Методическая статья

Радиотрейск Администрации для высокого временного разрешения позитронно-эмиссионной томографии человеческого мозга: Применение FDG-fPET

DOI:

10.3791/60259

⸱

22 октября 2019 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Monash Biomedical Imaging, Monash University, 2Australian Research Council Centre of Excellence for Integrative Brain Function, 3Turner Institute for Brain and Mental Health, Monash University, 4Department of Medical Imaging, Monash Health, 5Department of Electrical and Computer Systems Engineering, Monash University

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Данная рукопись описывает два протокола управления радиотрапом для FDG-PET (постоянный вливание и болюс плюс инфузия) и сравнивает их с болюс-администрацией. Временные резолюции 16 s достижимы с помощью этих протоколов.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Функциональная позитронно-эмиссионная томография (fPET) обеспечивает метод отслеживания молекулярных целей в человеческом мозге. С радиоактивно обозначенным аналогом глюкозы, 18F-фтордеоксиглюкозой (FDG-fPET), теперь можно измерить динамику метаболизма глюкозы с временными разрешениями, приближающимися к функциональным магнитно-резонансным томографиям (МРТ). Эта прямая мера поглощения глюкозы имеет огромный потенциал для понимания нормальной и ненормальной функции мозга и зондирования последствий метаболических и нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, новые достижения в гибридном оборудовании MR-PET позволяют фиксировать колебания глюкозы и оксигенации крови одновременно с помощью МРТ и FDG-fPET.

Временное разрешение и сигнал к шуму изображений FDG-fPET критически зависят от администрации радиотрактора. Эта работа представляет два альтернативных протоколов непрерывного вливания и сравнивает их с традиционным подходом bolus. Он представляет собой метод для приобретения образцов крови, блокировки времени ПЭТ, МРТ, экспериментальный стимул, и администрирование нетрадиционных трассировщик доставки. Используя визуальный стимул, результаты протокола показывают корковые карты глюкозы-реакции на внешние раздражители на индивидуальном уровне с временным разрешением 16 с.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) является мощным методом молекулярной визуализации, который широко используется как в клинических, так и в исследовательских условиях (см. Heurling et al.1 для недавнего всеобъемлющего обзора). Молекулярные цели, которые могут быть изображены с помощью ПЭТ только ограничены наличием радиотрассеров, и многочисленные трассирующие были разработаны для изображения нервных рецепторов метаболизма, белков и ферментов2,3. В неврологии, один из наиболее часто используемых радиочастот 18F-фтородеоксиглюкоза (FDG-PET), который измеряет поглощение глюкозы, как правило, интерпретируется как индекс метаболизма глюкозы в мозге. Мозг человека требует постоянного и надежного питания глюкозы для удовлетворения своих энергетических потребностей4,5,и 70-80% метаболизма глюкозы в головном мозге используется нейронами во время синаптической передачи6. Изменения метаболизма глюкозы в мозге, как полагают, инициировать и способствовать многочисленным условиям, в том числе психиатрические, нейродегенеративные, и ишемические условия7,8,9. Кроме того, поскольку поглощение FDG пропорционально синаптической активности10,11,12, считается более прямым и менее запутанным индексом нейронной активности по сравнению с более широко используемой кровью кислородно-зависимая от уровня функциональная магнитно-резонансная томография (BOLD-fMRI) ответ. BOLD-fMRI является косвенным индексом нейронной активности и измеряет изменения в дезоксигенированном гемоглобине, которые происходят после каскада нервно-сосудистых изменений после нейронной активности.

Большинство Исследований FDG-PET человеческого мозга приобретают статические изображения поглощения глюкозы в мозге. Участник спокойно отдыхает в течение 10 минут с открытыми глазами в затемненной комнате. Полная доза радиотраиста вводится в виде болюса в течение нескольких секунд, и участник затем отдыхает еще 30 минут. После периода поглощения участники помещаются в центр ПЭТ-сканера, и приобретается ПЭТ-изображение, отражающее совокупное распределение FDG в течение периода поглощения и сканирования. Таким образом, нейронная активность, индексируемая изображением ПЭТ, представляет собой совокупное среднее значение всех когнитивных действий по периодам поглощения и сканирования и не характерно для когнитивной активности во время сканирования. Этот метод дал большое представление о мозговом метаболизме мозга и нейронной функции. Тем не менее, временное разрешение равно продолжительности сканирования (часто 45 мин, эффективно уступая статические измерения поглощения глюкозы; это неблагоприятно сравнивает с нейрональной реакции во время когнитивных процессов и общих экспериментов в нейровизуализации. Из-за ограниченного временного разрешения, метод обеспечивает неспецифический индекс поглощения глюкозы (т.е. не привязан к задаче или когнитивному процессу) и не может обеспечить меры врамках изменчивости, что может привести к ошибочным научным выводам из-за к парадоксу Симпсона13. Парадокс Симпсона — это сценарий, при котором отношения между мозгами и поведением, рассчитанные по всем субъектам, не обязательно свидетельствуют о тех же отношениях, проверенных внутри субъектов. Кроме того, недавние попытки применить функциональные меры подключения к FDG-PET могут измерять только связь между субъектами. Таким образом, различия в подключении можно сравнить только между группами и не могут быть рассчитаны для отдельных субъектов. Хотя это спорно, что именно по субъекту подключения меры14, ясно, что меры, рассчитанные по всей субъектов не могут быть использованы в качестве биомаркера для состояния болезни или используется для изучения источника отдельных вариаций.

За последние пять лет разработка и более широкая доступность одновременных сканеров МРТ-ПЭТ клинического класса вызвали новый интерес к исследованиям в области визуализации FDG-PET2 в когнитивной нейробиологии. С помощью этих событий исследователи сосредоточили свое внимание на улучшении временного разрешения FDG-PET, чтобы приблизиться к стандартам BOLD-fMRI (0,5–2,5 с). Обратите внимание, что пространственное разрешение BOLD-FMRI может приблизиться к субмиллиметровым разрешениям, но пространственное разрешение FDG-PET принципиально ограничено около 0,54 мм полной шириной при половине максимум (FWHM) из-за позитронного диапазона15. Динамические приобретения FDG-PET, которые часто используются клинически, используют метод администрирования болуса и реконструируют данные по режиму списка в ячейки. Болус динамический метод FDG-PET предлагает временное разрешение около 100 с (например, Tomasi et al.16). Это явно гораздо лучше по сравнению со статичной fDG-PET изображения, но не сопоставимы с BOLD-FMRI. Кроме того, окно, в котором функция мозга может быть исследована ограничено, потому что концентрация плазмы крови FDG уменьшается вскоре после того, как болиус вводится.

Чтобы расширить это экспериментальное окно, несколько исследований17,18,19,20,21 адаптировали метод вливания радиотраповского ранее предложенный Карсон22, 23. В этом методе, иногда описываемом как «функциональный FDG-PET» (FDG-fPET, по аналогии с BOLD-fMRI), радиотрактор вводится как постоянный вливание в течение всего ПЭТ-сканирования (90 мин). Целью протокола инфузии является поддержание постоянного питания FDG для отслеживания динамических изменений в поглощении глюкозы во времени. В исследовании, проверенном концепцией, Villien et al.21 использовали постоянный протокол инфузии и одновременные МРТ/FDG-fPET, чтобы показать динамические изменения в поглощении глюкозы в ответ на стимуляцию шашечной доски с временным разрешением 60 с. Последующие исследования использовали этот метод, чтобы показать задачи заблокированы FDG-FPET (т.е., time-locked к внешнему стимулу19)и задачи, связанные FDG-FPET (т.е., не запертый во времени для внешнего стимула17, 18) поглощение глюкозы. Используя эти методы, FDG-fPET временные разрешения 60 s были получены, который существенно улучшение над методами bolus. Предварительные данные показывают, что метод инфузии может обеспечить временное разрешение 20-60 с19.

Несмотря на многообещающие результаты от постоянного метода инфузии, кривые радиоактивности плазмы этих исследований показывают, что метод инфузии не является достаточным для достижения устойчивого состояния в течение срока 90 мин сканирования19,21. В дополнение к постоянной процедуре инфузии, Карсон22 также предложил гибридный болюс / инфузии процедуры, где цель состоит в том, чтобы быстро достичь равновесия в начале сканирования, а затем поддерживать уровень радиоактивности плазмы в равновесии для продолжительность сканирования. Rischka et al.20 недавно применили эту технику, используя 20% болюс плюс 80% инфузии. Как и ожидалось, функция ввода артерий быстро поднялась выше базовых уровней и поддерживалась более высокими темпами в течение более длительного времени, по сравнению с результатами с использованием инфузионной процедуры19,21.

В настоящем документе описаны протоколы приобретения для приобретения высокого временного разрешения FDG-fПЭТ-сканирования с использованием инфузии только и болюс / инфузии radiotracer администрации. Эти протоколы были разработаны для использования в одновременных МРТ-ПЭТ среде с 90-95 мин время приобретения19. В протоколе берутся образцы крови для количественной оценки радиоактивности плазменной сыворотки для последующей количественной оценки ПЭТ-изображений. В то время как в центре внимания протокола является применение методов инфузии для функциональной нейровизуализации с использованием BOLD-fMRI/FDG-fPET, эти методы могут быть применены к любому исследованию FDG-fPET независимо от того, является ли одновременный МРТ, BOLD-f Приобретены МРТ, компьютерная томография (КТ) или другие нейроизображения. На рисунке 1 показана диаграмма процедур в этом протоколе.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол был рассмотрен и одобрен Комитетом по этике исследований человека Университета Монаша (утвержденный номер CF16/1108 - 2016000590) в соответствии с Национальным заявлением Австралии об этичном поведении в исследованиях человека24. Процедуры были разработаны под руководством аккредитованного медицинского физика, технолога ядерной медицины и клинического рентгенолога. Исследователи должны обратиться к своим местным экспертам и руководящие принципы для введения ионизирующего излучения в организме человека.

1. Необходимое оборудование и персонал

  1. Ознакомьтесь с таблицей материалов для комнаты сканера, лаборатории радиохимии и общих материалов. Для радиотрактора использовался коммерческий поставщик.
  2. В одновременной среде МРТ-ПЭТ, использовать четыре персонала: рентгенолог (RG) для запуска сканирования, технологии ядерной медицины (NMT) для контроля за управлением радиотрейстом и приобретение образцов крови, лабораторный помощник (LA) для спина крови, и научный сотрудник (РА), ответственный за надзор за экспериментальным дизайном и презентацией стимулов.

2. Подготовка

  1. Tracer препарат дозы NMT
    1. Рассчитайте объем инфузии, который будет вводиться в ходе сканирования. В этом протоколе скорость вливания составляет 0,01 мл/с свыше 95 мин. Так, при сканировании за 95 минут участники получают 0,01 мл/с х 60 с х 95 мин и 57 мл.
    2. Рассчитайте дозу трассировщика, которая будет разбавлена в вводимый соленом раствор. В этом протоколе, общая доза 260 MBq вводят сява к участнику над 95 min. Эта доза была выбрана для ограничения радиационного облучения до 4,9 мЗв, чтобы держать в пределах "низкого уровня риска" категоризации в соответствии с Австралийским агентством радиационной защиты и ядерной безопасности (ARPANSA) руководящие принципы для воздействия человека на ионизирующее излучение25. Распад правильно 260 MBq от середины вливания точки (47,5 мин) обратно в T0. Используя уравнение 1, решить для A0
      figure-protocol-1
      В тех случаях, когда At является радиоактивностью (MBq) в середине вливания, A0 является начальной радиоактивностью, а q является радиоактивным распадом, постоянным специфическим для трассировщика. Для FDG, значение составляет 0,693/T1/2. T1/2 — это период полураспада 18F (110 мин).
      ПРИМЕЧАНИЕ: В этом примере,Т т 260 MBq, 0,693/110, и т -47,5, так что0 и 350,942 MBq.
    3. Рассчитайте необходимую дозу радиотраиста для соленого мешка 100 мл, который будет использоваться для введения дозы участнику. Необходимый радиотрактор для соленовой мешка разбавляется до общего объема 5 мл и оформляется в шприц 5 мл. Таким образом, для солен-мешка объемом 100 мл фактором разбавления является объем соления (100 мл) в дополнение к объему 5 мл шприца с радиотрестом. Общий объем 105 мл делится на объем инфузии 57 мл (т.е. 105 мл/57 мл и 1,842). Таким образом, общая радиоактивность в объеме 5 мл, необходимая для пополнения мешка 100 мл, составляет0 х коэффициент разбавления (т.е. 350,942 МБК х 1,842 и 646,44 МБК). Асептично добавить радиотрейра в соленую сумку.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Важно отметить, что расчетная активность 646,44 МБК, которая добавляется в солевый мешок, является деятельностью, необходимой в начале вливания. Как правило, дозы для этого протокола готовятся от 15 мин до 1 ч до введения. Поэтому важно учитывать распад радиоизотопа. Уравнение 1 в 2.1.2. может быть использован для учета этого, где время (т) является общее количество минут от подготовки дозы, когда деятельность будет введена,Т т 646,44 MBq, решая для0.
    4. Приготовьте доза грунтовки. Снимите 20 мл из мешка в шприц и заколыруй его. Откалибровать этот шприц 20 мл и этикетку. Шприц откалиброван в качестве эталонной проверки, чтобы гарантировать, что радиоактивность равномерно рассеивается в солевом мешке.
    5. Приготовьте дозу. Используя 50 мл шприца, снять 60 мл из мешка и крышку с красной пробкой Combi. Этот шприц не откалиброван, так как концентрация радиоактивности известна с момента его добавления в соленовый пакет (шаг 2.1.3). Храните оба шприца в лаборатории радиохимии до готовности к сканированию.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Объем 60 мл можно нарисовать в шприче 50 мл, потому что шприцы Terumo отмечены на 20% выше обозначенного объема (т.е. 50 мл шприца отмечены до 60 мл).
    6. Подготовьте эталонную дозу. Заполните 500 мл объемной колбы с примерно 480 мл дистиллированной воды. Нарисуйте 10 MBq 18F-FDG в шприц, разлагающийся, исправленный к времени начала сканирования (с помощью equation 1) и добавьте его в колбу. Топ объем до 500 мл знака с более дистиллированной воды и тщательно перемешать. Affix этикетки до и после калибровки для шприца.
  2. Подготовка комнаты сканера NMT
    1. После того, как участник находится в сканере, есть очень мало места, чтобы манипулировать или спасти линию для инфузии или образцов крови, если блокировка происходит. Подготовьте комнату сканера, чтобы свести к минимуму вероятность блокировки линии.
    2. Убедитесь, что все оборудование для сбора крови находится в пределах легкой досягаемости от места сбора. Место underpads в конце канюли и на любой поверхности, которая будет держать контейнеры крови. Поместите бункеры для регулярных отходов и биоопасных отходов в пределах легкой досягаемости от места сбора крови.
  3. Препарат инфузионного насоса NMT
    1. Настройка инфузионного насоса в комнате сканера на стороне, которая будет подключена к участнику. Построить свинцовые кирпичи вокруг основания насоса и место свинца щит а впереди насоса. Подключите трубку для инфузионного насоса, который доставляет инфузию участнику и убедитесь, что правильная скорость вливания была введена. Для этого протокола скорость составляет 0,01 мл/с.
    2. Прайм трубки, прежде чем он подключен к канюле участника. Подключите дозу грунтовки 20 мл к инфузионному насосу. В конце трубки, которая будет подключена к участнику, прикрепите трехсторонний кран и пустой шприц 20 мл. Убедитесь, что кран расположен, чтобы 18F-FDG решение течь из грунтовки дозы через трубку и собирать только в пустой шприц.
    3. Предварительно установите настой насоса до премьер объем 15 мл. Выберите кнопку Prime на насосе и следуйте подсказкам, чтобы премьер линии.
    4. Прикрепите 50 мл дозы шприца к инфузионному насосу вместо грунтовой дозы. Загрунтованная доза 15 мл на трехстороннем кране может оставаться там до тех пор, пока участник не будет готов к подключению к насосу.
  4. Подготовка участников НМТ, РА и РГ
    1. Советуйте участникам поститься в течение 6 ч, а до сканирования употреблять только воду (примерно два стакана).
    2. Поимеет ра проводить процедуры согласия и приобретать дополнительные меры (например, демографические обследования, когнитивные батареи и т.д.). У NMT и RG провести экраны безопасности, NMT обзор безопасности для ПЭТ-сканирования (например, исключение для беременности, диабета, химиотерапии или лучевой терапии в предыдущие 8 недель, и известных аллергий), и RG обзор безопасности участников Для МРТ сканирования (например, для беременности, медицинских или немедицинских металлических имплантатов, несъемных зубных имплантатов, клаустрофобии).
    3. Канюнтом участника.
      1. Используйте две канюли: один для введения дозы, а другой для взятия проб крови. Наиболее подходящие канюли варьируются в разных участников, но наиболее подходящие вены должны быть зарезервированы для сбора крови. 22 G канюла является предпочтительным минимальным размером. Соберите 10 мл базового образца крови во время канюки. Отключите все соечные флеши под давлением для поддержания прохождения линии.
      2. Проверьте уровень сахара в крови участника и другие базовые показатели крови (например, гемоглобин) из базового образца.
  5. Позиционирование участника в сканере РГ и НМТ
    1. Ите положение RG участник в томпочонке bore. Для длительного сканирования, необходимо обеспечить комфорт для того, чтобы уменьшить риск участника отсева и движения артефакт из-за дискомфорта. Участник должен быть покрыт одноразовым одеялом для поддержания комфортной температуры тела.
    2. Пойте nMT промыть канюли, чтобы убедиться, что это патент с минимальным сопротивлением перед подключением линии инфузии. После подключения трубки можно слегка заклеить слегка рядом с запястьем. Поручить участнику держать руку выпрямленной. Используйте опоры, такие как пена или подушки для комфорта. Ищите NMT также канюли, которые будут использоваться для образцов плазмы, чтобы убедиться, что она способна выводить кровь с минимальным сопротивлением. Это может быть необходимо подключить трубку расширения загрунтовать с нормальным сольник, чтобы сделать канюль более доступным в то время как участник находится в сканере. Если это необходимо, он должен быть проверен на наличие утечек.
    3. После того, как объект находится в сканере родила, есть NMT проверить, что они имеют подходящий доступ к обе канюли.
    4. Поите NMT сообщить RG и RA, если есть какие-либо проблемы с канюлей сбора крови, инфузионной канюли, или инфузионный насос (например, окклюзия, батарея, экстравазация) в любое время во время сканирования.

3. Сканирование участника

  1. Начало сканирования с Помощью NMT, RG и RA
    1. В начале сканирования, поместите NMT в комнату сканера для мониторинга инфузионного оборудования. Убедитесь, что NMT носит защиту слуха и использует барьерный щит, чтобы свести к минимуму облучение от дозы, где это возможно.
    2. По мере того как RG выполняет сканирование локализатора для того чтобы обеспечить что участник находится в правильном положении, проверите детали для приобретения PET (например, продолжительность сканирования, сбор данных списка-режима, правильно изотоп).
    3. Разработать протокол таким образом, чтобы приобретение ПЭТ началось с первой последовательности МРТ. РГ готовит и запускает последовательность МРТ. Время начала приобретения ПЭТ-то 95 мин заблокируется временем для начала последовательности МРТ. При необходимости, NMT должны доставить болюс во время приобретения ПЭТ(рисунок 1).
    4. Запустите инфузионный насос. РГ должна сигнализировать NMT (например, через большой палец вверх знак), чтобы начать насос 30 с после начала приобретения ПЭТ. Этот протокол запускает инфузионный насос 30 s после времени начала сканирования, чтобы обеспечить буфер безопасности в случае отказа сканирования. Это также гарантирует, что первое изображение, сделанное во время ПЭТ-сканирования, индексирует мозг до введения радиотракира для полного сбора данных кривой временной активности. Пойте nMT наблюдать насос для того чтобы обеспечить что он начинал наполнить 18F-FDG и что никакое немедленное occlusion линии.
    5. Попросите РА инициировать любой внешний стимул в согласованное время (т.е. в начале функционального запуска/экспериментального блока) и рассчитать время образцов крови. Пример формы записи отображается в дополнении 1. Поймите РА вычислить прогнозируемое время каждого образца крови и предоставить копии NMT и лаборант (LA). Попросите РА, чтобы NMT взял образцы крови примерно в нужное время, и следит за оборудованием (например, инфузионный насос, стимул) для любых признаков ошибок.
  2. Возьмите образцы крови через регулярные промежутки времени
    1. Поймите NMT и RA принять один образец каждые 10 минут. Есть, как правило, 10 образцов в общей сложности, не включая базовый образец.
    2. При получении МРТ одновременно с ПЭТ-сканированием, итежеn-защита от защиты от слуха при входе в комнату сканера.
    3. Ите NMT носить перчатки и мазок кончик канюли чистой. В то время как канюля сайт высыхает, открыть 5 мл и 10 мл шприц, vacutainer, и 10 мл солей флеш.
    4. Используя шприц 5 мл, вывести 4-5 мл свежей крови и отбросить шприц в биоопасных отходов.
    5. Используя 10 мл шприца, снять до 10 мл крови. Объем может быть ограничен тем, насколько легко может быть изъята кровь. Важно, чтобы свести к минимуму любое сопротивление впоследствии причинение ущерба красных кровяных телец, которые могут гемолизировать. В точке midcollection, есть сигнал NMT к РА, который будет отмечать это время на запись формы (Дополнение 1) как "фактическое" время образца.
    6. Подключите 10 мл шприца к vacutainer, а затем депозит крови в соответствующую трубку крови.
    7. Быстро промыть канюлю с 10 мл солей, отключен ы под давлением, чтобы свести к минимуму любые шансы свертывания линии.
    8. Немедленно возьмите образец крови в радиохимическую лабораторию для анализа.
  3. Спиннинг крови в Лос-Анджелесе
    1. Ите LA получить все оборудование готово (Таблица 1) и носить перчатки. Есть три стойки изложенных для образцов: один для трубок крови, один для трубопроката образца, и один для заполненных трубчатых образцов (до и после подсчета).
      1. У LA регулярно менять перчатки на протяжении всей процедуры, особенно при обработке подсчета трубки. Если в Лос-Анджелесе есть какое-либо радиоактивное заражение плазмой на перчатках, оно может быть перенесено в счетную трубку и ложно увеличить количество зарегистрированных количеств образца.
    2. Образец крови может быть помещен в центрифугу, как наличие кадровых ресурсов позволяет, потому что время, что образец крови был взят, и время, которое было подсчитано было отмечено. Спин все образцы при относительной центробежной силе 724 х г. Параметры центрифуг, используемые для этого протокола, составляют 2000 об/мин в течение 5 минут с кривыми ускорения и замедления, установленными до восьми.
    3. После того, как образец был закручен, поместите трубку в трубчатую стойку. Снимите крышку трубки, чтобы не нарушить разделение образца. Поместите помеченную трубку для подсчета в стойку. Этикетка должна соответствовать кровяной трубке.
    4. Убедитесь, что наконечник надежно крепится к пипетке. Приготовь ткань к любым капельницам. Устойчиво пипетка 1000 л плазмы из трубки крови, передача на счет трубки, и заменить крышки на подсчете трубки и трубки крови.
    5. Поместите трубку для подсчета в счетчик скважины и подсчитайте 4 мин. Запишите время начала подсчета на листе записи ('время измерения') для каждого образца. Это необходимо для последующей коррекции времени начала приобретения ПЭТ. В более поздние моменты времени во время сканирования, имеют LA выполнить каждый шаг в быстрой последовательности, чтобы избежать отставания образцов.
    6. Утилизировать любые отходы продукта крови в мешках биоопасности.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Методы, специфичными для изучения
Здесь, изучение конкретных деталей для репрезентативных результатов, сообщается. Эти детали не имеют критического значение для процедуры и будут варьироваться в зависимости от исследований.

Участники и проектирование задач
Участники (n No 3, Таблица 2) прошли одновременный BOLD-fМРТ/FDG-fPET исследование. Поскольку эта ру...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

FDG-PET является мощной технологией визуализации, которая измеряет поглощение глюкозы, индекс метаболизма глюкозы в мозге. На сегодняшний день, большинство исследований неврологии с использованием FDG-PET использовать традиционный подход к администрированию болуса, со статическим разрешением изображения, которое представляет собой неотъемлемую часть всей метаболической активности в течение сканирования2. Данная рукопись описывает два альтернативных протокола по администрированию радиотрака: проток...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не заявляют о конфликте интересов. Источник финансирования не участвовал в разработке, сборе, анализе и интерпретации данных.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Jamadar поддерживается Австралийский совет по исследованиям (ARC) Открытие Ранняя карьера исследователь премии (DECRA DE150100406). Джамадар, Уорд и Иган поддерживаются Центром передового опыта ARC для интегративной функции мозга (CE114100007). Чэнь и Ли поддерживаются финансированием из Reignwood культурного фонда.

Джамадар, Уорд, Кэри и Макинтайр разработали протокол. Кэри, Макинтайр, Сасан и Фэллон собрали данные. Джамадар, Уорд, Паркс и Сасан проанализировали данные. Джамадар, Уорд, Кэри и Макинтайр написали первый черновик рукописи. Все авторы рассмотрели и утвердили окончательный вариант.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Blood Collection Equipment
-12-15 вакутайнеровBecton Dickinson, NJ США364880Оставайтесь в стерильной упаковке до тех пор, пока не потребуется поместить кровь в пробирку
--12-15 10 мл LH пробирки для сбора кровиBecton Dickinson367526Маркируется номером образца (например, S1, S2…) и впоследствии указывается время отбора образца (например, время 0 + x min [T0+x])
--2-15 шприц Terumo объемом 10 млTerumo Tokyo, JapanSS+10 лОни составляются в день исследования и закрываются ампулой, содержащей физиологический раствор
предварительно взятый 0,9% физиологический раствор для промыванияPfizer, Нью-Йорк, США61039117
--12-15 5 мл Шприцы TerumoТокио, ЯпонияSS+05SОставайтесь в стерильной упаковке до тех пор< пока не будете готовы взять образец
кровиПрочный>Безопасность и безопасность Отработанное оборудованиерасположенные на пластиковом стуле внутри комнаты сканера с той же стороны, что и рука, с которой будут взяты образцы крови. Пакеты для биологически опасных и небиологически опасных отходов для использования. Перчатки и пакеты для отходов должны быть легко доступны при подготовке радиоактивности в зоне дозирования и при пипетировании образцов плазмы. Пакеты для биологически опасных и небиологически опасных отходов для использования. Все образующиеся отходы проверяются с помощью счетчика Гейгера, чтобы убедиться, что радиоактивные загрязненные отходы хранятся до тех пор, пока они не станут безопасными для утилизации в соответствии с руководящими принципами Австралийского агентства по радиационной защите и ядерной безопасности (APRANSA) серии No 6 (2017 г.).
-- ПерчаткиWestlab, VIC, Австралия663-219
-- мешки для мусораAustar Packaging, VIC, Австралия
для виолончели ' Блюис Пеленки 5-слойныеHalyard Health, Новый Южный Уэльс, Австралия2765A
---Синяя ручка SharpieSharpie, TN, СШАS30063
Dose SyringesОставайтесь в стерильной упаковке до готовности к использованию. Все шприцы, используемые на этом объекте, имеют дополнительную емкость на 20% больше объема сверх указанного на упаковке. Это важно для шприца объемом 50 мл, в котором используется общая емкость 60 мл
--5 млTerumo Tokyo, JapanSS+05S
-- 20mLTerumo Tokyo, JapanSS+20L
--50mLTerumo Tokyo, JapanSS*50LE
--1 игла Terumo 18-го калибраTerumo Tokyo, JapanNN+1838RОставайтесь в стерильной упаковке до тех пор, пока не будете готовы к введению [18F]FDG в мешок с физиологическим раствором
-100 мл 0,9% физиологического раствораBaxter Pharmaceutical, IL,СШАAHB1307 Оставайтесь в стерильной упаковке до готовности к введению [18F]FDG
strong>Radiochemistry Laboratory Supplies
-центрифуга Heraeus Megafuge 16; Ротор Bioshield 720ThermoScientific MA, США75004230Относительная центробежная сила = 724 Наши настройки составляют 2000 об/мин в течение 5 минут. Кривые ускорения и замедления установлены на 8
--Счетчик одной скважиныLaboratory Technologies, Inc. IL, США630-365-1000Полный ежедневный контроль качества (включая фоновый подсчет) и протокол установлены на 18F и 4 минуты. Перекрестная калибровка между счетчиком скважин, калибратором дозы и сканером выполняется раз в два месяца.
--ПипеткаISG Xacto, Вена, АвстрияLI10434Мы используем 100-1000 μ L установлен на 1000μL. Он калибруется ежегодно.
--12-15 плазменных счетных трубокТехно ПЛАС; SA АвстралияP10316SUМаркировано так же, как и пробирки для крови LH
--12-15 наконечников для пипетокExpell Capp, Дания5130140-1
--3 штатива для пробирокДженерикПроверено с помощью счетчика Гейгера, чтобы убедиться, что на них нет радиационного загрязнения
-500 мл объемной колбы и дистиллированной водыДженерикТребуется около 500 мл дистиллированной воды для подготовки эталона для подсчета гамма-Синхронизированные
часы в комнате сканера, консоли и радиохимической лабораторииОбщиепроверки синхронизации регулярно проводятся на предприятии еженедельно
--Монитор гемоглобинаEKF Diagnostic Cardiff, Великобритания Haemo Control.3000-0810-6801Рекомендованный производителем контроль качества перед проведением испытаний на Образец крови.
--GlucometreRoche Accu-Chek6870252001Accu-Chek Performa используется для измерения уровня сахара в крови участников в ммоль/л. Контроль качества проводится ежедневно с использованием контрольного теста на раствор высокой и низкой концентрации.
<сильно>канюляционное оборудованиепроверьте сроки годности и обучите NMT асептически подготовиться к канюляции.
--Регламент жгутаCBC Classic Kimetec GmBHK5020
--20, 22 и 24 калибра канюлиBraun, Melsungen Германия4251644-03; 4251628-03; 4251601-03
---tegaderm повязки3M, MN США1624W
--спиртовые и хлоргексидиновые тампоныReynard Health Supplies, Новый Южный Уэльс АвстралияRHS408
--0,9% физиологический раствор 10 мл ампул; для ампул смываетPfizer, Нью-Йорк, США61039117
--Шприцы 10 млTerumo Tokyo, ЯпонияSS+10L
--3-ходовой кранBecton Dickinson Connecta394600
--IV bungSafsite Braun PAСША 415068
--Дополнительная удлинительная трубка, набор удлинителей микроотверстияM Devices, ДанияIV054000
Scanner Оборудование для помещения
-Siemens Biograph 3T mMRSiemens, Эрланген, Германия
-- Портативный свинцовый барьерный экранGammasonicsИзготовленный на заказМР-условный свинцовый барьерный экран. Расположен на линии 2000 Гаусса с заблокированными роликами для обеспечения дополнительной защиты от радиоактивности, подключенной к инфузионному насосу.
--Инфузионный насос BodyGuard 323 MR-условный инфузионный насосCaesarea Medical Electronics300-040XPMR-совместимый. Эта модель разрешена для использования на сканерах 1.5 и 3T при давлении 2000 Гаусс с заблокированными роликами.
--Трубка инфузионного насосаCaesarea Medical Electronics100-163X2YNKSТрубка представляет собой набор для введения с антисифонным клапаном и замком с наружной резьбой (REF 100-163X2YNKS).
--Свинцовые блокипо индивидуальному заказуПротестированы на ферромагнитную трансляционную силу
<сильный>Другое оборудование
-Шприцевые экраныBiodex, Нью-Йорк СШАИзготовлены по индивидуальному заказуСуществует вольфрамовый шприцевой экран объемом 5 мл, который безопасен для МРТ, а также свинцовый экран объемом 50 мл, который был протестирован на ферромагнитное притяжение перед использованием в сканере MR-PET. Он используется для транспортировки радиоактивной дозы из радиохимической лаборатории в сканер для минимизации радиационного облучения NMT.
--Счетчик Гейгера Модель 26-1 Интегрированный FriskerLudlum Measurements, Inc. TX США48-4007Он ежегодно калибруется и используется для мониторинга потенциального загрязнения и отходов. Он не забирается в МРТ-ПЭТ сканер.
- - Все предметы, YIW6090-Пеленки -<- -- изготовлены -

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Heurling, K., et al. Quantitative positron emission tomography in brain research. Brain Research. 1670, 220-234 (2017).
  2. Chen, Z., et al. From simultaneous to synergistic MR-PET brain imaging: A review of hybrid MR-PET imaging methodologies. Human Brain Mapping. 39 (12), 5126-5144 (2018).
  3. Jones, T., Rabiner, E. A. The development, past achievements, and future directions of brain PET. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 32 (7), 1426-1454 (2012).
  4. Kety, S. S. Metabolism of the nervous system. , Elsevier. 221-237 (1957).
  5. Sokoloff, L. The metabolism of the central nervous system in vivo. Handbook of Physiology, section I, neurophysiology. 3, 1843-1864 (1960).
  6. Harris, J. J., Jolivet, R., Attwell, D. Synaptic energy use and supply. Neuron. 75 (5), 762-777 (2012).
  7. Mosconi, L., et al. FDG-PET changes in brain glucose metabolism from normal cognition to pathologically verified Alzheimer's disease. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36 (5), 811-822 (2009).
  8. Pagano, G., Niccolini, F., Politis, M. Current status of PET imaging in Huntington's disease. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 43 (6), 1171-1182 (2016).
  9. Petit-Taboue, M., Landeau, B., Desson, J., Desgranges, B., Baron, J. Effects of healthy aging on the regional cerebral metabolic rate of glucose assessed with statistical parametric mapping. Neuroimage. 7 (3), 176-184 (1998).
  10. Chugani, H. T., Phelps, M. E., Mazziotta, J. C. Positron emission tomography study of human brain functional development. Annals of Neurology. 22 (4), 487-497 (1987).
  11. Phelps, M. E., Mazziotta, J. C. Positron emission tomography: human brain function and biochemistry. Science. 228 (4701), 799-809 (1985).
  12. Zimmer, E. R., et al. [18 F] FDG PET signal is driven by astroglial glutamate transport. Nature Neuroscience. 20 (3), 393(2017).
  13. Roberts, R. P., Hach, S., Tippett, L. J., Addis, D. R. The Simpson's paradox and fMRI: Similarities and differences between functional connectivity measures derived from within-subject and across-subject correlations. Neuroimage. 135, 1-15 (2016).
  14. Horwitz, B. The elusive concept of brain connectivity. Neuroimage. 19 (2), 466-470 (2003).
  15. Moses, W. W. Fundamental limits of spatial resolution in PET. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 648, S236-S240 (2011).
  16. Tomasi, D. G., et al. Dynamic brain glucose metabolism identifies anti-correlated cortical-cerebellar networks at rest. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 37 (12), 3659-3670 (2017).
  17. Hahn, A., et al. Quantification of task specific glucose metabolism with constant infusion of 18F-FDG. Journal of Nuclear Medicine. 57 (12), 1933-1940 (2016).
  18. Hahn, A., et al. Task-relevant brain networks identified with simultaneous PET/MR imaging of metabolism and connectivity. Brain Structure and Function. 223 (3), 1369-1378 (2018).
  19. Jamadar, S. D., et al. Simultaneous task-based BOLD-fMRI and [18-F] FDG functional PET for measurement of neuronal metabolism in the human visual cortex. Neuroimage. 189, 258-266 (2019).
  20. Rischka, L., et al. Reduced task durations in functional PET imaging with [18F] FDG approaching that of functional MRI. Neuroimage. 181, 323-330 (2018).
  21. Villien, M., et al. Dynamic functional imaging of brain glucose utilization using fPET-FDG. Neuroimage. 100, 192-199 (2014).
  22. Carson, R. E. PET physiological measurements using constant infusion. Nuclear Medicine and Biology. 27 (7), 657-660 (2000).
  23. Carson, R. E., et al. Comparison of bolus and infusion methods for receptor quantitation: application to [18F] cyclofoxy and positron emission tomography. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 13 (1), 24-42 (1993).
  24. National Health and Medical Research Council. National statement on ethical conduct in human research. , (2007).
  25. Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency. Code of practice for the exposure of humans to ionizing radiation for research purposes. , (2005).
  26. Jenkinson, M., Beckmann, C. F., Behrens, T. E., Woolrich, M. W., Smith, S. M. FSL. Neuroimage. 62 (2), 782-790 (2012).
  27. Tustison, N. J., et al. N4ITK: improved N3 bias correction. IEEE Transactions on Medical Imaging. 29 (6), 1310(2010).
  28. Avants, B., Klein, A., Tustison, N., Woo, J., Gee, J. C. 16th Annual Meeting for the Organization of Human Brain Mapping. , (2010).
  29. Avants, B. B., Epstein, C. L., Grossman, M., Gee, J. C. Symmetric diffeomorphic image registration with cross-correlation: evaluating automated labeling of elderly and neurodegenerative brain. Medical Image Analysis. 12 (1), 26-41 (2008).
  30. Klein, A., et al. Mindboggling morphometry of human brains. PLoS Computational Biology. 13 (2), e1005350(2017).
  31. Tustison, N. J., et al. Large-scale evaluation of ANTs and FreeSurfer cortical thickness measurements. Neuroimage. 99, 166-179 (2014).
  32. Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
  33. Burgos, N., et al. Attenuation correction synthesis for hybrid PET-MR scanners: application to brain studies. IEEE Transactions on Medical Imaging. 33 (12), 2332-2341 (2014).
  34. Panin, V. Y., Kehren, F., Michel, C., Casey, M. Fully 3-D PET reconstruction with system matrix derived from point source measurements. IEEE Transactions on Medical Imaging. 25 (7), 907-921 (2006).
  35. Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. Neuroimage. 17 (2), 825-841 (2002).
  36. Bludau, S., et al. Cytoarchitecture, probability maps and functions of the human frontal pole. Neuroimage. 93, 260-275 (2014).
  37. Amunts, K., Malikovic, A., Mohlberg, H., Schormann, T., Zilles, K. Brodmann's areas 17 and 18 brought into stereotaxic space-where and how variable? Neuroimage. 11 (1), 66-84 (2000).
  38. Malikovic, A., et al. Cytoarchitectonic analysis of the human extrastriate cortex in the region of V5/MT+: a probabilistic, stereotaxic map of area hOc5. Cerebral Cortex. 17 (3), 562-574 (2006).
  39. Wilms, M., et al. Human V5/MT+: comparison of functional and cytoarchitectonic data. Anatomy and Embryology. 210 (5-6), 485-495 (2005).
  40. Eickhoff, S. B., Heim, S., Zilles, K., Amunts, K. Testing anatomically specified hypotheses in functional imaging using cytoarchitectonic maps. Neuroimage. 32 (2), 570-582 (2006).
  41. Eickhoff, S. B., et al. Assignment of functional activations to probabilistic cytoarchitectonic areas revisited. Neuroimage. 36 (3), 511-521 (2007).
  42. Eickhoff, S. B., et al. A new SPM toolbox for combining probabilistic cytoarchitectonic maps and functional imaging data. Neuroimage. 25 (4), 1325-1335 (2005).
  43. Everett, B. A., et al. Safety of radial arterial catheterization in PET research subjects. Journal of Nuclear Medicine. 50 (10), 1742-1742 (2009).
  44. Takagi, S., et al. Quantitative PET cerebral glucose metabolism estimates using a single non-arterialized venous-blood sample. Annals of Nuclear Medicine. 18 (4), 297-302 (2004).
  45. Zanotti-Fregonara, P., Chen, K., Liow, J. S., Fujita, M., Innis, R. B. Image-derived input function for brain PET studies: many challenges and few opportunities. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 31 (10), 1986-1998 (2011).
  46. O'Loughlin, S., Currie, G. M., Trifonovic, M., Kiat, H. Ambient temperature and cardiac accumulation of 18F-FDG. Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (3), 188-193 (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи