Tomografia por emissão de pósitrons do cérebro humano usando um radiotraçador

Resumo

Fonte: Jamadar, S. et. al. Administração de radiotraçador para tomografia por emissão de pósitrons de alta resolução temporal do cérebro humano: aplicação ao FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019)

Este vídeo demonstra a quantificação do metabolismo da glicose cerebral usando tomografia por emissão de pósitrons (PET). O participante é infundido com o marcador F-18 fluorodesoxiglicose (FDG) durante a varredura. O FDG se acumula em neurônios ativos e emite pósitrons após o decaimento do F-18. Esses pósitrons interagem com os elétrons, produzindo fótons detectados pelo scanner PET para criar mapas de atividade cerebral de alta resolução.

Protocolo

Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

1. Equipamento e pessoal necessários

1. Consulte a Tabela de Materiais para a sala do scanner, laboratório de radioquímica e materiais em geral. Um fornecedor comercial foi usado para o radiotraçador.
2. No ambiente simultâneo de Ressonância Magnética - Tomografia por Emissão de Pósitrons (MRI-PET), use quatro funcionários: um radiologista (RG) para executar a varredura, um tecnólogo em medicina nuclear (NMT) para supervisionar a administração do radiotraçador e a aquisição de amostras de sangue, um assistente de laboratório (LA) para girar o sangue e um assistente de pesquisa (RA) responsável por supervisionar o projeto experimental e a apresentação do estímulo.

2. Preparação

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1. Preparação da dose do traçador pelo NMT
   1. Calcule o volume de infusão que será administrado ao longo do exame. Neste protocolo, a taxa de infusão é de 0,01 mL/s em 95 min. Assim, em uma varredura de 95 minutos, os participantes recebem 0,01 mL/s x 60 s x 95 min = 57 mL.
   2. Calcule a dose do traçador que será diluída na solução salina administrada. Neste protocolo, uma dose total de 260 MBq é administrada ao participante ao longo de 95 min. Esta dose foi escolhida para limitar a exposição à radiação a 4,9 mSv, para se manter dentro da categorização de 'baixo nível de risco' de acordo com as diretrizes da Agência Australiana de Proteção contra Radiação e Segurança Nuclear (ARPANSA) para exposição de humanos à radiação ionizante. Decai corretamente 260 MBq do ponto de infusão intermediária (47,5 min) de volta para T0. Usando a Equação 1, resolva A₀ Onde A_t é a radioatividade (MBq) no ponto médio da infusão, A₀ é a radioatividade inicial e λ é a constante de decaimento radioativo específica do traçador. Para FDG, o valor de é λ ≈ 0,693/T_1/2. T_1/2 é a meia-vida de ¹⁸F (110 min).
      NOTA: Neste exemplo, A_t = 260 MBq, λ = 0,693/110 e t = -47,5, então A₀ = 350,942 MBq.
   3. Calcule a dose de radiotraçador necessária para a bolsa de solução salina de 100 mL que será usada para administrar a dose ao participante. O radiotraçador necessário para a bolsa salina é diluído até um volume total de 5 mL e aspirado em uma seringa de 5 mL. Portanto, para a bolsa de soro fisiológico de 100 mL, o fator de diluição é o volume de soro fisiológico (100 mL) além do volume de 5 mL da seringa com radiotraçador. Esse volume total de 105 mL é dividido pelo volume de infusão de 57 mL (ou seja, 105 mL/57 mL = 1,842). Assim, a radioatividade total em um volume de 5 mL necessária para adição à bolsa de 100 mL é A₀ x o fator de diluição (ou seja, 350,942 MBq x 1,842 = 646,44 MBq). Adicione assepticamente o radiotraçador à bolsa salina.
      NOTA: É importante observar que a atividade calculada de 646,44 MBq que é adicionada à bolsa salina é a atividade necessária no início da infusão. Geralmente, as doses para este protocolo são preparadas entre 15 minutos a 1 hora antes da administração. Portanto, é importante levar em consideração o decaimento do radioisótopo. Equação 1 em 2.1.2. pode ser usado para explicar isso, onde o tempo (t) é o número total de minutos desde a preparação da dose até quando a atividade será administrada, A_t = 646,44 MBq, resolvendo para A₀.
   4. Prepare a dose de preparação. Retire 20 mL do saco para uma seringa e tampe-o. Calibre esta seringa de 20 mL e o rótulo. A seringa é calibrada como uma verificação de referência para garantir que a radioatividade esteja uniformemente dispersa dentro da bolsa salina.
   5. Prepare a dose. Usando uma seringa de 50 mL, retire 60 mL do saco e tampe com uma rolha Combi vermelha. Esta seringa não está calibrada, pois a concentração da radioatividade é conhecida a partir do momento em que foi adicionada à bolsa de solução salina (etapa 2.1.3). Armazene ambas as seringas no laboratório de radioquímica até que estejam prontas para o escaneamento.
      NOTA: É possível extrair um volume de 60 mL em uma seringa de 50 mL porque as seringas Terumo são marcadas 20% acima do volume marcado (ou seja, uma seringa de 50 mL é marcada para 60 mL).
   6. Prepare a dose de referência. Encher um balão volumétrico de 500 ml com cerca de 480 ml de água destilada. Colocar uma seringa 10 MBq de ¹⁸F de fluorodesoxiglicose (¹⁸F-FDG), corrigida para a hora de início do exame (utilizando a Equação 1), e adicioná-la ao balão. Cubra o volume até a marca de 500 mL com mais água destilada e misture bem. Afixe os rótulos antes e depois da calibração da seringa.
2. Preparação da sala do scanner pelo NMT
   1. Uma vez que o participante é posicionado no scanner, há muito pouco espaço para manipular ou salvar a linha para infusão ou amostras de sangue se ocorrer bloqueio. Prepare a sala do scanner para minimizar a chance de bloqueio da linha.
   2. Certifique-se de que todos os equipamentos de coleta de sangue estejam ao alcance do local de coleta. Coloque as almofadas na extremidade da cânula e em qualquer superfície que contenha recipientes de sangue. Coloque lixeiras para resíduos comuns e resíduos de risco biológico de fácil acesso ao local de coleta de sangue.
3. Preparação da bomba de infusão pelo NMT
   1. Configure a bomba de infusão na sala do scanner no lado que será conectado ao participante. Construa tijolos de chumbo ao redor da base da bomba e coloque a proteção de chumbo na frente da bomba. Conecte o tubo da bomba de infusão que administra a infusão ao participante e certifique-se de que a taxa de infusão correta foi inserida. Para este protocolo, a taxa é de 0,01 mL/s.
   2. Prepare o tubo antes de ser conectado à cânula do participante. Conecte a dose de preparação de 20 mL à bomba de infusão. Na extremidade do tubo que será conectado ao participante, conecte uma torneira de três vias e uma seringa vazia de 20 mL. Certifique-se de que a torneira esteja posicionada de forma a permitir que a solução de ¹⁸F-FDG flua da dose de escorva através do tubo e colete apenas na seringa vazia.
   3. Pré-ajuste a bomba de infusão para preparar um volume de 15 mL. Selecione o botão Prime na bomba e siga as instruções para preparar a linha.
   4. Encaixe a seringa de dose de 50 ml na bomba de perfusão em vez da dose de preparação. A dose de 15 mL preparada na torneira de três vias pode permanecer lá até que o participante esteja pronto para ser conectado à bomba.
4. Preparação dos participantes pelo NMT, RA e RG
   1. Aconselhe os participantes a jejuar por 6 h e consumir apenas água (aproximadamente dois copos), antes da varredura.
   2. Faça com que o AR conduza os procedimentos de consentimento e adquira medidas adicionais (por exemplo, pesquisas demográficas, baterias cognitivas, etc.). Faça com que o NMT e o RG conduzam as triagens de segurança, a segurança da revisão do NMT para PET (por exemplo, exclusão para gravidez, diabetes, quimioterapia ou radioterapia nas 8 semanas anteriores e alergias conhecidas) e a segurança do participante da revisão do RG para ressonância magnética (por exemplo, exclusão para gravidez, implantes metálicos médicos ou não médicos, implantes dentários não removíveis, claustrofobia).
   3. Canule o participante.
      1. Use duas cânulas: uma para administração de dose e outra para coleta de sangue. A cânula mais apropriada varia entre os participantes, mas a veia mais adequada deve ser reservada para coleta de sangue. Uma cânula de 22 G é o tamanho mínimo preferido. Colete uma amostra de sangue basal de 10 mL durante a canulação. Desconecte todas as descargas salinas sob pressão para manter a permeabilidade da linha.
      2. Teste o nível de açúcar no sangue do participante e outras medidas sanguíneas basais (por exemplo, hemoglobina) da amostra inicial.
5. Posicionamento do participante no scanner pelo RG e NMT
   1. Faça com que o RG posicione o participante no furo do scanner. Para varreduras longas, é imperativo garantir o conforto para reduzir o risco de o participante desistir e artefatos de movimento devido ao desconforto. O participante deve ser coberto com um cobertor descartável para manter uma temperatura corporal confortável.
   2. Faça com que o NMT lave a cânula para garantir que ela esteja patente e tenha resistência mínima antes de conectar a linha de infusão. Uma vez conectado, o tubo pode ser levemente colado perto do pulso. Instrua o participante a manter o braço esticado. Use suportes como espuma ou almofadas para maior conforto. Faça com que o NMT também verifique a cânula que será usada para amostras de plasma para garantir que ela seja capaz de retirar sangue com resistência mínima. Pode ser necessário conectar um tubo de extensão preparado com solução salina normal para tornar a cânula mais acessível enquanto o participante estiver no scanner. Se isso for necessário, deve-se verificar se há vazamentos.
   3. Assim que o assunto estiver no orifício do scanner, peça ao NMT que verifique se ele tem acesso adequado a ambas as cânulas.
   4. Peça ao NMT que notifique o RG e o RA se houver algum problema com a cânula de coleta de sangue, cânula de infusão ou bomba de infusão (por exemplo, oclusão, bateria, extravasamento) a qualquer momento durante o exame.

3. Escaneie o participante

1. Iniciando a varredura com o NMT, RG e RA
   1. No início da varredura, posicione o NMT na sala do scanner para monitorar o equipamento de infusão. Certifique-se de que o NMT esteja usando proteção auditiva e usando a barreira de proteção para minimizar a exposição à radiação da dose, sempre que possível.
   2. À medida que o RG realiza a varredura do localizador para garantir que o participante esteja na posição correta, verifique os detalhes da aquisição do PET (por exemplo, duração da varredura, coleta de dados em modo de lista, isótopo correto).
   3. Projete o protocolo para que a aquisição de PET comece com a primeira sequência de ressonância magnética. O GR prepara e inicia a sequência de ressonância magnética. A hora de início da aquisição de PET de 95 minutos é bloqueada no tempo para o início da sequência de ressonância magnética. Se necessário, o NMT deve entregar o bolo no momento da aquisição do PET (Figura 1).
   4. Ligue a bomba de perfusão. O GR deve sinalizar ao NMT (por exemplo, por meio de um sinal de polegar para cima) para iniciar a bomba 30 s após o início da aquisição do PET. Este protocolo inicia a bomba de infusão 30 s após o horário de início da varredura para fornecer um buffer de segurança em caso de falha da varredura. Isso também garante que a primeira imagem tirada durante o PET scan indexe o cérebro antes da administração do radiotraçador para coleta completa de dados da curva de atividade de tempo. Peça ao NMT que observe a bomba para garantir que ela tenha começado a infundir o ¹⁸F-FDG e que não haja oclusão imediata da linha.
   5. Faça com que o AR inicie qualquer estímulo externo no horário acordado (ou seja, no início de uma execução funcional/bloco experimental) e calcule os tempos para amostras de sangue. Faça com que o RA calcule o tempo previsto de cada amostra de sangue e forneça cópias ao NMT e ao assistente de laboratório (LA). Faça com que o RA garanta que o NMT colete as amostras de sangue aproximadamente no momento correto e monitore o equipamento (por exemplo, bomba de infusão, estímulo) em busca de sinais de erros.

Resultados

Figura 1: Fluxograma de procedimentos para experimentos FDG-fPET. Acima: procedimentos para pré-triagem dos participantes antes do recrutamento do estudo. Inferior: procedimentos para os protocolos somente em bolus (esquerda), somente em infu...

Materiais