Analyse van 18FDG-PET/CT Imaging als een hulpmiddel voor studeren Mycobacterium tuberculosis infectie en behandeling in niet-menselijke primaten
5 september 2017
Hier presenteren we een protocol om te beschrijven de analyse voor 18F-FDG PET/CT imaging in niet-menselijke primaten die zijn besmet met M. tuberculosis te bestuderen ziekteproces, medicamenteuze behandeling en reactivering van de ziekte.
Het algemene doel van deze positronemissietomografie computertomografie of PET/CT beeldanalyseprocedure, is om het ziekteproces en potentiële behandelingsmethoden van Mycobacterium tuberculosis infecties bij niet-menselijke primaten te bestuderen. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen te beantwoorden in de studie van tuberculose, inclusief infectielocatie in de loop van de tijd, de reactivering vanuit latentie en het resultaat van specifieke behandelingsregimes. Het grote voordeel van deze techniek is dat Mycobacterium tuberculosis infectie en behandeling in real-time kunnen worden gevolgd zonder de noodzaak van periodieke dieren-necropsieën.
Begin door de gecoördineerde PET/CT beelden naar de geschikte software te exporteren en open de beelden vanuit de softwaredatabase in de axiale oriëntatie. Klik op de CT scan en verander de vensterniveau, vensterbreedte naar CT pulmonair. Het longweefsel zal donker worden en de anatomische kenmerken zullen lichter verschijnen met de luchtwegen in zwart en de vaatstructuren in wit.
Focus op één lob tegelijk, scrol door het gefuseerde PET/CT beeld om de laesies te identificeren. Kleine laesies kunnen worden onderscheiden van de bloedvaten door de cursor over de betreffende structuur te houden en een of twee sneden omhoog of omlaag te scrollen. Als de structuur onder de cursor blijft, is het een laesie.
Om een laesie van belang te meten, verwijder de PET signaal, zodat alleen de CT zichtbaar is en selecteer de lengtetool. Scroll totdat de snede die het grootste deel van de laesie bevat zichtbaar is en teken een lange lijn over de langste lengte van de laesie. De gegevens in dit gebied van belang zullen de lengte in millimeters van de diameter van de laesie vertegenwoordigen.
In het vensterniveau, vensterbreedte en kleurenopzoektabel menu, selecteer vensterniveau instellen, vensterbreedte handmatig in het vensterniveau, vensterbreedte keuzemenu en voer nul in voor van en 20 voor tot in het dialoogvenster. Selecteer het ovale gereedschap uit het keuzemenu voor de muisknopfunctie en scrol over de laesie om het hardste gedeelte van het weefsel te beoordelen. Trek vervolgens een ovaal rond de laesie om beschrijvende statistieken te verkrijgen voor alle specifieke drempelwaarden binnen de regio in voxels.
Om de totale long FDG aviditeit te meten, klik ergens op de CT scan. Onder het gebied van belang keuzemenu, selecteer gegroeid gebied 2D 3D segmentatie en stel de onderste drempel in op 1024 en de bovenste drempel op 200. Wanneer de drempels zijn ingesteld, klik ergens binnen de long om de hele snede in groen te markeren.
In het segmentatieparameters dialoogvenster, klik op berekenen om het gegroeide gebied uit te breiden van één snede naar het hele longvolume. Klik vervolgens op het kleine pictogram links van de naam van de CT scan en sleep het pictogram naar de PET scan. Selecteer vervolgens gebieden van belang kopiëren om de longen op de PET scan te overlappen.
Om de hoogste dichtheidsgebieden van de long die als gaten op de PET scan verschijnen, in te vullen. Selecteer onder het gebied van belang keuzemenu, borstel gebieden van belang en sluit. In het pop-upvenster, schuif de pijl naar drie zodat de bovenkant van de doos luidt, structureringselement straal 3 en vink toepassen op alle gebieden van belang met dezelfde naam aan.
Sluit eventuele resterende gaten handmatig zoals nodig. Wanneer de hele long zichtbaar is op de PET scan, verwijder alle pixels buiten de long, open het gebied van belang menu en selecteer, stel pixelwaarden in, klik op het buitenste gebied van belang vakje en stel alle pixels buiten het gebied van belang in op nul. Om de "hete" pathologie te isoleren, selecteer stel pixelwaarden in opnieuw en klik op het binnenste gebieden van belang vakje, klik op het eindvakje, zodat alle waarden tussen nul en 2,3, op nul worden ingesteld.
Om ervoor te zorgen dat alleen de ziektepathologie wordt gemeten, selecteer onder het gebied van belang menu, verwijder alle gebieden van belang in deze serie en groei gebied 2D 3D segmentatie. Wijzig de onderste drempel in 2,3 en de bovenste drempel in 100 en scrol door de hele PET venster, klik op elke ziektepathologie en bereken. Na herhaling voor elk gebied van hartziekte, open het gebieden van belang menu en selecteer gebieden van belang opslaan, om het hele long gebied van belang op te slaan.
Exporteer vervolgens de ruwe gegevenswaarden naar een spreadsheet. Om de FDG opname in de "hete" lymfeklieren te bepalen, markeer de PET/CT fusie afbeelding, open het kleurenopzoektabel keuzemenu in de werkbalk en selecteer de UCLA opzoektabel instelling. Om een handmatig gebied van belang rond de betreffende lymfklier te tekenen, klik op het keuzemenu aan de rechterkant van de muisknopfunctie in de hoofdwerkbalk en selecteer gesloten polygoon.
Klik op de rand van de lymfklier om het eerste punt van het gebied van belang vast te stellen, blijf klikken en volg het weefseldeel totdat de hele lymfklier bijna is omsloten. Dubbelklik vervolgens om het gebied van belang te sluiten en noteer de specifieke drempelwaarden in een aparte spreadsheet. Om de ziektepathologie FDG gegevenswaarden te normaliseren, klik op de gecoördineerde PET en CT afbeelding en scrol door de afbeelding, totdat de snede die het kruispunt van de hoofdbronchiale buis bevat wordt bereikt.
Gebruik het ovale gereedschap om gebieden van belang van ongeveer dezelfde grootte op de rugspier en de spier achter en zijdelings van de wervelkolom te tekenen, om achtergrond specifieke drempelwaarden te verkrijgen. Sleep het pictogram links van de gecoördineerde PET/CT scan naar het PET venster en selecteer, gebieden van belang kopiëren. De gebieden van belang zouden in het PET scan venster moeten verschijnen.
Selecteer onder het hoofdmenu, het instellingenvakje en zorg ervoor dat maximale intensiteitsprojectie is geselecteerd in het keuzemenu. Bevestig vervolgens dat de dikke plak glijbaan is ingesteld op 10 en noteer de gemiddelde specifieke drempelwaarden van de twee spiergebieden van belang in een nieuwe spreadsheet. Individuele granuloma's kunnen kwalita
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor het analyseren van 18 F-FDG PET/CT-beeldvorming bij niet-menselijke primaten die zijn geïnfecteerd met M. tuberculosis. De methode is erop gericht het ziekteproces, de effectiviteit van de behandeling en de reactivatie van de ziekte te bestuderen.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Infectieziekten
- Beeldvormingstechnieken
Achtergrond
- Mycobacterium tuberculosis vormt een aanzienlijk mondiaal gezondheidsprobleem.
- Inzicht in de infectiedynamiek is cruciaal voor een effectieve behandeling.
- Niet-menselijke primaten dienen als waardevolle modellen voor het bestuderen van tuberculose.
- Real-time imaging kan de noodzaak voor invasieve procedures verminderen.
Doel van de studie
- Om het ziekteproces van M. tuberculosis-infecties te analyseren.
- Om potentiële behandelmethoden te evalueren.
- Om de reactivatie van de ziekte vanuit latentie te volgen.
Gebruikte methoden
- Exporteren van gecoregistreerde PET/CT-beelden naar analyse-software.
- Openen van beelden in de juiste oriëntatie.
- Aanpassen van CT-scanvensterniveaus en -breedtes voor optimale visualisatie.
- Beoordelen van longweefsel en anatomische kenmerken op de beelden.
Belangrijkste resultaten
- Real-time monitoring van M. tuberculosis-infectie en behandeling.
- Identificatie van infectielocaties in de loop van de tijd.
- Inzichten in reactivatie vanuit latentie.
- Evaluatie van de uitkomsten van specifieke behandelingsregimes.
Conclusies
- De PET/CT-beeldgevingsmethode is effectief voor het bestuderen van tuberculose.
- Het maakt niet-invasieve monitoring van de ziekteprogressie mogelijk.
- Deze benadering kan het begrip van de effecten van de behandeling verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
Kwantitatieve 18FDG PET/CT-beeldvorming bij niet-menselijke primaten maakt real-time, niet-invasieve beoordeling van de infectiedynamiek van Mycobacterium tuberculosis en de therapeutische respons mogelijk. Deze benadering biedt voorspellend inzicht in ziekteprogressie, latentie en reactivatie, wat direct bijdraagt aan translationele strategieën voor de ontwikkeling van anti-tuberculosemiddelen en vaccins. De methode ondersteunt risico-gecorrigeerde portfoliobeslissingen door preklinische beeldvormingsresultaten te koppelen aan klinisch relevante eindpunten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt longitudinale tracking van infectieplaatsen en de evolutie van laesies in vivo mogelijk.
- Ondersteunt functionele validatie van ziektemodellen voor mechanische risicoreductie.
- Biedt kwantitatieve metrieken om onderscheid te maken tussen actieve en latente infectietoestanden.
- Faciliteert vroege go/no-go-beslissingen voor kandidaat-interventies op basis van imaging-biomarkers.
Screening & assayontwikkeling
- Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare imaging-metingen van de laesiegrootte en FDG-opname.
- Bereidt gevalideerde diermodellen voor op downstream-efficiëntiescreening van kandidaat-geneesmiddelen.
- Maakt kwantitatieve vergelijking van behandelregimes mogelijk met behulp van objectieve imaging-eindpunten.
- Ondersteunt de schaalbaarheid van assays en de vergelijkbaarheid tussen studies via digitale data-export.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt beeldb biomarkers uit met klinische eindpunten voor translationele continuïteit.
- Maakt risico-gecorrigeerde ontwikkeling van verbindingen mogelijk op basis van predictieve beeldvormingsgegevens.
- Ondersteunt de evaluatie van het risico op reactivatie en de duurzaamheid van de behandeling in ziekterelevante modellen.
- Faciliteert de integratie van beeldvormingsresultaten met immunologische en bacteriologische parameters.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit beeldvormingsprotocol integreert stappen van vroege ontdekking tot preklinische validatie en ondersteunt de identificatie van lead-verbindingen en translationeel onderzoek in pijplijnen voor tuberculosegeneesmiddelen en -vaccins.
- Ontdekkingsbiologie: Kwantificeert de laesielast en metabole activiteit om ziektemechanismen en progressie te verduidelijken.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve imaging-eindpunten voor de evaluatie van kandidaten.
- Analytiek: Maakt statistische vergelijking mogelijk van FDG-opname en laesiemetrische gegevens tussen verschillende behandelarmen.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen preklinische imaging-bevindingen en het ontwerp van klinische studies en de selectie van biomarkers.
- Bedrijfsbrede herbruikbaarheid: Vestigt een herbruikbare imaging-workflow die toepasbaar is op andere modellen voor infectieziekten.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in ziektemodellering en targetvalidatie.
- Operationele waarde: Standardiseert beeldanalyse voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid over studies heen.
- Strategische waarde: Informeert de portfolio-triage en vermindert biologische risico's in een laat stadium via vroege, op beeldvorming gebaseerde beslismomenten.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en voortgang van therapeutische kandidaten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in PET/CT-beeldanalyse en het omgaan met diermodellen.
- Vereist toegang tot geavanceerde beeldvormingsinstrumentatie en digitale analyse-software.
- Noodzaakt een strikte standaardisatie van beeldvormingsprotocollen en databeheer tussen teams.
- Moet indien nodig worden aangepast voor verschillende ziektemodellen en soorten.
- Strikte biosafety-protocollen zijn essentieel bij het werken met infectieuze agentia.
