Name: Wielośladowe badania metabolizmu tlenu i glukozy w mózgu przy użyciu skanera pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej czasu przelotu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-07T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Poznaj protokół pomiaru metabolizmu glukozy i tlenu w mózgu człowieka za pomocą nieinwazyjnego skanera PET-CT. Ta metoda umożliwia ilościową ocenę zmian metabolicznych związanych ze starzeniem i chorobami neurodegeneracyjnymi.

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

Jesteśmy szczególnie wdzięczni uczestnikom naszych badań za ich altruizm. Dziękujemy dyrektorom i personelowi Centrum Badawczego Neuroimaging Labs, Centrum Badań nad Chorobą Alzheimera Knighta, Centrum Badań nad Obrazowaniem Klinicznym (CCIR) oraz ośrodka cyklotronowego Uniwersytetu Waszyngtońskiego za umożliwienie przeprowadzenia tych badań. Z wdzięcznością dziękujemy za finansowanie badań przez NIH R01AG053503, R01AG057536, RF1AG073210, RF1AG074992 i 1S10OD025214, Mallinckrodt Institute of Radiology oraz McDonnell Foundation for Systems Neuroscience na Uniwersytecie Waszyngtońskim.

PET-CT Scanning for Multi-Tracer Study of Cerebral Oxygen and Glucose Metabolism

<ol><li>Goyal, M. S., Hawrylycz, M., Miller, J. A., Snyder, A. Z., Raichle, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerobic+glycolysis+in+the+human+brain+is+associated+with+development+and+neotenous+gene+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Aerobic glycolysis in the human brain is associated with development and neotenous gene expression.</a> Cell Metabolism. 19 (1), 49-57 (2014).</li>
<li>Magistretti, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+brain+aerobic+glycolysis+as+a+marker+of+synaptic+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Imaging brain aerobic glycolysis as a marker of synaptic plasticity.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (26), 7015-7016 (2016).</li>
<li>Shannon, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+aerobic+glycolysis+and+motor+adaptation+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Brain aerobic glycolysis and motor adaptation learning.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (26), E3782-E3791 (2016).</li>
<li>Vaishnavi, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+aerobic+glycolysis+in+the+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Regional aerobic glycolysis in the human brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (41), 17757-17762 (2010).</li>
<li>Powers, W. J., Dagogo-Jack, S., Markham, J., Larson, K. B., Dence, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+transport+and+metabolism+of+1-11C-D-glucose+during+stepped+hypoglycemia%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Cerebral transport and metabolism of 1-11C-D-glucose during stepped hypoglycemia.</a> Annals of Neurology. 38 (4), 599-609 (1995).</li>
<li>Locasale, J. W., Cantley, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+flux+and+the+regulation+of+mammalian+cell+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Metabolic flux and the regulation of mammalian cell growth.</a> Cell Metabolism. 14 (4), 443-451 (2011).</li>
<li>Lunt, S. Y., Vander Heiden, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerobic+glycolysis%3A+meeting+the+metabolic+requirements+of+cell+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Cell+and+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Aerobic glycolysis: meeting the metabolic requirements of cell proliferation.</a> Annual Review of Cell and Developmental Biology. 27 (1), 441-464 (2011).</li>
<li>Vlassenko, A. G., Raichle, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+aerobic+glycolysis+functions+and+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+and+Translational+Imaging%22%5BJournal%5D)">Brain aerobic glycolysis functions and Alzheimer's disease.</a> Clinical and Translational Imaging. 3 (1), 27-37 (2015).</li>
<li>Goyal, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+of+brain+aerobic+glycolysis+in+normal+human+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Loss of brain aerobic glycolysis in normal human aging.</a> Cell Metabolism. 26 (2), 353-360 (2017).</li>
<li>Goyal, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+relationship+between+subthreshold+amyloid+accumulation+and+aerobic+glycolysis+in+the+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Aging%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal relationship between subthreshold amyloid accumulation and aerobic glycolysis in the human brain.</a> Neurobiology of Aging. 96, 165-175 (2020).</li>
<li>Goyal, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+aerobic+glycolysis+and+resilience+in+Alzheimer+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Brain aerobic glycolysis and resilience in Alzheimer disease.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 120 (7), 2212256120(2023).</li>
<li>Segarra-Mondejar, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptic+activity-induced+glycolysis+facilitates+membrane+lipid+provision+and+neurite+outgrowth%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Journal%22%5BJournal%5D)">Synaptic activity-induced glycolysis facilitates membrane lipid provision and neurite outgrowth.</a> EMBO Journal. 37 (9), 97368(2018).</li>
<li>Harris, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerobic+glycolysis+is+required+for+spatial+memory+acquisition+but+not+memory+retrieval+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Eneuro%22%5BJournal%5D)">Aerobic glycolysis is required for spatial memory acquisition but not memory retrieval in mice.</a> Eneuro. 6 (1), (2019).</li>
<li>Huang, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+determination+of+local+cerebral+metabolic+rate+of+glucose+in+man%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Endocrinology+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Noninvasive determination of local cerebral metabolic rate of glucose in man.</a> American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 238 (1), E69-E82 (1980).</li>
<li>Mintun, M. A., Raichle, M. E., Martin, W. R. W., Herscovitch, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+oxygen+utilization+measured+with+O-15+radiotracers+and+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Brain oxygen utilization measured with O-15 radiotracers and positron emission tomography.</a> Journal of Nuclear Medicine. 25 (2), 177-187 (1984).</li>
<li>Raichle, M. E., Martin, W. R., Herscovitch, P., Mintun, M. A., Markham, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+blood+flow+measured+with+intravenous+H2%2815%29O.+II.+Implementation+and+validation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+nuclear+medicine%22%5BJournal%5D)">Brain blood flow measured with intravenous H2(15)O. II. Implementation and validation.</a> Journal of nuclear medicine. 32 (15), 790-798 (1983).</li>
<li>Martin, W. R. W., Powers, W. J., Raichle, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+blood+volume+measured+with+inhaled+C15O+and+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Cerebral blood volume measured with inhaled C15O and positron emission tomography.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 7 (4), 421-426 (1987).</li>
<li>Hooker, J. M., Carson, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+positron+emission+tomography+neuroimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Human positron emission tomography neuroimaging.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 21, 551-581 (2019).</li>
<li>Fan, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+brain+oxygen+extraction+and+metabolism+with+%5B%2815%29O%5D-gas+PET%3A+A+technical+review+in+the+era+of+PET%2FMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Quantification of brain oxygen extraction and metabolism with [(15)O]-gas PET: A technical review in the era of PET/MRI.</a> Neuroimage. 220, 117136(2020).</li>
<li>Oikonen, V. Quantification of metabolic rate of glucose uptake with [18F]FDG. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.turkupetcentre.net/petanalysis/analysis_18f-fdg.html">http://www.turkupetcentre.net/petanalysis/analysis_18f-fdg.html</a> (2023).</li>
<li>Tisdall, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+navigators+for+prospective+motion+correction+and+selective+reacquisition+in+neuroanatomical+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Volumetric navigators for prospective motion correction and selective reacquisition in neuroanatomical MRI.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 68 (2), 389-399 (2012).</li>
<li>Greve, D. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+surface-based+analysis+reduces+bias+and+variance+in+kinetic+modeling+of+brain+PET+data%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Cortical surface-based analysis reduces bias and variance in kinetic modeling of brain PET data.</a> NeuroImage. 92, 225-236 (2014).</li>
<li>Greve, D. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+partial+volume+correction+methods+lead+to+different+conclusions%3A+An+18F-FDG-PET+study+of+aging%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Different partial volume correction methods lead to different conclusions: An 18F-FDG-PET study of aging.</a> NeuroImage. 132, 334-343 (2016).</li>
<li>Iguchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((System+evaluation+of+automated+production+and+inhalation+of+%2815%29O-labeled+gaseous+radiopharmaceuticals+for+the+rapid+%2815%29O-oxygen+PET+examinations%5BTitle%5D)+AND+%22EJNMMI+Physics%22%5BJournal%5D)">System evaluation of automated production and inhalation of (15)O-labeled gaseous radiopharmaceuticals for the rapid (15)O-oxygen PET examinations.</a> EJNMMI Physics. 5 (15), 37(2018).</li>
<li>Alf, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+brain+glucose+metabolism+by+18F-FDG+PET+with+real-time+arterial+and+image-derived+input+function+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Quantification of brain glucose metabolism by 18F-FDG PET with real-time arterial and image-derived input function in mice.</a> Journal of Nuclear Medicine. 54 (1), 132-138 (2013).</li>
<li>Herscovitch, P., Mintun, M. A., Raichle, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+oxygen+utilization+measured+with+oxygen-15+radiotracers+and+positron+emission+tomography%3A+generation+of+metabolic+images%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Brain oxygen utilization measured with oxygen-15 radiotracers and positron emission tomography: generation of metabolic images.</a> Journal of Nuclear Medicine. 26, 416-417 (1985).</li>
<li>Videen, T. O., Perlmutter, J. S., Herscovitch, P., Raichle, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+blood+volume%2C+flow%2C+and+oxygen+utilization+Measured+with+15O+radiotracers+and+positron+emission+tomography%3A+revised+metabolic+computations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Brain blood volume, flow, and oxygen utilization Measured with 15O radiotracers and positron emission tomography: revised metabolic computations.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 7 (4), 513-516 (1987).</li>
<li>Lee, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+susceptibility+contrast+MRI+with+localized+arterial+input+functions%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Dynamic susceptibility contrast MRI with localized arterial input functions.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 63 (5), 1305-1314 (2010).</li>
<li>Kunnen, B., Beijst, C., Lam, M., Viergever, M. A., de Jong, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+Biograph+Vision+and+Biograph+mCT+for+quantitative+%2890%29Y+PET%2FCT+imaging+for+radioembolisation%5BTitle%5D)+AND+%22EJNMMI+Physics%22%5BJournal%5D)">Comparison of the Biograph Vision and Biograph mCT for quantitative (90)Y PET/CT imaging for radioembolisation.</a> EJNMMI Physics. 7 (1), 14(2020).</li>
<li>van Sluis, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+characteristics+of+the+digital+Biograph+Vision+PET%2FCT+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Performance characteristics of the digital Biograph Vision PET/CT system.</a> Journal of Nuclear Medicine. 60 (7), 1031-1036 (2019).</li>
<li>Lodge, M. A., Mhlanga, J. C., Cho, S. Y., Wahl, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+patient+arm+motion+in+whole-body+PET%2FCT%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Effect of patient arm motion in whole-body PET/CT.</a> Journal of Nuclear Medicine. 52 (12), 1891-1897 (2011).</li>
<li>Prenosil, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+characteristics+of+the+Biograph+Vision+Quadra+PET%2FCT+system+with+a+long+axial+field+of+view+using+the+NEMA+NU+2-2018+Standard%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Performance characteristics of the Biograph Vision Quadra PET/CT system with a long axial field of view using the NEMA NU 2-2018 Standard.</a> Journal of Nuclear Medicine. 63 (3), 476-484 (2022).</li>
<li>Lee, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociation+between+hormonal+counterregulatory+responses+and+cerebral+glucose+metabolism+during+hypoglycemia%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Dissociation between hormonal counterregulatory responses and cerebral glucose metabolism during hypoglycemia.</a> Diabetes. 66 (12), 2964-2972 (2017).</li>
<li>Sattarivand, M., Kusano, M., Poon, I., Caldwell, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetric+geometric+transfer+matrix+partial+volume+correction+for+PET+imaging%3A+principle%2C+validation+and+robustness%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Symmetric geometric transfer matrix partial volume correction for PET imaging: principle, validation and robustness.</a> Physics in Medicine and Biology. 57 (21), 7101-7116 (2012).</li>
<li>Desikan, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+labeling+system+for+subdividing+the+human+cerebral+cortex+on+MRI+scans+into+gyral+based+regions+of+interest%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">An automated labeling system for subdividing the human cerebral cortex on MRI scans into gyral based regions of interest.</a> Neuroimage. 31 (3), 968-980 (2006).</li>
<li>Schaefer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local-global+parcellation+of+the+human+cerebral+cortex+from+intrinsic+functional+connectivity+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Local-global parcellation of the human cerebral cortex from intrinsic functional connectivity MRI.</a> Cerebral Cortex. 28 (9), 3095-3114 (2018).</li>
<li>Glasser, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+multi-modal+parcellation+of+human+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A multi-modal parcellation of human cerebral cortex.</a> Nature. 536 (7615), 171-178 (2016).</li>
<li>Zanotti-Fregonara, P., Chen, K., Liow, J. -S., Fujita, M., Innis, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-derived+input+function+for+brain+PET+studies%3A+many+challenges+and+few+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Image-derived input function for brain PET studies: many challenges and few opportunities.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 31 (10), 1986-1998 (2011).</li>
<li>Rodgers, Z. B., Detre, J. A., Wehrli, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI-based+methods+for+quantification+of+the+cerebral+metabolic+rate+of+oxygen%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">MRI-based methods for quantification of the cerebral metabolic rate of oxygen.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 36 (7), 1165-1185 (2016).</li>
</ol>

Nie ma żadnych konfliktów interesów, finansowych lub innych, między autorami a treścią tego artykułu.

Obrazowanie PET metabolizmu tlenu i glukozy za pomocą wdychanych gazów [15O]CO i [15O]O2, dożylne wstrzyknięcie [15O]H2O i dożylne wstrzyknięcie [18F]FDG mają znaczące historyczne uprzedzenia oparte na obrazowaniu zgromadzonym ze starszych generacji skanerów PET 14,15,16,17,26,27. Dane te często opierały się na skanowaniu transmisyjnym ze źródłami germanu/galu w celu mapowania tłumienia, układów scyntylacyjnych z germanianu bizmutu (BGO) o ograniczonej luminescencji, dozowania o wysokiej aktywności i akwizycji 2D z przegrodami pierścieniowymi w celu dostosowania do ograniczonej luminescencji scyntylatora i filtrowanych rekonstrukcji projekcji wstecznej, które są niedrogie obliczeniowo. Nowsze skanery, w tym skanery opisane w tym protokole, wykorzystują tomografię komputerową o wysokiej rozdzielczości do korekcji tłumienia, wysoce luminescencyjne układy scyntylacyjne oksyortokrzemianu lutetu i itru (LYSO) ułożone w przestrzennie gęste konfiguracje scyntylacyjne, akwizycje 3D, które zwielokrotniają wydajność detekcji fotonów, elektronikę detekcyjną TOF, która poprawia lokalizację przestrzenną zdarzeń anihilacji oraz zaawansowane obliczeniowo metody rekonstrukcji z podzbiorami 3D uporządkowanymi w skali Poissona maksymalizacja oczekiwań (OP-OSEM). Nowe skanery zapewniają doskonałą jakość obrazu przy niższej dawce promieniowania 29,30. Porównywalne przykłady z trzech generacji skanerów PET przedstawiono na rysunku 6.
Protokół ten wykorzystuje kilka dodatkowych modyfikacji w celu poprawy jakości informacji ze skanowania PET z nowszych skanerów: pozycjonowanie stóp do przodu, skrupulatnie określone dawki i automatyczne pomiary funkcji wprowadzania tętnic25. Umożliwiają one gromadzenie funkcji wejściowych tętnic i danych dotyczących emisji mózgowych dla czterech odrębnych znaczników metabolizmu tlenu i glukozy w ciągu 2-3 godzin sesji skanowania. Dane te można następnie przesłać do tradycyjnych i nowatorskich metod modelowania kinetycznego, a także algorytmów częściowej korekcji objętości, w celu uzyskania wysokiej rozdzielczości i dokładności ilościowych szacunków metabolizmu mózgu. Co ważne, protokół ten pozwala nie tylko na ilościowe pomiary metabolizmu tlenu i glukozy w mózgu, ale także na obliczanie AG mózgu. Warto zauważyć, że doskonała jakość obrazu z najnowocześniejszych skanerów umożliwia bardziej realistyczne funkcje wprowadzania danych tętniczych na podstawie obrazu, a także nowatorskie podejścia analityczne, które wcześniej były ograniczone przez szum lub wrażliwość na różnice czasowe między próbkowaniem tętniczym a emisjami mózgowymi19.
Warto zauważyć, że jakość obrazowania jest trudniejsza do poprawy w przypadku radioznaczników 15O niż [18F]FDG. Efemeryczny okres półtrwania 122 s wynoszący 15O powoduje poważną utratę informacji. Jednak zastosowanie gazowych radioznaczników może być również istotne, ponieważ gazy mogą gromadzić się w przestrzeni otoczenia między głową uczestnika a pierścieniami detekcyjnymi PET-CT. Tam emisje z gazów radioznacznikowych mogą stanowić znaczące źródła losowości i rozpraszania, myląc w ten sposób metody korekcji rozproszenia wdrożone przez dostawców, które wykorzystują względne skalowanie źródeł rozpraszania w porównaniu z regionami zidentyfikowanymi jako powietrze. Nawet wstrzyknięcie dożylne [15O]H2O może stwarzać trudności, jeśli znaczne ilości są wydychane w postaci oparów [15O]H2O. Metody oczyszczania gazowych radioznaczników zostały opisane24, ale nie zostały zastosowane w niniejszej pracy. Konwencjonalne modele korekcji rozproszenia mogą być nieodpowiednie do obrazowania radioznaczników 15O, a najlepsza wydajność dla tych znaczników zależy od modeli rozpraszania, które uwzględniają bezwzględne źródła fotonów anihilacji w polu widzenia, bez przeskalowania, w połączeniu z dokładnymi mapami tłumienia. Nawet drobne pominięcia w sprzęcie, takie jak lustra przymocowane do cewek głowicy skanerów PET-MR, na których gazy 15O zwykle tworzą kondensaty, mogą powodować znaczne artefakty w rekonstrukcjach emisji. Zgłoszono również powiązane artefakty wynikające z niedopasowanych map tłumienia po ruchu uczestników31. Ze względu na to, że oddziaływania modeli rozpraszania z charakterystyką rozproszenia punktowego radioznaczników gazowych są jeszcze słabo scharakteryzowane, w pracy pominięto metody modelowania rozrzutu punktowego, które w przeciwnym razie są niezbędne dla PET o wysokiej rozdzielczości. Optymalizacja parametrów rekonstrukcji dla listmode dla każdego śledzenia jest najlepszą praktyką, ale ta praca dostarcza przykładów przy użyciu prostych rekonstrukcji konsoli, które zostały identycznie zastosowane do wszystkich znaczników, jak to możliwe, jak opisano w sekcji 9.1 protokołu. Przykłady z konieczności pokazują harmonogramy czasowe ramek, które zostały dostosowane do zmienności znacznikowo-kinetycznych skal czasowych. Przykłady kładą nacisk na prostotę, porównywalność statystyk zliczania i efektywne rozdzielczości przestrzenne dostępne dla każdego znacznika oraz minimalizację błędu systematycznego, który może powstać podczas optymalizacji parametrów rekonstrukcji dla każdego znacznika. W celu zapewnienia porównywalności z istniejącymi badaniami 15O, reprezentatywne wyniki tej pracy wykorzystują 8 iteracji 5 podzbiorów, wcześniej zgłoszonych jako odpowiednie dla nowoczesnego PET-CT z akwizycją czasu przelotu 30,32. Czas przelotu może zapewnić lepszą rozdzielczość obrazowania dzięki 4 iteracjom po 5 podzbiorów, a te optymalizacje są aktywnie badane dla znaczników opisanych w tej pracy.
Dłuższy otwór skanera nowoczesnych skanerów PET-CT obciąża badaczy dostarczających gazy radioznacznikowe. Ograniczona geometria portalowa zwiększa trudności w dotarciu do ust uczestnika podczas podawania gazów, przekazywania instrukcji uczestnikom i zapewnienia, że urządzenia do podawania gazu nie przedostają radioznaczników do przestrzeni otoczenia. W ten sposób ułożenie uczestników stóp na pierwszym miejscu pokazuje zalety. Większość sprzętu skanera sprawia, że ułożenie stóp do przodu jest niekompatybilne z umieszczaniem urządzeń neuroekranujących, które zazwyczaj umieszczają osłonę ołowianą, która otacza szyję uczestnika i oddziela głowę uczestnika od ciała. Neuroshielding zmniejszy przypadkowe osoby wchodzące w pole widzenia z ciała. Względne korzyści płynące z neuroosłony w porównaniu z unikaniem radioznaczników gazów w otoczeniu są obecnie słabo poznane.
Kwantyfikacja metabolizmu mózgu W artykule przedstawiono wyniki analiz z wykorzystaniem tradycyjnych modeli hemodynamiki opisanych przez Raichle i wsp. (CBF)16 oraz Martina i wsp. (CBV)17 oraz metabolizmu opisanych przez Mintun i wsp. (CMRO2)15 oraz Huang i wsp. (CMRGlc)14. Analizy te wykorzystują funkcje wejściowe tętnic i dane dotyczące emisji mierzone przy użyciu protokołu opisanego w tym artykule. Alternatywne sposoby pomiaru funkcji wejściowej tętnicy, takie jak metoda oparta na obrazie, są aktywnie poszukiwane i testowane w porównaniu z metodą inwazyjną. Tradycyjne modele również w pełni wykorzystują obrazowanie dynamiczne do szacowania parametrów modelu kinetycznego. Preferowaliśmy stosowanie wielomianowych reprezentacji CBF i CMRO226,27. Faworyzowaliśmy metody Huanga i in. do szacowania CMRGlc, ale stosując estymację parametrów bayesowskich28,33. AG został niedawno opracowany jako miara glukozy, która dostaje się do szlaków glikolitycznych, ale przyczynia się do funkcji komórkowych innych niż fosforylacja oksydacyjna4. Obliczanie AG mózgu wymaga po prostu konwersji CMRGlc i CMRO2 na odpowiedniki molowe i odjęcia jednej szóstej tych ostatnich od pierwszego.
Częściowa korekcja głośności Zazwyczaj wykonujemy regionalną częściową korekcję objętości na obrazach SUVR przy użyciu algorytmu symetrycznej geometrycznej macierzy transferu (sGTM)34. Opiera się to na danych o wysokiej rozdzielczości uzyskanych za pomocą rezonansu magnetycznego, które mogą obejmować same sekwencje anatomiczne, chociaż obecny protokół uzyskuje również sekwencje podobne do Human Connectome Project (HCP) w celu bardziej precyzyjnej parcelacji regionalnej. Korzystaliśmy zarówno z atlasów anatomicznych (np. Desikan-Killiany35), jak i funkcjonalnych (np. Schaeffer36 czy Glasser37). Poprzednie atlasy często mają większe obszary zainteresowania, które są bardziej odpowiednie dla obrazów PET uzyskanych w niższej rozdzielczości i były szerzej stosowane we wcześniejszych badaniach PET. Jednak nowsze atlasy są funkcjonalnie i cytoarchitektonicznie lepiej zdefiniowane i mogą być teraz bardziej przydatne w obrazowaniu PET o wyższej rozdzielczości, takim jak to uzyskane za pomocą skanera Siemens Vision. Obrazy SUVR dla skanów 15O są obliczane tak, jak zostały wcześniej opisane i odnoszą się do wartości całego mózgu4. CMRGlc i CMRO2 w całym mózgu są następnie obliczane przy użyciu modelowania kinetycznego, jak opisano powyżej, w celu przekształcenia obrazów SUVR na bezwzględne wartości ilościowe. Na tej podstawie można następnie obliczyć regionalną AG z częściową korekcją objętości. Podczas gdy nasze przykłady do dynamicznego obrazowania emisji nie wykazują częściowej korekcji objętości dla uproszczenia prezentacji, metody częściowej korekcji objętości, które uwzględniają obrazowanie dynamiczne, są obecnie aktywnie badane.
Możliwość uogólnienia i adaptacji protokołu Protokół ten opisuje szczegóły metodologiczne związane z uzyskaniem najwyższej osiągalnej dokładności, precyzji, odtwarzalności i możliwości interpretacji na podstawie pomiarów metabolizmu tlenu i glukozy za pomocą PET u ludzi. Najwyższa znana dokładność i precyzja pomiarów należą do analiz opartych na zasadach i praktykach kinetyki znacznika, które obejmują bezpośrednie pomiary tętniczych funkcji wejściowych, wyznaczanie obszarów zainteresowania poprzez jednoczesną rejestrację z rezonansem magnetycznym o wysokiej rozdzielczości oraz bardzo wymagające wykorzystanie zasobów obliczeniowych dla modeli statystycznych. W szczególności inwazyjna kaniulacja tętnicy promieniowej i jej utrzymanie w trakcie seryjnie powtarzanych skanów emisyjnych jest kosztowne i wiąże się ze skończonym ryzykiem poważnych urazów, które wymagają zaangażowania zespołów doświadczonych klinicznie. Zastosowanie znaczników opartych na 15O jest kolejnym wyzwaniem dla cyklotronów i ich zespołów wsparcia. Zapewniają one zgodność z historycznie zgłaszanymi pomiarami metabolicznymi u ludzi i zapewniają, że interpretacje wyników ilościowych są oparte na wcześniej zgromadzonych informacjach. Jednak te szczegółowe i inwazyjne środki zapewniają również środki do walidacji mniej inwazyjnych, mniej wymagających metod, które mogą być wystarczające dla wielu pytań dotyczących ludzkiego metabolizmu. Po odpowiedniej walidacji kaniulacja tętnicy promieniowej może zostać odpowiednio zastąpiona źródłami funkcji wejściowych pochodzącymi z obrazu38 w wielu specjalistycznych badaniach. Unikanie kaniulacji tętnicy promieniowej wyklucza również bezpośrednie pomiary pierwotnego produktu przemiany materii [15O]O2 , a mianowicie [15O]H2O, który można oszacować na podstawie próbek tętnicy promieniowej, które zostały odwirowane w celu oszacowania [15O]H2O metabolizmu z osocza i [15O]O2 z odwirowanych krwinek czerwonych. Jednak metody wymagające dużej mocy obliczeniowej mogą być wykorzystane do parametrycznego rozwiązywania powstawania metabolicznego [15O]H2O w krążeniu tętniczym, którego liniowy model został zaproponowany przez Mintun i wsp.15. Wiele metodologii wykorzystujących SUVR może być również podatnych na walidację po porównaniach z danymi uzyskanymi inwazyjnie. Obecnie aktywne programy badawcze dążą do walidacji szacunków natlenienia w oparciu o efekt zależny od poziomu natlenienia krwi, a współczesne pomiary z 15O mogą zapewnić dalszą walidację39. Dodatkowo, chociaż w tym protokole wspomniano tylko o nich bez przykładów, szczegółowe optymalizacje rekonstrukcji obrazów z trybu listy prawdopodobnie poprawią jakość pomiarów metabolizmu. Co więcej, wiele specjalistycznych metod, takich jak korekcja ruchu danych listmodalnych i częściowa korekta objętości, może zasługiwać na wysiłek, gdy wymagają tego pytania badawcze, na przykład, gdy okazjonalni uczestnicy mają nadmierne ruchy głowy lub badania atrofii kory mózgowej są mylone przez częściowe uśrednianie objętości z płynem mózgowo-rdzeniowym.
Przestrogi dotyczące skanowania PET Protokół ten naraża uczestników na jonizujące promieniowanie gamma. Obecne szacunki promieniowania u uczestników, którzy przeszli opisaną tutaj całkowitą sesję PET (w tym cztery do sześciu skanów 15O i jeden skan FDG), dają średnią całkowitą skuteczną dawkę, obejmującą wszystkie podania radioznaczników, wynoszącą około 7 mSv (0,7 rem). Jest ona porównywalna z dawką promieniowania innych radioznaczników stosowanych w badaniach i praktyce klinicznej i stanowi 14% całkowitej dawki promieniowania dopuszczalnej dla pracownika radioaktywnego w ciągu jednego roku. Wszyscy uczestnicy (i/lub ich prawnie dopuszczalny przedstawiciel) są dokładnie informowani, zarówno pisemnie, jak i ustnie, o potencjalnym ryzyku promieniowania przed uzyskaniem zgody na włączenie do badania.
Przestrogi dotyczące linii tętniczych Powikłania kaniulacji tętniczej obejmują siniaki (często), ból, obrzęk, krwiak (niezbyt często), krwawienie w miejscu wprowadzenia, skurcz naczyń, zakrzepicę (rzadko) i reakcję na heparynizowaną sól fizjologiczną podczas stosowania (bardzo rzadko). Rutynowo korzystamy z usług radiologii interwencyjnej w celu umieszczenia linii tętniczych i leczenia wszelkich powikłań, jeśli się pojawią.
Przestrogi dotyczące rezonansu magnetycznego Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków wymaga, aby wszystkie urządzenia medyczne, które wchodzą w pole magnetyczne skanera MRI, przeszły znormalizowane testy bezpieczeństwa. Jeśli urządzenie uczestnika jest oznaczone jako bezpieczne dla rezonansu magnetycznego, możemy kontynuować przy użyciu standardowych warunków skanowania zatwierdzonych przez FDA bez dodatkowego ryzyka dla uczestnika. Jeśli urządzenie uczestnika jest warunkowe MRI, sprawdzamy producenta, markę i model urządzenia, a następnie odpowiednio dostosowujemy procedury skanowania MRI. Obrazowanie wiąże się również z potencjalnym ryzykiem ujawnienia przypadkowych ustaleń, które mogą wiązać się z dodatkowym ryzykiem, takim jak niepokój, straty finansowe wynikające z dodatkowych badań i, rzadko, powikłania wynikające z kolejnych, klinicznie wskazanych procedur inwazyjnych.
Podsumowanie ograniczeń Nieuniknione ograniczenia w pomiarze metabolizmu tlenu i glukozy są specyficzne dla samego radioznacznika. 15O-tracery mają krótkie okresy półtrwania, które spełniają wiele z najbardziej rygorystycznych wymagań tego protokołu, w tym obecność wysoce wyspecjalizowanych i dostępnych urządzeń cyklotronowych. Gazowe 15O-tracery wprowadzają złożoność zarządzania gazami, takimi jak oczyszczanie wydychanych gazów24 i specjalistyczne metody korekcji rozproszenia. [18plików]FDG wymienia poważne wyzwania związane ze śledzeniem metabolitów w znacznikach glukozy [11C] w celu zmylenia przez oszacowania stałej skupionej. Protokół ten ma również ograniczenia wynikające z ograniczonej geometrii zintegrowanych skanerów PET-CT. Podczas gdy ułożenie stopy uczestnika do przodu łagodzi problemy z zamknięciem, może być niezgodne z użyciem urządzeń do ochrony neurologicznej. Wreszcie, zastosowanie inwazyjnej kaniulacji tętnicy promieniowej samo w sobie jest znaczącym ograniczeniem. Tętnica promieniowa jest wskaźnikiem zastępczym dla pierwotnego zaopatrzenia tętniczego mózgu. Jednak tętnica promieniowa może mieć rozbieżną charakterystykę przepływu z dopływów tętniczych do mózgu. Ponadto inwazyjne i bolesne procedury zmieniają stan poznawczy uczestników badania, ograniczając zakres i możliwość uogólnienia badań neuroobrazowych, które mogą być prowadzone za pomocą tego protokołu.

Ludzki mózg jest dużym konsumentem tlenu i glukozy do metabolizmu. Część metabolizmu glukozy w zdrowym ludzkim mózgu zachodzi poza zużyciem tlenu, znanym jako glikoliza tlenowa mózgu (AG), której cele są intensywnie badane1,2,3,4,5. Wcześniejsze badania na modelach zwierzęcych i ludziach wskazują na związek między AG a rozwojem i starzeniem się, rozwojem synaps i neurytów, pamięcią, odkładaniem się amyloidu w chorobie Alzheimera oraz funkcją i chorobą istoty białej1,6,7,8,9,10,11,12,13. W związku z tym istnieje ciągłe zainteresowanie badaniem AG i innych aspektów metabolizmu mózgu, aby lepiej zrozumieć ludzki mózg w miarę starzenia się i ponoszenia urazów i chorób.
Obecnie metody oceny ludzkiego mózgu AG in vivo wymagają obrazowania PET za pomocą wielu radioznaczników tlenu i glukozy do pomiaru każdego z mózgowych wskaźników metabolizmu glukozy (CMRGlc)14, mózgowy metabolizm tlenu (CMRO2)15, mózgowy przepływ krwi (CBF)16, oraz objętość krwi mózgowej (CBV)17. Poza obrazowaniem, ilościowy pomiar metabolizmu mózgu za pomocą PET wymaga innych złożoności, w tym oceny funkcji wejściowej tętnicy, zwykle poprzez inwazyjną kaniulację tętniczą i pobieranie próbek; upewnienie się, że uczestnicy dokładnie przestrzegają instrukcji dotyczących wdychania radioznacznika, jednocześnie ograniczając ruchy głowy; bezpieczne i skuteczne obchodzenie się z radioznacznikami o bardzo krótkim okresie półtrwania (2 min); zarządzanie dużymi zbiorami danych; oraz wykonywanie zaawansowanych metod analitycznych w celu dokładnego obliczenia parametrów metabolicznych. Godne uwagi są również ograniczenia związane z używaniem [18F]FDG do szacowania CMRGlc5,14.
Ten protokół odnosi się do praktycznych kwestii, które są najbardziej istotne dla udanych pomiarów ilościowego metabolizmu mózgu z naszego doświadczenia. Protokół ten zawiera opis podstawowych procedur i uwagi ostrzegawcze dotyczące unikania typowych błędów. Odracza staranne omówienie bardziej ogólnych zasad metabolizmu, neurobiologii, obrazowania, kinetyki znaczników i metod wnioskowania na podstawie obrazowania PET radioznacznika. Grupą docelową są nowicjusze w pomiarach metabolicznych za pomocą PET, a także bardziej doświadczeni badacze PET i klinicyści zainteresowani zastosowaniem radioznaczników 15O. Protokół ten zakłada znajomość badań obrazowych na ludziach, inwazyjnych procedur medycznych, radioznaczników i ilościowych metod wnioskowania. Istnieje wiele doskonałych odniesień do obrazowania mózgu PET w ogóle18, a dla 15O-tlenowych PET bardziej szczegółowo19. Dla [18F]FDG, jak również innych praktycznych kwestii związanych z wykonywaniem PET, Centrum PET w Turku udostępnia cenne materiały referencyjne, jak również linki do obszernej literatury dotyczącej badań podstawowych20.
Sekcje protokołu rozpoczynają się od istotnych rozważań dotyczących wyboru uczestników, które są niezbędne do zgodności i udanego skanowania. Następnie w protokole przedstawiono aspekty związane ze wspomaganiem skanowania za pomocą rezonansu magnetycznego w kierunku neuroanatomii. Następnie w protokole opisano kliniczne zlecenia laboratoryjne, które obejmują pomiary ważne dla ilościowego określenia metabolizmu tlenu i glukozy. Następnie w protokole wymieniono kwestie związane z cyklotronem i dostarczaniem radiofarmaceutyków. Opisy przyjmują jedynie perspektywę badaczy pracujących w miejscu opieki nad pacjentem w placówce obrazowania, pomijając względy wymagane od urządzeń cyklotronowych i personelu. Następnie protokół szczegółowo opisuje przygotowanie i zarządzanie liniami tętniczymi. Ustanowienie i utrzymanie linii arteryjnych wymaga spełnienia kryteriów zgodności specyficznych dla instytucji, a protokół określa udane przepływy pracy. Następnie protokół zawiera podstawowe procedury operacyjne skanowania za pomocą PET, w tym szczegóły dotyczące pozycjonowania uczestnika, tomografii komputerowej w celu korekcji tłumienia, podawania radiofarmaceutyków i wykonywania pomiarów tętnic. Pobieranie próbek żylnych omawia potencjalne alternatywy dla pobierania próbek tętniczych w pomiarach CMRGlc z [18F]FDG. Sekcja poświęcona rekonstrukcji obrazu PET i przechowywaniu danych zawiera szczegółowe informacje na temat parametrów oprogramowania i praktycznych zagadnień technologii informatycznych. W sekcji dotyczącej wypisu ze szpitala i działań następczych po uczestniku zwrócono uwagę na informacje niezbędne dla bezpieczeństwa uczestników. Omówiono również ważne czynności związane z kalibracją. Wiele odpowiednich metod analizy i modeli kinetycznych jest dobrze opisanych w opublikowanych raportach naukowych i ich licznych poprzednikach; W związku z tym protokół ten w dużej mierze kieruje czytelnika do odniesień do opublikowanych podejść. Reprezentatywne wyniki ilustrują pomyślne wdrożenie protokołów. W części dyskusyjnej omówiono korzystne aspekty i ograniczenia protokołu, jego potencjał w neuronauce człowieka oraz kwestie związane z bezpieczeństwem.

<table><tbody><tr><td>Średnica zewnętrzna 3/16" Rurka nylaflow o średnicy wewnętrznej 1/8"</td><td>Rurka Nylaflow, Zazareth, PA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gaza 4 x 4 cale</td><td>McKesson MedSurg</td><td>16-4242</td><td></td></tr><tr><td>Waga analityczna</td><td>Fisher Scientific/OHUAS</td><td>Pioneer Exal Model Platforma 90 mm #PA84</td><td></td></tr><tr><td>Filtr bakteryjny/wirusowy</td><td>Hudson RCI, Teleflex, Perak, Malezja</td><td>REF 1605 (IPN042652)</td><td></td></tr><tr><td>Zawór bezigłowy BD SmartSite</td><td>Becton Dickinson</td><td>2000E</td><td></td></tr><tr><td>Biograph mMR</td><td>Siemens, Erlangen, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biograph Vision 600 Edge</td><td>Siemens, Erlangen, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Licznik chusteczek Caprac</td><td>Mirion Medical (Capintec), Florham Park, NJ&nbsp;</td><td>od 1991 r. lub nowsze</td><td>NaI dobrze wywiercone kryształowa</td></tr><tr><td>folia samoprzylepna Coban</td><td>3M</td><td></td><td>powszechnie stosowana na oddziałach intensywnej terapii</td></tr><tr><td>opatrunek, tegaderm, 4 x 4"&nbsp;</td><td>3M Health Care</td><td>#1626</td><td></td></tr><tr><td>ECAT EXACT HR+</td><td>CTI PET Systems, Knoxville, TN</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Edwards TruWave 3 cc/84 in (210 cm)&nbsp;</td><td>Cewnik</td> przedłużający Edwards <td>Lifescience PX284R</td><td></td></tr><tr><td>o długości 48 cm, objętość zalewania 0,642 ml</td><td>Braun</td><td>V5424</td><td></td></tr><tr><td>heparyna sodowa, roztwór 2 U/mL, 1,000 ml</td><td>Hospira Worldwide</td><td>#409762059</td><td></td></tr><tr><td>I.V. elastyczny 4 x 9 cali dla dorosłych</td><td>DeRoyal</td><td>M8125-A</td><td></td></tr><tr><td>Keithley Pikoamperomierz</td><td>Tekronix</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Magnetom Prisma pasuje do</td><td>Siemens, Erlangen, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adapter męsko-męski 3T do zaworów Luer</td><td>Argon Medical Co.</td><td>040184000A</td><td></td></tr><tr><td>MiniSpin Osobista mikrowirówka</td><td>Eppendorf, Hamburg, Niemcy</td><td>EP-022620151</td><td></td></tr><tr><td>Ustnik 15 mm ID, 22 mm OD</td><td>Hudson RCI, Teleflex, Perak, Malezja</td><td>REF 1565 (IPN042595)</td><td></td></tr><tr><td>MRIdium</td><td>Iradmed, Winter Springs, FL</td><td>3860+</td><td></td></tr><tr><td>Nalgene kwadratowa butelka na nośnik PET z zamknięciem, 650 ml</td><td>Thermo Scientific</td><td>#3420400650</td><td>do</td></tr><tr><td>ciśnieniowego worka infuzyjnego do kalibracji krzyżowej z bańką, o pojemności 1 000 ml&nbsp;</td><td>Health Care Logi</td><td>#10401</td><td></td></tr><tr><td>taca do monitorowania ciśnienia cewnik polietylenowy; 2,5Fr (2,5 cm) angiocath; drut 0,015" 15 cm; igła 22G (2 cm)</td><td>Cook Medical</td><td>C-P MSY-250, G02854</td><td></td></tr><tr><td>RDS 11 MeV Cyclotron</td><td>Siemens, Erlangen, Niemcy</td><td></td><td>bombardowanie protonami 15N w celu wytworzenia 15O</td></tr><tr><td>roztworu chlorku sodu IV 0,9%, 1,000 ml</td><td>B. Braun Medical</td><td>E8000</td><td></td></tr><tr><td>listwy sterowe (zamknięcie, reż skóry LF 1/2x4")</td><td>McKesson MecSurg</td><td>#3010</td><td></td></tr><tr><td>Twilite II</td><td>Swisstrace, Zurych, Szwajcaria</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zasilacz awaryjny Zabezpieczenie bateryjne i przeciwprzepięciowe</td><td>APC</td><td>BR1500MS2</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Multi-Tracer Studies of Brain Oxygen and Glucose Metabolism Using a Time-of-Flight Positron Emission Tomography-Computed Tomography Scanner

Autorzy opracowali paradygmat wykorzystujący pozytonową tomografię emisyjną (PET) z wieloma znacznikami radiofarmaceutycznymi, który łączy pomiary mózgowej przemiany materii glukozy (CMRGlc), mózgowej przemiany materii tlenu (CMRO2), mózgowego przepływu krwi (CBF) i objętości krwi mózgowej (CBV), czego kulminacją są szacunki glikolizy tlenowej mózgu (AG). Te szacunki in vivo oksydacyjnego i nieoksydacyjnego metabolizmu glukozy są istotne dla badań nad ludzkim mózgiem w zdrowiu i chorobie. Najnowsze skanery pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej (PET-CT) zapewniają obrazowanie czasu przelotu (TOF) oraz krytyczną poprawę rozdzielczości przestrzennej i redukcji artefaktów. Doprowadziło to do znacznej poprawy obrazowania przy niższych dawkach radioznaczników.
Zoptymalizowane metody dla najnowszych skanerów PET-CT polegają na podawaniu sekwencji wdychanych tlenku węgla (CO) i tlenu (O2) znakowanego 15O, dożylnie wody znakowanej 15O (H2O) i 18F-deoksyglukozy (FDG) - wszystko w ciągu 2 lub 3 godzin sesji skanowania, które dają wysokiej rozdzielczości, ilościowe pomiary CMRGlc, CMRO2, CBF, CBV i AG. W artykule opisano praktyczne aspekty skanowania przeznaczonego do ilościowego określania metabolizmu mózgu za pomocą znacznikowych modeli kinetycznych i próbek krwi tętniczej oraz przedstawiono przykłady pomiarów obrazowych metabolizmu ludzkiego mózgu.

Niektóre z najtrudniejszych technicznie aspektów tego protokołu obejmują konfigurację, zarządzanie i pomyślne gromadzenie danych z linii tętniczych przy jednoczesnym podawaniu radiotracerów o krótkim okresie półtrwania i obsłudze skanera. Rysunek 1 przedstawia ogólny widok obecnej konfiguracji, który podsumowuje organizację i przepływy operacyjne wymagane od koordynatorów badania, interwencjonisty, personelu pielęgniarskiego, technologów i badaczy. Opisane powyżej radiofarmaceutyki można łatwo włączyć do nieilościowych map aktywności swoistej (Rysunek 2), w tym do obliczeń stosunków standaryzowanej wartości poboru (SUVR). Krzywe aktywności w czasie dla całego mózgu (Rysunek 3) pomagają zidentyfikować znaczące ruchy głowy, które powodowałyby nieciągłości krzywej aktywności, oraz dostarczają charakterystycznych cech tracerów po korekcie rozpadu, takich jak oczekiwany plateau dla [15O]CO w 120 s i jego następujące po tym wydalanie nerkowe, plateau dla [15O]O2 po przejściu bolusa w miarę jego ekstrakcji przez tkankę mózgową i metabolizowania do znakowanej [15O]H2O, monotoniczny spadek wstrzykniętego [15O]H2O wraz ze wzrostem jego objętości dystrybucji w całym organizmie oraz progresywny pobór i fosforylacja [18F]FDG poprzez heksokinazę w mózgu w czasie życia 18F. Szczegółowe szacunki modelowe metabolicznego [15O]H2O zostały pierwotnie opisane przez Mintun i współpracowników15.
Prostsza fenomenologia wielomianowa, która pomija kwestie dyspersji wewnątrznaczyniowej i kładzie nacisk na stabilne cechy danych emisyjnych, została zaproponowana przez Herscovitcha i współpracowników26,27. W przykładach z niniejszej pracy zastosowano wyłącznie tę drugą fenomenologię dla metabolizmu tlenu. Funkcje wejściowe tętnicze zarejestrowane za pomocą detekcji gamma z cewników wprowadzonych do dystalnego odcinka tętnicy promieniowej wykazują znaczną dyspersję i opóźnienie, które muszą zostać poddane dekonwolucji. W celu szacowania parametrów modeli serii rozkładów gamma oraz wykładniczo rosnących składników stanu ustalonego zastosowaliśmy metody bayesowskie28. Rycina 4 przedstawia wyniki dla [15O]CO, [15O]O2, [15O]H2O oraz [18F]FDG. Wyniki dla [15O]O2 ilustrują również powstawanie [15O]H2O w wyniku metabolizmu. Rycina 5 przedstawia statystyczne mapy parametrów CBV, CBF, CMRO2, CMRGlc oraz AG, które definiujemy jako bilans molowy klasycznej glikolizy: CMRGlc - CMRO2/6.
<img alt="Proces skanowania PET/CT; cyklotron, synteza PET; schemat i sprzęt do skanowania uczestnika." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65510/65510fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Podsumowanie konfiguracji i przepływów operacyjnych. (A) Schematyczne przedstawienie niezbędnych instrumentów i części potrzebnych w komorze skanera. W przypadku skanerów PET-CT z długim otworem gantry, pozycjonowanie uczestników stopami do przodu usprawnia podawanie gazowych radiofarmaceutyków poprzez zwiększenie manewrowości urządzeń do podawania gazu oraz poprawę komunikacji werbalnej i niewerbalnej z uczestnikiem. System podawania gazu (cyjanowy i niebieski) składa się z nylonowych rurek o małej średnicy z cyklotronu, pod wyciągiem, służących do transportu gazowych radiofarmaceutyków; osłoniętej komory przechowywania gazu zawierającej rozszerzalne miechy i kalibrator dawki z pikoamperomierzem; filtra cząsteczkowego odpowiedniego do wychwytywania cząsteczek wirusowych; oraz końcowej plastikowej rurki polimerowej o dużej średnicy wyposażonej w zacisk i plastikowy ustnik. Wszystkie części narażone na kropelki oddechowe są jednorazowe lub kompatybilne z procedurami sterylizacji. Instrumenty i części do pomiarów krwi tętniczej (czerwone i ciemnoszare) zapewniają podciśnieniową sól fizjologiczną w celu utrzymania kaniulacji tętnicy promieniowej, kompaktową detekcję gamma dla koincydencji fotonów anihilacyjnych 511 keV, pompę perystaltyczną do pobierania krwi tętniczej oraz pojemnik do zbierania pobranej krwi. Radiofarmaceutyki do wstrzyknięć dożylnych wymagają modułów syntezy do generowania [15O]H2O z gazu [15O]O2 dostarczanego przez cyklotron lub dostawy pneumatycznej z apteki radiofarmaceutycznej cyklotronu (zielony). Dożylne podawanie radiofarmaceutyków wymaga dozymetrii klasy klinicznej (magenta). Pomiary aktywności w krwi pełnej i osoczu wymagają licznika scyntylacyjnego, wagi analitycznej i mikrowirówki (czerwony). (B) Adnotowane i szczegółowe widoki systemu podawania gazu. Skrót: PET-CT = pozytonowa tomografia emisyjna-tomografia komputerowa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65510/65510fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Skany PET mózgu: [15O]CO, [15O]O2, [15O]H2O, [18F]FDG, obrazujące mózgowy przepływ krwi i metabolizm." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65510/65510fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Reprezentatywne obrazy statyczne dla [15O]CO, [15O]O2, [15O]H2O oraz [18F]FDG, nałożone z przejrzystością ~25% na obraz CT zoknowany dla kości skroniowej. Skanowanie radiotracerów 15O przeprowadzono z uczestnikiem ułożonym stopami naprzód, przy użyciu jedynie elastycznego bandaża samoprzylepnego do zabezpieczenia głowy na stole gantry. Skanowanie [18F]FDG nastąpiło po przerwie, po czym uczestnika ponownie ułożono w pozycji stopami naprzód, zbliżonej do pierwotnej. Skróty: CO = tlenek węgla; FDG = fludeoksyglukoza; CT = tomografia komputerowa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65510/65510fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykresy aktywności mózgu dla CO2, O2, H2O, FDG; aktywność specyficzna vs czas; analiza metaboliczna." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65510/65510fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Reprezentatywne krzywe aktywności znacznika dla całego mózgu. (A) [15O]CO, (B) [15O]O2, (C) [15O]H2O oraz (D) [18F]FDG. Obszar całego mózgu został zdefiniowany poprzez maskowanie anatomiczne MPRAGE. Pojawienie się bolusa podanego znacznika poprzedza lub pokrywa się z czasem pierwszych ramek PET na panelach A i B. Skróty: CO = tlenek węgla; FDG = fludeoksyglukoza; PET = pozytonowa tomografia emisyjna; MPRAGE = szybka akwizycja echa gradientowego z przygotowaniem namagnesowania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65510/65510fig03large.jpg" target="_blank">Aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.</a>
<img alt="Wykres przedstawiający aktywność tętniczą (Bq) w funkcji czasu (s) dla analizy metabolicznej z danymi symulacyjnymi." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65510/65510fig4v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Reprezentatywne krzywe aktywności znacznika, próbkowane w sposób ciągły z tętnicy promieniowej, oraz dekonwolucje dyspersji i opóźnień w zestawach linii. Przykłady obejmują (A) [15O]CO, (B) [15O]O2, (C) [15O]H2O oraz (D) [18F]FDG. Niebieskie kółka to dane zmierzone za pomocą sondy detekcji koincydencji otaczającej cewnik z wąską pętlą, przez który przepływa krew tętnicza. Liczenie koincydencji z sondy obejmuje podstawową scyntylację kryształów LYSO reagujących na fotony otoczenia (szerokospektrowe zdarzenia przypadkowe mieszczące się w oknie czasowym urządzenia wynoszącym 100 ns). Krew tętnicza przepływa z tętnicy promieniowej przez sondę dzięki działaniu dystalnej pompy perystaltycznej. Fioletowa przerywana linia to empiryczna estymacja jądra dla dyspersji i opóźnienia opisanego w sekcji 11.2 protokołu. Żółta linia przedstawia krzywą aktywności znacznika skorygowaną o dyspersję i opóźnienie. Symulowane wyżarzanie szacuje parametry uogólnionego rozkładu gamma dla żółtej linii, zgodnie z oszacowanym jądrem i danymi z detekcji koincydencji. Dopasowane dane są przedstawione jako czerwona linia. Panel (B) wskazuje również [15O]H2O z metabolizmu [15O]O2, przyjmując cechy liniowe opisane przez Mintun i wsp.15. Skróty: CO = tlenek węgla; FDG = fludeoksygloza; PET = pozytonowa tomografia emisyjna; LYSO = oksyortokrzemian lutetu i itru. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65510/65510fig4v2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Analiza skanu PET mózgu; schemat; mapy CBV, CBF, CMRO₂, CMRGlc, AG; poziomy aktywności metabolicznej." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65510/65510fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 5"> 
Rycina 5: Mapy CBV, CBF, CMRO2, CMRGlc i AG. CBV jest wymagane do ilościowej oceny CMRO2, CMRGlc i AG. Jednak aktywność zatok żylnych zakłóca pomiary CMRGlc i AG. W związku z tym zatoki żylne zostały usunięte z map CMRO2 i CMRGlc poprzez maskowanie. Kontrast między móżdżkiem a neocortex jest zgodny z wcześniejszymi badaniami nad AG. Skróty: CBV = objętość krwi mózgowej; CBF = przepływ krwi mózgowej; CMRO2 = mózgowy wskaźnik metaboliczny tlenu; CMRGlc = mózgowy wskaźnik metaboliczny glukozy; AG = glikoliza tlenowa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65510/65510fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Porównanie obrazowania mózgu, skan PET, analiza rozdzielczości w trzech technikach, badanie neuronaukowe." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65510/65510fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Przykłady statycznych emisji [15O]H2O od zdrowych uczestników grupy kontrolnej skanowanych na trzech generacjach skanerów PET. Wszystkie rekonstrukcje wykorzystywały 3D OP-OSEM z opóźnionymi zdarzeniami losowymi, korekcją tłumienia i filtrowaniem all-pass (brak filtrowania). Wszystkie rekonstrukcje pochodzą z konsol skanerów z parametrami odpowiednimi dla wydajnych procesów klinicznych. Nie stosowano dodatkowego przetwarzania numerycznego, korekcji ani rozmycia. W celu porównania wszystkie wyniki skanowania przedstawiono po transformacji sztywnego ciała i interpolacji trójliniowej do atlasu MNI152 przy rozdzielczości 1,0 mm3. (A) Skaner wyłącznie PET z scyntylatorami kryształowymi BGO, OP-OSEM z 4 iteracjami i 16 podzbiorami, woksele 2,0 x 2,0 x 2,4 mm3, 6 min emisji, skan transmisyjny z Ge/Ga do mapowania tłumienia oraz symulacje pojedynczego rozproszenia. (B) Skaner PET-MR ze scyntylatorami kryształowymi LYSO, OP-OSEM z 4 iteracjami i 16 podzbiorami, woksele 2,1 x 2,1 x 2,0 mm3, 10 min emisji, zewnętrznie pozyskany obraz CT do mapowania tłumienia oraz modelowe bezwzględne skalowanie rozproszenia. (C) Skaner PET-CT ze scyntylatorami kryształowymi LYSO, detekcją czasu przelotu (time-of-flight), OP-OSEM z 8 iteracjami i 5 podzbiorami, woksele 1,65 x 1,65 x 1,65 mm3, 6 min emisji, zintegrowany obraz CT do mapowania tłumienia oraz modelowe bezwzględne skalowanie rozproszenia. Skróty: PET = pozytonowa tomografia emisyjna; CT = tomografia komputerowa; MR = rezonans magnetyczny; OP-OSEM = zwykłe uporządkowane podzbiory maksymalizacji oczekiwania Poissona; BGO = germanian bizmutu; LYSO = oksyortokrzemian lutetu i itru. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65510/65510fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>

Ilościowe pomiary metabolizmu tlenu i glukozy za pomocą PET są uznanymi technologiami, ale szczegóły praktycznych protokołów są rzadko opisane w literaturze. W artykule przedstawiono praktyczny protokół, który z powodzeniem został wdrożony na najnowocześniejszym skanerze pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej.

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

The authors have developed a paradigm using positron emission tomography (PET) with multiple radiopharmaceutical tracers that combines measurements of ...

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.

multi-tracer-studies-brain-oxygen-glucose-metabolism-using-time

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Źródło: Jamadar, S. et. al. Podawanie radioznacznika w pozytonowej tomografii emisyjnej ludzkiego mózgu o wysokiej rozdzielczości czasowej: zastosowanie do FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film przedstawia kwantyfikację metabolizmu glukozy w mózgu za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Podczas skanowania uczestnikowi podaje się znacznik F-18 fluorodeoksyglukozy (FDG). FDG gromadzi się w aktywnych neuronach i emituje pozytony po rozpadzie F-18. Pozytony te oddziałują z...

Pozytonowa tomografia emisyjna ludzkiego mózgu za pomocą radioznacznika

Pozytonowa tomografia emisyjna dla małych zwierząt umożliwia ocenę dwóch głównych substratów energetycznych mózgu: glukozy i ketonów. W niniejszej metodzie 11C-acetooctan i 18F-fluorodeoksyglukoza są wstrzykiwane sekwencyjnie każdemu zwierzęciu, a ich wychwyt jest mierzony ilościowo w określonych obszarach mózgu określonych na podstawie obrazów rezonansu magnetycznego.

Protokół PET-MRI z podwójnym znacznikiem do ilościowego pomiaru wychwytu regionalnych substratów energetycznych mózgu u szczura

[18F]-fluorodeoksyglukoza (FDG) pozytonowa tomografia emisyjna-tomografia komputerowa jest przydatna do badania metabolizmu glukozy związanego z funkcjonowaniem mózgu. W tym miejscu przedstawiamy protokół konfiguracji znacznika [18F] FDG i półilościowej oceny analizy regionu zainteresowania dla docelowych obszarów mózgu związanych z objawami klinicznymi u pacjentów z ciężkim urazowym uszkodzeniem mózgu.

Ocena półilościowa przy użyciu znacznika FDG [18F] u pacjentów z ciężkim uszkodzeniem mózgu

Ten manuskrypt opisuje dwa protokoły podawania radioznaczników dla FDG-PET (infuzja stała i bolus plus infuzja) i porównuje je do podawania w bolusie. Rozdzielczości czasowe 16 s są osiągalne przy użyciu tych protokołów.

Podawanie radioznacznika w pozytonowej tomografii emisyjnej ludzkiego mózgu o wysokiej rozdzielczości czasowej: zastosowanie do FDG-fPET

Akwizycja danych z dynamicznej pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) i rekonstrukcja w przedziałach czasowych pozwala na analizę metabolicznej łączności mózgu na poziomie pojedynczego podmiotu. Opisujemy metodę pozyskiwania [18F]FDG dynamicznych danych PET mózgu szczura i uzyskania macierzy połączeń poprzez ekstrakcję krzywych czasowo-aktywnych o interesujących nas objętościach.

Badanie metabolicznych połączeń mózgu za pomocą dynamicznej pozytonowej tomografii emisyjnej 2-deoksy-2-[18F]fluoro-D-glukozy na poziomie pojedynczego obiektu

Przedstawiamy procedurę eksperymentalną pomiaru ciśnienia parcjalnego tlenu (pO2) w naczyniach krwionośnych mózgu, opartą na zależnym od tlenu wygaszaniu fosforescencji. Opisano procedury przygotowania zwierząt oraz obrazowania zarówno dla obrazowania pO2 w szerokim polu widzenia z wykorzystaniem detektora CCD u szczurów, jak i obrazowania pO2 opartego na dwufotonowym wzbudzeniu u myszy.

Pomiar utlenowania krwi mózgowej oparty na zależnym od tlenu wygaszaniu fosforescencji

Niniejsza metoda opisuje generowanie organotypowych kultur móżdżku oraz wpływ określonych bodźców apoptotycznych na żywotność różnych typów komórek móżdżku.

Organotypowe hodowle móżdżku: wyzwania apoptotyczne i ich detekcja

Tutaj przedstawiono procedurę selektywnej aktywacji białka neuronalnego za pomocą krótkiego impulsu światła poprzez genetyczne kodowanie fotoreaktywnego nienaturalnego aminokwasu do docelowego białka neuronalnego wyrażanego w neuronach w hodowli lub in vivo.

Optyczna kontrola białka neuronalnego za pomocą genetycznie kodowanego nienaturalnego aminokwasu w neuronach

Tutaj prezentujemy protokół do ablacji genetycznie znakowanej subpopulacji neuronów za pomocą dwufotonowego lasera z larw danio pręgowanego.

Ablacja populacji neuronów za pomocą lasera dwufotonowego i jej ocena za pomocą obrazowania wapnia i rejestracji behawioralnej u larw danio pręgowanego

Ten artykuł opisuje nowy model pierwotnego uszkodzenia mózgu spowodowanego wybuchem. Rurka uderzeniowa napędzana sprężonym powietrzem służy do wystawiania in vitro mysich kultur hipokampa na pojedynczą falę uderzeniową. Jest to prosty i szybki protokół generujący powtarzalne uszkodzenie tkanki mózgowej o wysokiej przepustowości.

Nowatorski model in vitro urazowego uszkodzenia mózgu

Poznaj protokół pomiaru metabolizmu glukozy i tlenu w mózgu człowieka za pomocą nieinwazyjnego skanera PET-CT. Ta metoda umożliwia ilościową ocenę zmian metabolicznych związanych ze starzeniem i chorobami neurodegeneracyjnymi.

Wielośladowe badania metabolizmu tlenu i glukozy w mózgu przy użyciu skanera pozytonowej tomografii emisyjnej i tomografii komputerowej czasu przelotu (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów