Многоиндикаторные исследования метаболизма кислорода и глюкозы в мозге с использованием времяпролетного позитронно-эмиссионного томографа — компьютерного томографа

Метаболизм глюкозы и кислорода в мозге тесно связан со многими физиологическими и патологическими процессами в мозге. Наше исследование помогает понять, как он участвует в старении и задерживает ли он вспомогательную биодегенерацию в мозге. Мы используем позитронно-эмиссионную томографию, которая помогает и позволяет нам изучать метаболизм у человека in vivo.

Измерения метаболизма человеческого мозга in vivo традиционно требовали инвазивных методов, включая даже катетеры, введенные в сосуды мозга. Визуализация все изменила. В настоящее время ПЭТ и МРТ являются двумя наиболее часто используемыми методами для изучения метаболизма мозга человека in vivo.

Наш протокол направлен на удовлетворение потребностей исследований в области абсолютной количественной оценки метаболизма, чтобы можно было сравнивать физиологически значимые измерения объема крови, экстракции кислорода в тканях, кровотока и скорости метаболизма глюкозы между субъектами, исследованиями, а также методами и методологиями. По сравнению с SUVR, наш протокол обеспечивает физиологические измерения, которые можно оценить на основе существующей информации из опубликованной литературы. Они служат основой для будущих методологий, которые могут иметь вариации инструментария. Самое главное, что наши измерения информативны об изменчивости в исследуемых популяциях человека, особенно об изменчивости, вызванной процессами заболевания.

Наши достижения в области ПЭТ-визуализации позволяют нам более точно исследовать, как старение, болезнь Альцгеймера и белое вещество влияют на метаболизм глюкозы и кислорода в конкретных областях человеческого мозга. Разрешение современных ПЭТ-сканеров теперь сравнимо с функциональным МРТ, и это позволяет нам интегрировать наше понимание метаболизма и функций мозга в мультимодальной манере.

[Ведущий] Для начала подготовьте емкость для хранения защитного газа, оснащенную пикоамперметрическим калибратором дозы. Подсоедините расширяемые сильфоны к жесткой нейлоновой линии узкого диаметра от циклотрона и к полужесткой пластиковой полимерной трубке большого диаметра, которая остается зажатой, за исключением периода введения. Поместите фильтр для улавливания вирусов на одну линию с трубкой большого диаметра и прикрепите одноразовый пластиковый мундштук к концу трубки. Получение газообразных радиофармпрепаратов с доставкой в газовый контейнер из циклотронной установки. Начните подготовку к сканированию ПЭТ-КТ, проинформировав участника о важности избегания движений головы в процессе сканирования. Убедитесь, что участник следует всем стандартным протоколам сканирования ПЭТ-КТ человека. Расположите участника так, чтобы его можно было расположить головой вперед или ногами вперед. Далее помогите участнику лечь на опущенный портальный стол. Перед тем, как портальный стол переместится в плату сканера, проверьте целостность всех артериальных и венозных катетеров. Поддерживайте непрерывное соединение артериальных магистралей с источниками солевого раствора под давлением. Проверьте комфорт участника, обеспечив достаточную амортизацию для позиционирования головы, шеи, позвоночника, бедер и сгибания ног. После того как участник удобно расположит голову на свободно регулируемых подголовниках из пенопласта, закрепите его лоб на портальном столе с помощью эластичной самоклеящейся и самосъемной пленки. Еще раз проинструктируйте участника, чтобы он не двигал головой во время сканирования. Пропустите портальный стол через отверстие сканера до тех пор, пока конечности и туловище участника не окажутся за пределами портала компьютерной томографии, а его голова не будет центрирована внутри портала. Теперь, когда участник правильно расположен в гентри компьютерной томографии, выполните компьютерную томографию. После завершения компьютерной томографии пропустите портальный стол дальше через отверстие сканера до тех пор, пока голова участника не окажется в центре ПЭТ-портала. Приступайте к выполнению компьютерной томографии и ПЭТ. Непрерывный мониторинг и оценка комфорта участника во время сканирования с минимальным вербальным общением. Для начала расположите участника исследования в сканере ПЭТ-КТ. Для введения газообразных радиофармацевтических препаратов в виде болюсов с помощью пикоамперметрического калибратора дозы необходимо контролировать активность каждого газа, подаваемого в расширяемые сильфоны, до тех пор, пока она не достигнет пика, а затем дождаться, пока активность упадет ниже максимальной дозы в 55 милликюри, разрешенной Комитетом по исследованию радиоактивных лекарственных средств. Начните сканирование непосредственно перед началом ингаляции, чтобы убедиться в получении начальной кривой времени-активности. Получите кривую активности за шесть-семь минут для излучений с настройкой кадра, отображаемой на экране. Поместив мундштук в рот участника, попросите его сформировать плотное уплотнение вокруг мундштука губами, прежде чем вдыхать как можно больше. Попросите их задержать дыхание на несколько секунд, чтобы дать легким впитать радиофармацевтический препарат. Попросите участника снова выдохнуть через трубку, выдувая остаточный газообразный радиофармпрепарат обратно в сильфон. После повторного зажима трубки извлеките ее из участника. Следите за активностью газа в сильфонах от начала вдоха до конца выдоха. Рассчитайте общую введенную дозу по разнице в активностях и стремитесь к тому, чтобы общая доза превышала 20 милликюри. Контролируйте артериальные измерения для получения номинальных кривых зависимости времени и активности после введения желаемых доз газа. После позиционирования участника исследования в сканере ПЭТ-КТ подготовьте все приборы, необходимые для артериальных измерений радиофармацевтической активности. Проверьте целостность всех соединений и проверьте грунтовку, чтобы убедиться, что пузырьки воздуха не попадают в лучевую артерию и не мешают перистальтическому насосу во время извлечения крови. Для гамма-детектора используйте соответствующие наборы удлинителей катетеров с микроотверстием. Установите максимально допустимый предел окклюзионного давления для перистальтического насоса, а если это инфузионный насос, работающий с обратными направлениями потока, выберите минимальную скорость потока, чтобы сосуд оставался открытым. Непосредственно перед введением радиофармацевтических препаратов закройте запорный кран на мешке под давлением и мониторе и включите насос со скоростью 300 миллилитров в час. Подтвердите забор крови из лучевой артерии и ее прохождение через удлинительные катетерные комплекты к гамма-детектору и насосу для сбора. При сцеживании со скоростью 300 миллилитров в час проверяйте измерения активности на гамма-детекторах для каждого введенного радиофармпрепарата в течение соответствующего времени, в зависимости от конкретного радиоиндикатора. После каждого артериального измерения перенастройте артериальные линии для промывки катетера лучевой артерии, а затем цепь подводящей линии к гамма-детекторам и насосу. Для изолированного контура через насос установите скорость насоса на уровне 300 миллилитров в час. Вводимые радиофармацевтические препараты легко включались в неколичественные карты конкретных активностей. Кривые времени и активности всего мозга помогли идентифицировать значительные движения головы и обеспечили характерные характеристики индикаторов после коррекции распада.