Summary
ここでは、病気のプロセス、薬物治療、および疾患の再アクティブ化を研究する結核に感染しているヒト以外の霊長類における18F-FDG PET/CT 画像の分析を記述するプロトコルを提案する.
Abstract
結核は、世界でナンバーワンの感染エージェントを今日残る。抗生物質耐性菌の出現は、新しい臨床的に関連するメソッドは病気プロセスおよび潜在的な抗生物質やワクチン治療のため画面を評価するを必要です。癌、アルツハイマー病、炎症/感染症など苦悩の数を研究するための貴重なツールとしてポジトロン断層法/計算トモグラフィー (PET/CT) を設置します。結核の低用量で intrabronchially に感染しているカニクイザルにおける PET/CT 画像の評価に採用されている戦略の数は、ここで説明しました。CT で病巣の大きさの評価と18F f-フルオロデオキシグル コース (FDG) 病変やリンパ節の PET 画像の取り込み、これらの記載されているメソッドを示す PET/CT イメージングが潜在疾患対アクティブの未来の開発を予測できると感染症の潜伏状態から再活性化のための傾向。さらに、肺の炎症の全体的なレベルを分析することによって、これらのメソッドは結核の最も臨床的に関連する既存の動物モデルで治療薬の抗生物質の有効性を決定します。これらの画像解析法、この病気に対してアーセナルで最も強力なツールのいくつか、いくつかの感染症や薬物治療の特性を評価することができますだけでなく、人間の使用のための臨床設定に直接翻訳も研究。
Introduction
結核菌は何千年も人間を悩ませているし、世界で、今他の単一感染エージェントよりもより多くの死亡率を引き起こします。2015 年に場合があった 1050 万報告された新しい結核 (TB) のグローバルにインド、インドネシア、中国、ナイジェリア、パキスタン、南アフリカ共和国から発せられる場合の大半の1 。見積もりはその同じ期間の間に 140 万人に TB から世界の死者数を配置します。この値は、100 年前ほぼ 25% 死亡率よりも低いです。敏感な TB の薬剤は治療、処方、複数の薬を必要とする非常に長いとコンプライアンスが問題。多剤耐性 (MDR) 株の出現は、2015 年に ~ 新しい TB のケースの 580,000 を占めています。MDR結核系統と患者の治療の成功率は 50% 程度になると推定されるのみ。さらに驚くべきは、広範囲 (XDR) の耐性菌の結核、ほぼすべての薬剤に対して耐性があるの登場です。したがって、新しい技術、する必要がある結核を診断する能力を高める TB 研究分野で病気プロセスの免疫学的理解を深める新しい治療法と予防抗生物質を含むスクリーニングを可能にします。療法とワクチンの有効性の研究。
結核は、物理的にその外側の細胞壁が非常に複雑と遅い成長カイネティクスに特徴付けられる好気性の結核菌です。感染症は一般的に咳、くしゃみ、または歌いながら個々 の症状、感染から排出される噴霧液滴に含まれている個々 の細菌の吸入を介して行われます。被曝感染症を発症は、人々 の唯一の 5-10% は臨床的活動性結核を開発します。残りの 90% は、潜在結核感染 (除外)2,3として臨床的にすべての分類はない病気に不顕性感染から範囲のすべてでは、無症候性の感染症の様々 なスペクトルを持っています。この無症候性感染症は、人口の約 10% は彼らの一生の間含まれている感染症の再活性化によって活動性結核を開発します。再活性化のリスクは飛躍的に契約無症候性感染症 hiv 感染者が増加または TNF 阻害剤4,5,6などの免疫抑制薬による治療を受けます。TB 疾患は肺結核、肺と胸部のリンパ節に影響を与えるほとんどの人々 と、スペクトルとしても表示されます。ただし、結核感染も関与の肺のサイトで表示できるように、任意の臓器に感染します。
結核感染の病理学的特徴は、肉芽腫と呼ばれる宿主細胞の組織球状構造です。マクロファージ、T 細胞、B 細胞は、好中球7の変数番号を持つ、肉芽腫の主要なコンポーネントです。肉芽腫の中心部は壊死頻繁です。したがって、肉芽腫は、人を殺したり、肺の他の部分への拡散を防止する、細菌を含む免疫微小環境として機能します。ただし、結核は、肉芽腫によって殺害を覆すし、何十年もこれらの構造の内で永続化できます。一貫した、規則的の新しい感染後結核病変の開発または除外の再活性化のため監視は非現実的であり、科学的に挑戦、時間がかかる。人間と人間のような動物モデル、結核感染や病気の多くの複雑さの理解を促進の科学界にとって非常に有用で縦、これらのプロセスを勉強するテクニック。
ペット/CT は人間と動物モデル8病気の状態の広大な範囲を勉強するために採用されている非常に便利な撮像技術です。ペットは、記者として陽電子放出放射性化合物を使用して機能的な手法です。ブドウ糖などの代謝化合物またはターゲット グループ興味の受容体に結合するように設計、これらの放射性同位元素は通常機能集積化します。非常に低濃度を代謝には影響がないと受容体ターゲット化合物で、十分に低い濃度の飽和レベル以下に関することができますで使用できるペット同位体から放出される放射線は十分に強力な組織に浸透するため、2 などのエージェントを使用する場合の処理-デオキシ - 2-(18F) フッ素 D-グルコース (FDG)。CT は体9内器官の物理的な特性を識別するためにさまざまなレベルの x 線の減衰を使用して三次元 x 線イメージング技術です。組み合わせれば、PET、CT は、特定の場所とペット検査の取り込みを示す構造を決定する地図として使用されます。ペット/CT は人間と病態、薬物治療、疾患のスペクトルの応答に多くの重要な洞察をもたらした結核感染と感染動物モデルの生体内イメージングのための強力なツール等6 ,,1011,12。この作品は、縦肉芽腫サイズ、fdg 個々 の病変、全体の肺とリンパ節 FDG 親和と肺の検出などのパラメーターを使用した非ひと霊長類モデルで TB を勉強する特定のペット/CT 分析方法をについて説明します病6,10、11,12。
本稿では画像非ひと霊長類 (NHPs) 使用して縦病気の進行と薬物治療結核の感染を評価する具体的にはカニクイザルのニホンザルにおける解析の方法論を説明します。.動物が活動性結核と無症候性感染症を持つ残りの動物の開発 〜 50% とさまざまな疾患の転帰を示す結核アードマンひずみの低用量を接種したときので、NHPs は貴重な動物モデル (すなわち感染症の除外を制御する)、人間3,13,14,15,16に見られる臨床疾患のスペクトルに最も近いモデルを提供します。Macaques、マカク属の除外の再活性化は、人間、ひと免疫不全ウイルス (エイズ、HIV のサル バージョンとしてサル免疫不全ウイルス (SIV) を使用して)、CD4 の枯渇や腫瘍の例が含まれての再活性化を引き起こす同じエージェントによってトリガーされます。壊死因子 (TNF) 中和13,16です。さらに、macaques、マカク属を呈する病態を形成する組織の肉芽腫を含む肺や他の臓器の17の人間に見られるように非常に似ています。したがって、このモデルは、薬物療法と結核14,18のためのワクチンについての貴重な知識と同様、結核感染の基本的な宿主-病原体相互作用に重要な洞察を提供して,19,20,21。
ペット/ct の外観、配布、および個々 の肉芽腫の進行を追跡する機能を提供します.この作品は主にグルコースのアナログとして、代謝活性の高い宿主の細胞、マクロファージ、好中球、リンパ球8などいずれも肉芽腫に取り入れたプローブとして FDG を使用します。したがって、FDG はプロキシでホストの炎症のためです。詳細な解析手順は本購入、使用できる広く使用される DICOM ビューワ OsiriX を使用します。説明画像解析法は、時間をかけて図形、サイズ、および個々 の肉芽腫の代謝活性 (fdgを経由) を追跡し、地図として動物の剖検時に特定の病変を識別するためのイメージングを使用しています。また、別のメソッドを開発した特定のしきい値 (SUV ≥ 2.3) 上肺野に fdg の合計を数量化し、ワクチンに至る研究の間で対照群と実験群間の違いを評価するこの値を使用します。共同感染モデルに試験。これらのデータは、肺で fdg のこの全体的な測定、細菌負荷、従って病気の状態についての情報を提供することに関連付けられたサポートします。同様の分析は、同様に病気の進行を研究する胸部のリンパ節の FDG 取り込みで実行できます。次のプロトコルでは、画像解析による動物の感染実験のプロセスについて説明します。
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Protocol
この作品に記載されているすべてのメソッドは、ピッツバーグ機関動物ケアおよび使用委員会の大学によって承認されています。すべての手順には、機関のバイオ セーフティと放射線安全要件。CT スキャンには、鉛のエプロンと喉のカバーを着用する必要があります。制度のガイドラインによるとバイオ セーフティ レベル 3 (BSL3) 服装とヒト以外の霊長類での作業手順に従わなければなりません。BSL3 施設ですべてのスキャンを行った
。1 です動物感染症プロシージャ
- 動物にケタミンの副作用がある場合、ケタミン (10 mg/kg、筋肉内) または telazol (5-8 mg/kg、筋肉) を持つ動物を落ち着いた。 。
- 喉頭蓋や声帯、喉頭鏡を使用して可視化します。Cetacaine スプレーで噴霧して声帯を麻酔 〜 1 s (以上 2 s).
- 右肺の葉に直接可視化 を介して 気管に気管支鏡 (2.5 mm 外径) を導く、喉頭鏡を使用しています 。
- は約 5-20 (研究) によってコロニーを滅菌生理食塩水 2 mL に 結核 の単位を形成から成る注射器を準備し、, 気管支鏡チャンネルを通じてソリューションを管理します。2 mL 滅菌生理食塩水から成る別の注射器を準備し、生理食塩水 5 mL 空気細菌 22 の完全な付着を確保するために続いて, 気管支鏡チャンネルを通じて管理します 。
- 気管支鏡を撤回し、猿まで完全に目を覚まし、警告を監視します 。
2。買収、ヒストグラム、および復元の手順をイメージング
イメージングのための- 準備動物。
ケタミン (10 mg/kg、筋肉) や telazol (5-8 mg/kg、筋肉内)
- 落ち着いた動物動物では、ケタミンの副作用.
注: 動物イメージング手順中に嘔吐のリスクを減らすため、FDG PET スキャンで一貫性を維持するために一晩絶食する必要があります 。
- いずれかの足の大伏在静脈に静脈内 (IV) カテーテルを挿入し、布テープで固定します 。
- FDG の約 5 millicurie 線量 5 mL プラスチック注射器の容量を滅菌生理食塩水に希釈します 。
- 線量校正器を使用して注射器でプレ噴射放射能レベルを記録、時間を記録し、鉛シリンジ ホルダーに注射器を配置します 。
- はゆっくり IV カテーテルを介して放射性線量を注入し、滅菌生理食塩水 5 ml に従います。射出時間を記録します。射出時間が約 45 分-1 時間前に pet を調整する必要があります 。
- は、線量校正器を使用して注射の投与後の放射能レベルを記録し、時間を記録します。適切な廃棄容器に注射器を処分します 。
- 喉頭鏡を使用して、喉頭蓋や声帯を視覚化し、cetacaine スプレーで麻酔します 。
- 気管に気管内チューブ (3.5 mm から 4.5 mm は猿のサイズによって異なります) をガイドし、チューブの挿入された端でカフを膨らませる 。
- 滅菌ガーゼの細長いストリップを使用して、ストリップの動物のそれぞれの犬とストリップを貫通チューブ周りをラップすることによって挿管チューブを固定、鼻の橋周辺のガーゼの残量で結び、最後にバックと o 周りf 頭 。
- イメージング中に完全に乾くことを防ぐために人工涙液で目をカバーします 。
- 落ち着いた動物動物では、ケタミンの副作用.
- 実行 CT と PET 検査。
- ベッドのスキャン場所動物 。
- に次のように人工呼吸器挿管チューブを接続設定: 呼吸速度 15、ピーク圧を = = 15-17、酸素 % = 40、のぞき見 (呼気終末陽圧) = 3、一回換気量 = 60 T 私 (吸気時間) = 0.4、私: E (吸気に呼気時間) 比 = 1:3. 4 T 高原 (有効期限前に吸気一時) 0.5、ピークフローを = = 9.0 (これらの値は特定の動物の肺コンプライアンスまたは実験のニーズに基づいて調整することができます).
- 人工呼吸器を通して吸入麻酔 (2% イソフルラン) を開始し、動物は物理的な刺激に反応を示さないまで継続します 。
- 頭と足サポートと腹臥位で場所動物 。
- CT の視野内で動物を置き、フルスキャンの肺容積の全体のスパンが含まれることを確認するプレビュー スキャンを実行します 。
- 取得次のパラメーターで CT スキャン (ヘリカル スキャン、軸 FOV = 250 mm、電圧 = 140 kV、電流 = 2.0 mA、スライス厚 1.25 mm、シャープネスを = = 余分なシャープ) 人工呼吸器の呼吸を行いながら保持します
。 注: 造影剤 CT はオプションです。コントラスト スキャンを実行する場合の遅延が造影剤の注入の間必要と画像取得中心部に造影剤のプーリングのでペット スキャンの肺領域の適切な画像再構成と干渉して肺のアーティファクトを作成しますCT スキャン上 - 0.7 - イソフルラン麻酔濃度を下げるため、必ずスキャン処理中に 0.8% 。 ペットのビュー フィールド内
- 場所動物
。 注: この作業のためのシステムは別の CT と PET 装置とのインライン システムです。ペットの配置の座標が手動で CT の座標に基づいて計算します 。
- 各ベッド位置取得 600 のペット画像
。 注: フォーカス 220 システムは 7.6 cm の軸 FOV。この作業は、ポスト処理中にステッチする手動で 4 つのベッド位置を使用して行われた 。
- は、イソフルランをオフ、徐々 に動物人工呼吸器を離脱、人工呼吸器チューブ カフから空気を除去、動物の咳反射を取り戻しましたし、正常な呼吸が一度チューブを削除します。IV カテーテルを外し、血流が停止するまで、注射部位に圧力を保持します 。
- 実行ペット画像のヒストグラムと再建。
- 次のパラメーターで実行ペット画像のヒストグラム: ないスムージング、スパン 3 D ヒストグラム: 3、リングの違い: 47、グローバル平均デッドタイム補正します 。
- 次のパラメーターで実行画像再構成 = OSEM3D (命令サブセットの期待最大 3 ディメンション) CT による減衰、ランプ射影フィルターと 284 スライス画像を降伏散乱線補正アルゴリズム 。
- 共同登録 PET 像と CT 画像 。
- Co-registered ペットのエクスポートおよび CT DICOM 画像ソフトウェア (例えば OsiriX).
3。個々 の病変の分析を識別し
- 、OsiriX からオープン PET や CT DICOM 画像データベース (PET 画像と融合する CT イメージされ、そこは別のペット画像ウィンドウ) 軸方向にします 。
- 軸方向にスキャン (またはシリアル スキャン) を設定します 。
- (どこ) CT スキャンをクリックし、変更、" WL/WW " トップ メニュー バーに " CT – 肺 ".
- スクロール肺葉が開始決定にスキャンして終わり。(肺亀裂を識別します。)
- スクロールで肺容量の小さな領域に焦点を当て、スキャン全体を通じて時間 。
- では、正常の肺の部分が暗くなって、解剖学的特徴 (密度) によってライターが表示を注意してください。気道血管見えますが白に近い黒で表示します 。
- 軸スライスをスクロールしながら移動する表示される船舶や航空に従います 。
- 亀裂をエリアで識別できます船舶または航空路がないです。(その他の解剖学的構造のない暗くだけ肺の領域です)
- 融合ペット/CT を使用して病変を識別します。
- 肺容量の小さな領域で一度に焦点を当ててスキャン全体を通じて
- スクロールします
。 注: 識別し、病変をカウントする時に 1 つの肺葉に焦点を当てるです 。
- 肺内病変を識別する FDG 熱心です。熱い球 - 肺の背景から非常に異なるように見えるでしょう。小さな、冷たい病変は大いにより少なく明らかにし、識別するために困難になります。(容器のように) スクロールしながら移動しない密な構造としてスキャン表示されます
。 注: 小さな病変や血管などがよく似て見えます。2 つを区別する簡単な方法は、カーソルを上の問題の構造体とスライスまたは 2 つを上下にスクロールすることです。構造は、カーソルの下に滞在、構造では病変があります。構造は遠ざかるカーソル、スクロールを上下にスライスしながら、それが最も可能性の高い容器か気道 。
- 識別目的のための使用、" 矢印 " スキャンの各病変を指すツール 。
- の場所のために、使用、" ポイント " ツールや、ROI (興味の地域) は肉芽腫の中心部で直接病変をクリックします。この投資収益率に含まれる情報は、病変を見つけることができますデカルト座標 (XYZ 座標) を含まれます 。
- スクロールします
- 使用、" 長さ " と " 楕円形 " サイズ (mm) と各病変の FDG 親和性 (SUV) を測定するためのツール。
- 、病変の大きさを測定する CT のみが表示されるようにペット信号を削除します 。
- 選択、" 長さ " ツール 。
- 病変の最大部分を保持するスライスが特定されるまでスクロール (スライス、巣が最大になるように表示されます).
- は、病変の最長の長さで線を引きます。この投資収益率に含まれている情報を病変の直径の長さ (mm) で表します 。 FDG 親和性、病変を測定する
- は最初 PET スキャンをクリックし、PET を上げる" WL/WW & CLUT " Osirix メニュー画面の上部に、選択 " WL/WW を手動で設定 " WL/WW ドロップ ダウン メニューで。ダイアログ ボックスに 0 を入力、" から " と 20 に " に " 20 SUV に 0 からウィンドウを制限するためにです 。
- 選択、" 楕円形 " からツール、" ボタン機能をマウス " ツール ドロップ ダウン メニュー 。
- 病変のホットな部分を評価するために病変をスクロールします。病巣の周囲に楕円を描画します。" 楕円形 " ツール ROI 情報領域内画素にすべての Suv の説明的な統計情報が含まれています。域内 最大の SUV を記録します 。
- 各 " 楕円形 " ROI だけ病変の特定の軸平面の SUV 値を表し、典型的な病変が球状、病変の実際の最大の SUV がキャプチャされることを確保するためのいくつかのスライス上に楕円を描画します
。 注: ペット/CT のスキャンは手動で再構築された場合、PET 像と CT の画像が完全に一致しません。この場合、すべての SUV の解析と Roi を融合ペット/CT スキャンではなく PET スキャンで行われなければなりません。個々 の病変に対するすべての測定された Suv が各病変の部分容積効果補正を実行する回復係数電卓スプレッドシートに入力した多くの病変はペット検出器の結晶の解像度より小さいため、 23.
4。総肺の炎症を判断する肺 FDG 親和測定手順を合計
- 、OsiriX からオープン PET や CT DICOM 画像データベース (PET 画像と融合する CT イメージされ、そこは別のペット画像ウィンドウ) 軸方向にします 。
- は、CT 画像の肺容積の分割を実行します。
- アクティブ ウィンドウであることを確認するため CT スキャンをクリックします 。
- ROI ドロップ ダウン メニューに移動し、選択 " 成長領域 (2 D ・ 3 D) 分割 … ". 正常肺の密度をキャプチャするために
- は、-200 を-1024 に下限と上限のしきい値を設定します。これらは分割ボックスがこのように彼らの名前は、ハンスの単位を示している 。 上限と下限のしきい値を設定すると、
- は、肺内クリックします。全肺野は緑で強調表示 必要があります 。 次に、
- をつけ " 計算 " 分割パラメーター] ダイアログ ボックスで。これは全体の肺のボリュームを 1 つのスライスから成長領域を拡大します 。
- 移動、" 地域の成長 " PET 検査に CT スキャンから肺の。
- ペット スキャンするには、アイコンをドラッグして CT スキャンの名前の左側に小さなアイコンをクリックします 。
- 選択 " ・ ロワをコピー "。今、ペット スキャンで肺のオーバーレイがあるはず 。
- (オプション) CT スキャンから ROI を削除します
。 注: それは肺のすべての病理がキャプチャされることを確認する CT スキャン ・ ロワなし全肺野を見ることができますに役立ちます。これを行うには、するには、Roi を削除します。CT ウィンドウがアクティブ (CT スキャンをクリック) 選択 の投資収益率 のドロップ ダウン メニューを確認し、選択 " このシリーズで削除すべて ROIs " - ペット スキャンのギャップとして表示される肺の高密度の区域を記入
。 注: 多くの場面で穴がある投資収益率で肺組織は (それが発生しない場合この手順をスキップできます) CT スキャンで-200 胡よりも密度の高いペット スキャン。- ROI のドロップ ダウン メニューを強調表示し、選択 " ブラシ ・ ロワ " → " 終了します " ダイアログ ボックスの上部が読み取られるようにダイアログ ボックスが表示されたら、矢印を 3 にスライド " 構造化。要素の半径: 3 " チェックと " 同じ名前と僅かに適用 "
注: (連結周囲の肺組織よりも高密度である) などの病気の大部分がある場合よくブラシ ・ ロワを閉じる全肺野に入力できません。この場合、ギャップは、手動で入力必要があります 。
- に行く、" マウスのボタンの機能 " トップ メニューの右にある小さな矢印をクリックして領域 。
- を選択、" ブラシ " ツール 。
- このツールを選択すると、手動で穴を埋めるに ROI 内に描画します 。
- ROI のドロップ ダウン メニューを強調表示し、選択 " ブラシ ・ ロワ " → " 終了します " ダイアログ ボックスの上部が読み取られるようにダイアログ ボックスが表示されたら、矢印を 3 にスライド " 構造化。要素の半径: 3 " チェックと " 同じ名前と僅かに適用 "
- 分離肺 ROI ペット スキャン。
- ペットに全肺野の表現があることスキャンし、肺の外のすべてのピクセルを削除します 。
- ROI のドロップ ダウン メニューをハイライトし、選択 " にピクセル値を設定 … ".
- 外投資収益率 チェック ボックスをクリックし、投資収益率の外のすべてのピクセルを 0 に設定します 。
- 分離 " ホット " 病理学。
- として使用することが必要な任意のしきい値を使用して、" ホット " 2.3 と見なされますよりも大きい Suv " ホット " 結核病変 24 の文献値に基づいて。 。
- ROI のドロップ ダウン メニューを選択し、選択 " にピクセル値を設定 … ".
- は、内部投資収益率 のチェック ボックスをクリックします。クリックしてください、" と " ボックスの間 0 と 2.3 のすべての値が 0 に設定されます 。
- 病のみが収益率ではみ出さないようにしています。
- 注 2.3 より熱い領域 (肝臓) などがいます。Roi を削除して必要な部分だけがキャプチャされます地域を育てる別の作成ことを確認します。心臓、縦隔のリンパ節、脊椎、肋骨にこの時点で干渉する他の一般的な組織が含まれます 。
- ROI のドロップ ダウン メニューをハイライトし、選択 " このシリーズで削除すべて ROIs " 次に、投資収益率 に移動し、選択 " 成長領域 (2 D ・ 3 D) 分割 … ".
- 2.3 し 100 上限しきい値下限しきい値にしきい値を変更します 。 病の病理をクリックし、クリックすると全体のペット窓から
- スクロール " 計算します。 " ホット疾患のすべての領域について繰り返します。による全肺 ROI を保存してください、" 保存・ ロワ " ROI] メニューの [オプション 。
- 生の値をスプレッドシートにエクスポートします。
- 2 D ビューアー にドロップ ダウン メニュー バーに移動し、選択 " 戻すシリーズ "
- 次に、プラグイン ドロップ ダウン メニュー バーに行く 。
- 選択 " ROI ツール " → " エクスポート ・ ロワ。 " 名エクスポートされた生データ ファイルを保存します。選択してください " CSV " このダイアログ ボックスの下部にします 。
- 合計 FDG 親和生データからの計算。このスプレッドシートの各行は、スキャンから単一のスライスを表します。対象の列は " RoiTotal。 "
- を計算するために
- 、" 合計 FDG 親和 " すべての追加、" RoiTotal " のスライスを一緒に。列 F (RoiTotal) の合計を計算します。この合計は、合計 FDG 親和測定 。
- もし OsiriX は、プラグインでは、ドロップ ダウン メニューで プラグイン へエクスポート ROI を必要はありません。選択 " プラグイン マネージャー … " つけ、" ダウンロード … "] ダイアログ ボックスの上部のタブ。選択 " ExportROIs " から、" 利用可能なプラグイン " ドロップ ダウン メニュー。選択 " ダウンロード & インストールします。 "
5。Fdg を判断する分析法 " ホット " リンパ節
- OsiriX からオープン PET や CT DICOM 画像データベース (PET 画像と融合する CT イメージされ、そこは別のペット画像ウィンドウ) 軸方向にします 。
- 画像強度ウィンドウされる一貫した PET 画像の手動の ROI 解析の実行中を確認します。
- ウィンドウがアクティブなことを確認するペット画像ウィンドウをクリックします 。
- OsiriX メニューをクリックして、" WL/WW " ドロップ ダウン メニューとクリックして " WL/WW を手動で設定 ".
- アクティブなペット ウィンドウにドロップ ダウン ボックスが表示されたら目的の最低の強度の値を入力、" から " の値のフィールドと目的の最大強度、" に " フィールド (例: ウィンドウにペット イメージを 0 から 20 の SUV に 0 を入力、" から " フィールドとに 20、" に " フィールド).
- また、常に同じ強度値のイメージをロードする必要がある場合トップ メニューのハイライト Osirix - > ペット - > 下 " ウィンドウ レベル & 幅 " セクションでをクリックして、レベル固定を使用する バブルし、の目的の値を挿入、" から " と " に " フィールド 。
- リンパ節の端のまわりの投資収益率を手動で描画目的のリンパ節が決定されます。
- アクティブなウィンドウであることを確認する PET/CT 融合画像を強調表示します 。
- 、この分析では、色とりどりのカラー ルックアップ テーブルを使用して、この設定を変更すると便利です: をクリックして、" CLUT " ドロップダウン ボックスのメイン OsiriX ツールバーと必要なルックアップ テーブル設定 (カリフォルニア大学ロサンゼルス校優先) を選択 。
- リンパ節周辺手動 ROI を描画するをクリックしてドロップ ダウン メニューの右側にある、" マウス ボタンの機能 " でメイン ツールバーを選択し " 閉じた多角形 "。投資収益率の最初のポイントを確立するテーブルをルックアップするペット ウィンドウに基づくリンパ節の端をクリックします 。
- リンパ節の外部エッジの別のポイントをクリックして、リンパ節がほぼ囲まれているまでトレースを続行します 。
- ROI の最終的なポイントを確立する投資収益率を閉じますをダブルクリックします 。
- リンパ節内最大の SUV の決定を確保するため複数のスライスに対してこの手順を繰り返します 。
- 別のスプレッドシートに必要な SUV データを記録します 。
6。値の正規化の筋肉背景 fdg 定量
注: fdg とで動物の代謝活性の変化について複数の撮像時間ポイントで一貫性を維持するために異なる時間、ペットのすべての分析すべき筋に正規化し、などとして提示します。この作品で提示されたすべての定量的ペット データは SUVCMR (標準的な吸収値シリンダー筋比) として表されます
。- OsiriX からオープン PET や CT DICOM 画像データベース (PET 画像と融合する CT イメージされ、そこは別のペット画像ウィンドウ) 軸方向にします 。
- Co-registered PET 像と CT の画像をクリックすると、アクティブなウィンドウであることを確認します 。
- 画像メインの気管支管 (気管) のミーティング ポイントを含むスライスに到達するまでスクロールします 。 背景の SUV 値を取得する
- を描画・ ロワの背中に筋肉。
- の右側に ROI ドロップ ダウン ツールを選択、" マウス ボタン オプション " OsiriX のメイン メニュー 。
- ハイライト " 楕円形 " として ROI ツール 。
- 後方にある筋肉、脊柱の外側にほぼ同じサイズの描画・ ロワ 。
- ペット ウィンドウにアイコンをドラッグして Co-registered ペット/ct の左側にアイコンをクリックします 。
- 選択 " ・ ロワをコピー "。今はペット スキャン ウィンドウで Roi を見る必要があります 。
- メイン メニューを選択して、" モード " チェック ボックスを確認し、" MIP – 最大強度投影 " すぐ右側にメニューを下ってしずくで選択されている 。
- は、ことを確認、" 厚さ " スライディング スケールは 10 に設定されます。10 スライス PET 画像を結合していることを示します最大強度投影作りとして、" シリンダー " 関心 (シリンダー筋比の起源) のボリューム 。
- 2 つの陰影の平均 SUV 値をスプレッドシートに記録します 。
- 背景 FDG 筋吸収値を取得する 2 つの値の平均値します。これは、ターゲット ・ サイトでの取り込みと基礎代謝吸収と任意の比率値を取得するために使用する値 。
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Representative Results
個々 の病変の同定と解析
個々 の肉芽腫は、数、サイズ、および fdg 感染プロセス (図 1) の一般的な範囲を理解するために質的に視覚化できます。これらのイメージを使用して、病拡散の定量的測定は、時間の経過とともに肉芽腫をカウントします。図 2は、10 の動物のグループで時間をかけて個々 の肉芽腫のカウントを示しています。10 動物のアクティブな病を発症 3 と 6 は潜在的な感染症を開発しました。示したアクティブな病気の兆候がない時折 1 つの動物文化 (胃吸引または気管支肺胞洗浄のサンプル) で陽性の結核アクティブと潜在的な間の病気のスペクトル内に配置と削除されましたのでこの実験の解析。アクティブな病の 3 つの動物の一匹が 12 週間後感染によって粟粒病を発症、安楽死だった (これは TNTC [あまり多数にカウント] として図 2で指定されます)。その後、アクティブな病気を開発する後動物感染後 6 週間から潜伏感染を開発する動物よりも肉芽腫の統計学的に高い数値を示した。
特徴付けるし肉芽腫アクティブおよび潜在的な動物の間の区別、FDG の取り込みパターンの 2 つのグループ間の違いがあったかどうかを決定するペット スキャンで個々 の病変を行った。すべてのアクティブな感染動物、3 から 6 週間ポスト感染症 (図 3 a) にすべての肉芽腫で fdg の増加があった。逆に、潜在的な感染症を開発する動物の肉芽腫は増加、減少、または 3 から 6 週間 (図 3 b) に同じ吸収を示すいくつかの病変と fdg のバリエーションを示した。これらの結果は、24 週間 (図 3 D) 対 6 週間 (図 3) 3 週間で潜在的な動物と対3 週間の変化の違いを示すグループに比較されます。両方のケースで活発な動物の肉芽腫を示し, 正と大幅に異なる変更 SUV で (それぞれの個々 の動物 (図 3 a と 3 b) 内 (図 3 および 3 D) 動物のグループで比較すると。
「ホット」リンパ節に Fdg を分析
大幅に拡大しない限り、縦隔のリンパ節は CT スキャンで容易に視覚化されませんと PET 画像はこれらの病変組織を識別するために使用する必要があります。リンパ節を分析する場合は、イメージを常にプロセス全体の一貫性を維持するために同じの最大値と最小ペットのスケールに調整することが重要です。林ら示したというリンパ節に fdg MLNs 有意活発な動物から 3 週間でアクティブと潜在的な動物の間類似していた MLNs の ROI 分析を通してアクティブまたは潜在的な病気を開発した動物の MLNs を比較すると、6 週間11高い吸収。違いは、8 〜 12 週間 (図 4) で大きい程度に見られました。したがって、PET/CT データは、リンパ節に感染した動物に肉芽腫を検討するほか、有意差を評価するために利用できます。
総肺 FDG 親和
評価総肺 FDG 親和力の例として、林らは動物の高い肺の炎症は、除外6再活性化のリスクと相関するように臨床的に分類を示した。本研究では除外カニクイザル macaques、マカク属 (低用量結核に感染している) だった PET/CT イメージング (感染後 6 ヶ月) 臨床的に定義されている除外に見られる病変のスペクトルを評価する腫瘍壊死因子 (TNF) 中和前と再活性化のリスクを決定します。高い総肺 FDG 親和を持つ動物が (図 5) を再アクティブ化する可能性が高い。以上 10 以上3肺 FDG 親和や感染症の (スキャン) することにより、少なくとも 1 つ余分肺サイト動物の 90% は、TNF 中和処理後再アクティブ化。再アクティブ化はされない 1 つだけの動物では、この総肺 FDG の親和しきい値を超えました。したがって、PET/CT パラメーターは固有のパラメーターを科学的に特定する必要がありますが、臨床結果を予測する強力なツールを使用できます。
薬物治療では、コールマンらの研究で人間、カニクイザルで章のテスト ユーティリティを表示する例として総肺 FDG 親和がいたニホンザル測定前薬物治療と 1、2 ヶ月治療後10。薬剤応答 1 ヶ月 (図 6 a) を示し、2 ヶ月後治療 (図 6 b) にフォールドの変更を求めた。両方の時点で対照動物は、薬剤を投与した動物よりも全肺野領域に FDG の有意に高い親和を示した。すべての薬剤を投与した動物、2 ヶ月治療レジメン以上総肺の炎症の減少、対照動物のほとんどは、時間の経過と共に増加した肺炎症を合計または変わりませんでした。
図 1。普及を示すシリアル FDG PET/CT 画像と初期の感染症の中に肉芽腫進化の安定したパターン。
(上段)新しい肉芽腫は隣接する既存病変 (緑の矢印) または (黄色の矢印) の新しいサイトで開発中、プライマリ肉芽腫 (白い矢印) 最初 3 週間後感染症で確立されました。アクティブな TB 後で開発する動物では、感染の過程でより多くの病変を開発しました。(下段)潜在的な動物の主な肉芽腫 (白い矢印) は通常感染の過程を通じて開発いくつかの新しい肉芽腫を安定している残った。wks PI、感染後数週間。コールマンら11から撮影図この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2。CT から数えて中央値と範囲の肉芽腫を描いたの代表データ スキャンの潜伏感染するアクティブな感染症 (赤マル) 比較動物(緑の記号)。
アクティブな感染動物は感染後 6 週には早くも潜在感染している動物よりもより多くの肉芽腫を持っていた。P < 0.05 (*) マンホイットニー検定で。週間週間感染後 PI。TNTC、数え切れない。コールマンら11から適応図この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3。ペットの ROI 分析の活用画像ショーにその代謝活動の肺肉芽腫とは異なる間アクティブな潜在感染している動物の間に初期の感染症。
活発な動物で個々 の肉芽腫 [A] 3 および 6 週間後感染、潜伏感染動物 [B] かない間にある (筋取り込み [SUVCMR] に正規化された標準摂取量として測定) の代謝活性が大幅に増加。24 週間 [D] 積極的に感染した動物 (赤い正方形) が吸収よりも潜在的に大きく変化を持っている示す対 6 週間 [C] と 3対3 でグループとしての潜在的なアクティブな動物間病変の代謝活性の変化を調べた両方の時点で動物 (緑の円)。黒の実線は、中央値を表します。ウィルコクソンの順位和検定は、A と B のパネルのデータを分析に使用されました。C と D のパネルについて値を行ったマンホイットニー検定で。P < 0.0001 (*) すべてのパネル。コールマンら11から適応図この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4。アクティブな病気 (赤い正方形) と動物と潜在的な病気 (緑色の円) の間の縦隔のリンパ節に Fdg の違いを表示する PET 画像の ROI 分析。
6、8、12 週間後感染症で積極的に感染した動物に摂取量が高かった。各ドットは、個々 のリンパ節を表します。黒の実線は、中央値を表します。P < 0.05 (*) P < 0.01 (*) と P < 0.001 (*) マンホイットニー検定で。コールマンら11から適応図この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5。6 ヶ月ポスト感染潜伏感染 (ピンクの正方形) 潜熱 (緑色の円) のまま動物と比較してから再アクティブ化する動物で Fdg の違いを強調表示では全肺 FDG 親和測定の投資収益率分析。
点線の下にある 4 つの「再開」動物の 3 つは TNF (腫瘍壊死因子) 中和前に余分な肺疾患を持っていた。各ドットは、1 つの動物を表します。点線は、可能性があります再活性化リスクのしきい値値を表します。黒の実線は、中央値を表します。P < 0.01 (*) マン-ホイットニー試験データからの改作林ら6 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6。代表合計肺 FDG 親和 ROI 測定全体の強調表示変更肺未処理 (赤丸) を比較することで測定の炎症とリネゾリド治療 (青い円) サル。
リネゾリド治療 (30 mg/kg 毎日) の前に測定した FDG 親和総 fdg のフォールドの変更を 1 ヶ月で測定した [A] と治療を 2 ヶ月 [B] 投稿します。各猿は、個々 の円で表されます。黒の実線は、中央値を表します。P < (*) マン-ホイットニー テストあたり 0.01この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
ペット/CT から得られたデータは、そのような技術がなければ観測できないM. 結核感染の多くの側面の代理人測定として使用できます。ペット/CT は x 線技術、ニホンザルの研究で頻繁に使用されるよりもはるかに敏感です。ペット/CT は、構造、空間、機能情報を提供します。上記解析がある病気の進行を監視、薬物治療の有効性を評価する、再活性化6,10、11、リスク要因を提供など多くの実用的なアプリケーション 13。
肉芽腫の広がりおよび個々 の病変の fdg の追跡は、コントロールと感染症の特定の場所を提供するだけでなく、また疾患25の普及に従うに実験群間比較できます。たとえば、コールマンらからの仕事で初期感染カニクイザル macaques、マカク属、次の感染の進行を記述するを判断できます動物内感染がアクティブのまま、悪化や免疫システムに含まれているかどうか (すなわち除外)11。これは、ペット/ct は肉芽腫に関して病気の進行を勉強して、電力のほんの一例です。時間をかけて実験パラメーターの様々 な研究には、同じメソッドを使用することができます。たとえば、4 週間後感染によって確立肉芽腫の列挙体は、最高のワクチンが禁止または制限するチャレンジ肉芽腫設立以来、ワクチンのため強力なアウトカムを提供できます。別アウトカム ワクチンの普及を制限する場合があります。これらの定量化可能な結果の措置は、動物の初期の腑分を実行することがなく重要なデータを提供します。個々 の肉芽腫を評価するための制限は、CT スキャナーの感度肉芽腫の可視化 < 1 mm のサイズがよくあります。
縦隔のリンパ節 (MLNs) の評価は、結核感染と同様の勉強するときに重要です。MLNs、T 細胞のプライミングおよび免疫細胞の伝染の間に人身売買の重要です。しかし、ほぼすべてのニホンザルの少なくとも 1 つと時々 いくつか MLNs 感染することが。したがって、MLNs はアクティブの TB と除外中の細菌の存続の追加サイト、再活性化26,27に貢献する可能性がある細菌のための貯蔵として使用できます。重度の MLN の関与の場合、気道を圧縮できます。大えそ MLNs は、感染症の普及につながる気道をむしばむことはできません。ノードの構造コンポーネントは CT スキャンで容易に表示されませんので、リンパ節の PET/CT データを分析、肉芽腫よりも複雑です。また、fdg による代謝活性、リンパ節のみを分析できます。このため、ホット リンパ節を分析し、一貫性を確保するには、各画像解析の同じ最大値と最小輝度スケールに PET 画像を調整することを確認することが重要です。大型構造物をすることができますに、壊死の中心は FDG 親和の負にすることができます、したがって FDG 親和は、時間の経過とともに減少する表示できますので、時でさえ、MLNs で病気が増えています。
FDG 親和は全肺は、肺内総炎症を表します。肺炎症の量が疾患の重症度の指標であると相関している細菌負担6,10,28したがってこの定量的と客観的評価は多数のアプリケーション。合計 FDG 親和を測定するショーの 2.3 より大きい SUV ペット イメージ内のすべてのボクセルが単一興味ボリューム (VOI) で結合され、全体のボイの合計の SUV 値が最終的な親和値。この値は、人間24で様々 な感染性疾患に肺腫瘍の fdg の SUV 値を比較文学から選ばれました。この FDG 親和総額が肺領域の疾患に限定すべて FDG の取り込み以外の病気関連に位置する近くに肺を考慮されなければならないことに注意することが重要です。さらに、総肺 FDG 親和 MLNs は含みません。ホスト内での TB の結果の変動を参照してくださいすることができます個々 の肉芽腫およびリンパ節の親和、一方 FDG 親和総肺は全体としてホストを評価に不可欠です。これらのメソッドは、結核病の薬剤応答を測定するための分析ツールとしても機能します。前作は、TB の薬剤の処置は時間12サイズと個々 の肉芽腫の FDG の親和性を減らすことができ、これらの変更された細菌負荷の低減に関連付けられているを示しています。薬物療法のフルコースで炎症の変化は薬剤の有効性や障害を評価するために使用もできます。
これらの手順の非常に詳細な性質のためのトラブルシューティングのかなりの量の研究中に最も一貫性のあるデータを得るために必要があります。本稿の目標不可欠ですがその正確な詳細に注意を念頭にこれらの技術を使用して世界中の人を有効にする手順の概要を説明することです。画像の評価者は特定スキャン内の異常を確認するために解剖学と生理学に非常に精通してはずです。イメージ リーダーは、TB が胸腔内を超えて広がることができるので非標準プローブ吸収体全体を認識する必要があります。さらに、PET 像と CT 画像の登録は、完璧なプロセスではありませんし、画像登録に時折偏差が発生することができます。これを認識は、非常に小さな病機能 (すなわち1-2 mm の肉芽腫) を評価するとき極めて重要です。感染前のスキャンは通常肺 (と他の器官) を識別するコンパレータとして特に有用することができます構造し、パターンをペットが新しいか変更されてそれらを認識後の感染症。この分析の別の重要なコンポーネントは、バック グラウンドの測定値です。ペットのすべてのデータは fdg が代謝に基づいているために筋肉取り込み生理的基準として正規化されます。後ろに菱形と前鋸筋の組み合わせは、胸腔内および絶食の動物で fdg の相対的な一貫性への近さのためバック グラウンド測定のため使用されます。M. 結核・感染アカゲザル、場合、これは、肝臓などの他臓器を用いたバック グラウンド計測結核が肝臓に感染する動物の治療と肝臓の代謝に影響するとすることが望ましい様々 な抗結核薬。分析の終わりにすべての画像領域の興味が保存されますを確保するだけでなく、アカウントに上記の要因を取ると、再現性の高い結果が得られるはず。
クラス ="jove_content"> 概要、PET/CT 普及初期感染に関連する量的な結果の措置を提供する非ひと霊長類における結核感染を調査するためのユニークでパワフルなメソッドを提供していて、細菌の負担。これにより、さまざまな時点で腑分を必要とせず、個々 の動物の間で感染の変数の結果を追跡、リソースの節約と動物の使用を減らします。この技術は、PET/CT は、hiv 感染、HIV 陽性の科目10,29,30,31の除外と同様に、TB、薬物治療を評価するためにいくつかの研究で使用されています、人間に直接翻訳。最後に、この技術と PET/CT データを解析するための定量的ツールセットでワクチンの有効性の研究のための将来役に立つ可能性が高い、可能性が高いモデル動物やヒトでの感染症の解析のテンプレートとして使用できます。Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者はこれらの画像検査手順を確立する指導の感染対策と L. Eoin カーニー Lopresti ブライアンをアウトラインのマーク ・ ロジャースを認めることを希望します。国立衛生研究、国立研究所のアレルギーと感染疾患 R01 AI111871 (P.L.L.)、国立心臓、肺、血液研究所 R01 HL106804 (J、ビル ・ アンド ・ メリンダ ・ ゲイツ財団 (J.L.F.、P.L.L.) でに提供されているこの仕事のための資金.バミューダ) 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 |
References
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