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Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET Radiotracer

Published: October 22, 2019 doi: 10.3791/60259
Automatic Translation
1,2,3, 1,2,3, 1,4, 1,4, 1,3, 1, 1, 1,2,3, 1,5, 1,5, 1,2,3
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

Summary

Ce manuscrit décrit deux protocoles d'administration de radiotracer pour FDG-PET (infusion constante et bolus plus perfusion) et les compare à l'administration de bolus. Les résolutions temporelles de 16 s sont réalisables en utilisant ces protocoles.

Abstract

La tomographie fonctionnelle par émission de positrons (fPET) fournit une méthode pour suivre les cibles moléculaires dans le cerveau humain. Avec un analogue de glucose radioactif-étiqueté, 18F-fluordeoxyglucose (FDG-fPET), il est maintenant possible de mesurer la dynamique du métabolisme de glucose avec des résolutions temporelles approchant ceux de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (FMRI). Cette mesure directe de l'absorption de glucose a un énorme potentiel pour comprendre la fonction normale et anormale du cerveau et sonder les effets des maladies métaboliques et neurodégénératives. De plus, les nouvelles avancées dans le matériel hybride MR-PET permettent de capter simultanément les fluctuations du glucose et de l'oxygénation sanguine à l'aide de l'IRMf et de l'AIG-fPET.

La résolution temporelle et le signal-au-bruit des images FDG-fPET dépendent de la critique de l'administration du radiotracer. Ce travail présente deux protocoles alternatifs d'infusion continue et les compare à une approche traditionnelle de bolus. Il présente une méthode pour l'acquisition d'échantillons de sang, le verrouillage du temps TEP, IRM, stimulus expérimental, et l'administration de la livraison traceur non-traditionnel. Utilisant un stimulus visuel, les résultats de protocole montrent des cartes corticales de la réponse de glucose aux stimulus externes à un niveau individuel avec une résolution temporelle de 16 s.

Introduction

La tomographie par émission de positrons (TEP) est une puissante technique d'imagerie moléculaire qui est largement utilisée dans les milieux cliniques et de recherche (voir Heurling et coll.1 pour un examen complet récent). Les cibles moléculaires qui peuvent être imaginées à l'aide de TEP ne sont limitées que par la disponibilité des radiotraceurs, et de nombreux traceurs ont été développés pour imager les récepteurs du métabolisme neuronal, les protéines et les enzymes2,3. En neurosciences, l'un des radiotraceurs les plus utilisés est 18F-fluorodeoxyglucose (FDG-PET), qui mesure l'absorption du glucose, généralement interprété comme un indice du métabolisme du glucose cérébral. Le cerveau humain a besoin d'un approvisionnement constant et fiable de glucose pour satisfaire ses besoins énergétiques4,5, et 70-80% du métabolisme du glucose cérébral est utilisé par les neurones pendant la transmission synaptique6. Les changements au métabolisme cérébral de glucose sont pensés pour initier et contribuer à de nombreuses conditions, y compris les conditions psychiatriques, neurodégénératives, etischémiques 7,8,9. En outre, comme l'utilisation de FDG est proportionnelle à l'activité synaptique10,11,12, il est considéré comme un indice plus direct et moins confondu de l'activité neuronale par rapport au sang plus largement utilisé réponse de résonance magnétique fonctionnelle dépendante du niveau d'oxygénation (BOLD-fMRI). BOLD-fMRI est un indice indirect de l'activité neuronale et mesure les changements dans l'hémoglobine désoxygénée qui se produisent à la suite d'une cascade de changements neurovasculaires suivant l'activité neuronale.

La plupart des études de FDG-PET du cerveau humain acquièrent des images statiques de l'absorption cérébrale de glucose. Le participant se repose tranquillement pendant 10 min, les yeux ouverts dans une pièce sombre. La dose complète de radiotraceur est administrée comme un bolus sur une période de secondes, et le participant se repose ensuite pendant 30 min. Après la période d'apprémoncellement, les participants sont placés au centre du scanner PET, et une image TEP qui reflète la distribution cumulative de FDG au cours des périodes d'apprélance et de numérisation est acquise. Ainsi, l'activité neuronale indexée par l'image PET représente la moyenne cumulative de toute l'activité cognitive sur les périodes d'utilisation et de balayage et n'est pas spécifique à l'activité cognitive pendant l'analyse. Cette méthode a fourni un grand aperçu du métabolisme cérébral du cerveau et de la fonction neuronale. Cependant, la résolution temporelle est égale à la durée d'analyse (souvent 45 min, produisant effectivement une mesure statique de l'absorption de glucose ; ceci compare défavorablement à la réponse neuronale pendant des processus cognitifs et des expériences communes dans la neuroimaging. En raison de la résolution temporelle limitée, la méthode fournit un indice non spécifique de l'absorption du glucose (c.-à-d. non verrouillé à une tâche ou à un processus cognitif) et ne peut pas fournir de mesures de la variabilité à l'intérieur du sujet, ce qui peut conduire à des conclusions scientifiques erronées à Simpson's Paradox13. Le paradoxe de Simpson est un scénario où les relations cerveau-comportement calculées entre les sujets ne sont pas nécessairement indicatives des mêmes relations testées au sein des sujets. En outre, les tentatives récentes d'appliquer des mesures de connectivité fonctionnelle à FDG-PET ne peuvent mesurer que la connectivité entre les sujets. Ainsi, les différences de connectivité ne peuvent être comparées qu'entre les groupes et ne peuvent pas être calculées pour des sujets individuels. Bien qu'il soit discutable ce que exactement les mesures de connectivité à travers le sujet14, il est clair que les mesures calculées entre les sujets, mais pas à l'intérieur des sujets ne peuvent pas être utilisés comme un biomarqueur pour les états de la maladie ou utilisés pour examiner la source de la variation individuelle.

Au cours des cinq dernières années, le développement et l'accessibilité plus large des scanners IRM-PET simultanés de qualité clinique ont suscité un regain d'intérêt pour la recherche sur l'imagerie FDG-PET2 en neurosciences cognitives. Avec ces développements, les chercheurs se sont concentrés sur l'amélioration de la résolution temporelle de FDG-PET pour approcher les normes de BOLD-fMRI (0,5 à 2,5 s). Notez que la résolution spatiale de BOLD-fMRI peut approcher les résolutions submillimétriques, mais la résolution spatiale de FDG-PET est fondamentalement limitée à environ 0,54 mm de pleine largeur à la moitié maximale (FWHM) en raison de la gamme de positron15. Les acquisitions dynamiques de FDG-PET, qui sont souvent utilisées cliniquement, utilisent la méthode d'administration de bolus et reconstruisent les données en mode liste en bacs. La méthode FDG-PET dynamique de bolus offre une résolution temporelle d'environ 100 s (p. ex., Tomasi et al.16). C'est clairement beaucoup mieux par rapport à l'imagerie statique FDG-PET, mais n'est pas comparable à BOLD-fMRI. En outre, la fenêtre dans laquelle la fonction cérébrale peut être examinée est limitée, parce que la concentration de plasma sanguin de FDG diminue peu de temps après le bolus est administré.

Pour élargir cette fenêtre expérimentale, une poignée d'études17,18,19,20,21 ont adapté la méthode d'infusion radiotracer précédemment proposé par Carson22, 23. Dans cette méthode, parfois décrite comme «fDG-PET fonctionnel» (FDG-fPET, analogue à BOLD-fMRI), le radiotracer est administré comme une perfusion constante au cours de l'ensemble du TEP (90 min). L'objectif du protocole d'infusion est de maintenir un approvisionnement constant en plasma de FDG pour suivre les changements dynamiques dans l'absorption de glucose à travers le temps. Dans une étude de preuve de concept, Villien et autres21 ont employé un protocole constant d'infusion et LE PET simultané de MRI/FDG-f pour montrer des changements dynamiques dans l'absorption de glucose en réponse à la stimulation de damier avec une résolution temporelle de 60 s. Des études ultérieures ont utilisé cette méthode pour montrer fDG-fPET (c.-à-d. verrouillé dans le temps à un stimulus externe19) et fDG-fPET lié aux tâches (c.-à-d., pas verrouillé dans le temps à un stimulus externe17, 18) absorption de glucose. En utilisant ces méthodes, FDG-fPET résolutions temporelles de 60 s ont été obtenues, ce qui est une amélioration substantielle par rapport aux méthodes de bolus. Les données préliminaires montrent que la méthode d'infusion peut fournir des résolutions temporelles de 20 à 60 s19.

Malgré les résultats prometteurs de la méthode d'infusion constante, les courbes de radioactivité plasmatique de ces études montrent que la méthode d'infusion n'est pas suffisante pour atteindre un état stable dans le délai d'un balayage de 90 min19,21. En plus de la procédure de perfusion constante, Carson22 a également proposé une procédure hybride bolus/perfusion, où l'objectif est d'atteindre rapidement l'équilibre au début de l'analyse, puis de maintenir les niveaux de radioactivité plasmatique à l'équilibre pour le durée de l'analyse. Rischka et coll.20 ont récemment appliqué cette technique à l'aide d'un bolus de 20 % plus une perfusion de 80 %. Comme prévu, la fonction d'entrée artérielle a rapidement augmenté au-dessus des niveaux de base et a été soutenue à un taux plus élevé pendant une plus longue période, par rapport aux résultats utilisant une procédure de perfusion seulement19,21.

Cet article décrit les protocoles d'acquisition pour l'acquisition des balayages de FDG-fPET à haute résolution temporelle utilisant l'administration de radiotracer d'infusion-seulement et de bolus/perfusion de radiotracer. Ces protocoles ont été développés pour une utilisation dans un environnement simultané IRM-PET avec un temps d'acquisition de 90 à 95 min19. Dans le protocole, des échantillons de sang sont prélevés pour quantifier la radioactivité du sérum plasmatique pour la quantification ultérieure des images de TEP. Bien que le protocole se concentre sur l'application de méthodes de perfusion pour la neuroimagerie fonctionnelle à l'aide de BOLD-fMRI/FDG-fPET, ces méthodes peuvent être appliquées à n'importe quelle étude FDG-fPET indépendamment du fait que l'IRM simultanée, BOLD-f MrI, la tomographie calculée (CT), ou d'autres neuroimages sont acquises. La figure 1 montre le diagramme de flux des procédures dans ce protocole.

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Protocol

Ce protocole a été examiné et approuvé par le Comité d'éthique de la recherche humaine de l'Université Monash (numéro d'approbation CF16/1108 - 2016000590) conformément à la Déclaration nationale australienne sur la conduite éthique dans la recherche humaine24. Des procédures ont été développées sous la direction d'un physicien médical accrédité, d'un technologue en médecine nucléaire et d'un radiographe clinique. Les chercheurs devraient se référer à leurs experts locaux et des lignes directrices pour l'administration du rayonnement ionisant chez l'homme.

1. Matériel et personnel requis

  1. Consultez la Table des matériaux pour la salle des scanners, le laboratoire de radiochimie et les documents généraux. Un fournisseur commercial a été utilisé pour le radiotraceur.
  2. Dans l'environnement simultané MRI-PET, utilisez quatre personnes : un radiographe (RG) pour faire fonctionner le scan, un technologue en médecine nucléaire (NMT) pour superviser l'administration du radiotraceur et l'acquisition d'échantillons de sang, un assistant de laboratoire (LA) pour faire tourner le sang, et un assistant de recherche (RA) chargé de superviser la conception expérimentale et la présentation de stimulus.

2. Préparation

  1. Préparation des doses traceurs par le NMT
    1. Calculez le volume d'infusion qui sera administré au cours de l'analyse. Dans ce protocole, le taux d'infusion est de 0,01 ml/s sur 95 min. Ainsi, dans un balayage de 95 min, les participants reçoivent 0.01 mL/s x 60 s x 95 min '57 mL.
    2. Calculez la dose de traceur qui sera diluée dans la solution saline administrée. Dans ce protocole, une dose totale de 260 MBq est administrée au participant de plus de 95 min. Cette dose a été choisie pour limiter l'exposition aux radiations à 4,9 mSv, afin de rester dans la catégorie du « risque de faible niveau » selon les lignes directrices de l'Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency (ARPANSA) pour l'exposition des humains aux rayonnements ionisants25. Décroissance correcte 260 MBq du point d'infusion moyenne (47,5 min) à T0. Utilisation de l'équation 1, résoudre pour A0

      Là où At est la radioactivité (MBq) au milieu de l'infusion, A0 est la radioactivité initiale, et est la désintégration radioactive constante spécifique au traceur. Pour FDG, la valeur de 0,693/T1/2. T1/2 est la demi-vie de 18F (110 min).
      REMARQUE : Dans cet exemple, At 260 MBq, 0,693/110, et t -47,5, donc A0 à 350,942 MBq.
    3. Calculez la dose de radiotraceur requise pour le sac salin de 100 ml qui sera utilisé pour administrer la dose au participant. Le radiotraceur requis pour le sac salin est dilué jusqu'à un volume total de 5 ml et élaboré dans une seringue de 5 ml. Par conséquent, pour le sac salin de 100 ml, le facteur de dilution est le volume de salin (100 ml) en plus du volume de 5 ml de la seringue avec radiotracer. Ce volume total de 105 ml est divisé par le volume d'infusion de 57 ml (c.-à-d. 105 ml/57 ml à 1,842). Ainsi, la radioactivité totale dans un volume de 5 ml requis pour l'ajout du sac de 100 ml est A0 x le facteur de dilution (c.-à-d., 350.942 MBq x 1.842 -646.44 MBq). Ajouter aseptiquement le radiotracer au sac salin.
      REMARQUE : Il est important de noter que l'activité calculée de 646,44 MBq qui est ajoutée au sac salin est l'activité requise au début de l'infusion. Généralement, les doses pour ce protocole sont préparées entre 15 min à 1 h avant l'administration. Par conséquent, il est important de tenir compte de la désintégration du radio-isotope. Équation 1 en 2.1.2. peut être utilisé pour expliquer cela, où le temps (t) est le nombre total de minutes de la préparation de la dose à quand l'activité sera administrée, At 646,44 MBq, en résolvant pour A0.
    4. Préparer la dose d'amorçage. Retirez 20 mL du sac dans une seringue et plafonnez-le. Calibrer cette seringue de 20 ml et l'étiquette. La seringue est calibrée comme une vérification de référence pour s'assurer que la radioactivité s'est également dispersée dans le sac salin.
    5. Préparer la dose. À l'aide d'une seringue de 50 ml, retirer 60 ml du sac et du bouchon avec un bouchon Combi rouge. Cette seringue n'est pas calibrée, car la concentration de la radioactivité est connue depuis le moment où elle a été ajoutée au sac salin (étape 2.1.3). Conservez les deux seringues dans le laboratoire de radiochimie jusqu'à ce qu'elles soient prêtes à être numérisées.
      REMARQUE : Il est possible de tirer un volume de 60 ml dans une seringue de 50 ml, car les seringues Terumo sont marquées à 20 % au-dessus du volume étiqueté (c.-à-d. qu'une seringue de 50 ml est marquée à 60 ml).
    6. Préparer la dose de référence. Remplir un flacon volumétrique de 500 ml d'environ 480 ml d'eau distillée. Dessinez 10 MBq de 18F-FDG dans une seringue, corrigée de la carie à l'heure de début de l'analyse (à l'aide de l'équation 1) et ajoutez-la au flacon. Garnir le volume jusqu'à la marque de 500 ml avec plus d'eau distillée et bien mélanger. Affix étiquette sa seringue avant et après l'étalonnage.
  2. Préparation de la salle de scanner par le NMT
    1. Une fois que le participant est placé dans le scanner, il y a très peu de place pour manipuler ou récupérer la ligne pour l'infusion ou des échantillons de sang si le blocage se produit. Préparer la salle de scanner pour minimiser les risques de blocage de la ligne.
    2. Assurez-vous que tout l'équipement de collecte de sang est à portée de main du site de collecte. Placer les sous-coussins à l'extrémité de la canule et sur n'importe quelle surface qui tiendra des récipients de sang. Placez les bacs pour les déchets réguliers et les déchets biodangereux à portée de main du site de collecte de sang.
  3. Préparation de la pompe à perfusion par le NMT
    1. Installez la pompe à perfusion dans la salle de scanner sur le côté qui sera reliée au participant. Construisez des briques de plomb autour de la base de la pompe et placez le bouclier de plomb devant la pompe. Connectez le tube de la pompe à perfusion qui délivre l'infusion au participant et assurez-vous que le taux d'infusion correct a été entré. Pour ce protocole, le taux est de 0,01 mL/s.
    2. Amorcer le tube avant qu'il ne soit relié à la canule du participant. Connectez la dose d'amorçage de 20 ml à la pompe à perfusion. À l'extrémité du tube qui sera relié au participant, attachez un robinet à trois voies et une seringue vide de 20 ml. Assurez-vous que le robinet est positionné pour permettre à la solution 18F-FDG de s'écouler de la dose d'amorçage à travers le tube et de recueillir uniquement dans la seringue vide.
    3. Préinitialisez la pompe à perfusion pour amorcer un volume de 15 ml. Sélectionnez le bouton Prime sur la pompe et suivez les invites pour amorcer la ligne.
    4. Fixez la seringue de 50 ml à la pompe à perfusion à la place de la dose d'amorçage. La dose préférentielle de 15 ml sur le robinet à trois voies peut y rester jusqu'à ce que le participant soit prêt à être connecté à la pompe.
  4. Préparation des participants par le NMT, la RA et le RG
    1. Conseillez aux participants de jeûner pendant 6 h et de ne consommer que de l'eau (environ deux verres), avant l'analyse.
    2. Demandez à l'AR de mener les procédures de consentement et d'acquérir des mesures supplémentaires (p. ex., enquêtes démographiques, piles cognitives, etc.). Demandez au NMT et au RG de procéder aux écrans de sécurité, au NMT pour l'examen de l'innocuité de la TEP (p. ex., exclusion pour grossesse, diabète, chimiothérapie ou radiothérapie au cours des 8 semaines précédentes et allergies connues) et à l'innocuité des participants à l'examen des RG pour la numérisation par IRM (p. ex., l'exclusion pour la grossesse, les implants métalliques médicaux ou non médicaux, les implants dentaires non amovibles, la claustrophobie).
    3. Cannulelement du participant.
      1. Utilisez deux canules : l'une pour l'administration de la dose et l'autre pour l'échantillonnage du sang. La canule la plus appropriée varie d'un participant à l'autre, mais la veine la plus appropriée devrait être réservée à la collecte de sang. Une canule de 22 G est la taille minimale préférée. Recueillir un échantillon de sang de base de 10 ml pendant la cannulation. Débranchez toutes les bouffées de chaleur salines sous pression pour maintenir la patency de la ligne.
      2. Testez le taux de sucre dans le sang du participant et d'autres mesures sanguines de base (p. ex., l'hémoglobine) à partir de l'échantillon de référence.
  5. Positionnement des participants dans le scanner par le RG et le NMT
    1. Demandez à la RG de positionner le participant au scanner. Pour les longs scans, il est impératif d'assurer le confort afin de réduire le risque de décrochage du participant et le mouvement artefact en raison de l'inconfort. Le participant doit être recouvert d'une couverture jetable pour maintenir une température corporelle confortable.
    2. Demandez au NMT de rincer la canule pour s'assurer qu'elle est brevete avec une résistance minimale avant de connecter la ligne d'infusion. Une fois connecté, le tube peut être légèrement scotché près du poignet. Demandez au participant de garder son bras redressé. Utilisez des supports tels que de la mousse ou des coussins pour plus de confort. Demandez au NMT également de vérifier la canule qui sera utilisée pour les échantillons de plasma pour s'assurer qu'il est en mesure de retirer le sang avec une résistance minimale. Il peut être nécessaire de connecter un tube d'extension apprêté à la saline normale pour rendre la canule plus accessible pendant que le participant est dans le scanner. Si cela est nécessaire, il faut vérifier les fuites.
    3. Une fois que le sujet est dans le scanner alésage, avoir le NMT vérifier qu'ils ont un accès approprié aux deux canules.
    4. Demandez au NMT d'aviser le RG et la PR s'il y a des problèmes avec la canule de collecte de sang, la canule d'infusion ou la pompe à perfusion (p. ex. occlusion, batterie, extravasation) à tout moment pendant l'analyse.

3. Scanner le participant

  1. Démarrage de l'analyse avec le NMT, RG, et RA
    1. Au début de l'analyse, placez le NMT dans la salle du scanner pour surveiller l'équipement d'infusion. Assurez-vous que le NMT porte une protection auditive et utilise le bouclier de barrière pour minimiser l'exposition aux radiations de la dose dans la mesure du possible.
    2. Pendant que le RG effectue l'analyse de localisation pour s'assurer que le participant est dans la bonne position, vérifiez les détails de l'acquisition de TEP (p. ex., durée d'analyse, collecte de données en mode liste, isotope correct).
    3. Concevoir le protocole de sorte que l'acquisition de TEP commence avec la première séquence d'IRM. Le RG prépare et démarre la séquence IRM. L'heure de début de l'acquisition de TEP de 95 min est verrouillée au début de la séquence D'IRM. Au besoin, le NMT doit livrer le bolus au moment de l'acquisition de PET (figure 1).
    4. Démarrez la pompe à perfusion. Le RG doit signaler au NMT (p. ex., via une enseigne pouce-vers le haut) de démarrer la pompe 30 s après le début de l'acquisition de TEP. Ce protocole démarre la pompe à perfusion 30 s après l'heure de début de l'analyse pour fournir un tampon de sécurité en cas de défaillance de l'analyse. Cela garantit également que la première image prise lors de l'analyse DETE indexe le cerveau avant l'administration du radiotraceur pour la collecte complète de données sur la courbe d'activité temporelle. Demandez au NMT d'observer la pompe pour s'assurer qu'elle a commencé à infuser le 18F-FDG et qu'il n'y a pas d'occlusion immédiate de la ligne.
    5. Demandez à la PR d'initier un stimulus externe à l'heure convenue (c.-à-d. au début d'un bloc fonctionnel d'exécution/expérimental) et de calculer les temps pour les échantillons de sang. Un exemple de formulaire d'enregistrement est affiché dans le Supplément 1. Demandez à l'AR de calculer l'heure prévue de chaque échantillon de sang et de fournir des copies au NMT et à l'assistant de laboratoire (LA). Demandez à la PR de s'assurer que le NMT prélève les échantillons de sang à peu près au bon moment et surveille l'équipement (p. ex. pompe à perfusion, stimulus) pour déceler tout signe d'erreur.
  2. Prélever des échantillons de sang à intervalles réguliers
    1. Demandez au NMT et à la RA de prélever un échantillon toutes les 10 min. Il y a habituellement 10 échantillons au total, sans compter l'échantillon de référence.
    2. Si vous acquiez des IRM simultanément avec des TEP, ayez la protection auditive d'usure NMT lorsque vous entrez dans la salle du scanner.
    3. Demandez au NMT de porter des gants et de tamponner la pointe de la canule. Pendant que le site de la canule sèche, ouvrez une seringue de 5 ml et une seringue de 10 ml, un vacutainer et une chasse d'eau saline de 10 ml.
    4. À l'aide de la seringue de 5 ml, retirer 4-5 ml de sang frais et jeter la seringue dans les déchets de biorisque.
    5. À l'aide de la seringue de 10 ml, retirer jusqu'à 10 ml de sang. Le volume peut être limité par la facilité avec laquelle le sang peut être retiré. Il est important de minimiser toute résistance causant par la suite des dommages aux globules rouges qui peuvent hémolyser. Au point médian de la collecte, ayez le signal NMT à la RA, qui marquera ce temps sur le formulaire d'enregistrement (Supplément 1) comme le temps «réel» de l'échantillon.
    6. Connectez la seringue de 10 ml au vacutainer, puis déposez le sang dans le tube sanguin pertinent.
    7. Rincer rapidement la canule avec 10 ml de salin, déconnecté sous pression, afin de minimiser toute chance de coagulation de la ligne.
    8. Acquetre prendre l'échantillon de sang au laboratoire de radiochimie pour analyse.
  3. Faire tourner le sang par le LA
    1. Demandez à la LA d'obtenir tout l'équipement prêt (tableau 1) et être porter des gants. Disposer de trois supports pour les échantillons : un pour les tubes sanguins, un pour la pipetilisation de l'échantillon et un pour les échantillons remplis de pipettes (avant et après le comptage).
      1. Demandez à la LA de changer régulièrement de gants tout au long de la procédure, en particulier lors de la manipulation du tube de comptage. Si le LA a une contamination par le plasma radioactif sur ses gants, il peut être transféré au tube de comptage et augmenter faussement le nombre de comptages enregistrés de l'échantillon.
    2. L'échantillon de sang peut être placé dans la centrifugeuse comme la disponibilité des ressources de dotation le permet, parce que le temps que l'échantillon de sang a été prélevé, et le temps qu'il a été compté a été noté. Faire tourner tous les échantillons à une force centrifuge relative de 724 x g. Les réglages de centrifugeuse utilisés pour ce protocole sont de 2 000 tr/min pendant 5 min avec les courbes d'accélération et de décélération fixées à huit.
    3. Une fois que l'échantillon a été mis en œil, placez le tube dans le porte-tuyaux. Retirez le bouchon du tube pour ne pas perturber la séparation de l'échantillon. Placez un tube de comptage étiqueté dans le rack. L'étiquette doit correspondre au tube sanguin.
    4. Assurez-vous que la pointe est solidement attachée à la pipette. Ayez un mouchoir prêt pour les gouttes. Steadily pipette 1000 L de plasma du tube sanguin, le transfert au tube de comptage, et remplacer les couvercles sur le tube de comptage et tube de sang.
    5. Placez le tube de comptage dans le comptoir du puits et comptez pendant 4 min. Enregistrez l'heure de début de comptage sur la feuille d'enregistrement (« temps de mesure ») pour chaque échantillon. Ceci est nécessaire pour les corrections ultérieures à l'heure de début de l'acquisition PET. À des moments ultérieurs au cours de l'analyse, demandez à la LA d'effectuer chaque étape en succession rapide pour éviter un arriéré d'échantillons.
    6. Jetez tous les déchets de produits sanguins dans des sacs de biorisque.

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Representative Results

Méthodes spécifiques à l'étude
Ici, des détails spécifiques à l'étude pour les résultats représentatifs sont rapportés. Ces détails ne sont pas essentiels à la procédure et varieront d'une étude à l'autre.

Participants et conception des tâches
Les participants (n ' 3, tableau 2) ont subi une étude simultanée BOLD-fMRI/FDG-fPET. Comme ce manuscrit se concentre sur le protocole d'acquisition de TEP, les résultats de l'IRM ne sont pas communiqués. Les participants ont reçu 260 MBq de 18F-FDG au cours d'une analyse de 95 min. Le participant 1 a reçu la dose complète comme bolus au début de l'analyse. Le participant 2 a reçu la dose dans un protocole d'infusion seulement. Le participant 3 a reçu la même dose avec un bolus hybride de 50 % plus 50 % d'infusion. Pour les protocoles d'infusion seulement et de bolus/perfusion, la durée d'infusion était de 50 min.

La tâche a été présentée dans une conception de bloc intégré (Figure 2)19. Cette conception a été précédemment montrée pour fournir le contraste simultané pour les donnéesBOLD-fMRI et FDG-fPET. En bref, la tâche alternait entre 640 blocs de damier clignotants et 320 blocs de repos. Cette alternance lente offre uncontraste FDG-f PET. Ces paramètres de chronométrage ont été entrés dans les modèles linéaires généraux de premier niveau au cours de l'analyse. Dans les blocs de damier de 640, le damier et les périodes de repos ont alterné à un taux de 20 s sur/20 s off. Cette alternance rapide, qui convient à BOLD-fMRI, sera, nous l'espérons, détectable avec FDG-fPET avec des progrès futurs d'analyse et de reconstruction. Dans ce protocole, les périodes de repos étaient avec des yeux ouverts, fixés sur une croix centralement présentée sur l'écran.

Acquisition et traitement d'images
Des images MR et PET ont été acquises sur un MMR Siemens 3T Biograph. Les données PET ont été acquises en mode liste. Les IRM et TEP ont été acquises dans l'ordre suivant (détails fournis uniquement pour les images pertinentes au manuscrit actuel) : (i) T1-weighted 3D MPRAGE (TA 7,01 min, TR - 1 640 ms, TE 2,34 ms, flip angle ' 8 ', FOV ' 256 x 256 mm2, taille voxel ' 1 x 1 x 1 mm 2/3, 176 tranches, acquisition sagittale; (ii) FLAIR pondéré en T2 (TA à 5,52 min); (iii) QSM (TA 6,86 min); (iv) carte de champ de gradient TA 1,03 min; (v) Correction de l'atténuation MR Dixon (TA à 0,39 min, TR à 4,1 ms, TE en phase de2,5 ms, phased'élimination de l'ET à 1,3 ms, angle de bascule à 10 degrés); (vi) Images écho-planaires pondérées par T2 (EPI) (TA 90,09 min), correction de phase P-A (TA à 0,36 min); (vii) UTE (TA à 1,96 min). Le sursis de l'acquisition de TEP a été bloqué au commencement des IDES T2MD.

Les images structurelles pondérées en T1 ont été recadrées au cou à l'aide de FSL-robustfov26, biais corrigé à l'aide de n .427, et le cerveau extrait à l'aide d'ANTs28,29 avec des modèles OASIS-2030,31. Les images pondérées en T1 ont été normalisées de façon non linéaire à un modèle MNI de 2 mm à l'aide des ANT32 avec le paramètre par défaut défini par antsRegistrationSyN.sh.

Ce manuscrit a examiné les résultats dynamiques de FDG-fPET avec la taille de bac 16 s. Toutes les données ont été reconstruites hors ligne à l'aide de Siemens Syngo E11p et corrigées pour atténuation à l'aide de pseudoCT33. L'algorithme ordinaire de maximisation des attentes de sous-ensembles classés Poisson (OP-OSEM) avec fonction de propagation de points (PSF)modélisation 34 a été utilisé avec trois itérations, 21 sous-ensembles, et 344 x 344 x 127 (taille du voxel: 2,09 x 2,09 x 2,03 mm3) reconstruction taille de matrice. Un post-filtrage Gaussien 3D de 5 mm a été appliqué sur les images finales reconstruites.

Le réalignement spatial a été effectué sur les images dynamiques FDG-fPET à l'aide de FSL MCFLIRT35. Une image FDG-PET moyenne a été dérivée de l'ensemble des séries chronologiques dynamiques et rigoureusement normalisée à l'image haute résolution de l'individu T1-weighted utilisant des outils avancés de normalisation (ANT)32. Les images dynamiques DeG-fPET ont ensuite été normalisées à l'espace De l'INM à l'aide de la transformation rigide en combinaison avec la chaîne non linéaire T1 à MNI.

Des modèles linéaires généraux de premier niveau ont été estimés à l'aide du SPM12 (Wellcome Centre for Human Neuroimaging) avec le temps de l'événement (checkerboard sur, fixation) modélisé comme l'effet d'intérêt. L'utilisation moyenne dans une région témoin, le cortex frontopolaire (gauche et droite FP1/236), a été inclus comme covariate. Le modèle n'incluait pas la normalisation globale, le filtre à passage élevé, la convolution avec la réponse hémodynamique, le modèle autorégressif ou le seuil de masquage. Un masque explicite du cortex visuel en hOC1-5 (hOC1,2,3d,3v,4d,4la4lp,4v,537,38,39; SPM Anatomy Toolbox v 2.2b40,41,42) a été inclus dans le modèle pour limiter l'estimation du modèle aux régions d'intérêt (ROI). Dans l'environnement clinique, plusieurs régions sont analysées à l'aide d'atlas cérébraux. Les contrastes T ont été utilisés pour estimer les cartes paraparamètres de l'activité au niveau individuel, libéralement seuils à p ' 0,1 (non corrigé), k '50 voxels. Les résultats pour chaque individu sont également indiqués à plusieurs seuils dans le Supplément 2.

Résultats de la concentration de radioactivité plasmatique
La courbe de concentration de radioactivité plasmatique pour chaque participant est donnée à la figure 3. La plus grande concentration maximale de radioactivité plasmatique (3,67 kBq/mL) a été obtenue à l'aide de la méthode du bolus. L'inspection visuelle de la figure 3 montre que le pic se produit dans les 10 premières minutes du protocole, et la concentration diminue par la suite. Notez que les protocoles qui utilisent l'échantillonnage artériel ou automatisé à un taux inférieur à 1 min trouveront probablement une concentration maximale de plasma dans la première minute. Le retard ici est parce que le premier échantillon de sang a été prélevé à 5 min post-bolus. À la fin de la période d'enregistrement, la radioactivité plasmatique était de 35 % du pic (1,28 kBq/mL). Le protocole par perfusion seulement a atteint un maximum (2,22 kBq/mL) à 50 min, à la fin de la période d'infusion. À la fin de la période d'enregistrement, la concentration était maintenue à 68 % de son sommet (1,52 kBq/mL). Comme le protocole bolus-seulement, le protocole bolus/infusion a atteint sa concentration maximale de radioactivité de plasma (2.77 kBq/mL) dans les 5 premières minutes. À la fin de la période d'enregistrement, la concentration de bolus/perfusion était de 53 % du pic (1,49 kBq/mL).

Qualitativement, des niveaux de radioactivité de plasma ont été soutenus pendant la plus longue durée dans le protocole de bolus/perfusion. Les protocoles d'infusion seulement et de bolus/perfusion montrent une réduction apparente de la radioactivité lorsque la période d'infusion se termine (50 min). Comparant visuellement les protocoles bolus-seulement et bolus/perfusion, la radioactivité de plasma était plus petite dans bolus-seulement contre bolus/infusion par 40 min post-injection. De façon critique, la radioactivité plasmatique était peu variée pendant une période d'environ 40 min dans le protocole bolus/infusion. En revanche, ni le protocole d'infusion-seulement ni bolus-seulement ne montrent une période qualitativement soutenue d'activité cohérente.

Résultats du signal PET
Les cartes de paramètres au niveau individuel du modèle linéaire général, le signal TEP et la réponse ajustée GLM, et les erreurs sont affichées dans la figure 4. Les cartes de paramètres sont également indiquées à différents seuils statistiques dans le Supplément 2.

La figure 4ii montre le signal TEP tout au long de la période d'analyse (c.-à-d. à travers les périodes de stimulation et de repos) dans le cortex visuel bilatéral (hOC1-5) et dans la région témoin (pôle frontal, FP1/2) pour les trois protocoles d'administration. Qualitativement, le participant au bolus/perfusion a montré des différences plus claires entre les ROI, par rapport aux participants bolus-seulement et à l'infusion seulement. Pour le protocole bolus/infusion, le retour sur investissement frontopolaire a montré l'intensité d'image la plus élevée, avec la plus faible pour hOC4. Pour le participant à bolus seulement, il y avait une tendance similaire, avec hOC5 et FP1/2 montrant la plus forte intensité, avec hOC4 montrant le plus bas. Pour le participant à l'infusion seulement, le FP1/2 et le hOC5 droit ont montré la plus forte intensité, avec peu de différence entre les AUTRES ROI.

L'inspection visuelle de la figure 4ii suggère que dans le protocole de bolus seulement, il y a une forte augmentation du signal suivant le bolus. La pente de l'auto-prise est relativement rapide dans les 20 à 30 prochaines années, mais le taux d'apaisement diminue pendant le reste de la période de mesure. Dans le protocole bolus/infusion, il y a une forte augmentation de l'absorption au début de l'analyse qui est de plus petite ampleur que dans le protocole bolus-seulement, et l'absorption continue à un taux comparativement plus rapide pour la durée de l'analyse. À la fin de la période d'enregistrement, le protocole bolus/infusion montre une plus grande absorption que le protocole bolus-seulement. En comparaison, le protocole par perfusion seulement montre un signal faible pour les 40 premières min de l'analyse, et l'absorption maximale est sensiblement inférieure au protocole bolus-seulement ou bolus/perfusion. L'augmentation est la plus rapide dans la première min de l'analyse et ralentit pour le reste de la période d'enregistrement.

Cartes de paramètres et résultats de réponse ajustés
Figure 4i montre les cartes T de niveau individuel pour les trois protocoles d'administration. La figure 4iii montre la réponse et l'erreur du modèle linéaire général au niveau du voxel de pointe pour chaque sujet. Notez que pour le protocole d'infusion seulement (Figure 4Biii), l'échelle est plus grande que pour les protocoles bolus-seulement et bolus/perfusion. En outre, pour le protocole d'infusion seulement, le signal pendant le premier bloc de repos était proche de zéro, car très peu du traceur avait été administré pendant ce temps, et l'estimation linéaire générale du modèle a échoué lors de l'examen de ce bloc. Ainsi, le modèle linéaire général a été estimé pour ce participant à partir du premier bloc de tâche, et la réponse ajustée est montrée dès le début de la première période de damier.

Pour visualiser les effets de tâche à travers le temps, les données de cours temporelles pour chaque sujet ont été extraites (premier eigenvariate) et l'inverse du coefficient de variation (écart moyen/standard) a été calculé pour chaque bloc. L'inverse du coefficient de variation se rapproche du rapport signal-bruit. Comme on peut le voir à partir de la figure 5, le signal a augmenté à peu près linéairement au cours de la période d'enregistrement pour les trois protocoles. La pente de la ligne était la plus élevée pour le protocole par perfusion seulement (m à 2,794), intermédiaire pour le bolus seulement (1,377) et la plus petite pour le protocole bolus/perfusion (1,159).

Figure 1
Figure 1 : Diagramme de procédures pour les expériences FDG-fPET. En haut : procédures de présélection des participants avant le recrutement. En bas : procédures pour les protocoles bolus-seulement (gauche), infusion-seulement (centre), et bolus/perfusion (droite). Le membre du personnel responsable de chaque procédure est répertorié entre parenthèses. Les identificateurs de section se réfèrent aux sections du texte où la procédure est décrite. L'EXCL indique les critères d'exclusion des participants, que ce soit pour l'incompatibilité de la RM ou de la TEP, ou ne répondant pas aux exigences d'entrée à l'étude (p. ex., exigences cognitives et psychologiques). NMT - Technologue en médecine nucléaire, RA et Assistant de recherche, RG et Radiographer, LA - Assistant de laboratoire. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Paramètres de synchronisation et radioactivité plasmatique prévue à partir des trois protocoles. Les traces rouges, vertes et bleues représentent les courbes de radioactivité plasmatique présumées pour les protocoles bolus, perfusion et bolus/perfusion, respectivement. Notez que ces traces sont à des fins illustratives seulement. Voir Figure 3 pour les courbes de radioactivité plasmatique obtenues. Les paramètres de synchronisation sont superposés pour montrer le moment relatif de la tâche par rapport à la radioactivité plasmatique prévue. La conception de bloc intégré (Jamadar et al., 201919) a une alternance lente (10/5 min) entre la stimulation du damier et le repos ouvert des yeux. Enchâssée dans les blocs 'on' est une alternance rapide (20 s) sur / hors conception. L'alternance lente offre un contraste FDG-fPET. L'alternance rapide offre le contraste BOLD-fMRI. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Courbes de radioactivité plasmatique pour les trois participants. La décadence a été corrigée au moment où le sang a été échantillonné. La flèche indique la cessation de l'infusion pour les protocoles d'infusion seulement et de bolus/perfusion. Le temps est dans quelques minutes. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Cartes de paramètres au niveau individuel du modèle linéaire général, signal TEP et gLM de réponse et d'erreur. (i) Cartes de paramètres statistiques individuels (T) pour chacun des trois sujets, seuils à p (non corrigé) lt; 0,1, k '50 voxels. (ii) Signal TEP à travers le cortex visuel dans les régions d'intérêt : cinq zones de contrôle occipital (hOC1 gauche et droite, hOC3d/3v, moyenne 4d/4la/4lp/4v, hOC5) et frontale (moyenne gauche et droite FP1/2). Notez que les régions de gauche sont affichées en lignes solides, les régions de droite indiquées en pointillés. (iii) Modèle d'ajustement et d'erreur à travers le temps pour le pic d'activité dans chaque sujet. La flèche indique la fin de la période d'infusion. (Aiii) bolus-seulement activité de pointe Coordonnées de l'INM (-24, -100, 12), T 4,07; infusion seulement (Biii) activité de pointe Coordonnées de l'INM (10, -86, 12), T 4,25; coordonnées d'activité de pointe bolus/perfusion (26, -65, -10), T 5,17. Notez que pour le protocole d'infusion seulement, le modèle n'a pas pu être estimé pour la première période de repos en raison d'un signal très faible. Notez également l'échelle plus grande pour le protocole d'infusion-seulement comparé aux protocoles bolus-seulement et de bolus/perfusion. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Rapport signal/bruit tout au long de la période d'enregistrement. L'intrigue montre l'inverse du coefficient de variation (moyenne/SD) du premier eigenvariate de l'activité dans le voxel de pointe dans chaque bloc de damier. SD - déviation standard. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Participant 1 Participant 2 Participant 3
Protocole d'administration bolus seulement perfusion seulement bolus/infusion
Age (années) 18 19 19
Sexe F m F
La main R R R
Années d'éducation 12 14 14
Maladie psychiatrique actuelle de l'Axe I aucun aucun aucun
Antécédents de maladies cardiovasculaires aucun aucun aucun
Médicaments réguliers aucun aucun aucun

Tableau 1 : Renseignements démographiques pour les trois participants.

Supplément 1 : Formulaire d'enregistrement des participants par exemple. Dans ce protocole, la PR est responsable de l'enregistrement de l'heure de début de bolus et de perfusion et du calcul de l'heure des échantillons de sang. La RA fournit ensuite des copies de ce formulaire au NMT et À Los Angeles. Au cours de l'expérience, la PR enregistre les heures où les échantillons ont été prélevés pour la correction ultérieure de la désintégration. Le LA enregistre l'heure de mesure et les valeurs de mesure dans la section Notes. S'il vous plaît cliquez ici pour voir ce fichier (Clic droit pour télécharger).

Supplément 2 : Variabilité des cartes de paramètres statistiques avec différents seuils statistiques. Les résultats sont présentés en tranches à une gamme de seuils allant de 1,0 à 0,05 f. S'il vous plaît cliquez ici pour voir ce fichier (Clic droit pour télécharger).

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Discussion

FDG-PET est une technologie d'imagerie puissante qui mesure l'absorption du glucose, un indice du métabolisme du glucose cérébral. À ce jour, la plupart des études en neurosciences utilisant FDG-PET utilisent une approche traditionnelle d'administration de bolus, avec une résolution d'image statique qui représente l'intégrale de toute activité métabolique au cours de l'analyse2. Ce manuscrit décrit deux protocoles alternatifs d'administration de radiotraceur : les protocoles d'infusion seulement (p. ex., Villien et coll., Jamadar et al.19,21) et les protocoles hybrides bolus/perfusion (p. ex. Rischka et al.20). Les trois protocoles ont démontré une résolution temporelle de 16 s, verrouillée par temps à un stimulus, au niveau individuel.

Le point critique de la méthode est le début du protocole de numérisation. À ce stade, le début de l'acquisition de PET doit être verrouillé dans le temps au début de la séquence BOLD-fMRI (si vous utilisez simultanément MR-PET), ainsi que le début de la présentation de stimulus. Les initialisations et les durées de stimulation doivent pouvoir être verrouillées au début de l'analyse pour les modèles de premier niveau. Dans le protocole bolus-seulement, le bolus devrait être livré au début de l'acquisition de PET pour capturer le signal de pointe (figure 4). Dans le protocole d'infusion seulement, le début de l'infusion doit être verrouillé à l'acquisition de TEP, afin d'assurer une modélisation précise de l'absorption au premier niveau. Dans le protocole bolus/infusion, le bolus doit être verrouillé dans le temps à l'acquisition de PET, avec l'infusion commençant à une période connue, courte, après le bolus. Pour que les procédures puissent circuler correctement au cours de cette courte période, chacun des membres du personnel (NMT, RG, RA) doit être préparé adéquatement avant le début de l'analyse (figure 1). Il est recommandé de chorégraphier le moment de cette étape critique.

À ce jour, environ 60 sujets ont été testés à l'aide d'un de ces protocoles dans notre laboratoire (le plus grand nombre utilisant le protocole par perfusion seulement). Il existe deux causes courantes d'attrition ou de défaillance d'acquisition. (1) Les chercheurs sont incapables de cannuler le participant en raison de la difficulté à trouver des veines. Pour remédier à cette situation, tous les participants doivent boire au moins deux verres d'eau avant le scan. Si une seule canule peut être obtenue, un prélèvement sanguin est omis pour ce participant. (2) Les participants ne sont pas en mesure de compléter l'analyse. Contrairement à l'IRM, l'acquisition de PET ne peut pas être interrompue et redémarrée. Les causes les plus courantes de retrait des participants à l'analyse sont dues à des pauses toilettes et à des difficultés avec la régulation thermique. Les participants ont signalé que l'obligation de consommer de l'eau avant l'analyse augmente le besoin d'uriner. Ainsi, tous les participants sont tenus de le faire avant la numérisation. Les participants ont également signalé que l'infusion du traceur les laisse très froids, et des frissons sont déclenchés chez certaines personnes. Des études antérieures ont montré que la température ambiante peut influencer l'activité artéfactuelle dans les scans FDG-PET46. Cette question est abordée en utilisant une courtepointe jetable pour tous les participants pendant l'analyse.

Les résultats sont affichés au niveau du sujet individuel pour les trois protocoles d'administration. Comme prévu, la concentration de radioactivité plasmatique sanguine (figure 3) a eu le plus grand pic pour le protocole bolus-seulement, mais la radioactivité la plus soutenue a été obtenue dans le protocole bolus/perfusion. La concentration de plasma était la plus basse pour le protocole d'infusion-seulement. Pour les protocoles d'infusion seulement et de bolus/perfusion, la concentration a diminué au moment où l'infusion a cessé. Le signal TEP à travers les ROIs (Figure 4Bii) a montré le signal le plus important dans le protocole bolus/infusion. Ce participant a également montré la plus nette différenciation entre les ROI. Qualitativement, le signal TEP était le plus faible dans le protocole de perfusion seulement. Il est possible que le protocole d'infusion seulement donnerait de meilleurs résultats dans une expérience plus longue (à la g.50 min). Toutefois, cela augmenterait probablement le taux d'attrition des participants. Dans les modèles linéaires généraux de premier niveau, l'erreur du modèle était beaucoup plus grande dans le protocole d'infusion seulement que dans les protocoles bolus seulement et bolus/perfusion (Figure 4iii). Signal-to-noise pendant les périodes de travail (figure 5) a suggéré que le signal le plus stable tout au long de la période d'enregistrement a été obtenu à l'aide du protocole bolus/perfusion. D'autres études sont nécessaires pour déterminer si ces effets sont maintenus dans un échantillon plus important.

fPET est une méthode relativement nouvelle (d'abord publiée par Villien et coll.21), et les données sont relativement complexes à acquérir par rapport aux approches neuroimaging traditionnelles comme la TEP statique et l'IRM/IRMf. Par conséquent, il y a beaucoup de place pour l'amélioration des protocoles d'acquisition de données. Cette étude présente le protocole d'acquisition pour trois protocoles d'administration de traceur (bolus-seulement, perfusion-seulement, et bolus plus perfusion) et les résultats représentatifs des sujets individuels pour chaque méthode. Dans ce groupe, aucun échantillonnage artériel n'a été effectué en raison de l'invasivité de la procédure et de l'exigence d'un doctorat en chef sur place. Nos analyses d'images ne bénéficient donc pas des informations quantitatives fournies par l'échantillonnage artériel. Notez que Hahn et coll.17 ont trouvé un excellent accord entre l'échantillonnage artériel et veineux pour déterminer le taux métabolique cérébral cortical de glucose (CMRGlc) pour l'infusion constante FDG-fPET. D'autres ouvrages publiés43,44,45 discutent en détail des fonctions d'entrée artériel, veineuse et dérivée de l'image pour le PET.

L'échantillonnage manuel du sang, qu'il soit artériel ou veineux, exige que le personnel entre dans la salle de scanner pendant la numérisation. La plupart des scanners ont un verrouillage RF pour la salle de scanner, ce qui permet au personnel d'accéder à la salle pendant la numérisation sans causer d'artefacts d'interférence électromagnétique dans les images MR. Cependant, le personnel entrant dans la pièce pendant l'analyse peut augmenter l'exposition aux radiations du personnel, causer l'inconfort des participants et augmenter le mouvement des participants et le désengagement des tâches cognitives. Ces facteurs encouragent la collecte d'aussi peu d'échantillons que nécessaire. Prélever des échantillons toutes les 5 à 10 minutes pendant que la dose est administrée est suffisant pour observer la dynamique sanguine à basse fréquence attendue des trois protocoles examinés ici. Cependant, ce taux d'échantillonnage limite la capacité de quantifier les caractéristiques temporelles à haute fréquence, en particulier la taille et la forme exactes du pic suivant l'administration du bolus. Lorsque de telles caractéristiques sont importantes, l'utilisation d'équipement automatisé d'échantillonnage du sang peut être bénéfique.

Enfin, des méthodes traditionnelles de modélisation de la TEP ont été développées pour l'imagerie statique (p. ex., cinétique, Patlak). Plus de travail est nécessaire pour mettre à jour les modèles mathématiques pour l'application aux données fPET.

En résumé, ce manuscrit présente des méthodes alternatives d'administration fDG radiotracer pour la résolution temporelle élevée FDG-PET, avec une résolution de 16 s. Cette résolution temporelle se compare favorablement aux normes actuelles dans la littérature. Hahn et coll., Jamadar et coll., et Villien et coll.17,18,19,21 report FDG-fPET with 1 min resolution, and Rischka et al.20 achieved stable FDG-fPET results with a frame duration of 12 s à l'aide de 20/80% bolus plus perfusion. Le protocole bolus/perfusion présenté ici semble fournir le signal le plus stable pour la plus longue période de temps par rapport aux protocoles bolus-seulement et perfusion-seulement.

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Disclosures

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts. La source de financement n'a pas participé à la conception, à la collecte, à l'analyse et à l'interprétation des données de l'étude.

Acknowledgments

Jamadar est soutenu par un Australian Council for Research (ARC) Discovery Early Career Researcher Award (DECRA DE150100406). Jamadar, Ward et Egan sont soutenus par le Centre d'excellence de l'ARC pour la fonction cérébrale intégrative (CE114100007). Chen et Li sont soutenus par le financement de la Fondation culturelle Reignwood.

Jamadar, Ward, Carey et McIntyre ont conçu le protocole. Carey, McIntyre, Sasan et Fallon ont recueilli les données. Jamadar, Ward, Parkes et Sasan ont analysé les données. Jamadar, Ward, Carey et McIntyre ont écrit la première ébauche du manuscrit. Tous les auteurs ont examiné et approuvé la version finale.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Blood Collection Equipment
--12-15 vacutainers Becton Dickinson, NJ USA 364880 Remain in sterile packaging until required to put blood in tube
--12-15 10mL LH blood collecting tubes Becton Dickinson 367526 Marked with the sample number (e.g., S1, S2…) and subsequently marked with the sample time (e.g., time 0 + x min [T0+x])
--2-15 10mL Terumo syringe Terumo Tokyo, Japan SS+10L These are drawn up on the day of the study and capped with the ampoule that contained the saline
-- pre-drawn 0.9% saline flushes Pfizer, NY, USA 61039117
--12-15 5mL Terumo syringes Terumo Tokyo, Japan SS+05S Remain in sterile packaging until ready to withdraw a blood sample
Safety & Waste Equipment All objects arranged on a plastic chair inside the scanner room on the same side as the arm from which the blood samples will be taken. Biohazard and non-biohazard waste bags to be used. Gloves and waste bags to be easily accessible when preparing the radioactivity in the dispensing area and when pipetting the plasma samples. Biohazard and non-biohazard waste bags to be used. All waste generated is checked with the Geiger counter to ensure that radioactive contaminated waste is stored until it is safe to be disposed of according to Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency (APRANSA) guidelines for Radiation protection series No.6 (2017).
-- Gloves Westlab, VIC, Australia 663-219
-- waste bags Austar Packaging, VIC, Australia YIW6090
--cello underpads ‘blueys’ Underpads 5 Ply Halyard Health, NSW, Australia 2765A
--Blue Sharpie pen Sharpie, TN, USA S30063
Dose Syringes Remain in sterile packaging until ready for use. All syringes used in this facility have an additional 20% volume capacity above the stated volume on the packaging. This is important for the 50mL syringe where the total capacity of 60mL is used
--5mL Terumo Tokyo, Japan SS+05S
-- 20mL Terumo Tokyo, Japan SS+20L
--50mL Terumo Tokyo, Japan SS*50LE
--1 Terumo 18-gauge needle Terumo Tokyo, Japan NN+1838R Remain in sterile packaging until ready to inject [18F]FDG into the saline bag
--100mL 0.9% saline bag Baxter Pharmaceutical, IL, USA AHB1307 Remain in sterile packaging until ready to inject [18F]FDG
Radiochemistry Lab Supplies
--Heraeus Megafuge 16 centrifuge; Rotor Bioshield 720 ThermoScientific MA, USA 75004230 Relative Centrifugal Force = 724 Our settings are 2000RPM for 5mins. Acceleration and deceleration curves set to 8
--Single well counter Laboratory Technologies, Inc. IL, USA 630-365-1000 Complete daily quality control (includes background count) and protocol set to 18F and 4mins. Cross calibration is performed between the well counter, dose calibrator and scanner on a bi-monthly basis.
--Pipette ISG Xacto, Vienna, Austria LI10434 We use a 100-1000 μL set to 1000μL. It is calibrated annually.
--12-15 plasma counting tubes Techno PLAS; SA Australia P10316SU Marked in the same manner as the LH blood tubes
--12-15 pipette tips Expell Capp, Denmark 5130140-1
--3 test tube racks Generic Checked with a Geiger counter to ensure there is no radiation contamination on them
--500mL volumetric flask and distilled water Generic Need approximately 500mL of distilled water to prepare the reference for gamma counting
--Synchronised clocks in scanner room, console and radiochemistry lab Generic Synchronisation checks are routinely completed in the facility on a weekly basis
--Haemoglobin Monitor EKF Diagnostic Cardiff, UK Haemo Control. 3000-0810-6801 Manufacturer recommended quality control performed before testing on participant’s blood sample.
--Glucometre Roche Accu-Chek 6870252001 Accu-Chek Performa is used to measure participant blood sugar levels in mmol/L. Quality control is performed daily using high and low concentration solution control test.
Cannulating Equipment Check expiry dates and train NMT to prepare aseptically for cannulation.
--Regulation tourniquet CBC Classic Kimetec GmBH K5020
--20, 22 and 24 gauge cannulas Braun, Melsungen Germany 4251644-03; 4251628-03; 4251601-03
--tegaderm dressings 3M, MN USA 1624W
--alcohol and chlorhexidine swabs Reynard Health Supplies, NSW Australia RHS408
--0.9% saline 10mL ampoules; for flushes Pfizer, NY, USA 61039117
--10mL syringes Terumo Tokyo, Japan SS+10L
--3-way tap Becton Dickinson Connecta 394600
--IV bung Safsite Braun PA USA 415068
--Optional extension tube, microbore extension set M Devices, Denmark IV054000
Scanner Room Equipment
--Siemens Biograph 3T mMR Siemens, Erlangen, Germany
--Portable lead barrier shield Gammasonics Custom-built MR-conditional lead barrier shield. Positioned at the 2000 Gauss line with the castors locked to provide additional shielding of the radioactivity connected to the infusion pump.
--Infusion pump BodyGuard 323 MR-conditional infusion pump Caesarea Medical Electronics 300-040XP MR-compatible. This model is cleared for use on 1.5 and 3T scanners at 2000 Gauss with castors locked.
--Infusion pump tubing Caesarea Medical Electronics 100-163X2YNKS Tubing is administration set with an anti-siphon valve and male luer lock (REF 100-163X2YNKS).
--Lead bricks Custom built Tested for ferromagnetic translational force
Other Equipment
--Syringe shields Biodex, NY USA Custom-built There is a 5mL tungsten syringe shield that is MR-safe, as well as a 50mL lead shield that has been tested for ferromagnetic attraction prior to use in the MR-PET scanner. It is used to transport the radioactive dose from the radiochemistry lab into the scanner to minimise radiation exposure to the NMT.
--Geiger counter Model 26-1 Integrated Frisker Ludlum Measurements, Inc. TX USA 48-4007 This is calibrated annually and used to monitor potential contamination and waste. It is not taken into the MR-PET scanner.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Comportement Numéro 152 tomographie par émission de positrons TEP fluorodeoxyglucose FDG perfusion constante bolus plus perfusion perfusion lente oxygénation sanguine simultanée dépendante de l'oxygénation fonctionnelle de résonance magnétique fluorodeoxyglucose positron tomographie par émission BOLD-fMRI/FDG-PET PET fonctionnel fPET PET dynamique
Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET Radiotracer
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