Wielośladowe badania metabolizmu tlenu i glukozy w mózgu przy użyciu skanera pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej czasu przelotu

Metabolizm glukozy i tlenu w mózgu jest ściśle związany z wieloma procesami fizjologicznymi i patologicznymi zachodzącymi w mózgu. Nasze badania pomagają zrozumieć, w jaki sposób jest on zaangażowany w starzenie się i czy opóźnia pomocniczą biodegenerację w mózgu. Korzystamy z pozytonowej tomografii emisyjnej, która pomaga i pozwala badać metabolizm u ludzi in vivo.

Pomiary metabolizmu ludzkiego mózgu in vivo tradycyjnie wymagały technik inwazyjnych, w tym nawet cewników wsuwanych do naczyń mózgowych. Obrazowanie zmieniło to wszystko. Obecnie PET i MRI to dwie najczęściej stosowane metody badania metabolizmu ludzkiego mózgu in vivo.

Nasz protokół odpowiada na potrzeby badawcze w zakresie bezwzględnej kwantyfikacji metabolizmu, tak aby fizjologicznie miarodajne pomiary objętości krwi, ekstrakcji tlenu w tkankach, przepływu krwi i tempa metabolicznego wykorzystania glukozy mogły być porównywane między uczestnikami, między badaniami oraz między modalnościami i metodologiami. W porównaniu z SUVR, nasz protokół zapewnia pomiary fizjologiczne, które można ocenić na podstawie istniejących informacji z opublikowanej literatury. Stanowią one podstawę przyszłych metodologii, które mogą mieć różne rodzaje oprzyrządowania. Co najważniejsze, nasze pomiary dostarczają informacji na temat zmienności w badanych populacjach ludzkich, zwłaszcza zmienności spowodowanej procesami chorobowymi.

Nasze postępy w obrazowaniu PET pozwalają nam dokładniej zbadać, w jaki sposób starzenie się, choroba Alzheimera i choroba istoty białej wpływają na metabolizm glukozy i tlenu w określonych obszarach ludzkiego mózgu. Rozdzielczość najnowocześniejszych skanerów PET jest obecnie porównywalna z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym, co pozwala nam zintegrować naszą wiedzę na temat metabolizmu i funkcji mózgu w sposób multimodalny.

[Prezenter] Na początek należy przygotować zbiornik do przechowywania gazu w osłonie wyposażony w kalibrator dawki pikomeromierza. Podłączyć rozszerzalny mieszek do sztywnej nylonowej rurki o wąskiej średnicy z cyklotronu i do półsztywnej rurki polimerowej z tworzywa sztucznego o dużej średnicy, która jest utrzymywana w zacisku, z wyjątkiem czasu podawania. Umieść filtr cząstek stałych wychwytujący wirusy w jednej linii z rurką o dużej średnicy i przymocuj jednorazowy plastikowy ustnik do końca rurki. Zaopatrz radiofarmaceutyki gazowe w pojemnik z gazem z obiektu cyklotronowego. Przygotowanie do badania PET-CT należy rozpocząć od poinformowania uczestnika o tym, jak ważne jest unikanie ruchów głowy podczas procesu skanowania. Upewnij się, że uczestnik przestrzega wszystkich standardowych protokołów badania PET-CT u ludzi. Ustaw uczestnika tak, aby umożliwić ustawienie głową lub stopami do przodu. Następnie pomóż uczestnikowi położyć się na opuszczonym stole bramowym. Zanim stół bramowy przesunie się na płytę skanera, sprawdź integralność wszystkich linii tętniczych i żylnych. Utrzymuj ciągłe połączenie linii tętniczych ze źródłami soli fizjologicznej pod ciśnieniem. Sprawdź komfort uczestnika, zapewniając odpowiednią amortyzację do ułożenia głowy, szyi, kręgosłupa, bioder i zgięcia nóg. Po wygodnym ułożeniu głowy na swobodnie regulowanych zagłówkach piankowych, należy przymocować czoło do stołu bramowego za pomocą elastycznej samoprzylepnej i samoodpinanej folii. Jeszcze raz poinstruuj uczestnika, aby unikał jakichkolwiek ruchów głowy podczas skanowania. Pozwól, aby stół bramowy przeszedł przez otwór skanera, aż kończyny i tułów uczestnika znajdą się poza suwnicą CT, a jego głowa zostanie wyśrodkowana wewnątrz suwnicy. Teraz, gdy uczestnik jest prawidłowo umieszczony w gantry CT, wykonaj tomografię komputerową. Po wykonaniu tomografii komputerowej przełóż stół bramowy dalej przez otwór skanera, aż głowa uczestnika spocznie na środku suwnicy PET. Przystąp do wykonania tomografii komputerowej i PET. Stale monitoruj i oceniaj komfort uczestnika podczas skanowania za pomocą minimalnej komunikacji werbalnej. Aby rozpocząć, umieść uczestnika badania w skanerze PET-CT. Aby podać radiofarmaceutyki gazowe w postaci bolusów, za pomocą kalibratora dawki pikoamperomierza, należy monitorować aktywność każdego gazu dostarczonego do miecha rozprężalnego, aż osiągnie on szczyt, a następnie poczekać, aż aktywność spadnie poniżej maksymalnej dawki 55 milikiurów dozwolonej przez Komitet Badań nad Lekami Promieniotwórczymi. Rozpocząć skanowanie bezpośrednio przed rozpoczęciem inhalacji, aby upewnić się, że uzyskano początek krzywej czasowo-aktywnej. Uzyskaj od sześciu do siedmiu minut krzywej aktywności w czasie emisji z ustawieniem ramki wyświetlanym na ekranie. Po umieszczeniu ustnika w ustach uczestnika, poproś go, aby szczelnie zacisnął usta wokół ustnika przed wdychaniem jak największej ilości ust. Poproś ich, aby wstrzymali oddech na kilka sekund, aby umożliwić płucom wchłonięcie radiofarmaceutyku. Poproś uczestnika, aby ponownie wydychał powietrze przez rurkę, wdmuchując resztki gazowego radiofarmaceutyku z powrotem do miechów. Po ponownym zamocowaniu rurki odzyskaj ją od uczestnika. Monitorować aktywność gazu w miechu od początku wdechu do końca wydechu. Oblicz całkowitą podaną dawkę na podstawie różnicy w czynnościach i dąż do uzyskania całkowitej dawki przekraczającej 20 milikiurów. Monitoruj pomiary tętnic dla nominalnych krzywych czasowo-aktywnych po podaniu żądanych dawek gazu. Po umieszczeniu uczestnika badania w skanerze PET-CT należy przygotować wszystkie urządzenia potrzebne do pomiarów tętniczych czynności radiofarmaceutycznych. Sprawdź integralność wszystkich połączeń i sprawdź zalewanie, aby upewnić się, że pęcherzyki powietrza nie dostają się do tętnicy promieniowej ani nie zakłócają pompowania perystaltycznego podczas pobierania krwi. Do detektora gamma należy użyć odpowiednich zestawów przedłużających cewnik z mikrootworem. Ustaw maksymalny dopuszczalny limit ciśnienia okluzji dla pompy perystaltycznej, a jeśli jest to pompa infuzyjna działająca z odwróconymi kierunkami przepływu, wybierz minimalne natężenie przepływu, aby naczynie było otwarte. Bezpośrednio przed podaniem radiofarmaceutyków należy zamknąć zawór odcinający do worka ciśnieniowego i monitora, a następnie uruchomić pompę z prędkością 300 mililitrów na godzinę. Potwierdź pobranie krwi z tętnicy promieniowej i jej przejście przez zestawy cewników przedłużających do detektora gamma i pompy zbiorczej. Podczas pompowania z prędkością 300 mililitrów na godzinę należy sprawdzać pomiary aktywności na detektorach gamma dla każdego podawanego radiofarmaceutyku przez odpowiedni czas, w zależności od konkretnego znacznika radiowego. Po każdym pomiarze tętniczym należy ponownie skonfigurować linie tętnicze, aby przepłukać cewnik tętnicy promieniowej, a następnie obwód przewodu zasilającego do detektorów gamma i pompy. W przypadku izolowanego obwodu przez pompę ustaw szybkość pompy na 300 mililitrów na godzinę. Podawane radiofarmaceutyki można było łatwo włączyć do nieilościowych map określonych działań. Krzywe aktywności czasowej całego mózgu pomogły zidentyfikować znaczące ruchy głowy i dostarczyły charakterystycznych cech znaczników po korekcji zaniku.