A dupla Tracer PET-MRI Protocolo para a medida quantitativa da Regional cérebro substratos energéticos Captação no Rato

O objetivo geral do experimento a seguir é comparar quantitativamente a absorção regional dos dois principais substratos energéticos do cérebro, glicose e cetonas, usando PET e ressonância magnética em roedores. Isso é obtido primeiro obtendo uma aquisição de ressonância magnética do cérebro para localizar regiões anatômicas do cérebro Como segunda etapa, são realizadas aquisições de acetoacetato de carbono 11 e glicose ROIC da gripe ou FDG PET, que fornecem imagens da captação de cetona e glicose no cérebro. As imagens PET e MR são corregistradas.

Para medir a captação cerebral regional de ambos os traçadores de animais de estimação, são obtidos resultados que mostram a taxa metabólica cerebral regional de glicose e cetonas com base nas curvas de atividade de tempo do cérebro e do plasma. Essa técnica pode ajudar a responder a questões-chave no campo do metabolismo energético do cérebro durante o envelhecimento, como se a deterioração do metabolismo da glicose com a idade também ocorre com as principais cetonas de combustível alternativo do cérebro. O campo de visão real do scanner será um fator e restrição importante para adquirir imagens do cérebro e do coração que são digitalizadas corretamente.

O modelo animal atual exigirá um campo de visão de 7,5 centímetros para acomodar a distribuição dos órgãos-alvo. As varreduras de teste localizarão a posição final da mesa do scanner. Adicionamos a ideia desse método pela primeira vez quando percebemos que as cetonas eram importantes para o metabolismo energético do cérebro, mas quase nada se sabe.

Como o cérebro os usa Demonstrar o procedimento será visto com calma. Um profissional de pesquisa e Michelle ett, uma estudante de pós-graduação do Sherbrooke Molecular Imaging Center, começam permitindo que os ratos se aclimatem nas instalações de animais por um período mínimo de sete dias antes de iniciar este protocolo e, em seguida, realizam exames de ressonância magnética cerebral uma a duas semanas antes do PET de traçador duplo para permitir a recuperação total do animal da anestesia. Posicione o rato na mesa de exame de ressonância magnética na posição de cabeça para baixo e coloque um cone nasal para isof de flúor.

Posicione também as sondas respiratórias e retais para que a frequência respiratória possa ser monitorada e a temperatura corporal mantida em 37 graus Celsius com um sistema automatizado de aquecimento do ar. Adquira T duas imagens de RM ponderadas do cérebro usando uma sequência de pulso de eco de spin rápido. Assim que a imagem for concluída, coloque o rato em um tapete aquecido e monitore a recuperação da anestesia uma a duas semanas após a RM. A imagem rápida do rato por 18 horas antes do pet scan.

Use um scanner de animais de estimação de pequeno porte equipado com detectores de fotodiodo de avalanche e campo de visão axial de aproximadamente 7,5 centímetros e uma resolução espacial isotrópica de 1,2 milímetros. Comece colocando o rato em uma câmara de indução. Em seguida, transfira o rato para uma esteira de aquecimento com um cone nasal para isof flúor e certifique-se de que o animal esteja totalmente anestesiado antes da imagem.

Inicie a síntese de acetoacetato de carbono 11 neste momento, pois a síntese leva 18 minutos a partir do final do bombardeio. Prepare também um cateter de polietileno PE 50 preenchido com solução heparinizada de cloreto de sódio a 0,9%. Posicione o rato de lado e coloque o cateter na veia da cauda para injeção do marcador.

Instale um segundo cateter na artéria da cauda ventral média para amostragem de sangue durante as aquisições. Agora transfira rapidamente o rato para a mesa do scanner na posição de cabeça para baixo com o cone do nariz no lugar. Em seguida, mova a mesa do scanner para o scanner para garantir a imagem apropriada do cérebro e do coração simultaneamente como um ponto de referência anatômico posicione a borda do campo de view nos olhos do rato.

Monitore a taxa de respiração e mantenha a temperatura corporal em 37 graus Celsius durante todo o experimento. Em seguida, usando uma solução concentrada de acetoacetato de carbono 11 de aproximadamente um giga ERL por mililitro, prepare uma seringa de cerca de 50 megal de radioatividade. Uma faixa de 45 a 55 megal é aceitável.

Em seguida, ajuste o volume para 300 microlitros com solução salina. Instale a seringa em uma bomba de injeção e ajuste a injeção em bolus do marcador radioativo a uma taxa de um mililitro por minuto por uma duração de injeção de cerca de 19 segundos. Em seguida, configure uma segunda bomba para fornecer imediatamente 300 microlitros de solução salina a uma taxa de um mililitro por minuto para garantir a injeção ideal do marcador na circulação sanguínea.

Defina o modo de amostragem regular e a janela de energia em 250 a 650 quilo elétron-volts e inicie a aquisição dinâmica de dados do PET 30 segundos antes de iniciar a injeção em bolus. A duração total da verificação deve ser de 20 minutos e 30 segundos. A 32ª aquisição antes da injeção do traçador fornece uma medida do fundo ambiente a ser posteriormente subtraído dos dados do animal de estimação.

Colete duas amostras de sangue de 200 microlitros aproximadamente 15 e 18 minutos após o início da injeção de acetoacetato de carbono 11 e injete solução salina heparinizada no cateter após cada amostragem para evitar a coagulação do sangue. Anote o tempo no início e no final da coleta de sangue e calcule o tempo entremente. As amostras devem ser centrifugadas a 6.000 RPM por cinco minutos para coletar plasma.

Em seguida, as contagens de radioatividade são medidas usando um contador gama calibrado com o scanner PET. Após a varredura de acetoacetato de carbono 11, aguarde um período de espera de 20 minutos para garantir que a maior parte da radioatividade tenha diminuído. Durante esse tempo, usando uma solução concentrada de FDG, prepare uma seringa de cerca de 50 megal.

Novamente, ajuste o volume com solução salina e configure a bomba de infusão conforme descrito anteriormente. Agora inicie uma aquisição dinâmica com duração total de 40,5 minutos, novamente, incluindo 30 segundos antes da injeção. Colete duas amostras de sangue de 200 microlitros aproximadamente 30 e 35 minutos após o início da injeção de FDG.

Em seguida, no final da aquisição do FDG, colete uma amostra final de sangue de 200 microlitros. Quando a digitalização estiver concluída, reconstrua as imagens do animal de estimação de acordo com o seguinte período de tempo, sequências um por 30, 12 por cinco, oito por 30 e n por 300 segundos, onde n é igual a três para aquisição de carbono 11 ACETOACETATO e n é igual a sete para aquisição de FDG. Para iniciar a análise, use o software de modo P ou um sistema equivalente para análise de imagens de animais de estimação de pequenos animais para gerar uma curva de atividade de tempo de plasma.

Primeiro carregue os dados FDG e, em seguida, alguns quadros de imagem nos primeiros 60 segundos após a injeção, quando o traçador estiver principalmente no sangue. Em seguida, usando uma ferramenta de desenho manual, desenhe um de interesse ou VOI no pool de sangue da cavidade ventricular esquerda, aproximadamente um milímetro dentro da borda do pool de sangue. Isso garante que não haja inclusão do tecido e evita o derramamento de radioatividade do tecido no pool de sangue.

Em seguida, copie o VOI em toda a série de imagens dinâmicas e gere uma curva de radioatividade em função do tempo. Em seguida, em uma planilha, use as contagens de radioatividade das duas amostras de plasma coletadas durante a aquisição para corrigir a curva de atividade do tempo do plasma. Use a equação vista aqui.

Verifique também se a radioatividade residual do acetoacetato de carbono 11 está presente nos primeiros 30 segundos da varredura FDG antes da injeção. Em caso afirmativo, subtraia o seguinte fator de todos os períodos de tempo subsequentes da curva de atividade de tempo. Em seguida, carregue todos os 28 períodos de tempo FDG na mesma orientação das imagens MR e calcule a imagem somada FDG.

Em seguida, execute o co-registro automático da imagem somada FDG nas imagens de RM. Aplique a transformação a todos os quadros de imagem FDG individuais e salve a transformação que será aplicada posteriormente às imagens de acetoacetato de carbono 11. Isso é necessário desde o carbono 11.

As imagens de acetoacetato têm uma baixa relação sinal-ruído e o co-registro automático é difícil. Em seguida, usando o software de segmentação, selecione os dados de ressonância magnética e escolha o plano preferido para desenho manual. A ferramenta de desenho manual ou semiautomática pode ser usada dependendo do cérebro, tamanho da região e contraste da imagem.

Localize as estruturas cerebrais de acordo com um segmento padrão do atlas do cérebro de rato, todo o córtex cerebral, hipocampo, satu e cerebelo, conforme visto aqui ou em outras regiões, conforme necessário. Salve o vois, que será aplicado às imagens de FDG e acetoacetato de carbono 11 co-registradas. Primeiro, aplique o vois às imagens co-registradas do FDG.

Selecione as estatísticas VO i para visualizar a curva de atividade do tempo cerebral, se necessário. Corrija a curva subtraindo a radioatividade média corrigida por decaimento nos primeiros 30 segundos de todos os períodos de tempo subsequentes para realizar um cálculo da taxa metabólica cerebral, carga cerebral e curvas de atividade de tempo de plasma correspondentes. Em seguida, selecione o modelo cinético de plotagem LAC e defina a constante concentrada para 0,48 e a concentração plasmática correspondente.

Defina o desvio relativo máximo do gráfico plac para 5% e ajuste os dados ao modelo. Em seguida, para o acetoacetato de carbono 11 para o co-registro de ressonância magnética. Primeiro, calcule a imagem somada FDG dos 24 primeiros períodos de tempo para ter o mesmo número de quadros que a varredura de acetoacetato de carbono 11.

Em seguida, use o processo de transformação de duas RM FDG para co-registro de imagem de acetoacetato de carbono 11. Repita os cálculos da curva de atividade do tempo de plasma e as etapas de co-registro para as imagens de acetoacetato de carbono 11. Aplique a transformação FDG a todos os quadros de imagem individuais de acetoacetato de carbono 11.

Finalmente, use o vois economizado FDG e, novamente, calcule a taxa metabólica cerebral, definindo a constante concentrada como um. Aqui podemos ver que durante o processo de co-registro, Mr.Images são fixos e as imagens de animais de estimação se movem devido a um alinhamento no plano axial. Este gráfico mostra a modelagem cinética da captação de FDG em todo o cérebro.

Usando o software do modo P após a captação do cérebro, o estado estacionário é alcançado. A curva resulta em uma linha reta com a inclinação representando o cérebro em fluxo. Os valores típicos de influxo cerebral e volume de distribuição em todo o cérebro para FDG são cerca de 0,0165 por minuto para o negativo e aproximadamente 0,6425 mililitros de sangue por mililitro de tecido, respectivamente.

A taxa metabólica cerebral esperada de glicose em todo o cérebro é de aproximadamente 25 micromoles por minuto, por 100 gramas Após este procedimento. Outros métodos, como sangue ocidental, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais. Por exemplo, a expressão dos transportadores cerebrais de glicose e cetona é modificada em uma condição específica.

Com o desenvolvimento desta técnica, abrimos uma nova janela para pesquisadores interessados no metabolismo de antígenos cerebrais estudarem processos fisiológicos e patológicos envolvidos no envelhecimento, doenças neurodegenerativas e desenvolvimento e tratamento de tumores em roedores e outros modelos animais. Trabalhar com radiação requer precauções adicionais. Manuseio do marcador de radioatividade atrás do escudo de chumbo.

Usar um medidor de doza de corpo e anel é necessário para este experimento. A realização de pesquisas de pessoal e área usando um Geiger é vital para manter um espaço de trabalho livre de contaminação.