de verschillende vereisten van computertomografiecontrastmiddelen voor de twee soorten.

Hoge resolutie cardiale positronemissietomografie/computertomografie voor kleine dieren

Kwantitatieve metingen van het zuurstof- en glucosemetabolisme door PET zijn gevestigde technologieën, maar details van praktische protocollen worden schaars beschreven in de literatuur. Dit artikel presenteert een praktisch protocol dat met succes is geïmplementeerd op een state-of-the-art positronemissietomografie-computertomografiescanner.

Multi-tracerstudies van het zuurstof- en glucosemetabolisme in de hersenen met behulp van een time-of-flight positronemissietomografie-computertomografiescanner

De verwerving van dynamische positronemissietomografie (PET)-gegevens en reconstructie in tijdsbestekken maakt analyse van metabole hersenconnectiviteit op het niveau van één persoon mogelijk. We beschrijven een methode om [18F]FDG dynamische PET-gegevens van de hersenen van de rat te verkrijgen en een connectiviteitsmatrix te verkrijgen door de extractie van tijd-activiteitscurven van interessante volumes.

Studie van metabole hersenconnectiviteit met behulp van 2-Deoxy-2-[18F]Fluoro-D-Glucose dynamische positronemissietomografie op het niveau van één proefpersoon

Leer een dubbel tracer PET-MRI-protocol voor kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten glucose en ketonen bij ratten. Deze methode helpt onderzoekers hersenenergiestofwisseling te bestuderen.

Een dubbel Tracer PET-MRI Protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat

Meer video's verkennen