Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Immunology and Infection
Click here for the English version

Immunology and Infection

ניתוח של 18FDG PET/CT הדמיה ככלי לימודי שחפת Mycobacterium זיהום וטיפול פרימטים לא אנושית

Published: September 5, 2017 doi: 10.3791/56375
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1, 1, 2, 1
1Department of Microbiology and Molecular Genetics, University of Pittsburgh School of Medicine, 2Department of Pediatrics, Children's Hospital of Pittsburgh, University of Pittsburgh Medical Center
* These authors contributed equally

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לתיאור הניתוח של 18F-FDG PET/CT הדמיה פרימטים אנושיות אשר נדבקו מ. שחפת ללמוד תהליך המחלה, הטיפול בתרופה, מחלת הפעלה מחדש.

Abstract

שחפת mycobacterium נשאר הסוכן זיהומיות מספר אחת בעולם היום. עם הופעתה של זנים עמידים לאנטיביוטיקה, שיטות חדשות הרלוונטית קלינית נדרשים להעריך את תהליך המחלה ואת המסך פוטנציאל טיפולי לאנטיביוטיקה ואת החיסון. טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים/טומוגרפיה ממוחשבת (PET/CT) הוקם ככלי חשוב ללמוד מספר מחלות כגון סרטן, אלצהיימר, דלקת/זיהום. כאן גם מספר אסטרטגיות אשר נועדה להעריך PET/CT תמונות בקופי מקוק cynomolgus שהודבקו intrabronchially עם מינונים נמוכים של מ. שחפת. דרך הערכה של גודל הנגע על CT ספיגת של 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) נגעים ואת בלוטות הלימפה בתמונות חיית המחמד, שיטות אלה המתוארים להראות PET/CT הדמיה ניתן לחזות התפתחות עתידית של פעילים נגד מחלה סמויה ו נטייה הפעלה מחדש ממצב החבויים של זיהום. בנוסף, על ידי ניתוח הרמה הכוללת של דלקת ריאות, שיטות אלה קובעים לאנטיביוטיקה יעילות של תרופות נגד מ. שחפת במודל החייתי הרלוונטית קלינית ביותר הקיימים. אלה שיטות ניתוח התמונה הם חלק מהכלים החזקים ביותר ב ארסנל נגד המחלה הזאת לא רק יכול להעריך שהם מספר מאפיינים של זיהום וטיפול סמים, אך הם גם ישירות לתרגום להגדרה הקלינית לשימוש האדם מחקרים.

Introduction

שחפת mycobacterium עברו בני האדם במשך אלפי שנים וגורם לתמותה יותר מאשר כל סוכן זיהומיות יחיד אחר בעולם היום. בשנת 2015, היו שם דווח על 10.5 מיליון מקרים חדשים של שחפת (TB) ברחבי העולם1 עם הרוב המכריע של המקרים שמקורם הודו, אינדונזיה, סין, ניגריה, פקיסטן, דרום אפריקה. הערכות למקם הדמים העולמי של טרה-בתים ב- 1.4 מיליון בני אדם במהלך באותה התקופה. ערך זה הוא נמוך יותר מאשר שיעור התמותה כמעט 25% לפני 100 שנה. TB רגיש התרופה אמנם ניתן לטיפול, משטר ממושכות הדורשות תרופות מרובות ויש ציות היא דאגה. הופעתה של מולטי זני (MDR) עמידים לתרופות היוו ~ 580,000 מהמקרים טרה-בתים חדשים בשנת 2015. הקצב טיפול מוצלח של חולים עם זני מ. שחפת MDR מוערך רק להיות סביב 50%. עוד יותר מדאיג הוא הופעתה של זנים (XDR) עמיד בהרחבה של מ. שחפת, אשר עמידים כמעט בכל תרופה זמינה. לפיכך, נדרשים טכניקות חדשות בתחום המחקר טרה-בתים המשפרים את היכולת לאבחן טרה-בתים, להגדיל את ההבנה אימונולוגי של תהליך המחלה, ולאפשר להקרנה של טיפולים חדשניים ופעולות מניעה כולל אנטיביוטיקה משטרי ולימודי יעילות החיסון.

מ. שחפת היא חיל אירובית גופנית המאופיינת שלה מאוד מורכב שהדופן החיצונית וקינטיקה צמיחה איטית. זיהום מתרחש בדרך כלל באמצעות אינהלציה של חיידקים בודדים הכלולים טיפות aerosolized זה מגורשים מן אדם סימפטומטי, נגועים בזמן שיעול, התעטשות או לשיר. של אנשים חשופים לפתח זיהום, רק 5-10% של אנשים לפתח שחפת פעילה קליניים. 90% הנותרים יש קשת בדרגות שונות של דלקות אסימפטומטיים הנע בין זיהום תת-קליני למחלה אין בכלל, אשר כולם מסווגים קלינית שחפת סמויה זיהום (LTBI)2,3. באוכלוסייה יש זיהום תסמינים, כ- 10% יפתחו TB פעיל על-ידי הפעלה מחדש של הזיהום הכלולים ךלהמב. הסיכון של הפעלה מחדש באופן דרמטי גדלה אם אדם עם חוזים ללא תסמינים זיהום ב- HIV או טיפול עם תרופה לדיכוי המערכת החיסונית, כגון TNF מעכבי4,5,6. מחלת שחפת פעילה גם מציג כמו קשת, עם רוב האנשים יש שחפת, אשר משפיע על הריאות ועל החזה בלוטות הלימפה. עם זאת, מ. שחפת יכולה להדביק כל איבר, כך הזיהום יכול גם להציג באתרים extrapulmonary של מעורבות.

פיפטות סימן ההיכר של מ. שחפת זיהום הוא מבנה כדורית מאורגנת של התאים המארחים, שנקרא לגרגירומת. מקרופאגים, תאי T ותאי B הם המרכיבים העיקריים גרנולומה, עם מספר משתנה של נויטרופילים7. מרכז הגרגירומת לעתים קרובות עם נמק. לפיכך, גרנולומות לפעול microenvironment המערכת החיסונית כדי להרוג או להכיל את החיידקים, מניעת התפשטות לחלקים אחרים של הריאות. עם זאת, מ. שחפת יכולים לחתור תחת ההרג על ידי לגרגירומת, בתוך המבנים האלה להימשך עשרות שנים. קבועים ועקביים פיקוח על התפתחות מחלה שחפת פעילה לאחר זיהום חדש או הפעלה מחדש של LTBI הוא מעשי, מאתגר מבחינה מדעית, זמן רב. טכניקות שמתחילים ללמוד תהליכים אלה longitudinally, בני אדם, אדם כמו מודלים בעלי חיים, הם מאוד שימושי בקהילה המדעית בהבנה של המורכבות הרבה של מ. שחפת זיהומים ומחלות.

PET/CT היא טכניקת דימות מאוד שימושי, כי כבר מועסקים ללמוד מגוון רחב של מצבי מחלה בני אדם, בבעלי חיים8. חיית המחמד הוא פונקציונלי טכניקה המשתמשת חומרים רדיואקטיביים פולטי פוזיטרון ככתב. רדיואיזוטופים אלה הם בדרך כלל functionalized תרכובת המטבולית, כגון גלוקוז, או קבוצת מיקוד אשר נועד לאגד קולטן של עניין. מאז הקרינה הנפלטת מכדור איזוטופים חיית המחמד הוא חזק מספיק כדי לחדור רקמות, ריכוזים נמוכים מאוד יכולים לשמש המאפשר לימוד מתחת רמות הרוויה תרכובות פילוח קולטן ו- ריכוז נמוך מספיק כדי לא להשפיע על חילוף החומרים מעבד בעת שימוש סוכני כגון 2-deoxy - 2 - (18F) פטור-D-גלוקוז (FDG). CT היא טכניקה דימות רנטגן תלת-ממדית המשתמשת רמות משתנות של רנטגן הנחתה לזהות את המאפיינים הפיזיים של איברים בתוך הגוף9. כאשר יחד עם PET, CT משמשת כמפה כדי לקבוע מיקומים ספציפיים ועל מבנים המציגים קליטת radiotracer חיית המחמד. PET/CT הוא כלי רב עוצמה עבור ויוו הדמיה של בני אדם והן מודלים בעלי חיים נגועים זיהום מ. שחפת , כי הוביל תובנות חשובות רבות פתוגנזה, התגובה לטיפול סמים, מחלות הספקטרום, ועוד6 ,10,11,12. עבודה זו מתארת שיטות אנליטיות ספציפי של PET/CT ללמוד טרה-בתים במודלים הפרימטים אנושיות longitudinally באמצעות פרמטרים כגון גודל גרנולומה, ספיגת FDG נגעים בודדים, ובצמא FDG שלם של ריאות, לימפה, זיהוי של extrapulmonary מחלת6,10,11,12.

כתב יד זה מתאר שיטות הדמיה ניתוח אנושיות פרימטים (NHPs), במיוחד cynomolgus הברבריים, אשר משמשים כדי longitudinally להעריך את התקדמות המחלה, הטיפול בתרופה בעקבות זיהום עם מ. שחפת . NHPs הם מודל בעלי חיים בעלי ערך, כי בעת מחוסן עם מינון נמוך של מ. שחפת ארדמן זן, חיות מציגים מגוון רחב של תוצאות המחלה עם ~ 50% לפתח שחפת פעילה והחיות שנותרו לאחר זיהום תסמינים (קרי שולט הזיהום, LTBI), מתן המודל הקרוב ביותר אל הספקטרום מחלה קלינית אצל בני אדם3,13,14,15,16. הפעלה מחדש של LTBI ב קופי מקוק המופעלת על-ידי הסוכנים באותו לגרום הפעלה מחדש בבני אדם, אשר מספר דוגמאות וירוס הכשל החיסוני האנושי (HIV, באמצעות וירוס קופיים הכשל החיסוני (SIV) כגירסת מקוק של HIV), דלדול CD4 או גידול נמק פקטור (TNF) ניטרול13,16. בנוסף, קופי מקוק להציג פתולוגיה דומה מאוד כי ראיתי אצל בני אדם, כולל את גרנולומות מאורגן בצורת הריאות או איברים אחרים17. לכן, מודל זה סיפקה תובנות חשובות האינטראקציות מארח בסיסי-פתוגן מ. שחפת זיהום, כמו גם ידע בעל ערך על משטרי תרופות וחיסונים עבור שחפת14,18 , 19 , 20 , 21.

PET/CT הדמיה מספקת את היכולת לעקוב את המראה, הפצה, ואת ההתקדמות של גרנולומות בודדים. עבודה זו השתמשה בעיקר FDG כמו החללית, אשר, כמו אנלוגי גלוקוז, מובהקים סמויה פעיל התאים המארחים, כגון מקרופאגים, נויטרופילים לימפוציטים8, אשר כולם נמצאים גרנולומות. לכן, FDG הוא proxy עבור המארח דלקת. ההליכים ניתוח מפורט במסמך זה משתמש OsiriX, הצופה DICOM בשימוש נרחב זמין עבור רכישה ושימוש. ניתוח התמונה בשיטות המתוארות לאתר את הצורה, בגודל פעילות חילוף החומרים (via FDG ספיגת) של הפרט גרנולומות לאורך זמן ומשתמש הדמיה כמפה לצורך זיהוי נגעים ספציפיים על necropsy בעלי חיים. בנוסף, שיטה נפרדת פותחה מכמתת את הסיכום של FDG ספיגת בריאה מעל סף מסוים (SUV ≥ 2.3) ומשתמש ערך זה כדי להעריך את ההבדלים בין קבוצות ניסוי ובקרה על פני לימודים החל חיסון ניסויים למודלים ושיתוף הידבקות. נתונים אלו תומכים כי אמצעי זה הכולל של FDG ספיגת בריאות הוא מתואם עם נטל חיידקי, המספקות מידע אודות מצב המחלה. ניתן לבצע ניתוח דומה קליטת FDG בית החזה בלוטות לימפה ללמוד התקדמות המחלה גם כן. הפרוטוקול הבא מתאר את התהליך ניסיוני מזיהום בבעלי חיים באמצעות ניתוח תמונות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל השיטות המתוארות בעבודה זו אושרו על ידי אוניברסיטת פיטסבורג אכפת חיה המוסדית והוועדה שימוש. כל הליכים בעקבות אבטחה מוסדיים ודרישות בטיחות קרינה. סריקות CT דורש עוטה כיסוי סינר והגרון עופרת. אבטחה ברמה 3 (BSL3) בלבוש ונהלים לעבודה עם קופים חייב להיות במעקב בהתאם להנחיות מוסדיים. סריקת כל בוצעה במתקן BSL3.

1. חיה זיהום הליך

  1. לסמם חיה עם קטמין (10 מ"ג/ק"ג, תוך שרירית) או telazol (5-8 מ"ג/ק"ג, תוך שרירית) אם בעל חיים יש תגובות שליליות קטמין.
  2. משתמש של laryngoscope, להמחיש את האפיגלוטיס ואת מיתרי הקול. עזים ומתנגד מיתרי הקול על ידי התזת תרסיס cetacaine ~ 1 s (לא יותר מ 2 s)-
  3. באמצעות את laryngoscope, מדריך ברונכוסקופ (הקוטר החיצוני של 2.5 מ מ) לתוך קנה הנשימה באמצעות פריט חזותי ישיר לתוך האונה ריאות נכון סימטרית.
  4. להכין מזרק בהיקף של 5-20 (תלוי במחקר) המושבה יוצרי יחידות של מ. שחפת ב 2 מ ל תמיסת מלח סטרילית, פקחו על הפתרון דרך ערוץ ברונכוסקופ. להכין מזרק נפרד בהיקף של 2 מ ל תמיסת מלח סטרילית, לנהל את תמיסת המלח דרך ערוץ ברונכוסקופ ואחריו מ ל אוויר כדי להבטיח בתצהיר מוחלט של חיידקים 22.
  5. למשוך את ברונכוסקופ ולבחון את הקוף לחלוטין ערה ומתריעות.

2. הדמיה רכישה, היסטוגרמה ודו הליך שחזור

  1. הכן חיה עבור הדמיה.
    1. Sedate חיה עם קטמין (10 מ"ג/ק"ג, תוך שרירית) או telazol (5-8 מ"ג/ק"ג, תוך שרירית) אם בעלי חיים יש תגובות שליליות קטמין.
      הערה: בעלי חיים צריך להיות התענה בן לילה כדי להפחית את הסיכון של הקאות במהלך ההליך הדמיה וכדי לשמור על עקביות בדו סריקת PET-FDG.
    2. להכניס צנתר (IV) תוך ורידי של וריד saphenous של הרגל או ולאבטח עם בד קלטת.
    3. לדלל מנה 5 כ millicurie של FDG עם סליין סטרילי כדי הנפח הכולל של 5 מ ל מזרק פלסטיק.
    4. להקליט את רמת הרדיואקטיביות טרום ההזרקה במזרק באמצעות של מיגון, לרשום את הזמן, ולמקם את המזרק בעל מזרק עופרת.
    5. לאט להזריק את המינון רדיואקטיבי דרך הקטטר הרביעי ופעל עם 5 מ ל תמיסת סטרילית. רשום את הזמן הזרקה. זמן ההזרקה צריכה להיות מתואמת להיות כ 45 min - 1 h לפני דימות PET.
    6. להקליט את רמת הרדיואקטיביות שלאחר הזרקת המזרק באמצעות את מיגון, רשום את הזמן. להיפטר המזרק. פח אשפה המתאים.
    7. משתמש של laryngoscope, להמחיש את האפיגלוטיס ואת מיתרי הקול, עזים ומתנגד עם תרסיס cetacaine.
    8. מדריך של שפופרת אנדוטרכאליות (מ מ 3.5-4.5 מ מ בהתאם לגודל קוף) לתוך קנה הנשימה ונפח שהקפל בסוף הצינור שנוספו.
    9. באמצעות רצועה ארוכה של גזה סטרילית, לאבטח את הצינור צנרור על ידי ליפוף ברצועת סביב הצינור, פירסינג רצועת עם כל הכלבים של החיה, ואז לקשור קשר עם הסכום הנותר של גזה סביב הגשר של החוטם, ולבסוף סביב חזרה o f בראש.
    10. מכסים את העיניים בדמעות מלאכותיות כדי למנוע ייבוש במהלך דימות.
  2. סריקות לבצע CT ו- PET.
    1. מקום בעל חיים, ממשטח.
      2. הגדרות
    2. צינור צנרור התחבר אל תדחה את הפעולות הבאות: קצב הנשימה = 15, שיא הלחץ = 15-17, חמצן % = 40, ציוץ (לחץ expiratory קצה חיובי) = 3, נפח = 60, T אני (זמן Inspiratory) = 0.4, אני: E (inspiratory כדי זמן expiratory) יחס = 1:3. 4, T מישור (inspiratory הפסקה לפני תפוגת) = 0.5, שיא זרימה = 9.0 (ערכים אלה ניתן להתאים בהתבסס על בעלי חיים מסוימים תאימות ריאתי או צרכים ניסויית).
    3. להתחיל נשימתית הרדמה (2% איזופלוריין) דרך ההנשמה ולהמשיך עד החיה מראה שום תגובה לגירויים פיזיים.
    4. המקום החיה במצב של שכיבה עם הראש והרגליים נתמכים.
    5. למקם את חיה בתוך CT השדה-of-view, לערוך סריקה מקדימה כדי להבטיח כי לכל משך של נפח הריאות ייכלל הסריקה המלאה.
    6. לרכוש בדיקת ct עם הפרמטרים הבאים (סריקה לוליינית, צירית FOV = 250 מ מ, מתח = 140 kV, זרם = 2.0 אמא, עובי הפרוסה = 1.25 מ מ, חדות = חדה נוספת) תוך כדי נשימה ההנשמה להחזיק.
      הערה: ניגודיות הסוכן CT היא אופציונלית. אם ביצוע סריקה ניגודיות, עיכוב הוא הנדרש בין הזרקה של הסוכן ניגודיות וכן ייבוא תמונות כי איגום של הסוכן ניגודיות בלב מפריע שחזור תמונה נכונה של החלל ריאות בסריקה חיית המחמד יוצר החפץ בריאות על בדיקת
    7. הקפד להוריד את ריכוז איזופלוריין 0.7 - 0.8% במהלך ההליך סריקה.
    8. המקום החיה חיית המחמד השדה-of-view-
      הערה: המערכת במקום לעבודה זו היא מערכת מוטבעים עם CT, סורק PET נפרדים. קואורדינטות עבור חיית המחמד מיצוב מחושבות באופן ידני בהתבסס על CT קואורדינטות.
    9. לרכוש 600 s PET תמונות לכל תפקיד למיטה.
      הערה: מערכת המיקוד 220 יש של FOV צירית של 7.6 ס מ. העבודה בוצעה באמצעות ארבעה תפקידים במיטה הם תפרו באופן ידני במהלך עיבוד שלאחר.
    10. איזופלוריין, לגמול בהדרגה חיה את ההנשמה, להוציא אוויר החל שהקפל צינור ההנשמה ומסירים את הצינור לאחר החיה רכש רפלקסים שיעול, נושם כרגיל. הסר צנתר הרביעי ממושכת לחץ על ההזרקה עד זרימת הדם הפסיק.
  3. לבצע PET תמונה היסטוגרמה ושיחזור.
    1. לבצע PET ההיסטוגרמה התמונה עם הפרמטרים הבאים: היסטוגרמה 3D עם תוחלת המחליק, אין: 3, טבעת ההבדל: תיקון 47, deadtime הממוצע העולמי.
    2. המחמד לבצע שחזור התמונה עם הפרמטרים הבאים = OSEM3D (הורה משנה ציפייה מרבי-3 ממדים) אלגוריתם עם הנחתה מבוסס-CT, מסנן הקרנה הרמפה ותיקון פיזור מניב תמונה פרוסות 284.
  4. תמונות קופה משותפת PET ו- CT.
  5. תמונות ייצוא Co-registered PET ו- CT DICOM על התוכנה (למשל, OsiriX).

3. מזהה נגעים בודדים ניתוח

  1. מחמד פתוח ותמונות CT DICOM מ- OsiriX מסד הנתונים בכיוון צירית (וויל תמונת CT נכרכים עם התמונה PET ולא יהיו חלון נפרד של התמונה מחמד).
  2. מוגדר כיוון צירית סריקה (או סריקות טורי).
  3. לחץ (כלשהו) על בדיקת ולשנות " חבצלות מים/WW " בשורת התפריטים העליון כדי " CT – ריאתי ".
  4. גלילה באמצעות הסריקה כדי לקבוע היכן מתחילה אונות הריאה וסיום. (לזהות סדקים ריאות).
    1. גלילה באמצעות הסריקה כולו, התמקדות אזורים קטנים של שטח הריאה זמן.
    2. רואה ריאות נורמלית מופיעה כהה תכונות אנטומיות להיראות בהירים יותר (תלוי בצפיפות). איירווייז מופיעות שחור בעוד להערכת מופיע כמעט לבן.
    3. בצע ספינות ו איירווייז כפי שהם מופיעים כדי להזיז בשעת גלילה פרוסות צירית.
      4. ניתן לזהות סדקים
    4. באזורים שבהם אין כלי או איירווייז. (אלה באזורים הריאה מופיעים רק כהה עם אין מבנים אנטומיים אחרים.)
  5. השתמש ה מאוחה-PET/CT כדי לזהות נגעים.
    1. גלילה באמצעות הסריקה כולו, התמקדות אזורים קטנים של שטח הריאה בכל פעם.
      הערה: להתמקד האונה ריאה אחת בכל פעם כדי לזהות ולספור נגעים.
    2. זיהוי FDG-avid נגעים בתוך הריאות. הם ייראו הספירות חם - שונה מאוד מן הרקע ריאות. נגעים קטנים, קר יהיו הרבה פחות ברור, קשה יותר לזהות. הם יופיעו על הסריקה כמבני צפוף זה לא זז בעת גלילה (כמו כלי).
      הערה: נגעים קטנים וכלי נראה דומה מאוד. דרך קלה כדי להבחין בין השניים היא רחף עם הסמן מעל המבנה הנדון ואת גלילה למעלה ולמטה פרוסה או שתיים. אם המבנה נשאר מתחת הסמן, המבנה הוא פצע. אם המבנה מתרחק הסמן בעת גלילה מעלה או מטה פרוסה, זה קרוב לוודאי כלי או דרכי הנשימה-
    3. לצורך זיהוי, להשתמש " חץ " כלי כדי להצביע על כל הנגע בסריקה.
    4. למטרות מיקום, להשתמש " פוינט " הכלי ולאחר מכן לחץ על הנגע כך רועי (אזור בעל עניין) הוא ישירות במרכז לגרגירומת. המידע הכלול רועי זה יכלול קואורדינטות הקרטזיות (קואורדינטות XYZ) שם ניתן למצוא הנגע.
  6. שימוש " אורך " ו " אובל " כלים למדידת גודל (מ מ) של FDG ובצמא (SUV) של כל הנגע.
    1. כדי למדוד גודל של פצע, להסיר את האות חיית המחמד כך שגלוי רק ה-CT.
    2. בחר " אורך " כלי.
    3. לגלול עד הפרוסה המכיל את החלק הגדול ביותר של הנגע מזוהה (הפרוסה שבו הנגע מופיע להיות הגדול ביותר).
    4. צייר קו על פני אורך הארוך של הנגע. המידע הכלול רועי זו תייצג את אורך הקוטר של הנגע (במ מ)-
    5. כדי למדוד את ובצמא FDG של פצע, קודם לחצו על PET scan ולהפוך את פט לעבור " חבצלות מים/WW & טבלת צבעים " Osirix תפריט בראש המסך ובחרו " קבע חבצלות מים/WW באופן ידני " בתפריט הנפתח חבצלות מים/WW. בתיבת הדו-שיח, הזן 0 לתוך " מן " ו- 20 לתוך " על " על מנת להגביל את החלון בין 0 ל 20 SUV.
    6. בחר " אובל " כלי מ " העכבר כפתור הפונקציה " התפריט הנפתח כלי.
    7. הגלילה על הנגע כדי להעריך את החלק החם של הנגע. ציור אליפסה מסביב לפצע. " אובל " כלי רועי מידע כולל סטטיסטיקה תיאורית עבור כל רכבי השטח ב voxels באזור. להקליט את רכב השטח המרבי בתוך האזור.
    8. כמו כל " אובל " רועי מייצג רק את הערכים רכב שטח עבור המטוס צירית ספציפי של הנגע, נגעים אופייניים הם כדורי במצב, לצייר אליפסות על מספר פרוסות כדי להבטיח כי ברכב השטח המרבי בפועל של הנגע נלכד.
      הערה: אם סריקות PET/CT משוחזרים באופן ידני, הדימויים PET ו- CT עשוי לא להיות מתאימים. אם זה המקרה, כל רכב שטח ניתוחים, ROIs וצריך להתנהל על PET scan במקום סריקת PET/CT מאוחה. כי נגעים רבים הם קטנים יותר מאשר הרזולוציה של הקריסטלים גלאי חיית מחמד, כל רכבי השטח נמדד עבור נגעים בודדים נכנסו לתוך גיליון מחשבון מקדם שחזור מבצע תיקון חלקי נפח עבור כל הנגע 23.

4. סה כ ריאות FDG ובצמא הליך המדידה כדי לקבוע את סך דלקת ריאות

  1. מחמד פתוח ותמונות CT DICOM מ- OsiriX מסד הנתונים בכיוון צירית (וויל תמונת CT נכרכים עם התמונה PET ולא יהיו חלון נפרד של התמונה מחמד).
  2. לבצע פילוח של נפח הריאה על התמונה CT.
    1. לחץ בכל מקום על הטומוגרפיה לוודא הוא החלון הפעיל.
    2. ללכת רועי התפריט הנפתח ובחר " פילוח האזור לגדול (דו-ממדי/תלת-ממדי) … ".
    3. על מנת ללכוד את הצפיפות של הריאות נורמלי, להגדיר את הסף התחתון ל-1024 הסף העליון ל-200. אלה מעידים על יחידות נ. האונספילד, למרות התיבה פילוח לא שם אותם ככאלה.
    4. ברגע הסף העליון והתחתון מוגדרות, לחץ במקום כלשהו בתוך הריאות. הריאה כולה צריכה יופיעו מסומנים בירוק.
    5. הבא, לחץ על " לחשב " בתיבת הדו-שיח פרמטרים פילוח. זה ירחיב את האזור לגדול מפרוסה אחת לנפח הריאה כולה.
  3. להעביר " לגדול באזור " של הריאות מהסריקה CT סריקת PET.
    1. לחץ על סמל קטן משמאל השם של בדיקת ct וגרור הסמל סריקת PET.
      2. בחר
    2. " להעתיק ROIs ". עכשיו צריך להיות כיסוי של הריאות על PET scan.
  4. למחוק את רועי מ (אופציונלי) סריקת סי. טי.
    הערה: זה עוזר כדי להיות מסוגל לראות את הריאה כולה ללא ROIs בסריקה CT כדי לוודא כי כל פתולוגיה בריאה נלכד. כדי לעשות זאת, מחק את ROIs. ודא כי החלון CT הוא פעיל (לחץ על CT scan) בחר בתפריט הנפתח רועי ובחר " למחוק את כל ROIs בסדרה הזאת. "
  5. למלא שטחים בצפיפות גבוהה של הריאה מופיעים כרווחים על PET scan.
    הערה: במקרים רבים, ישנם חורים רועי על PET scan שבו רקמת הריאה היה דחוס יותר מ-200 HU בסריקה CT (שלב זה ניתן יבוצע אם הוא לא קורה).
    1. סמן את התפריט הנפתח של רועי ובחר " מברשת ROIs " → " הסגירה. " עם הופעת תיבת הדו-שיח, להחליק את החץ עד 3 כך העליון של תיבת הדו-שיח קורא " Structuring רכיב רדיוס: 3 " לבדוק " החל על כל ROIs עם אותו שם. "
      הערה: כאשר ישנם חלקים גדולים של המחלה (כגון איחודים אשר ודחוסה יותר סביב רקמת הריאה), לעיתים קרובות סוגר את המברשת ROIs לא תספיק למלא את הריאה כולה. אם זה המקרה, הפערים יש למלא באופן ידני.
    2. ללכת " העכבר כפתור הפונקציה " אזור על התפריט בחלקו העליון, לחץ על החץ הקטן בצד הימין.
    3. בחר " מברשת " כלי.
    4. לאחר כלי זה, לצייר באופן ידני בתוך רועי כדי למלא את החורים.
  6. ולבודד ריאות רועי על סריקה טומוגרפית.
    1. כעת שאין ייצוג של הריאה כולה על חיית המחמד סריקה, למחוק את כל הפיקסלים מחוץ הריאה.
    2. סמן את התפריט הנפתח של רועי ובחר " להגדיר ערכי פיקסלים כדי … ".
    3. לחץ על תיבת הסימון מחוץ רועי ולהגדיר כל הפיקסלים מחוץ רועי ל- 0-
  7. לבודד " חם " פתולוגיה.
    1. להשתמש בכל סף רצויה כדי לשמש " חם. " רכבי השטח הגדול מ- 2.3 נחשבים " חם " בהתבסס על ספרות ערכים עבור שחפת נגעים 24.
    2. לבחור את התפריט הנפתח של רועי ובחר " להגדיר ערכי פיקסלים כדי … ".
    3. לחץ על תיבת הסימון בתוך ROI. הקפד ללחוץ על " ואת " התיבה כך כל ערכים בין 0 ו- 2.3 מוגדרות ל- 0-
  8. לוודא רק המחלה פתולוגיה מהצהוב ברועי.
    1. הערה כי ישנם אזורים (כגון הכבד) חמים יותר 2.3. לוודא אזורים הרצויה בלבד נלכדים על-ידי מחיקת ROIs את יצירת עוד לגדול באזור. רקמות נפוצות אחרות, שמפריעות בשלב זה כוללים את הלב mediastinal בלוטות הלימפה, החוליות, הצלעות.
    2. סמן את התפריט הנפתח של רועי ובחר " למחוק את כל ROIs סדרת הזה. " הבא, עבור אל רועי ובחר " פילוח האזור לגדול (דו-ממדי/תלת-ממדי) … ".
    3. לשנות את הסף לסף תחתון 2.3 והסף העליון 100.
    4. גלילה מבעד לחלון כל חיית מחמד, לחיצה על המחלה פתולוגיה ולחיצה על " מחשוב. " לחזור על כל האזור של מחלת חם. הקפד לשמור את כל הריאה רועי באמצעות " ROIs להציל " אפשרות תחת התפריט רועי.
  9. לייצא ערכים גולמיים לתוך גיליון אלקטרוני.
    1. ללכת הצופה 2D בשורת התפריט הנפתח ובחר " החזר סדרת. "
    2. ללכת הלאה, אנחנו חיים בתפריט הנפתח תוספים
    3. בחר " רועי כלי " → " ייצוא ROIs. " שם ולשמור את קובץ הנתונים המיוצא raw. הקפד לבחור " CSV " בחלק התחתון של תיבת דו-שיח זו.
  10. לחשב את ובצמא FDG הכולל של הנתונים הגולמיים. כל שורה בגיליון הזה מייצג פרוסה אחת הסריקה. הטור של עניין הוא " RoiTotal. "
    1. על מנת לחשב " FDG סך ובצמא, " להוסיף את כל " RoiTotal " הפרוסות יחד. לחשב את הסכום של עמודה F (RoiTotal). סכום זה הוא המדד FDG סך ובצמא.
    2. OsiriX אם אין את רועי לייצא plug-in, אני הולך התוספים בתפריט הנפתח. בחר " תוספים מנהל … " לחץ על " להורדה … " טאב בחלק העליון של תיבת הדו-שיח. בחר " ExportROIs " מ " תוספים זמינים " התפריט הנפתח. בחר " להורדה & להתקין. "

5. ההליך האנליטי כדי לקבוע ספיגת FDG ב " חמים " הלימפה

  1. תמונות מחמד פתוח ו- CT DICOM מ OsiriX מסד נתונים בהכיוון צירית (וויל תמונת CT נכרכים עם התמונה PET ולא יהיו חלון נפרד של התמונה PET).
  2. להבטיח כי בעת ביצוע ניתוח ROI ידנית על חיית המחמד תמונות כי החלון עוצמת התמונה להיות עקבי.
    1. לחץ על חלון מחמד כדי להבטיח שהוא החלון הפעיל.
    2. בתפריט ' OsiriX ', לחץ " חבצלות מים/WW " הנפתחת התפריט ולאחר מכן לחץ על " להגדיר באופן ידני את חבצלות מים/WW ".
    3. כאשר בתיבה הנפתחת מופיעה בחלון הפעיל את חיית המחמד, למלא את הערך הרצוי עוצמת מינימום " מן " השדה, את העוצמה המקסימלית הרצויה ערך " כדי " שדה (למשל לחלון התמונה חיית המחמד מ-0 ל 20 SUV, הקלד 0 לתוך " מן " שדה ו- 20 לתוך " כדי " שדה)-
    4. . לחלופין, אם זה רצוי תמיד לטעון תמונות עם אותם ערכי העוצמה, בתפריט הראשי להדגיש Osirix - > PET - > מכן תחת " רמת חלון & רוחב " מקטע, לחץ על שימוש קבוע רמות בועה והכנס את הערכים הרצויים " של ", " כדי " שדות.
  3. אחרי הצומת לימפה הרצויה באופן ידני לצייר רועי בקצוות של הצומת לימפה.
    1. לסמן את התמונה פיוז'ן PET/CT על מנת להבטיח כי זה החלון הפעיל.
    2. כפי שהוא שימושי כדי להשתמש בטבלת בדיקת צבע צבעוניים לניתוח זה, כדי לשנות הגדרה זו: לחץ על " טבלת צבעים " הנפתח בתיבת הכלים OsiriX הראשי ולבחור את ההגדרה של הטבלה בדיקת המידע הרצוי (UCLA העדיף).
    3. לצייר רועי ידנית סביב הצומת לימפה, לחץ על התפריט מצד ימין של הנפתח " העכבר כפתור הפונקציה " סרגל הכלים הראשי, בחר " פוליגון סגור ". לחץ על הקצה של הצומת לימפה מבוסס על המראה בחלונות חיית המחמד השולחן כדי לקבוע את הנקודה הראשונה של רועי.
    4. ללחוץ על נקודה נוספת של הקצה החיצוני של הצומת לימפה ולהמשיך בסימון עד הצומת לימפה כמעט סגור.
    5. להקים הנקודה הסופית של רועי, לחץ פעמיים כדי לסגור ברועי.
    6. חזור על תהליך זה על פרוסות מרובות כדי להבטיח נחישות של הג'יפ מקסימלית בתוך הצומת לימפה.
    7. להקליט את הנתונים הרצויים של רכב שטח בגיליון נפרד.

6. הנחישות של FDG שריר רקע ספיגת נורמליזציה של ערכים

הערה: על מנת לשמור על עקביות מעל נקודות זמן הדמיה מרובות לגבי ספיגת FDG, וריאציה של פעילות מטבולית החיה- שונה פעמים, כל ניתוח חיית המחמד צריכה להיות מנורמל שרירים והציג ככזה. כל נתונים כמותיים חיית המחמד הציג בעבודה זו מיוצגת של SUVCMR (ספיגת ערך גליל שריר יחס סטנדרטי).

  1. תמונות מחמד פתוח ו- CT DICOM מ OsiriX מסד נתונים בהכיוון צירית (וויל תמונת CT נכרכים עם התמונה PET ולא יהיו חלון נפרד של התמונה PET).
  2. לחץ על התמונה Co-registered PET ו- CT על מנת להבטיח כי זה החלון הפעיל.
  3. לגלול התמונה עד הפרוסה המכיל בנקודת המפגש של והסימפונות הראשי (קרינה).
    4. שריר
  4. ROIs לצייר על הגב כדי לקבל רקע ערכים רכב שטח.
    1. בחרו בכלי נפתחת רועי בצד ימין של " האפשרות לחצן העכבר " בתפריט הראשי OsiriX.
    2. האר " אובל " של הכלי רועי.
    3. לצייר ROIs בערך באותו גודל על השרירים הממוקמים על ישבנה, לרוחב על עמוד השדרה.
    4. לחץ על הסמל משמאל של Co-registered PET/CT לסרוק וגרור הסמל לחלון מחמד.
      5. בחר
    5. " להעתיק ROIs ". עכשיו צריך ניתן לראות את ROIs על החלון סריקה טומוגרפית.
    6. בתפריט הראשי, בחר " מצב " תיבת סימון וודא " MIP – הטלה בעוצמה מקס " נבחרה בתיבה הנפתחת מיד מימין.
    7. להבטיח " לוח עבה " סולם מוגדר כ- 10. אפשרות זו מציינת כי 10 פרוסות משולבים על התמונה חיית המחמד כמו עשיית הקרנה העוצמה המקסימלית " גליל " נפח של הריבית (במקור של גליל שריר יחס).
  5. להקליט את הערכים רכב שטח אכזרי של ROIs שני בגיליון.
  6. ממוצע שני הערכים כדי לקבל את הרקע FDG שריר ספיגת ערך. זהו הערך כדי לחלץ ערכים יחס בין ספיגת באתר היעד הבזליים ספיגת מטבולית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

זיהוי וניתוח של נגעים בודדים

גרנולומות בודדים, ניתן לאבחן את המספר, הגודל של FDG ספיגת איכותית להבין את היקף כללי של תהליך זיהום (איור 1). באמצעות הדימויים, ספירת גרנולומות לאורך זמן היא מדד כמותי של התפשטות המחלה. איור 2 מציג ספירות גרנולומה בודדים לאורך זמן בקבוצה של בעלי חיים 10. החיות 10, שלוש פיתח מחלה פעילה ופיתח שש חבויה. חיה אחת הראה שום סימנים של מחלה פעילה אבל היה מדי פעם תרבות חיובי (בדגימות קיבה וביופסיה ו/או bronchoalveolar שטיפה) עבור מ. שחפת, הנחתו בתוך הספקטרום של המחלה בין פעיל כמוס, ובכך הוסרה מניתוח עבור ניסוי מסוים זה. החיות שלושה עם מחלה פעילה, חיה אחת פיתח מחלה מהגשת כתבי על ידי 12 שבועות לאחר הפגיעה, הורדמה למוות (זה מזוהה באיור 2 TNTC [גם רבים כדי לספור]). מ- 6 שבועות לאחר הזיהום, לאחר מכן, חיות מאוחר יותר לפתח מחלה פעילה הראו מספרים סטטיסטית גבוהה יותר של גרנולומות מבהמות יתפתחו חבויה.

כדאי לאפיין, להבדיל גרנולומות בין פעילים ובעלי סמויה, נגעים בודדים על סריקות PET נותחו כדי לקבוע אם היה הבדל בדפוס ספיגת FDG בין שתי הקבוצות. בכל החיות זיהום פעיל, חלה עלייה ב- FDG ספיגת ב כל גרנולומה בין 3 ל 6 שבועות פוסט זיהום (איור 3 א). לעומת זאת, גרנולומות בבעלי חיים שהתפתחה חבויה הראה וריאציה של FDG ספיגת עם נגעים להגדיל, להקטין או מציג תפיסה זהה בין 3 ל 6 שבועות (איור 3B). תוצאות אלו מושווים בקבוצות מציג את ההבדל לשינוי בין חיות החבויים ופעיל ב שלושה שבועות לעומת שישה שבועות (איור 3C) לבין שלושה שבועות לעומת 24 שבועות (איור תלת-ממד). בשני המקרים, גרנולומות של בעלי חיים פעיל הראה שינוי חיובי, שונה באופן משמעותי בג'יפ (תוך כל חיה בודדים (3A ו- 3B), בהשוואה על-ידי קבוצות של בעלי חיים (איור 3C ו- 3D).

ניתוח FDG ספיגת בבלוטות הלימפה "חם"

כפי mediastinal בלוטות הלימפה הם לא ברצון דמיינו על סריקות CT אלא אם כן גדל מאוד, תמונות חיות מחמד חייב לשמש לזיהוי לרקמות החולות האלה. כאשר ניתוח בלוטות הלימפה, זה קריטי כי התמונה תמיד גודלו באותו המזערי והמרבי חיית המחמד סולם כדי לשמור על עקביות לאורך כל התהליך. כאשר משווים את MLNs של בעלי חיים אשר פיתח מחלה פעילה או סמויה, לין ואח הראה בעזרת ניתוח ROI MLNs כי בעוד FDG ספיגת בבלוטות הלימפה היו דומים בין פעילים ובעלי סמויה ב 3 שבועות, MLNs מחיות פעיל הראה באופן משמעותי ספיגה גבוהה יותר בגיל 6 שבועות11. ההבדלים נראו ביתר פירוט בגיל 8 עד 12 שבועות (איור 4). לפיכך, הנתונים PET/CT יכול להיות מנוצל כדי להעריך הבדלים משמעותיים בבלוטות הלימפה בנוסף לומד גרנולומות בבעלי חיים נגועים.

ריאות סך ובצמא FDG

כדוגמה של הכוח להערכת הריאות סך ובצמא FDG, לין ואח הראה כי דלקת ריאות מלאות בחיות קלינית מסווגים LTBI בקורלציה עם הסיכון של הפעלה מחדש6. במחקר זה, קופי מקוק cynomolgus LTBI (נגוע במינון נמוך מ. שחפת) היו PET/CT עם תמונה (6 חודשים לאחר הפגיעה) לפני הגידול נקרוזה מקדם (TNF) ניטרול כדי להעריך את הספקטרום של נגעים ראיתי LTBI המוגדרים קלינית ו לקבוע את הסיכון של הפעלה מחדש. בעלי חיים גבוה יותר ריאות סך ובצמא FDG היו בסבירות גבוהה יותר להפעיל מחדש (איור 5). מעל 90% של בעלי החיים עם3 יותר מעשרה ריאות ובצמא FDG או גלוי (על-ידי סריקה) האתר במיוחד ריאתי אחד לפחות של זיהום להפעיל מחדש לאחר ניטרול TNF. חיה אחת בלבד ושלא הפעלת מחדש חריגה שהמכסה ריאות סך ובצמא FDG. לפיכך, PET/CT פרמטרים יכול להיות כלי רב עוצמה כדי ניבוי התוצאה קליניים על פי הפרמטרים הייעודיים חייב להיות מזוהה מבחינה מדעית.

כדוגמה להראות השירות בתרחישים טיפול סמים, קולמן ואח ערכו מחקר בדיקות oxazolidinones ובני cynomolgus קופי מקוק איפה ריאות סך ובצמא FDG היה נמדד קדם הטיפול, ו 1 ו-2 חודשים שלאחר הטיפול10. הקיפול שינויים חושבו להראות סמים התגובה חודש אחד (איור 6A) ואת שני חודשים שלאחר הטיפול (איור 6B). בשתי נקודות זמן, שליטה בבעלי חיים הראה ובצמא FDG גבוה משמעותית בחלל הריאה כולה מבהמות שטופלו בסמים. בכל החיות שטופלו בסמים, דלקת ריאות הכולל ירד מעל משטר הטיפול חודשיים, בעוד שרוב החיות הבקרה, כולל דלקת ריאות מוגברת לאורך זמן או שינוי.

Figure 1
איור 1. טורי FDG PET/CT מראה של הפצת ותמונות דפוס יציב של האבולוציה גרנולומה במהלך זיהום מוקדם.
(שורה עליונה) גרנולומות הראשי (החצים הלבנים) הוקמו לראשונה ב 3 שבועות לאחר הפגיעה, בעוד גרנולומות חדשה שפותחה סמוכים הקיימים נגעים (החצים הירוקים) או באתרים חדשים (חיצים צהובים). בעלי חיים המתפתחים מאוחר יותר שחפת פעילה פיתח נגעים נוספים במהלך זיהום. (שורה תחתונה) גרנולומות הראשי (החצים הלבנים) של חיות רדומים בדרך כלל נותרו יציבים עם כמה גרנולומות חדשה לפתח דרך המסלול של זיהום. wks PI, שבועות לאחר הפגיעה. איור שנלקחו קולמן ואח11 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
באיור 2. נציג נתונים של המתארים את החציון ואת טווח של גרנולומה לספור מ- CT סורק בהשוואת בעלי זיהום פעיל (סימנים אדומים) חבויה(סמלים ירוקים).
זיהום פעיל חיות היה גרנולומות יותר מאשר חיות נגועות לחשוף מוקדם ככל שישה שבועות לאחר הפגיעה. P < 0.05 (*) על ידי מבחן מאן-ויטני. שבועות PI, שבועות לאחר הפגיעה. TNTC, רבים לאינספור. איור מקורי קולמן ואח11 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3. ניצול של רועי ניתוח על חיית המחמד תמונות להצגה הזו מטבולי פעילות של הריאה גרנולומות שונה בין פעיל ולדלקת לחשוף נגוע חיות במהלך מוקדם.
גרנולומות בודדים בבעלי חיים פעילים [A] יש עלייה משמעותית בפעילות המטבולית (נמדד כערך ספיגת סטנדרטי מנורמל כדי ספיגת שרירים [SUVCMR]) בין 3 עד 6 שבועות לאחר הזיהום בזמן לחשוף נגוע חיות [B] האם לא. השינוי בפעילות המטבולית בנגעים בין חיות החבויים ופעיל כמו קבוצות הושוו 3 לעומת 6 שבועות [C] ו 3 לעומת 24 שבועות [ד] מציג חיות נגועות באופן פעיל (ריבועים אדומים) שיש שינוי משמעותי יותר ספיגת יותר סמויה בעלי חיים (עיגולים ירוקים) על שתי נקודות זמן. קווים שחורים מוצק מייצגים את החציון. הבדיקה סכום-דרגה Wilcoxon שימש כדי לנתח נתונים פאנלים A ו- b עבור לוחות C ו- D, נותחו ערכים בבחינה מאן-ויטני. P < 0.0001 (*) עבור כל לוחות. איור מקורי קולמן ואח11 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
באיור 4. ניתוח ROI של חיית המחמד תמונות להראות הבדלים FDG ספיגת בבלוטות הלימפה Mediastinal בין בעלי חיים עם מחלה פעילה (ריבועים אדום) מחלה סמויה (עיגולים ירוקים).
ספיגת היה גבוה יותר בקרב בעלי חיים נגועים באופן פעיל על 6, 8 ו- 12 שבועות פוסט זיהום. כל נקודה מייצג של הצומת לימפה בודדות. קווים שחורים מוצק מייצגים את החציון. P < 0.05 (*), P < 0.01 (*), ו- P < 0.001 (*) על ידי מבחן מאן-ויטני. איור מקורי קולמן ואח11 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5. ניתוח ROI של הריאות הכולל FDG ובצמא מדידות-שישה חודשים שלאחר זיהום הדגשת הבדלים FDG ספיגת בבעלי חיים אשר מחדש מזיהום סמויה (ורוד ריבועים) לעומת בעלי החיים שנותרו כמוס (עיגולים ירוקים).
שלוש מתוך ארבע "מחדש" חיות שנמצאים מתחת לקו המקווקו הייתה מחלת ריאות במיוחד לפני TNF (הגידול גורם לנמק) ניטרול. כל נקודה מייצג חיה אחת. קו מנוקד מייצג ערך הסף סיכון סביר הפעלה מחדש. קווים שחורים מוצק מייצגים את החציון. P < 0.01 (*) מנתוני כשהילדים מאן-ויטני הותאם Lin et al.6 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6. נציג סך ריאות FDG ובצמא רועי מדידות סימון הכולל שינוי דלקת נמדד הריאות השוואת לא מטופל (עיגולים אדומים) וטיפל לינזוליד קופים (עיגולים כחולים).
FDG ובצמא נמדד לפני הטיפול לינזוליד (30 מ"ג/ק"ג מדי יום) קיפול בשינוי תפיסה FDG הכולל נמדדה ב חודש [א] ו 2 חודשים [B] פוסט הטיפול. כל קוף מיוצג על ידי עיגול מסוים. קווים שחורים מוצק מייצגים את החציון. P < 0.01 (*) לכל מאן-ויטני כשהילדים אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

נתונים רכשה מ- PET/CT יכול לשמש פונדקאית מדידות על היבטים רבים של זיהום מ. שחפת זה יהיה לניכוי ללא בטכנולוגיה זו. PET/CT רגיש הרבה יותר מאשר טכנולוגיית הרנטגן, אשר משמש לעתים קרובות בלימודי קופי מקוק. PET/CT מספק מידע מבניים, המרחבי פונקציונלי. הבדיקות שתוארו לעיל יש יישומים מעשיים רבים כגון פיקוח על התקדמות המחלה, הערכת האפקטיביות של הטיפול בתרופה, מתן גורמי סיכון עבור הפעלה מחדש6,10,11, 13.

מעקב אחר התפשטות גרנולומות קליטת FDG נגעים בודדים ניתן להשוות בין בקרה ניסויית לקבוצות לא רק לספק מיקום ספציפי של הזיהום, אלא גם פעל להפצת המחלה25. לדוגמה, בעבודה של קולמן ואח המתארת זיהום מוקדם cynomolgus קופי מקוק, בעקבות ההתקדמות זיהום יכול לקבוע אם הזיהום בתוך חיה הולך להישאר פעילה ולא להחמיר או להיכלל על ידי המערכת החיסונית (קרי LTBI)11. זוהי דוגמה אחת של הכוח שיש PET/CT הדמיה בלימוד התקדמות המחלה ביחס גרנולומות. באותה השיטה ניתן ללמוד מגוון רחב של פרמטרים ניסיוני לאורך זמן. לדוגמה, ספירה של גרנולומות המקימים על ידי 4 שבועות לאחר הפגיעה יכולה לספק את מדד תוצאה רב עוצמה עבור חיסון, מאז החיסונים הטוב ביותר למנוע או להגביל הקמת גרנולומה בעקבות האתגר. עוד מדד התוצאה עבור חיסונים יכול להיות הגבלת הפצתו. אמצעים אלה תוצאה הניתנת לכימות מספקים נתונים חשובים ללא הצורך לבצע necropsies מוקדם על בעלי החיים. מגבלה של הערכת גרנולומות בודדים הוא הרגישות של הסורק CT; להמחיש גרנולומות < 1 מ מ בגודל לעתים קרובות בלתי אפשרי.

הערכה של בלוטות הלימפה mediastinal (MLNs) חשוב כאשר הלומדים מ. שחפת זיהום גם כן. MLNs חשובים עבור T-cell הטרמה וסחר של תאים חיסוניים במהלך זיהום. עם זאת, בכמעט כל קופי מקוק, לפחות פעם אחת, לפעמים כמה MLNs יכול להידבק. לפיכך, MLNs אתר נוסף של התמדה חיידקי במהלך פעילות טרה-בתים, LTBI, יכול לשמש מאגר לחיידקים, יכול לתרום הפעלה מחדש26,27. במקרים של מעורבות MLN חמורה, ניתן לדחוס איירווייז. גדול MLNs נמק יכול לשחוק לתוך דרכי הנשימה, שמוביל הפצת הזיהום. ניתוח נתונים PET/CT על בלוטות הלימפה מורכבת יותר גרנולומות כי הרכיבים המבניים של הצמתים שאינם גלויים בקלות על סריקות CT. בנוסף, ניתן לנתח רק את בלוטות הלימפה הפעילים סמויה עקב ספיגת FDG. מסיבה זו, כאשר ניתוח בלוטות הלימפה חם, חשוב לוודא כי התמונה חיית המחמד גודלו המזערי והמרבי בעוצמה באותו הסולם עבור כל ניתוח התמונה להבטיח עקביות. כיוון שהם יכולים להיות מבנים גדולים, המרכז נמק יכול להיות שלילי עבור FDG ובצמא, ובכך FDG ובצמא יכולים להופיע להיות מופחת לאורך זמן, גם כאשר המחלה הולכת וגוברת MLNs.

ריאות סך ובצמא FDG מייצג את הדלקת הכולל בתוך הריאות. הכמות של דלקת ריאות מעיד על חומרת המחלה הוא מתואם עם נטל חיידקי6,10,28 ולכן זה כמותית, הערכה אובייקטיבית יש יישומים רבים. כדי למדוד את סך ובצמא FDG, משולבים כל voxels בתוך תמונת חיית המחמד להראות רכב שטח של יותר מ- 2.3 ביחידה נפח-של-עניין (VOI), סה כ ערך רכב שטח VOI כולו הערך הסופי ובצמא. ערך זה נבחר מספרות כי בהשוואה SUV ערכים של FDG ספיגת בגידולים ריאות כדי פתולוגיות זיהומיות שונות בני24. חשוב לציין כי ערך ובצמא FDG סה כ זה הוא מוגבל רק המחלה בחלל הריאה כל FDG ספיגת מחלת שאינם קשורים או ממוקם בסמיכות לריאות. לא חייבת להישקל. בנוסף, ריאות סך ובצמא FDG אינו כולל MLNs. בעוד ובצמא של גרנולומות הפרט ואת בלוטות הלימפה מאפשר לנו לראות את ההשתנות של טרה-בתים תוצאות בתוך המארח, FDG ובצמא של הריאות הכולל הוא חלק בלתי נפרד הערכת המארח בכללותה. שיטות אלה לפעול גם כלי אנליטי למדידת סמים בתגובה מחלת השחפת. עבודה קודמים הראו כי הטיפול בתרופה שחפת יכול להפחית את גודלו ואת FDG ובצמא של הפרט גרנולומות לאורך זמן12 , שינויים אלה היו קשורים עם מופחתת נטל חיידקי. שינויים דלקת מעל המסלול המלא של משטרי סמים יכול לשמש גם כדי להעריך את יעילות התרופה או כישלון.

בשל אופיו ומפורט של נהלים אלה, כמות נכבדה של פתרון בעיות ייתכן שיהיה צורך על מנת לקבל את הנתונים הכי עקבי במהלך הלימודים. זה המטרה של המאמר מתאר את ההליכים כדי לאפשר ליחידים ברחבי העולם להשתמש אלה טכניקות בזמן במחשבה את לב מדויק פרט חיוני. אנשים הערכת תמונות צריך להיות מאד מוכר אנטומיה ופיזיולוגיה כדי לזהות חריגות בתוך סריקות מסוים. התמונה הקוראים צריכים לזהות ספיגת החללית הלא-נורמלית בכל הגוף כי טרה-בתים יכולים להתפשט מעבר בחלל בית-החזה. בנוסף, רישום PET ו- CT הדמיה אינה תהליך מושלם, סטיות מפעם לפעם על רישום התמונה יכולה להתרחש; זיהוי זה יכול להיות חשוב מאין כמותו בעת הערכת מחלת קטן מאוד תכונות (קרי גרנולומות 1-2 מ מ). סריקה לפני הפגיעה יכול להיות שימושי במיוחד כמו השוואה כדי לזהות ריאות נורמלי (ולא איבר אחר) מבנים ו PET דפוסי ולהכיר אלה חדשים או ששונו לאחר הפגיעה. עוד מרכיב חשוב כדי ניתוח זה הוא הרקע מדידה. כל הנתונים חיית המחמד הם מנורמל כדי ספיגת שריר כקו פיזיולוגיים משום FDG ספיגת מבוססת על חילוף החומרים. שילוב של שרירי הצלעות המשור מאחור משמשים עבור רקע מדידות בגלל הקרבה חלל בית החזה והעקביות היחסי של FDG ספיגת בבעלי חיים התענה. במקרה של שחפתמנגוע קופי מקוק, זה עדיף על שימוש איבר אחר, כגון הכבד, על רקע מדידות מ. שחפת יכולים להדביק את הכבד, מטבוליזם בכבד עלול להיפגע בעת טיפול בבעלי-חיים עם תרופות שונות נגד שחפת. לוקח את הגורמים לעיל לתוך חשבון, כמו גם להבטיח כל תמונת אזורים-של-הריבית נשמרים בסוף הניתוח אמור להניב תוצאות מאוד לשחזור.

class = "jove_content" > לסיכום, PET/CT מציע שיטה ייחודי ורב עוצמה עבור חוקרים מ. שחפת זיהום אצל קופים, מתן אמצעים תוצאות כמותיות המתייחסים זיהום ראשוני, הפצתו, ו נטל חיידקי. דבר זה מאפשר מעקב אחר התוצאות משתנה של זיהום פני חיות בודדות ללא צורך necropsies בנקודות זמן שונות, ובכך לחסוך משאבים והפחתת שימוש בבעלי חיים. טכנולוגיה זו היא לתרגום ישירות לבני אדם, כמו PET/CT נעשה שימוש במספר מחקרים להערכת תרופות לטיפול בשחפת, כמו גם LTBI ב HIV - ו HIV נושאים10,29,30,31. לבסוף זו טכנולוגיה וכלי כמותיים להגדיר עבור ניתוח נתונים PET/CT צפויים להיות שימושי בעתיד ללימודי יעילות החיסון, סביר ניתן להשתמש כתבנית עבור ניתוח של מחלות זיהומיות אחרות במודלים של בעלי חיים, בני אדם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים רוצים להכיר מארק רוג'רס עבור חלוקה לרמות את נוהלי זיהום, ל אואן קארני, בריאן לופרסטי להדרכה בהקמת הליכים הדמיה אלה. מימון עבור עבודה זו סופק על ידי ביל ומלינדה גייטס (J.L.F., P.L.L.), מכוני הבריאות הלאומיים, מוסדות לאומיים של אלרגיה, AI111871 R01 מחלות זיהומיות (P.L.L.), לאומי לב ריאה ודם המכון R01 HL106804 (J... . L.F.), R01 HL110811.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ketamine Henry Schein 23061 Henry Schein
Telazol Zoetis 4866 Henry Schein
Cetacaine Patterson Vet Generics 07-892-6862 Patterson
Sterile saline Hospira 07-800-9721 Patterson
7H11 agar BD 283810 BD Biosciences
IV catheter Surflash 07-806-7659 Patterson
18F-FDG Zevacor N/A
Endotracheal tube Jorgensen Labs Inc 07-887-0284 Patterson
Artificial tears Patterson Vet Generics 07-888-1663 Patterson
Isoflurane Zoetis 07-806-3204 Patterson
Neurologica Ceretom CT Samsung Neurologica N/A
Siemens Focus 220 microPET Siemens Molecular Imaging Systems N/A
Inveon Research Software Siemens Molecular Imaging Systems N/A
OsiriX Pixmeo N/A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. World Health Organization. Global Tuberculosis Report 2016. , Available from: http://www.who.int/tb/publications/global_report/en/ (2017).
  2. Barry, C. E. 3rd, et al. The spectrum of latent tuberculosis: rethinking the biology and intervention strategies. Nat Rev Microbiol. 7 (12), 845-855 (2009).
  3. Lin, P. L., Flynn, J. L. Understanding latent tuberculosis: a moving target. J Immunol. 185 (1), 15-22 (2010).
  4. Pawlowski, A., Jansson, M., Skold, M., Rottenberg, M. E., Kallenius, G. Tuberculosis and HIV co-infection. PLoS Pathog. 8 (2), e1002464 (2012).
  5. Keane, J. TNF-blocking agents and tuberculosis: new drugs illuminate an old topic. Rheumatology (Oxford). 44 (6), 714-720 (2005).
  6. Lin, P. L., et al. PET CT Identifies Reactivation Risk in Cynomolgus Macaques with Latent M. tuberculosis. PLoS Pathog. 12 (7), e1005739 (2016).
  7. Flynn, J. L., Klein, E. A color atlas of comparative pulmonary tuberculosis histopathology. Dick, T., Leong, V. D. J. , CRC. 83-106 (2011).
  8. Signore, A., Mather, S. J., Piaggio, G., Malviya, G., Dierckx, R. A. Molecular imaging of inflammation/infection: nuclear medicine and optical imaging agents and methods. Chem Rev. 110 (5), 3112-3145 (2010).
  9. James, M. L., Gambhir, S. S. A molecular imaging primer: modalities, imaging agents, and applications. Physiol Rev. 92 (2), 897-965 (2012).
  10. Coleman, M. T., et al. PET/CT imaging reveals a therapeutic response to oxazolidinones in macaques and humans with tuberculosis. Sci Transl Med. 6 (265), (2014).
  11. Coleman, M. T., et al. Early Changes by (18)Fluorodeoxyglucose positron emission tomography coregistered with computed tomography predict outcome after Mycobacterium tuberculosis infection in cynomolgus macaques. Infect Immun. 82 (6), 2400-2404 (2014).
  12. Lin, P. L., et al. Radiologic Responses in Cynomolgus Macaques for Assessing Tuberculosis Chemotherapy Regimens. Antimicrob Agents Chemother. 57 (9), 4237-4244 (2013).
  13. Diedrich, C. R., et al. Reactivation of latent tuberculosis in cynomolgus macaques infected with SIV is associated with early peripheral T cell depletion and not virus load. PLoS One. 5 (3), e9611 (2010).
  14. Lin, P. L., et al. The multistage vaccine H56 boosts the effects of BCG to protect cynomolgus macaques against active tuberculosis and reactivation of latent Mycobacterium tuberculosis infection. J Clin Invest. 122 (1), 303-314 (2012).
  15. Lin, P. L., et al. CD4 T cell depletion exacerbates acute Mycobacterium tuberculosis while reactivation of latent infection is dependent on severity of tissue depletion in cynomolgus macaques. AIDS Res Hum Retroviruses. 28 (12), 1693-1702 (2012).
  16. Mattila, J. T., Diedrich, C. R., Lin, P. L., Phuah, J., Flynn, J. L. Simian immunodeficiency virus-induced changes in T cell cytokine responses in cynomolgus macaques with latent Mycobacterium tuberculosis infection are associated with timing of reactivation. J Immunol. 186 (6), 3527-3537 (2011).
  17. Scanga, C. A., Flynn, J. A. Tuberculosis. Kaufmann, S. H. E., Rubin, E. J., Zumla, A. , Cold Spring Harbor Laboratory Press. 243-258 (2015).
  18. Kita, Y., et al. Development of therapeutic and prophylactic vaccine against Tuberculosis using monkey and transgenic mice models. Hum Vaccin. , Suppl 7. 108-114 (2011).
  19. Langermans, J. A., et al. Divergent effect of bacillus Calmette-Guerin (BCG) vaccination on Mycobacterium tuberculosis infection in highly related macaque species: implications for primate models in tuberculosis vaccine research. Proc Natl Acad Sci U S A. 98 (20), 11497-11502 (2001).
  20. Okada, M., et al. Novel prophylactic and therapeutic vaccine against tuberculosis. Vaccine. 27 (25-26), 3267-3270 (2009).
  21. Reed, S. G., et al. Defined tuberculosis vaccine, Mtb72F/AS02A, evidence of protection in cynomolgus monkeys. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (7), 2301-2306 (2009).
  22. Capuano, S. V. 3rd, et al. Experimental Mycobacterium tuberculosis infection of cynomolgus macaques closely resembles the various manifestations of human M. tuberculosis infection. Infect Immun. 71 (10), 5831-5844 (2003).
  23. Srinivas, S. M., et al. A recovery coefficient method for partial volume correction of PET images. Ann Nucl Med. 23 (4), 341-348 (2009).
  24. Kumar, R., et al. Role of modern imaging techniques for diagnosis of infection in the era of 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography. Clin Microbiol Rev. 21 (1), 209-224 (2008).
  25. Martin, C. J., et al. Digitally Barcoding Mycobacterium tuberculosis Reveals In Vivo Infection Dynamics in the Macaque Model of Tuberculosis. MBio. 8 (3), (2017).
  26. Lin, P. L., et al. Metronidazole prevents reactivation of latent Mycobacterium tuberculosis infection in macaques. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (35), 14188-14193 (2012).
  27. Lin, P. L., et al. Tumor necrosis factor neutralization results in disseminated disease in acute and latent Mycobacterium tuberculosis infection with normal granuloma structure in a cynomolgus macaque model. Arthritis Rheum. 62 (2), 340-350 (2010).
  28. Phuah, J., et al. Effects of B Cell Depletion on Early Mycobacterium tuberculosis Infection in Cynomolgus Macaques. Infect Immun. 84 (5), 1301-1311 (2016).
  29. Martinez, V., Castilla-Lievre, M. A., Guillet-Caruba, C., Grenier, G., Fior, R., Desarnaud, S., Doucet-Populaire, F., Boue, F. (18)F-FDG PET/CT in tuberculosis: an early non-invasive marker of therapeutic response. Int J Tuberc Lung Dis. 16 (9), 1180-1185 (2012).
  30. Malherbe, S. T., et al. Persisting positron emission tomography lesion activity and Mycobacterium tuberculosis mRNA after tuberculosis cure. Nat Med. 22 (10), 1094-1100 (2016).
  31. Chen, R. Y., et al. PET/CT imaging correlates with treatment outcome in patients with multidrug-resistant tuberculosis. Sci Transl Med. 6 (265), (2014).

Tags

זיהום גיליון 127 PET/CT הדמיה שחפת Mycobacterium ניתוח באזור-של-ריבית אנושיות יונקים עליונים FDG גרנולומות בלוטות הלימפה דלקת
ניתוח של <sup>18</sup>FDG PET/CT הדמיה ככלי לימודי <em>שחפת Mycobacterium</em> זיהום וטיפול פרימטים לא אנושית
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

White, A. G., Maiello, P., Coleman,… More

White, A. G., Maiello, P., Coleman, M. T., Tomko, J. A., Frye, L. J., Scanga, C. A., Lin, P. L., Flynn, J. L. Analysis of 18FDG PET/CT Imaging as a Tool for Studying Mycobacterium tuberculosis Infection and Treatment in Non-human Primates. J. Vis. Exp. (127), e56375, doi:10.3791/56375 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter