Анализ ¹⁸FDG ПЭТ/КТ изображений как инструмент для обучения микобактерии инфекции и лечение в Non-human приматов

Общей целью данной процедуры позитронно-эмиссионной томографии, компьютерной томографии или анализа изображений ПЭТ/КТ является изучение процесса заболевания и потенциальных методов лечения инфекций, вызванных микобактериями туберкулеза, у нечеловекообразных приматов. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в изучении туберкулеза, включая локализацию инфекции с течением времени, реактивацию из латентного периода и исход конкретных курсов лечения. Основное преимущество этого метода заключается в том, что заражение микобактериями туберкулеза и их лечение можно отслеживать в режиме реального времени без необходимости периодического вскрытия животных.

Начните с экспорта совместно зарегистрированных изображений ПЭТ/КТ в соответствующее программное обеспечение и откройте изображения из базы данных программного обеспечения в ориентации по осям. Нажмите на компьютерную томографию и измените уровень окна, ширину окна на КТ легочного. Легочная ткань станет темной, а анатомические особенности будут казаться светлее: дыхательные пути будут черными, а сосудистые сосуды – белыми.

Фокусируясь на одной доле за раз, прокручивайте слитое изображение ПЭТ/КТ, чтобы определить поражения. Небольшие повреждения можно отличить от сосудов, наведя курсор на рассматриваемую структуру и прокрутив вверх и вниз на один или два среза. Если структура остается под курсором, это поражение.

Чтобы измерить интересующее поражение, удалите сигнал ПЭТ так, чтобы был виден только компьютерный томограф, и выберите инструмент для измерения длины. Прокрутите до тех пор, пока не станет виден срез, содержащий наибольшую часть поражения, и проведите длинную линию по всей длине поражения. Данные, включенные в эту область интереса, будут представлять длину в миллиметрах диаметра поражения.

В меню таблицы поиска уровня окна, ширины окна и цвета выберите «Установить уровень окна», «Ширина окна» вручную в выпадающем меню «Уровень окна, ширина окна» и введите ноль для «от» и 20 для «до» в диалоговом окне. Выберите инструмент «Овал» в выпадающем меню «Функция кнопки мыши» и прокрутите поражение, чтобы оценить самую твердую часть ткани. Затем нарисуйте овал вокруг поражения, чтобы получить описательную статистику для всех конкретных пороговых уровней в регионе в вокселах.

Чтобы измерить общую авидность ФДГ в легких, нажмите в любом месте компьютерной томографии. В раскрывающемся меню «Область интереса» выберите «Сегментация 2D 3D» для увеличенной области и установите нижний порог на 1024 и верхний порог на 200. Когда пороговые значения будут установлены, щелкните в любом месте легкого, чтобы выделить весь срез зеленым цветом.

В диалоговом окне Параметры сегментации нажмите кнопку Вычислить, чтобы расширить увеличенную область с одного слайда до всего объема легких. Затем нажмите на маленький значок слева от названия компьютерной томографии и перетащите значок на ПЭТ-скан. Затем выберите интересующие области копирования, чтобы наложить легкие на ПЭТ-сканирование.

Заполнить участки легкого с высокой плотностью, которые выглядят как пробелы на ПЭТ-сканировании. В выпадающем меню Область обзора выберите области кисти и замыкание. Во всплывающем окне сдвиньте стрелку на три так, чтобы в верхней части поля было написано, структурируя элемент радиус 3 и галочка применить ко всем интересующим областям с таким же названием.

При необходимости закройте оставшиеся зазоры вручную. Когда на ПЭТ-сканировании будет видно все легкое, удалите все пиксели за пределами легкого, откройте меню «Область интереса» и выберите, установите значения пикселей, установите флажок «Внешняя область интереса» и установите все пиксели за пределами интересующей области равными нулю. Чтобы изолировать горячую «патологию», снова выберите «Установить значения в пикселях» и установите флажок «Внутренние области интереса», щелкнув по оконечному окошку, чтобы все значения от нуля до 2,3 были установлены в ноль.

Чтобы убедиться, что измеряется только патология заболевания, в меню «Область интереса» выберите «Удалить все интересующие области в этом ряду» и «Увеличивать региональную 2D-сегментацию 3D». Измените нижний порог на 2,3, а верхний порог на 100 и прокрутите все окно ПЭТ, нажимая на любую патологию заболевания и вычисляйте. Повторив для каждой области сердечного заболевания, откройте меню «Области интереса» и выберите «Сохранить интересующие области», чтобы сохранить всю интересующую область легких.

Затем экспортируйте исходные значения данных в электронную таблицу. Чтобы определить поглощение ФДГ в горячих лимфатических узлах, выделите изображение слияния ПЭТ/КТ, откройте выпадающее меню таблицы поиска цвета на панели инструментов и выберите настройку таблицы поиска UCLA. Чтобы вручную нарисовать область интереса вокруг интересующего лимфатического узла, нажмите на выпадающее меню справа от функции кнопки мыши на главной панели инструментов и выберите замкнутый многоугольник.

Нажмите на край лимфатического узла, чтобы установить первую точку интересующей области, продолжая щелкать и обводить сегмент ткани, пока весь лимфатический узел не будет почти закрыт. Затем дважды щелкните мышью, чтобы закрыть интересующую область и записать конкретные пороговые значения в отдельную таблицу. Чтобы нормализовать значения данных ФДГ патологии заболевания, нажмите на совместное изображение ПЭТ и КТ и прокрутите изображение, пока не будет достигнут срез, содержащий точку встречи главного бронха.

С помощью овального инструмента нарисуйте интересующие области примерно одинакового размера на мышце спины и мышце, расположенной сзади и латеральнее позвоночного столба, чтобы получить пороговые значения, специфичные для фона. Отследите значок слева от совместно зарегистрированного сканирования ПЭТ/КТ до окна ПЭТ и выберите, скопируйте интересующие области. Интересующие области должны появиться в окне сканирования ПЭТ.

В главном меню установите флажок режима и убедитесь, что в выпадающем меню выбрана проекция максимальной интенсивности. Затем убедитесь, что скользящая шкала толстой плиты установлена на 10, и запишите средние удельные пороговые значения двух областей интереса мышц в новую таблицу. Отдельные гранулемы могут быть качественно визуализированы по количеству, размеру и поглощению ФДГ, чтобы понять общий масштаб инфекционного процесса.

Подсчет гранулем по изображениям с течением времени позволяет количественно измерить распространение заболевания. Например, из 10 животных в этом репрезентативном эксперименте у трех развилось активное заболевание, а у шести — латентная инфекция. Через шесть недель после заражения и после этого у животных, у которых позже разовьется активное заболевание, наблюдалось статистически большее количество гранулем, чем у животных, у которых развилась латентная инфекция.

У всех активных инфицированных животных наблюдалось увеличение поглощения ФДГ в каждой гранулеме в период от трех до шести недель после заражения. В то время как у животных, у которых наблюдалась латентность, наблюдались изменения в поглощении ФДГ. При этом некоторые поражения увеличиваются, уменьшаются или демонстрируют одинаковое поглощение в течение того же периода.

В то время как поглощение ФДГ в лимфатических узлах средостения одинаково у активных и латентных животных через три недели. Лимфатические узлы активных животных демонстрируют значительно более высокое поглощение в течение 6, 8 и 12 недель. Действительно, животные с более высокой авидностью ФДГ в легких в целом более склонны к реактивации: более 90% животных демонстрируют авидность ФДГ более чем в 1 x 10 к трем легким или по крайней мере при одном сканировании видимый внелегочный участок инфекции реактивируется после нейтрализации вектора некроза опухоли в этом эксперименте.

После освоения этой техники она может быть выполнена за один-три часа на животное, в зависимости от тяжести заболевания, при правильном ее выполнении. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно обращать внимание на детали и всегда сохранять интересующие вас регионы. После этой процедуры могут быть проведены другие оценки, такие как определение иммунологических и бактериальных логических параметров, чтобы ответить на дополнительные вопросы о связи размера и SUV гранулем с исходом инфекции.

После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области туберкулеза к оценке конкретных методов лечения и вакцин на различных видах приматов. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как качественно и количественно оценивать ПЭТ/КТ снимки инфицированных M. tuberculosis приматов. Не забывайте, что работа с микобактериями туберкулеза может быть чрезвычайно опасной, поэтому при проведении визуализации инфицированных приматов всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как ношение соответствующих СИЗ уровня биобезопасности 3 и следование утвержденным протоколам.