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Administração do radiotracer para a tomografia de emissão de positrão de alta resolução temporal do cérebro humano: aplicação para FDG-fPET

doi: 10.3791/60259 Published: October 22, 2019

Summary

Este manuscrito descreve dois protocolos de administração do radiotraçador para FDG-PET (infusão constante e bolus mais a infusão) e compara-os à administração do bolus. As resoluções temporais de 16 s são realizáveis usando estes protocolos.

Abstract

O tomography funcional da emissão de positrão (fpet) fornece um método para seguir alvos moleculars no cérebro humano. Com um análogo de glicose radioativamente rotulado, 18F-Fluordesoxiglicose (FDG-fpet), agora é possível medir a dinâmica do metabolismo da glicose com resoluções temporais abordando aqueles de ressonância magnética funcional (fMRI). Esta medida direta da captação da glicose tem o potencial enorme para compreender a função cerebral normal e anormal e a sondagem dos efeitos de doenças metabólicas e neurodegenerativas. Além disso, novos avanços no hardware híbrido MR-PET tornam possível capturar flutuações na glicose e oxigenação sanguínea simultaneamente usando fMRI e FDG-fPET.

A resolução temporal e o sinal-ruído das imagens FDG-fPET dependem criticamente da administração do radiotraçador. Este trabalho apresenta dois protocolos alternativos da infusão contínua e compara-os a uma aproximação tradicional do bolus. Apresenta um método para a aquisição de amostras de sangue, PET de bloqueio de tempo, ressonância magnética, estímulo experimental e administração da entrega de traçador não tradicional. Usando um estímulo visual, os resultados do protocolo mostram mapas corticais da glicose-resposta aos estímulos externos em um nível individual com uma definição temporal de 16 s.

Introduction

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O tomography de emissão de Positron (animal de estimação) é uma técnica molecular poderosa da imagem latente que seja amplamente utilizada em ajustes clínicos e da pesquisa (veja Heurling et al.1 para uma revisão detalhada recente). Os alvos moleculares que podem ser imaged usando o animal de estimação são limitados somente pela disponibilidade dos radiotracers, e os traçadores numerosos foram desenvolvidos aosreceptores, àsproteínas, e às enzimas do metabolismo neural da imagem2,3. Na neurociência, um dos radiofármacos mais utilizados é 18F-fluorodeoxyglucose (FDG-PET), que mede a captação de glicose, geralmente interpretada como um índice de metabolismo da glicose cerebral. O cérebro humano exige uma fonte constante e de confiança da glicose para satisfazer suas exigências de energia4,5, e 70-80% do metabolismo cerebral da glicose é usado por neurônios durante a transmissão sináptica6. As alterações no metabolismo da glicose cerebral são pensados para iniciar e contribuir para inúmeras condições, incluindo doenças psiquiátricas, neurodegenerativas eisquêmicas7,8,9. Além disso, como a captação de FDG é proporcional à atividade sináptica10,11,12, éconsiderado um índice mais direto e menos confundido da atividade neuronal em comparação com o sangue mais amplamente utilizado resposta de ressonância magnética funcional dependente do nível de oxigenação (BOLD-fMRI). BOLD-fMRI é um índice indireto da atividade neural e mede mudanças na hemoglobina deoxigenada que ocorrem depois de uma cascata de mudanças neurovasculares que seguem a atividade neuronal.

A maioria de estudos de FDG-PET do cérebro humano adquirem imagens estáticas da tomada cerebral da glicose. O participante descansa calmamente por 10 min com os olhos abertos em um quarto escurecido. A dose completa do radiotraçador é administrada como um bolus durante um período de segundos, e o participante descansa então por uns 30 minutos mais adicionais. Após o período de captação, os participantes são colocados no centro do scanner PET e uma imagem PET que reflete a distribuição cumulativa da FDG ao longo dos períodos de captação e digitalização é adquirida. Assim, a atividade neuronal indexada pela imagem PET representa a média cumulativa de toda atividade cognitiva sobre os períodos de captação e varredura e não é específica para a atividade cognitiva durante o exame. Este método forneceu a grande introspecção no metabolismo cerebral do cérebro e da função neuronal. No entanto, a resolução temporal é igual à duração da digitalização (muitas vezes ~ 45 min, produzindo efetivamente uma medição estática da captação de glicose; isso compara de forma desfavorável à resposta neuronal durante os processos cognitivos e experimentos comuns em neuroimagem. Devido à limitada resolução temporal, o método fornece um índice não específico de captação de glicose (ou seja, não bloqueado para uma tarefa ou processo cognitivo) e não pode fornecer medidas de variabilidade dentro do assunto, o que pode levar a conclusões científicas erradas devido ao paradoxo13de Simpson. O paradoxo de Simpson é um cenário, onde as relações cérebro-comportamento calculadas entre os sujeitos não são necessariamente indicativas das mesmas relações testadas dentro dos assuntos. Além disso, as tentativas recentes de aplicar medidas de conectividade funcionais ao FDG-PET só podem medir a conectividade entre assuntos. Assim, as diferenças na conectividade só podem ser comparadas entre os grupos e não podem ser calculadas para indivíduos individuais. Embora seja discutível o que exatamente as medidas de conectividade em todo o assunto14, é claro que as medidas calculadas em toda-mas não dentro de sujeitos não podem ser usados como um biomarcador para Estados de doença ou utilizados para examinar a fonte de variação individual.

Nos últimos cinco anos, o desenvolvimento e a acessibilidade mais larga de varredores simultâneos da clínico-classe MRI-PET despertou o interesse renovado da pesquisa na imagem latente2 de FDG-PET na neurociência cognitiva. Com esses desenvolvimentos, os pesquisadores se concentraram em melhorar a resolução temporal de FDG-PET para abordar os padrões de BOLD-fMRI (~ 0.5 − 2.5 s). Note-se que a resolução espacial de Bold-fMRI pode abordar resoluções submilimétricas, mas a resolução espacial de FDG-PET é fundamentalmente limitada a cerca de 0,54 mm de largura total ao meio máximo (FWHM) devido à faixa de positrão15. As aquisições dinâmicas de FDG-PET, que são frequentemente usadas clinicamente, usam o método de administração do bolus e reconstroem os dados do modo de lista em compartimentos. O método dinâmico do bolus FDG-PET oferece uma resolução temporal de cerca de 100 s (por exemplo, Tomasi et al.16). Isto é claramente muito melhor comparado à imagem latente estática de FDG-PET mas não é comparável a BOLD-fMRI. Adicionalmente, a janela em que a função do cérebro pode ser examinada é limitada, porque a concentração do plasma do sangue de FDG diminui logo depois que o bolus é administrado.

Para ampliar esta janela experimental, um punhado de estudos17,18,19,20,21 adaptaram o método de infusão radiotraçador proposto anteriormente por Carson22, a 23. Neste método, às vezes descrito como ' funcional FDG-PET ' (FDG-fPET, análoga a Bold-fMRI), o radiotraçador é administrado como uma infusão constante ao longo de toda a varredura PET (~ 90 min). O objetivo do protocolo de infusão é manter um suprimento de plasma constante de FDG para rastrear mudanças dinâmicas na captação de glicose ao longo do tempo. Em um estudo de prova de conceito, Villien et al.21 utilizaram um protocolo de infusão constante e um PET simultâneo de RM/FDG-fpara mostrar mudanças dinâmicas na captação de glicose em resposta à estimulação do tabuleiro de xadrez com uma resolução temporal de 60 s. Os estudos subseqüentes usaram este método para mostrar o animal de estimação tarefa-Locked de FDG-f(isto é, tempo-travado a um estímulo externo19) e o animal de estimação tarefa-relacionado de FDG-f(isto é, não tempo-travado a um estímulo externo17, 18) captação da glicose. Usando estes métodos, as resoluções temporais do animal de estimação de FDG-fde 60 s foram obtidas, que é uma melhoria substancial sobre métodos do bolus. Os dados preliminares mostram que o método da infusão pode fornecer resoluções temporais de 20 − 60 s19.

Apesar dos resultados promissores do método de infusão constante, as curvas de radioatividade plasmática desses estudos mostram que o método de infusão não é suficiente para atingir um estado estacionário dentro do prazo de uma varredura de 90 min19,21. Além do procedimento de infusão constante, Carson22 também propôs um procedimento híbrido de bolus/infusão, onde o objetivo é alcançar rapidamente o equilíbrio no início da varredura e, em seguida, sustentar os níveis de radioatividade plasmática em equilíbrio para o duração da digitalização. Rischka et al.20 aplicaram recentemente esta técnica usando um bolus de 20% mais 80% de infusão. Como esperado, a função de entrada arterial subiu rapidamente acima dos níveis basais e foi sustentada a uma taxa maior por um tempo mais longo, comparado aos resultados usando um procedimento somente para infusão19,21.

Este artigo descreve os protocolos de aquisição para a obtenção de exames de PET de alta resolução temporal FDG-fusando a administração de radiotraçador de infusão e bolus/infusão. Estes protocolos foram desenvolvidos para o uso em um ambiente simultâneo de MRI-PET com um tempo de aquisição de 90 − 95 minutos19. No protocolo, amostras de sangue são tomadas para quantificar a radioatividade sérica plasmática para posterior quantificação de imagens PET. Quando o foco do protocolo for a aplicação de métodos da infusão para o neuroimagem funcional usando o animal de estimação de Bold-fMRI/FDG-f, estes métodos podem ser aplicados a todo o estudo do animal de estimação de FDG-fnão obstante se MRI simultâneo, Bold-f MRI, tomography computado (CT), ou outras neuroimages são adquiridas. A Figura 1 mostra o fluxograma dos procedimentos neste protocolo.

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Protocol

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Este protocolo foi revisado e aprovado pelo Comitê de ética em pesquisa humana da Universidade Monash (número de aprovação CF16/1108-2016000590), de acordo com a declaração nacional australiana sobre conduta ética em pesquisa humana24. Os procedimentos foram desenvolvidos a orientação de um físico médico acreditado, Tecnologista da medicina nuclear, e radiographer clínico. Os investigadores devem referir-se a seus peritos locais e directrizes para a administração da radiação ionizante nos seres humanos.

1. equipamento e pessoal necessários

  1. Consulte a tabela de materiais para a sala do scanner, laboratório de radioquímica e materiais gerais. Um fornecedor comercial foi usado para o radiotracer.
  2. No ambiente simultâneo de MRI-PET, use quatro pessoais: um radiographer (RG) para executar a varredura, um tecnólogo da medicina nuclear (NMT) para supervisionar a administração do radiotraçador e a aquisição de amostras de sangue, um assistente de laboratório (la) para girar o sangue, e um assistente de pesquisa (RA) responsável por supervisionar o projeto experimental e a apresentação de estímulos.

2. preparação

  1. Preparação da dose traçador pelo NMT
    1. Calcule o volume de perfusão que será administrado ao longo da digitalização. Neste protocolo, a taxa de infusão é 0, 1 mL/s mais de 95 min. Assim, em uma varredura de 95 min, os participantes recebem 0, 1 mL/s x 60 s x 95 min = 57 mL.
    2. Calcule a dose traçador que será diluída na solução salina administrada. Neste protocolo, uma dose total de 260 MBq é administrada ao participante mais de 95 min. Esta dose foi escolhida para limitar a exposição à radiação para 4,9 mSv, para manter dentro da categorização de "baixo nível de risco" de acordo com as diretrizes da Australian Radiation Protection e da Agência de segurança nuclear (ARPANSA) para a exposição de seres humanos à radiação ionizante25. Deterioração correta 260 MBq do ponto Mid-Infusion (47,5 min) de volta a T0. Usando A equação 1, resolva para A0

      Quando at é a radioatividade (MBq) no ponto médio da infusão, a0 é a radioatividade inicial, e λ é a constante de deterioração radioativa específica para o traçador. Para FDG, o valor de é λ ≈ 0.693/T1/2. T1/2 é a meia-vida de 18F (110 min).
      Observação: neste exemplo, At = 260 MBQ, λ = 0.693/110 e t =-47,5, portanto, a0 = 350,942 MBQ.
    3. Calcule a dose necessária de radiotraçador para o saco fisiológico de 100 mL que será utilizado para administrar a dose ao participante. O radiotraçador requerido para o saco fisiológico é diluído até um volume total de 5 mL e elaborado numa seringa de 5 mL. Portanto, para o saco fisiológico de 100 mL, o fator de diluição é o volume de soro fisiológico (100 mL), além do volume de 5 mL da seringa com radiotraçador. Este volume total de 105 mL é dividido pelo volume de perfusão de 57 mL (i.e., 105 mL/57 mL = 1,842). Assim, a radioatividade total em um volume de 5 mL exigido para a adição ao saco de 100 mL é a0 x o fator da diluição (isto é, 350,942 MBQ x 1,842 = 646,44 MBq). Adicione assepticamente o radiotraçador ao saco salino.
      Nota: é importante notar que a atividade calculada de 646,44 MBq que é adicionada ao saco salino é a atividade exigida no início da infusão. Geralmente, as doses para este protocolo são preparadas entre 15 min a 1 h antes da administração. Conseqüentemente, é importante fatorar na deterioração do radioisótopo. Equação 1 em 2.1.2. pode ser usado para dar conta disso, onde o tempo (t) é o número total de minutos a partir da preparação da dose para quando a atividade será administrada, at = 646,44 MBQ, resolvendo para a0.
    4. Prepare a dose de escorva. Retire 20 mL do saco para dentro de uma seringa e tampe-o. Calibre esta seringa e etiqueta de 20 mL. A seringa é calibrada como uma verificação de referência para garantir que a radioatividade tenha se dispersado uniformemente dentro do saco salino.
    5. Prepare a dose. Utilizando uma seringa de 50 mL, retire 60 mL do saco e da tampa com uma rolha combi vermelha. Esta seringa não está calibrada, pois a concentração da radioatividade é conhecida a partir do momento em que foi adicionada à bolsa salina (passo 2.1.3). Guarde ambas as seringas no laboratório de radioquímica até estar pronto para digitalizar.
      Nota: é possível extrair um volume de 60 mL numa seringa de 50 mL, uma vez que as seringas terumo estão marcadas para 20% acima do volume rotulado (ou seja, uma seringa de 50 mL está marcada para 60 mL).
    6. Prepare a dose de referência. Encha um balão volumétrico de 500 mL com aproximadamente 480 mL de água destilada. Elaborar 10 MBq de 18F-FDG em uma seringa, deteriorado-corrigido para a hora de início da digitalização (usando a equação 1) e adicioná-lo ao balão. Top o volume até a marca de 500 mL com mais água destilada e misture completamente. Afixar rótulos pré e pós-calibração para a seringa.
  2. Preparação da sala do scanner pelo NMT
    1. Uma vez que o participante é posicionado no scanner, há muito pouco espaço para manipular ou salvar a linha para a infusão ou amostras de sangue se o bloqueio ocorre. Prepare a sala do scanner para minimizar a possibilidade de bloqueio de linha.
    2. Assegure-se de que todo o equipamento da colheita de sangue esteja dentro do alcance fácil do local da coleção. Coloque os descartáveis no final da cânula e em qualquer superfície que prenda recipientes de sangue. Coloque as caixas para resíduos regulares e resíduos bioperigosos a um alcance fácil do local de recolha de sangue.
  3. Preparação da bomba de infusão pelo NMT
    1. Configure a bomba de infusão na sala do scanner do lado que será conectada ao participante. Construa tijolos de chumbo em torno da base da bomba e coloque o escudo de chumbo na frente da bomba. Conecte o tubo para a bomba de infusão que entrega a infusão ao participante e assegure-se de que a taxa de infusão correta esteja introduzida. Para este protocolo, a taxa é 0, 1 mL/s.
    2. Prime o tubo antes de ser ligado à cânula do participante. Ligue a dose de escorva de 20 mL à bomba de perfusão. Na extremidade do tubo que será conectado ao participante, conecte um toque de três vias e uma seringa vazia de 20 mL. Assegure-se de que a torneira esteja posicionada para permitir que a solução de 18F-FDG flua da dose de escorva através do tubo e colete somente na seringa vazia.
    3. Predefinir a bomba de perfusão para aumentar um volume de 15 mL. Selecione o botão Prime na bomba e siga as instruções para Prime a linha.
    4. Fixe a seringa de dose de 50 mL à bomba de perfusão no lugar da dose de escorva. A dose pré-preparada de 15 mL na torneira de três vias pode permanecer lá até que o participante esteja pronto para ser conectado à bomba.
  4. Preparação dos participantes pelo NMT, RA e RG
    1. Aconselhe os participantes a jejuar por 6 h, e a consumir apenas água (aproximadamente dois copos), antes da digitalização.
    2. Faça com que a RA conduza os procedimentos de consentimento e adquira medidas adicionais (por exemplo, inquéritos demográficos, baterias cognitivas, etc.). Tenha o NMT e o RG conduzem as telas de segurança, a segurança da revisão de NMT para a exploração do animal de estimação (por exemplo, exclusão para a gravidez, o diabetes, a quimioterapia ou a radioterapia nas 8 semanas precedentes, e alergias conhecidas), e a segurança do participante da revisão RG para a exploração de MRI (por exemplo, exclusão para gravidez, implantes metálicos médicos ou não médicos, implantes dentários não removíveis, claustrofobia).
    3. Cannulate o participante.
      1. Use duas cânulas: uma para administração de dose e outra para amostragem de sangue. A cânula mais adequada varia entre os participantes, mas a veia mais adequada deve ser reservada para coleta de sangue. Uma cânula de 22 G é o tamanho mínimo preferido. Colete uma amostra de sangue basal de 10 mL enquanto cannulating. Desconecte todas as libera Salinas pressão para manter a permeabilidade da linha.
      2. Teste o nível de açúcar no sangue do participante e outras medidas sanguíneas de base (por exemplo, hemoglobina) da amostra basal.
  5. Posicionamento do participante no scanner pelo RG e NMT
    1. Tenha a posição RG o participante no furo do scanner. Para varreduras longas, é imperativo assegurar o conforto a fim reduzir o risco do participante que deixa cair para fora e artefacto do movimento devido ao incómodo. O participante deve ser coberto com um cobertor descartável para manter uma temperatura corporal confortável.
    2. Tenha o NMT nivelado a cânula para assegurar-se de que seja patente com resistência mínima antes de conectar a linha da infusão. Uma vez conectado, o tubo pode ser levemente gravado perto do pulso. Instrua o participante a manter o braço endireitado. Use apoios tais como a espuma ou os coxins para o conforto. Tenha o NMT igualmente verific a cânula que será usada para amostras do plasma para assegurar-se de que possa retirar o sangue com resistência mínima. Pode ser necessário conectar um tubo de extensão preparado com soro fisiológico normal para tornar a cânula mais acessível enquanto o participante está no scanner. Se isso for necessário, ele deve ser verificado para vazamentos.
    3. Uma vez que o assunto está no furo do varredor, tenha o NMT verific que têm o acesso apropriado a ambas as cânulas.
    4. Ter o NMT notificar o RG e RA se houver quaisquer problemas com a cânula de coleta de sangue, cânula de infusão, ou a bomba de infusão (por exemplo, oclusão, bateria, extravasamento) a qualquer momento durante a varredura.

3. digitalizar o participante

  1. Iniciando a digitalização com o NMT, RG e RA
    1. No início da digitalização, situar o NMT na sala do scanner para monitorar o equipamento de infusão. Assegure-se de que o NMT esteja vestindo proteção auditiva e usando o escudo de barreira para minimizar a exposição à radiação da dose sempre que possível.
    2. Como o RG executa a varredura do localizador para assegurar-se de que o participante esteja na posição correta, verific os detalhes para a aquisição do animal de estimação (por exemplo, duração da varredura, coleção de dados do modo de lista, isótopo correto).
    3. Projete o protocolo de modo que a aquisição do animal de estimação começe com a primeira seqüência de MRI. O RG prepara e inicia a sequência de ressonância magnética. A hora de início da aquisição de PET de 95 min é bloqueada pelo tempo para o início da sequência de ressonância magnética. Se necessário, o NMT deve entregar o bolus no momento da aquisição do PET (Figura 1).
    4. Inicie a bomba de perfusão. O RG deve sinalizar o NMT (por exemplo, através de um sinal do thumbs-up) para começar a bomba 30 s após o começo da aquisição do animal de estimação. Este protocolo inicia a bomba de infusão 30 s após a hora de início da digitalização para fornecer um buffer de segurança em caso de falha de digitalização. Isto igualmente assegura-se de que a primeira imagem tomada durante a varredura do animal de estimação indexe o cérebro antes da administração do radiotraçador para a coleção completa da curva da atividade do tempo. Ter o NMT observar a bomba para garantir que ele começou a inutilizar o 18F-FDG e que não há oclusão imediata da linha.
    5. Ter o RA iniciar qualquer estímulo externo no tempo acordado (ou seja, no início de um funcionamento funcional/bloco experimental) e calcular os tempos para amostras de sangue. Um formulário de registro de exemplo é mostrado no suplemento 1. Ter o RA calcular o tempo previsto de cada amostra de sangue e fornecer cópias para o NMT e assistente de laboratório (LA). Tenha o RA assegurar-se de que o NMT leve as amostras de sangue aproximadamente a hora correta, e monitore o equipamento (por exemplo, bomba da infusão, estímulo) para todos os sinais dos erros.
  2. Tome amostras de sangue em intervalos de tempo regulares
    1. Ter o NMT e RA tomar uma amostra a cada 10 min. Há geralmente 10 amostras no total, não incluindo a amostra de linha de base.
    2. Se adquirir varreduras de MRI simultaneamente com varreduras do animal de estimação, tenha a proteção da audição do desgaste de NMT ao entrar na sala do varredor.
    3. Tenha as luvas do desgaste de NMT e esfregue a ponta da cânula limpa. Enquanto o local da cânula seca, abra um 5 mL e uma seringa de 10 mL, vacutainer, e um 10 mL de descarga salina.
    4. Utilizando a seringa de 5 mL, retire 4-5 mL de sangue fresco e elimine a seringa no lixo biológico.
    5. Usando a seringa de 10 mL, retire até 10 mL de sangue. O volume pode ser limitado pela facilidade com que o sangue pode ser retirado. É importante minimizar qualquer resistência subsequentemente causando danos aos glóbulos vermelhos que podem hemolyze. No ponto do midcollection, tenha o sinal de NMT ao RA, que marcará esta vez no formulário Record (suplemento 1) como o tempo "real" da amostra.
    6. Ligue a seringa de 10 mL ao vacutainer e, em seguida, deposite o sangue no tubo sanguíneo relevante.
    7. Lave rapidamente a cânula com 10 mL de solução salina, desligada pressão, para minimizar qualquer chance de coagulação da linha.
    8. Leve imediatamente a amostra de sangue para o laboratório de radioquímica para análise.
  3. Girando o sangue pelo LA
    1. Tenha o LA começ todo o equipamento pronto (tabela 1) e seja luvas do desgaste. Ter três racks definidos para as amostras: um para tubos de sangue, um para pipetar a amostra, e um para amostras de pipetadas preenchidas (pré e pós-contagem).
      1. Tenha o LA mude regularmente luvas durante todo o procedimento, especial ao segurar o tubo de contagem. Se o LA tiver qualquer contaminação plasmática radioativa em suas luvas, ela pode ser transferida para o tubo de contagem e aumentar de forma espúria o número de contagens registradas da amostra.
    2. A amostra de sangue pode ser colocada no centrifugador como a disponibilidade de recursos de pessoal permite, porque o tempo que a amostra de sangue foi tomada, e o tempo que foi contado foi anotado. Gire todas as amostras em uma força centrífuga relativa de 724 x g. Os ajustes da centrífuga usados para este protocolo são 2.000 rpm por 5 minutos com as curvas da aceleração e da desaceleração ajustadas a oito.
    3. Uma vez que a amostra tenha sido girada, coloque o tubo no rack de pipetagem. Retire a tampa do tubo para não perturbar a separação da amostra. Coloque um tubo de contagem rotulado no rack. O rótulo deve corresponder ao tubo sanguíneo.
    4. Assegure-se de que a ponta está firmemente presa à pipeta. Prepare um lenço para os gotejantes. Pipete firmemente 1.000 μL de plasma do tubo sanguíneo, transfira para o tubo de contagem e substitua as tampas no tubo de contagem e no tubo sanguíneo.
    5. Coloque o tubo de contagem no contador do poço e conte por 4 min. Registre a hora de início da contagem na folha de registro (' tempo de medição ') para cada amostra. Isso é necessário para correções subseqüentes para a hora de início de aquisição de PET. Em pontos de tempo posteriores durante a digitalização, faça com que o LA execute cada etapa em rápida sucessão para evitar uma lista de pendências de amostras.
    6. Elimine qualquer resíduo de produto sanguíneo em sacos de risco biológico.

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Representative Results

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Métodos específicos do estudo
Aqui, os detalhes específicos do estudo para os resultados representativos são relatados. Esses detalhes não são críticos para o procedimento e variam entre estudos.

Participantes e projeto de tarefa
Os participantes (n = 3, tabela 2) foram submetidos a um estudo de PET em simultâneo com Bold-fMRI/FDG-f. Como este manuscrito se concentra no protocolo de aquisição de PET, os resultados da RM não são relatados. Os participantes receberam 260 MBq de 18F-FDG ao longo de uma varredura de 95 min. O participante 1 recebeu a dose completa como bolus no início do exame. O participante 2 recebeu a dose em um protocolo somente para infusão. O participante 3 recebeu a mesma dose com um híbrido 50% bolus mais 50% infusão. Para ambos os protocolos de infusão e de bolus/infusão, a duração da infusão foi de 50 min.

A tarefa foi apresentada em um delineamento de blocos incorporados (Figura 2)19. Este projeto foi mostrado previamente para fornecer o contraste simultâneo para a tarefa-evocou BOLD (realce)-fMRI e dados do animal de estimação de FDG-f. Momentaneamente, a tarefa alternado entre 640 s que piscam blocos do tabuleiro de damas e blocos do descanso de 320 s. Esta alternância lenta fornece o contraste do animal de estimação de FDG-f. Esses parâmetros de cronometragem foram inseridos nos modelos lineares gerais de primeiro nível durante a análise. Dentro dos 640 s quadredos blocos, tabuleiro de damas e períodos de descanso alternados a uma taxa de 20 s on/20 s off. Esta alternância rápida, que é adequado para Bold-fMRI, será esperançosamente detectável com FDG-fPET com análise futura e avanços de reconstrução. Neste protocolo, os períodos de descanso estavam com os olhos abertos, fixado em uma cruz apresentada centralmente na tela.

Aquisição e processamento de imagens
As imagens do Sr. e do animal de estimação foram adquiridas em um Siemens 3T Biograph mMR. Os dados do PET foram adquiridos no modo de lista. As varreduras de RM e PET foram adquiridas na seguinte ordem (detalhes fornecidos apenas para imagens relevantes para o manuscrito atual): (i) MPRAGE 3D ponderado em T1 (TA = 7, 1 min, TR = 1.640 MS, TE = 2,34 MS, ângulo de aleta = 8 °, FOV = 256 x 256 mm2, tamanho VOXEL = 1 x 1 x 1 mm < c 2 > 3, 176 fatias, aquisição sagital; (II) FLAIR ponderado em T2 (TA = 5,52 min); (III) QSM (TA = 6,86 min); (IV) mapa de campo de gradiente TA = 1, 3 min; (v) correção de atenuação de MR Dixon (TA = 0,39 min, TR = 4,1 ms, TEem fase = 2,5 ms,fase te out = 1,3 ms, ângulo de aleta = 10 °); (vi) imagens eco-planar ponderadas em T2 * (EPIs) (TA = 90, 9 min), correção de fase P-A (at = 0,36 min); (VII) UTE (TA = 1,96 min). O início da aquisição do PET foi bloqueado para o início do T2 * EPIs.

As imagens estruturais ponderadas em T1 foram cortadas no pescoço usando FSL-robustfov26, viés corrigido usando N427, e cérebro extraído usando formigas28,29 com Oasis-20 modelos30,31. As imagens ponderadas em T1 não foram normalizadas linearmente para um modelo MNI de 2 mm usando as formigas32 com o conjunto de parâmetros padrão definido por antsRegistrationSyN.sh.

Este manuscrito examinou resultados dinâmicos de FDG-fPET com tamanho do escaninho 16 s. Todos os dados foram reconstruídos offline usando a Siemens syngo E11p e corrigidos para atenuação usando pseudoCT33. O algoritmo normal de Poisson ordenado subconjunto de maximização de expectativa (OP-OSEM) com modelagem de função de spread de ponto (PSF)34 foi usado com três iterações, 21 subconjuntos e 344 x 344 x 127 (tamanho de VOXEL: 2, 9 x 2, 9 x 2, 3 mm3) reconstrução tamanho da matriz. Um post-Filtering 3D Gaussian de 5 milímetros foi aplicado às imagens reconstruídas finais.

O realinhamento espacial foi realizado nas imagens dinâmicas FDG-fPET usando o FSL MCFLIRT35. Uma imagem média de FDG-PET foi derivada de toda a timeseries dinâmica e rigidamente normalizada para a imagem ponderada em T1 de alta resolução do indivíduo usando ferramentas avançadas de normalização (ANT)32. As imagens dinâmicas de FDG-fPET foram então normalizadas para o espaço MNI usando a transformada rígida em combinação com o T1 não linear à urdidura MNI.

Os modelos lineares gerais de primeiro nível foram estimados usando SPM12 (Wellcome Centre for Human neuroimaging) com o tempo-curso do evento (tabuleiro de damas em, fixação) modelado como o efeito do interesse. A captação média em uma região de controle, o córtex artéria (esquerda e direita FP1/236), foi incluída como uma covariável. O modelo não inclui normalização global, filtro passa-alta, convolução com a resposta hemodinâmica, modelo autoregressivo ou limiar de mascaramento. Uma máscara explícita do córtex visual em hOC1 − 5 (esquerda e direita hOC1, 2, 3D, 3V, 4D, 4la4lp, 4V, 537,38,39; SPM Anatomy Toolbox v 2.2 b40,41,42) foi incluído no modelo para restringir a estimativa do modelo para regiões de interesse (ROI). No ambiente clínico, várias regiões são analisadas usando Atlas cerebrais. Os contrastes T foram utilizados para estimar os mapas de parâmetros da atividade de nível individual, liberalmente limitados em p = 0,1 (não corrigido), k = 50 voxels. Os resultados para cada indivíduo também são mostrados em múltiplos limiares no suplemento 2.

Resultados da concentração de radioatividade plasmática
A curva de concentração de radioatividade plasmática para cada participante é dada na Figura 3. A maior concentração plasmática de pico de radioatividade (3,67 kBq/mL) foi obtida por meio do método do bolus. A inspeção visual da Figura 3 mostra que o pico ocorre dentro dos primeiros 10 min do protocolo, e a concentração diminui posteriormente. Observe que os protocolos que usam amostragem arterial ou automatizada a uma taxa inferior a 1 min provavelmente encontrarão uma concentração plasmática máxima no primeiro minuto. O atraso aqui é porque a primeira amostra de sangue foi tomada no borne-bolus de 5 minutos. No final do período de gravação, a radioatividade plasmática foi de 35% do pico (1,28 kBq/mL). O protocolo apenas para perfusão atingiu o máximo (2,22 kBq/mL) a 50 min, o fim do período de perfusão. No final do período de gravação, a concentração foi sustentada em 68% do seu pico (1,52 kBq/mL). Como o protocolo do bolus-somente, o protocolo do bolus/infusão alcançou sua concentração máxima da radioatividade do plasma (2,77 kBq/mL) dentro dos primeiros 5 minutos. No final do período de gravação, a concentração de bolus/infusão foi de 53% do pico (1,49 kBq/mL).

Qualitativamente, os níveis de radioatividade plasmática foram sustentados por maior duração no protocolo de bolus/infusão. Ambos os protocolos da infusão-somente e do bolus/infusão mostram uma redução aparente na radioactividade quando o período da infusão termina (50 minutos). Comparando visualmente o bolus-somente e os protocolos do bolus/infusão, a radioatividade do plasma era menor no bolus-somente contra o bolus/infusão por 40 minutos após a injeção. Criticamente, a radioatividade plasmática foi minimamente variada por um período de aproximadamente 40 min no protocolo de bolus/infusão. Por outro lado, nem o protocolo somente infusão, nem o bolus, apresentam um período qualitativamente sustentado de atividade consistente.

Resultados do sinal do animal de estimação
Os mapas de parâmetros de nível individual do modelo linear geral, do sinal PET e da resposta ajustada GLM, e os erros são mostrados na Figura 4. Os mapas de parâmetros também são mostrados em diferentes limiares estatísticos no suplemento 2.

A Figura 4II mostra o sinal de PET em todo o período de varredura (i.e., através de estimulação e períodos de repouso) no córtex visual bilateral (hOC1 − 5) e na região de controle (Pólo frontal, FP1/2) para os três protocolos de administração. Qualitativamente, o participante bolus/infusão apresentou diferenças mais claras entre os ROIs, comparados aos participantes somente em bolus e somente infusão. Para o protocolo de bolus/infusão, o ROI artéria apresentou a maior intensidade de imagem, com o menor para hOC4. Para o participante em bolus, houve uma tendência semelhante, com hOC5 e FP1/2 mostrando a maior intensidade, com hOC4 mostrando o menor. Para o participante somente infusão, o FP1/2 e o hOC5 direito apresentaram a maior intensidade, com pouca diferença entre os ROIs remanescentes.

A inspeção visual da Figura 4II sugere que, no protocolo de bolus, há um aumento acentuado no sinal após o bolus. A inclinação da captação é relativamente rápida nos próximos 20 − 30 min, mas a taxa de captação diminui no restante do período de medição. No protocolo do bolus/infusão, há um aumento acentuado na captação no início da varredura que é de magnitude menor do que no protocolo de bolus-somente, e a captação continua em uma taxa comparativamente mais rápida para a duração da varredura. Ao final do período de gravação, o protocolo de bolus/infusão mostra uma captação maior do que o protocolo de bolus. Por comparação, o protocolo somente infusão mostra baixo sinal para o primeiro 40 min da varredura, e a captação do pico é substancialmente mais baixa do que o protocolo do bolus-somente ou do bolus/infusão. A captação é mais rápida no primeiro ~ 50 min da varredura e retarda para o restante do período da gravação.

Mapas de parâmetros e resultados de resposta ajustados
A Figura 4mostra os mapas T de nível individual para os três protocolos de administração. A Figura 4III mostra a resposta ajustada do modelo linear geral e o erro no VOXEL de pico para cada sujeito. Note-se que para o protocolo somente infusão (Figura 4BiII), a escala é maior do que para o bolus-somente e os protocolos do bolus/infusão. Além disso, para o protocolo somente infusão, o sinal durante o primeiro bloco de repouso foi próximo de zero, pois muito pouco do traçador havia sido administrado durante esse período, e a estimativa geral do modelo linear falhou ao considerar este bloqueio. Assim, o modelo linear geral foi estimado para este participante iniciando com o primeiro bloco de tarefas, e a resposta ajustada é mostrada a partir do início do primeiro período de xadrez.

Para visualizar os efeitos da tarefa ao longo do tempo, os dados do curso de tempo para cada sujeito foram extraídos (primeira eigenvariada) e o inverso do coeficiente de variação (média/desvio padrão) foi calculado para cada bloco. O inverso do coeficiente de variação aproxima a relação sinal-ruído. Como pode ser visto a partir da Figura 5, o sinal aumentou aproximadamente linearmente ao longo do período de gravação para os três protocolos. A inclinação da linha foi maior para o protocolo somente infusão (m = 2,794), intermediário para o bolus-only (1,377) e menor para o protocolo de bolus/infusão (1,159).

Figure 1
Figura 1: fluxograma de procedimentos para experimentos FDG-fPET. Top: procedimentos para Prescreening de participantes antes do recrutamento do estudo. Fundo: procedimentos para o bolus-somente (esquerdo), infusão-somente (centro), e bolus/protocolos da infusão (direita). O membro da equipe responsável por cada procedimento é listado entre parênteses. Os identificadores de seção referem-se às seções no texto em que o procedimento é descrito. * EXCL indica os temporais quando os participantes podem ser excluídos, seja para a incompatibilidade de digitalização de Mr ou PET, ou não para atender aos requisitos de entrada do estudo (por exemplo, requisitos cognitivos e psicológicos). NMT = Tecnólogo em medicina nuclear, RA = assistente de pesquisa, RG = Radiographer, LA = assistente de laboratório. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: parâmetros de cronometragem e a radioatividade plasmática prevista dos três protocolos. Os traços vermelhos, verdes, e azuis representam as curvas hipótese do radioatividade do plasma para os protocolos do bolus, da infusão, e do bolus/infusão, respectivamente. Observe que esses rastreamentos são apenas para fins ilustrativos. Ver Figura 3 para as curvas de radioatividade plasmática obtidas. Os parâmetros de temporização são sobrepostos para mostrar o tempo relativo da tarefa em relação à radioatividade plasmática esperada. O design de blocos incorporados (jamadar et al. 201919) tem uma alternância lenta (10/5 min) entre a estimulação do tabuleiro de xadrez e o descanso dos olhos. Incorporado dentro dos blocos ' on ' é um rápido alternando (20 s) on/off Design. A alternância lenta fornece o contraste FDG-fPET. A alternância rápida fornece contraste BOLD-fMRI. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: curvas de radioatividade plasmática para os três participantes. A deterioração foi corrigida até o momento em que o sangue foi amostrado. A seta indica a cessação da perfusão para os protocolos de perfusão e de bolus/perfusão. O tempo é em minutos. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: mapas de parâmetros de nível individual do modelo linear geral, sinal de PET e resposta e erro ajustados do GLM. (i) mapas de parâmetros estatísticos de nível individual (T) para cada um dos três sujeitos, limitados em p (não corrigido) < 0,1, k = 50 voxels. (II) sinal de PET em todo o córtex visual em regiões de interesse: cinco occipital (esquerda e direita HOC1, hoc2 Daily, média hOC3d/3V, média 4D/4la/4LP/4V, hOC5) e frontal (esquerda e direita média FP1/2) áreas de controle. Observe que as regiões esquerdas são mostradas em linhas sólidas, regiões certas mostradas em linhas pontilhadas. (III) modelo de ajuste e erro ao longo do tempo para o pico de atividade em cada assunto. A seta mostra o fim do período de perfusão. (Aiii) coordenação da atividade de pico do bolus-somente MNI (-24,-100, 12), T = 4, 7; coordenada MNI de atividade de pico somente para infusão (BiII) (10,-86, 12), T = 4,25; coordenação de atividade de pico de bolus/infusão (26,-65,-10), T = 5,17. Observe que para o protocolo somente infusão, o modelo não pôde ser estimado para o primeiro período de repouso devido a um sinal muito baixo. Anote também a escala maior para o protocolo da infusão-somente comparado aos protocolos do bolus-somente e do bolus/infusão. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5: relação sinal/ruído em todo o período de gravação. O gráfico mostra o inverso do coeficiente de variação (média/DP) da primeira eigenvariada da atividade dentro do VOXEL de pico em cada bloco de tabuleiro de xadrez. DP = desvio padrão. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Participante 1 Participante 2 Participante 3
Protocolo de administração bolus apenas apenas para perfusão bolus/infusão
Idade (anos) 18 19 19
Sexo F M F
Handedness R R R
Anos de educação 12 14 14
Atual eixo I doença psiquiátrica Nenhum Nenhum Nenhum
História da doença cardiovascular Nenhum Nenhum Nenhum
Medicação regular Nenhum Nenhum Nenhum

Tabela 1: informações demográficas para os três participantes.

Suplemento 1: exemplo de formulário de registro de participante. Neste protocolo, o ar é responsável por registrar o tempo de bolus e iniciar a infusão e calcular o tempo de amostras de sangue. O RA fornece então cópias deste formulário ao NMT e ao LA. Durante o experimento, a ar registra os tempos em que as amostras foram colhidas para posterior correção de decaimento. O LA registra o tempo de medição e os valores de medição na seção notas. Por favor, clique aqui para ver este arquivo (clique direito para baixar).

Suplemento 2: variabilidade nos mapas de parâmetros estatísticos com diferentes limiares estatísticos. Os resultados são apresentados em fatias em uma escala dos limiares de p = 1,0 a FWE p < 0, 5. Por favor, clique aqui para ver este arquivo (clique direito para baixar).

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Discussion

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FDG-PET é uma poderosa tecnologia de imagem que mede a captação de glicose, um índice de metabolismo da glicose cerebral. Até o momento, a maioria dos estudos de neurociência usando o FDG-PET usa uma abordagem de administração de bolus tradicional, com uma resolução de imagem estática que representa a integral de toda atividade metabólica ao longo do exame2. Este manuscrito descreve dois protocolos alternativos da administração do radiotraçador: o infusão-somente (por exemplo, villien et al., jamadar et al.19,21) e o híbrido bolus/infusão (por exemplo, rischka et al.20) protocolos. Os três protocolos demonstraram uma definição temporal de 16 s, tempo-Locked a um estímulo, a nível individual.

O ponto crítico no método é o início do protocolo de digitalização. Neste ponto, o início da aquisição de PET deve ser bloqueado pelo tempo para o início da sequência de BOLD-fMRI (se estiver usando MR-PET simultâneo), bem como o início da apresentação do estímulo. Os onsets e as durações do estímulo devem poder ser fechados ao início da varredura para os modelos de primeiro nível. No protocolo de bolus, o bolus deve ser entregue no início da aquisição do PET para captar o sinal de pico (Figura 4). No protocolo somente infusão, o início da infusão deve ser bloqueado para a aquisição de PET, para garantir a modelagem exata da captação no primeiro nível. No protocolo do bolus/infusão, o bolus deve ser tempo-travado à aquisição do animal de estimação, com a infusão que começa em um período conhecido, curto, após o bolus. Para que os procedimentos fluam corretamente dentro deste curto período de tempo, cada um dos membros do pessoal (NMT, RG, RA) deve ser adequadamente preparado antes do início do exame (Figura 1). Os "ensaios de vestimenta" são recomendados para coreografar o momento desta fase crítica.

Até à data, aproximadamente 60 indivíduos foram testados usando um destes protocolos em nosso laboratório (o número o maior usando o protocolo da infusão-somente). Há duas causas comuns de atrito de assunto ou falha de aquisição. (1) os pesquisadores não conseguem canular o participante devido à dificuldade em encontrar veias. Para resolver isso, todos os participantes devem beber pelo menos dois copos de água antes do exame. Se apenas uma cânula pode ser alcançada, a amostragem de sangue é omitida para esse participante. (2) os participantes não conseguem concluir a digitalização. Diferentemente da RM, a aquisição do PET não pode ser pausada e reiniciada. As causas mais comuns de retirada participante da varredura são devidas a quebras de vaso sanitário e dificuldade com regulação térmica. Os participantes relataram que a exigência de consumir água antes da varredura aumenta a necessidade de urinar. Assim, todos os participantes são obrigados a fazê-lo antes da digitalização. Os participantes também relataram que a infusão do rastreador deixa-los sentindo muito frio, e tremores é desencadeada em algumas pessoas. Estudos prévios mostraram que a temperatura ambiente pode influenciar a atividade artefatual no FDG-PET scans46. Esta edição é endereçada usando uma edredão descartável para todos os participantes durante a varredura.

Os resultados são mostrados no nível sujeito individual para os três protocolos de administração. Como esperado, a concentração de radioatividade plasmática do sangue (Figura 3) apresentou o maior pico para o protocolo de bolus, mas a radioatividade mais sustentada foi obtida no protocolo de bolus/infusão. A concentração plasmática foi mais baixa para o protocolo somente infusão. Para ambos os protocolos de infusão-somente e de bolus/infusão, a concentração diminuiu no momento em que a infusão cessou. O sinal do PET através do ROIs (Figura 4BII) mostrou o sinal o maior no protocolo do bolus/infusão. Este participante também mostrou a diferenciação mais clara entre os ROIs. Qualitativamente, o sinal PET foi mais fraco no protocolo de infusão. É possível que o protocolo somente infusão produziria melhores resultados em um experimento mais longo (> 50 min). No entanto, isso provavelmente aumentaria a taxa de atrito participante. Nos modelos lineares gerais de primeiro nível, o erro do modelo foi muito maior no protocolo de infusão somente em comparação com os protocolos de bolus e em bóia/infusão (Figura 4III). O sinal-ruído durante os períodos de trabalho (Figura 5) sugeriu que o sinal mais estável em todo o período de gravação foi obtido por meio do protocolo de bolus/infusão. Estudos adicionais são necessários para determinar se esses efeitos são sustentados em uma amostra maior.

o fPET é um método relativamente novo (publicado pela primeira vez por Villien et al.21), e os dados são relativamente complexos para adquirir em comparação com as abordagens tradicionais de neuroimagem como Pet estático e RM/fMRI. Assim, há um espaço substancial para a melhoria para os protocolos de aquisição de dados. Este estudo apresenta o protocolo de aquisição para três protocolos de administração de traçador (apenas bolus, infusão-somente e bolus mais infusão) e os resultados representativos de indivíduos individuais para cada método. Neste grupo, nenhuma amostragem arterial foi realizada devido à invasividade do procedimento e à necessidade de um MD no local. Nossas análises de imagem, portanto, não se beneficiam das informações quantitativas fornecidas pela amostragem arterial. Note-se que Hahn et al.17 encontraram excelente concordância entre a amostragem arterial e venosa para determinação da taxa metabólica cerebral cortical de glicose (cmrglc) para infusão constante de FDG-fpet. Outras obras publicadas43,44,45 discutem as funções arteriais, venosas e derivadas de imagens para animais de estimação em detalhes.

A amostragem manual do sangue, seja arterial ou venosa, exige que a equipe entre na sala do scanner enquanto a digitalização está em andamento. A maioria dos scanners tem um bloqueio de RF para a sala do scanner, que permite que a equipe acesse a sala durante a digitalização sem causar artefatos de interferência eletromagnética nas imagens MR. No entanto, o pessoal que entra na sala durante a digitalização pode aumentar a exposição à radiação para o pessoal, causar desconforto participante, e aumentar o movimento participante e desengajamento de tarefas cognitivas. Esses fatores incentivam a coleta de amostras tão poucas quanto necessário. Tomar amostras a cada 5 − 10 min enquanto a dose é administrada é suficiente para observar a dinâmica do sangue de baixa frequência esperada dos três protocolos examinados aqui. No entanto, essa taxa de amostragem limita a capacidade de quantificar as características temporais de alta frequência, particularmente o tamanho exato e a forma do pico após a administração do bolus. Quando tais características são importantes, o uso de equipamentos automatizados de amostragem de sangue pode ser benéfico.

Por último, métodos de modelagem PET tradicionais foram desenvolvidos para a imagem estática (por exemplo, cinética, Patlak). Mais trabalho é necessário para atualizar os modelos matemáticos para a aplicação de dados fPET.

Em síntese, este manuscrito apresenta métodos alternativos de administração de radiotraçador de FDG para alta resolução temporal FDG-PET, com resolução de 16 s. Esta definição temporal compara favoràvel aos padrões atuais na literatura. Hahn et al., jamadar et al., e villien et al.17,18,19,21 relatam FDG-fpet com 1 min de resolução, e rischka et al.20 obtiveram resultados estáveis de FDG-fpet com uma duração de quadro de 12 s usando 20/80% de bolus mais infusão. O protocolo de bolus/infusão apresentado aqui parece fornecer o sinal o mais estável para o período de tempo o mais longo comparado aos protocolos do bolus-somente e da infusão-somente.

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Disclosures

Os autores não declaram conflito de interesses. A fonte de financiamento não estava envolvida no desenho, coleta, análise e interpretação dos dados do estudo.

Acknowledgments

Jamadar é apoiado por um Conselho australiano de pesquisa (ARC) Discovery Early carreira investigador Award (DECRA DE150100406). Jamadar, Ward e Egan são apoiados pelo centro ARC de excelência para a função cerebral Integrativa (CE114100007). Chen e li são apoiados pelo financiamento da Fundação Cultural Reignwood.

Jamadar, Ward, Carey e McIntyre projetaram o protocolo. Carey, McIntyre, Sasan e Fallon coletaram os dados. Jamadar, Ward, Parkes e Sasan analisaram os dados. Jamadar, Ward, Carey e McIntyre escreveram o primeiro rascunho do manuscrito. Todos os autores revisaram e aprovaram a versão final.

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

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Administração do radiotracer para a tomografia de emissão de positrão de alta resolução temporal do cérebro humano: aplicação para FDG-fPET
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Jamadar, S. D., Ward, P. G. D., Carey, A., McIntyre, R., Parkes, L., Sasan, D., Fallon, J., Orchard, E., Li, S., Chen, Z., Egan, G. F. Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET. J. Vis. Exp. (152), e60259, doi:10.3791/60259 (2019).More

Jamadar, S. D., Ward, P. G. D., Carey, A., McIntyre, R., Parkes, L., Sasan, D., Fallon, J., Orchard, E., Li, S., Chen, Z., Egan, G. F. Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET. J. Vis. Exp. (152), e60259, doi:10.3791/60259 (2019).

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