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Radiotracer Administración para La Tomografía por Emisión de Positrones de Alta Resolución Temporal del Cerebro Humano: Aplicación a FDG-fPET

doi: 10.3791/60259 Published: October 22, 2019

Summary

Este manuscrito describe dos protocolos de administración de radiosonda para FDG-PET (infusión constante y bolo más perfusión) y los compara con la administración de bolos. Las resoluciones temporales de 16 s se pueden lograr utilizando estos protocolos.

Abstract

La tomografía funcional por emisión de positrones (fPET) proporciona un método para rastrear dianas moleculares en el cerebro humano. Con un análogo de glucosa marcado radioactivamente, 18F-fluordeoxyglucose (FDG-fPET), ahora es posible medir la dinámica del metabolismo de la glucosa con resoluciones temporales que se acercan a las de la resonancia magnética funcional (fMRI). Esta medida directa de la captación de glucosa tiene un enorme potencial para entender la función cerebral normal y anormal y sondear los efectos de las enfermedades metabólicas y neurodegenerativas. Además, los nuevos avances en el hardware híbrido MR-PET permiten capturar fluctuaciones en la glucosa y la oxigenación de la sangre simultáneamente utilizando fMRI y FDG-fPET.

La resolución temporal y la señal a ruido de las imágenes FDG-fPET dependen críticamente de la administración de la radiosonda. Este trabajo presenta dos protocolos alternativos de perfusión continua y los compara con un enfoque tradicional del bolo. Presenta un método para adquirir muestras de sangre, PET de bloqueo de tiempo, RMN, estímulo experimental y administrar la administración de trazador no tradicional. Utilizando un estímulo visual, los resultados del protocolo muestran mapas corticales de la glucosa-respuesta a estímulos externos a nivel individual con una resolución temporal de 16 s.

Introduction

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La tomografía por emisión de positrones (PET) es una potente técnica de imagen molecular que se utiliza ampliamente tanto en entornos clínicos como de investigación (ver Heurling et al.1 para una revisión exhaustiva reciente). Las dianas moleculares que se pueden tomar imágenes utilizando PET sólo están limitadas por la disponibilidad de radiosondas, y numerosos trazadores se han desarrollado para tomar imágenes de receptores del metabolismo neural, proteínas y enzimas2,3. En neurociencia, uno de los radiosondas más utilizados es 18F-fluorodeoxiglucosa (FDG-PET), que mide la ingesta de glucosa, generalmente interpretado como un índice de metabolismo de la glucosa cerebral. El cerebro humano requiere un suministro constante y confiable de glucosa para satisfacer sus requisitos de energía4,5, y 70-80% del metabolismo de la glucosa cerebral es utilizado por las neuronas durante la transmisión sináptica6. Se cree que los cambios en el metabolismo de la glucosa cerebral inician y contribuyen a numerosas afecciones, incluyendo afecciones psiquiátricas, neurodegenerativas e isquémicas7,8,9. Además, como la ingesta de FDG es proporcional a la actividad sináptica10,11,12, se considera un índice más directo y menos confundido de la actividad neuronal en comparación con la sangre más utilizada respuesta de resonancia magnética funcional dependiente del nivel de oxigenación (BOLD-fMRI). BOLD-fMRI es un índice indirecto de actividad neuronal y mide los cambios en la hemoglobina desoxigenada que se producen después de una cascada de cambios neurovasculares después de la actividad neuronal.

La mayoría de los estudios FDG-PET del cerebro humano adquieren imágenes estáticas de la absorción de glucosa cerebral. El participante descansa tranquilamente durante 10 minutos con los ojos abiertos en una habitación oscurecida. La dosis completa de radiosonda se administra como bolo durante un período de segundos, y el participante reposa durante otros 30 minutos. Después del período de captación, los participantes se colocan en el centro del escáner PET, y se adquiere una imagen PET que refleja la distribución acumulativa de FDG en el transcurso de los períodos de captación y escaneo. Por lo tanto, la actividad neuronal indexada por la imagen PET representa el promedio acumulado de toda la actividad cognitiva sobre los períodos de aceptación y exploración y no es específica de la actividad cognitiva durante la exploración. Este método ha proporcionado una gran visión del metabolismo cerebral del cerebro y la función neuronal. Sin embargo, la resolución temporal es igual a la duración de la exploración (a menudo 45 min, produciendo efectivamente una medición estática de la absorción de glucosa; esto se compara desfavorablemente con la respuesta neuronal durante los procesos cognitivos y experimentos comunes en neuroimagen. Debido a la resolución temporal limitada, el método proporciona un índice no específico de la acumulación de glucosa (es decir, no bloqueado a una tarea o proceso cognitivo) y no puede proporcionar medidas de variabilidad dentro del sujeto, lo que puede conducir a conclusiones científicas erróneas debidas a la Paradoja13de Simpson. La Paradoja de Simpson es un escenario, donde las relaciones cerebro-comportamiento calculadas entre sujetos no son necesariamente indicativas de las mismas relaciones probadas dentro de los sujetos. Además, los intentos recientes de aplicar medidas de conectividad funcional a FDG-PET solo pueden medir la conectividad entre sujetos. Por lo tanto, las diferencias en la conectividad sólo se pueden comparar entre grupos y no se pueden calcular para sujetos individuales. Si bien es discutible qué medidas de conectividad exactamente entre sujetos14, está claro que las medidas calculadas a través de los sujetos, pero no dentro de los sujetos, no pueden utilizarse como biomarcador para los estados de la enfermedad ni utilizarse para examinar la fuente de variación individual.

En los últimos cinco años, el desarrollo y la accesibilidad más amplia de los escáneres simultáneos de resonancia magnética-PET de grado clínico ha despertado un renovado interés de investigación en la imagen FDG-PET2 en neurociencia cognitiva. Con estos desarrollos, los investigadores se han centrado en mejorar la resolución temporal de FDG-PET para abordar los estándares de BOLD-fMRI (0,5 x 2,5 s). Tenga en cuenta que la resolución espacial de BOLD-fMRI puede aproximarse a resoluciones submilimétricas, pero la resolución espacial de FDG-PET se limita fundamentalmente a alrededor de 0,54 mm de ancho completo a la mitad máxima (FWHM) debido al rango de positrones15. Las adquisiciones dinámicas de FDG-PET, que a menudo se utilizan clínicamente, utilizan el método de administración del bolo y reconstruyen los datos en modo lista en contenedores. El método fDG-PET dinámico de bolo ofrece una resolución temporal de alrededor de 100 s (por ejemplo, Tomasi et al.16). Esto es claramente mucho mejor en comparación con la imagen estática FDG-PET, pero no es comparable a BOLD-fMRI. Además, la ventana en la que se puede examinar la función cerebral es limitada, porque la concentración plasmática sanguínea de FDG disminuye poco después de administrar el bolo.

Para ampliar esta ventana experimental, un puñado de estudios17,18,19,20,21 han adaptado el método de infusión de radiosonda previamente propuesto por Carson22, 23. En este método, a veces descrito como 'FDG-PET funcional' (FDG-fPET, análogo a BOLD-fMRI), la radiosonda se administra como una perfusión constante en el transcurso de toda la tomografía por emisión de positrones (90 min). El objetivo del protocolo de perfusión es mantener un suministro plasmático constante de FDG para realizar un seguimiento de los cambios dinámicos en la utilización de glucosa a lo largo del tiempo. En un estudio de prueba de concepto, Villien et al.21 utilizaron un protocolo de perfusión constante y UNA resonancia magnética/FDG-fPET simultánea para mostrar cambios dinámicos en la ingesta de glucosa en respuesta a la estimulación de tablero de ajedrez con una resolución temporal de 60 s. Los estudios posteriores han utilizado este método para mostrar el FDG-fPET bloqueado por tareas (es decir, bloqueado en el tiempo a un estímulo externo19)y el FDG-fPET relacionado con las tareas (es decir, no bloqueado en el tiempo a un estímulo externo17, 18) acumulación de glucosa. Utilizando estos métodos, se han obtenido resoluciones temporales FDG-fPET de 60 s, lo que es una mejora sustancial sobre los métodos de bolo. Los datos preliminares muestran que el método de perfusión puede proporcionar resoluciones temporales de 20 a 60 s19.

A pesar de los resultados prometedores del método de perfusión constante, las curvas de radiactividad plasmática de estos estudios muestran que el método de perfusión no es suficiente para alcanzar un estado estable dentro del período de tiempo de una exploración de 90 minutos19,21. Además del procedimiento de perfusión constante, Carson22 también propuso un procedimiento híbrido de bolo/infusión, donde el objetivo es alcanzar rápidamente el equilibrio al comienzo de la exploración, y luego mantener los niveles de radiactividad plasmática en equilibrio para el duración de la exploración. 20 aplicó recientemente esta técnica utilizando un 20% de bolo más 80% de perfusión. Como era de esperar, la función de entrada arterial subió rápidamente por encima de los niveles basales y se mantuvo a una tasa más alta durante más tiempo, en comparación con los resultados utilizando un procedimiento de solo perfusión19,21.

Este documento describe los protocolos de adquisición para la adquisición de exploraciones de PET FDG-fde alta resolución temporal utilizando solo perfusión y administración de radiosonda de bolo/infusión. Estos protocolos se han desarrollado para su uso en un entorno MRI-PET simultáneo con un tiempo de adquisición de 90 a 95 minutos19. En el protocolo, se toman muestras de sangre para cuantificar la radiactividad sérica plasmática para la cuantificación posterior de imágenes PET. Si bien el enfoque del protocolo es la aplicación de métodos de infusión para la neuroimagen funcional utilizando BOLD-fMRI/FDG-fPET, estos métodos se pueden aplicar a cualquier estudio de FDG-fPET independientemente de si la RMN simultánea, BOLD-f Se adquieren resonancias magnéticas, tomografía computarizada (TC) u otras neuroimágenes. El cuadro 1 muestra el diagrama de flujo de los procedimientos en este protocolo.

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Protocol

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Este protocolo ha sido revisado y aprobado por el Comité de ética de investigación humana de la Universidad de Monash (número de aprobación CF16/1108 - 2016000590) de acuerdo con la Declaración Nacional Australiana sobre Conducta Etica en Investigación Humana24. Los procedimientos se desarrollaron bajo la dirección de un físico médico acreditado, un tecnólogo de medicina nuclear y un radiógrafo clínico. Los investigadores deben referirse a sus expertos locales y directrices para la administración de radiación ionizante en humanos.

1. Equipo y personal requeridos

  1. Consulte la Tabla de Materiales para la sala de escáneres, el laboratorio de radioquímica y los materiales generales. Se utilizó un proveedor comercial para la radiosonda.
  2. En el entorno simultáneo de RMN-PET, utilice cuatro personas: un radiógrafo (RG) para realizar la exploración, un tecnólogo de medicina nuclear (NMT) para supervisar la administración de la radiosonda y la adquisición de muestras de sangre, un asistente de laboratorio (LA) para espinar sangre, y un asistente de investigación (RA) responsable de supervisar el diseño experimental y la presentación de estímulo.

2. Preparación

  1. Preparación de la dosis del trazador por el NMT
    1. Calcule el volumen de perfusión que se administrará en el transcurso de la exploración. En este protocolo, la velocidad de perfusión es de 0,01 ml/s durante 95 min. Por lo tanto, en una exploración de 95 minutos, los participantes reciben 0,01 ml/s x 60 s x 95 min a 57 ml.
    2. Calcule la dosis del trazador que se diluirá en la solución salina administrada. En este protocolo, se administra una dosis total de 260 MBq al participante durante 95 min. Esta dosis fue elegida para limitar la exposición a la radiación a 4,9 mSv, para mantenerse dentro de la categorización de "bajo nivel" de acuerdo con las directrices de la Agencia Australiana de Protección contra la Radiación y Seguridad Nuclear (ARPANSA) para la exposición de los seres humanos a la radiación ionizante25. Decaimiento correcto 260 MBq desde el punto de infusión medio (47,5 min) de nuevo a T0. Usando la Ecuación 1, resuelva para A0

      Donde At es la radiactividad (MBq) en el punto medio de la perfusión, A0 es la radiactividad inicial, y es la constante de descomposición radiactiva específica del trazador. Para FDG, el valor es de 0,693/T1/2. T1/2 es la vida media de 18F (110 min).
      NOTA: En este ejemplo, At a 260 MBq, a 0,693/110 y a t a -47,5, por lo que A0 a 350.942 MBq.
    3. Calcule la dosis de radiosonda requerida para la bolsa salina de 100 ml que se utilizará para administrar la dosis al participante. La radiosonda necesaria para la bolsa de salina se diluye hasta un volumen total de 5 ml y se extrae en una jeringa de 5 ml. Por lo tanto, para la bolsa salina de 100 ml, el factor de dilución es el volumen de salina (100 ml) además del volumen de 5 ml de la jeringa con radiosonda. Este volumen total de 105 ml se divide por el volumen de perfusión de 57 ml (es decir, 105 ml/57 ml a 1,842). Por lo tanto, la radiactividad total en un volumen de 5 ml requerido para la adición a la bolsa de 100 ml es A0 x el factor de dilución (es decir, 350.942 MBq x 1.842 a 646.44 MBq). Añadir asépticamente la radiosonda a la bolsa de salina.
      NOTA: Es importante tener en cuenta que la actividad calculada de 646,44 MBq que se añade a la bolsa de salina es la actividad necesaria al comienzo de la perfusión. Generalmente, las dosis para este protocolo se preparan entre 15 min a 1 h antes de la administración. Por lo tanto, es importante tener en cuenta la descomposición del radioisótopo. Ecuación 1 en 2.1.2. se puede utilizar para explicar esto, donde el tiempo (t) es el número total de minutos desde la preparación de la dosis hasta cuando se administrará la actividad, At a 646.44 MBq, resolviendo para A0.
    4. Prepare la dosis de cebado. Retire 20 ml de la bolsa en una jeringa y recórtela. Calibre esta jeringa y etiqueta de 20 ml. La jeringa se calibra como una comprobación de referencia para garantizar que la radiactividad se haya dispersado uniformemente dentro de la bolsa salina.
    5. Prepare la dosis. Con una jeringa de 50 ml, retire 60 ml de la bolsa y la tapa con un tapón rojo de Combi. Esta jeringa no está calibrada, ya que la concentración de la radiactividad se conoce desde el momento en que se añadió a la bolsa de salina (paso 2.1.3). Almacene ambas jeringas en el laboratorio de radioquímica hasta que estén listas para escanear.
      NOTA: Es posible dibujar un volumen de 60 ml en una jeringa de 50 ml, ya que las jeringas Terumo están marcadas a un 20% por encima del volumen etiquetado (es decir, una jeringa de 50 ml está marcada a 60 ml).
    6. Prepare la dosis de referencia. Llenar un matraz volumétrico de 500 ml con aproximadamente 480 ml de agua destilada. Dibuje 10 MBq de 18F-FDG en una jeringa, corregido por decaimiento a la hora de inicio de la exploración (usando la Ecuación 1) y agréguelo al matraz. Cubra el volumen hasta la marca de 500 ml con más agua destilada y mezcle bien. Fije las etiquetas antes y después de la calibración de la jeringa.
  2. Preparación de la sala de escáneres por el NMT
    1. Una vez que el participante está colocado en el escáner, hay muy poco espacio para manipular o salvar la línea para perfusión o muestras de sangre si se produce bloqueo. Prepare la sala del escáner para minimizar la posibilidad de bloqueo de la línea.
    2. Asegúrese de que todos los equipos de recolección de sangre estén al alcance del sitio de recolección. Coloque las almohadillas inferiores al final de la cánula y en cualquier superficie que sostenga los recipientes de sangre. Coloque contenedores para residuos regulares y residuos biopeligrosos al alcance del sitio de recolección de sangre.
  3. Preparación de la bomba de perfusión por el NMT
    1. Configure la bomba de perfusión en la sala del escáner en el lado que se conectará con el participante. Construir ladrillos de plomo alrededor de la base de la bomba y colocar el escudo de plomo delante de la bomba. Conecte el tubo de la bomba de perfusión que suministra la perfusión al participante y asegúrese de que se ha introducido la velocidad de perfusión correcta. Para este protocolo, la velocidad es 0.01 mL/s.
    2. Prepara el tubo antes de que se conecte a la cánula del participante. Conecte la dosis de cebado de 20 ml a la bomba de perfusión. Al final del tubo que se conectará al participante, coloque un grifo de tres vías y una jeringa vacía de 20 ml. Asegúrese de que el grifo esté posicionado para permitir que la solución 18F-FDG fluya desde la dosis de cebado a través del tubo y se acuse sólo en la jeringa vacía.
    3. Preajuste la bomba de perfusión para preparar un volumen de 15 ml. Seleccione el botón Prime en la bomba y siga las indicaciones para preparar la línea.
    4. Coloque la jeringa de dosis de 50 ml en la bomba de perfusión en lugar de la dosis de cebado. La dosis cebada de 15 ml en el grifo de tres vías puede permanecer allí hasta que el participante esté listo para ser conectado a la bomba.
  4. Preparación de los participantes por el NMT, la RA y el RG
    1. Aconseje a los participantes que ayunan durante 6 h, y que consuman sólo agua (aproximadamente dos vasos), antes de la exploración.
    2. Hacer que la RA lleve a cabo los procedimientos de consentimiento y adquiera medidas adicionales (por ejemplo, encuestas demográficas, baterías cognitivas, etc.). Haga que el NMT y el RG lleven a cabo las pantallas de seguridad, la seguridad de revisión de NMT para la exploración por PET (por ejemplo, exclusión para el embarazo, la diabetes, la quimioterapia o la radioterapia en las 8 semanas anteriores, y las alergias conocidas), y la seguridad de los participantes de la revisión de RG para la exploración por RMN (por ejemplo, exclusión para el embarazo, implantes metálicos médicos o no médicos, implantes dentales no extraíbles, claustrofobia).
    3. Cannutar al participante.
      1. Utilice dos cánulas: una para la administración de dosis y otra para el muestreo de sangre. La cánula más adecuada varía según los participantes, pero la vena más adecuada debe reservarse para la recolección de sangre. Una cánula de 22 G es el tamaño mínimo preferido. Recoger una muestra de sangre basal de 10 ml durante la cannulación. Desconecte todos los lavados salinos bajo presión para mantener la latencia de la línea.
      2. Pruebe el nivel de azúcar en sangre del participante y otras medidas de sangre basales (por ejemplo, hemoglobina) de la muestra basal.
  5. Posicionamiento del participante en el escáner por el RG y NMT
    1. Pida a la RG que coloque al participante en el orificio del escáner. Para escaneos largos, es imperativo asegurar la comodidad con el fin de reducir el riesgo de que el participante abandone y el artefacto de movimiento debido a molestias. El participante debe estar cubierto con una manta desechable para mantener una temperatura corporal cómoda.
    2. Tenga el NMT al ras de la cánula para asegurarse de que es patente con una resistencia mínima antes de conectar la línea de perfusión. Una vez conectado, el tubo se puede pegar ligeramente cerca de la muñeca. Indique al participante que mantenga el brazo enderezado. Utilice soportes como espuma o cojines para mayor comodidad. Pida al NMT que también revise la cánula que se utilizará para las muestras de plasma para asegurarse de que es capaz de extraer sangre con una resistencia mínima. Puede ser necesario conectar un tubo de extensión cebado con solución salina normal para hacer la cánula más accesible mientras el participante está en el escáner. Si es necesario, se debe comprobar si hay fugas.
    3. Una vez que el sujeto está en el orificio del escáner, haga que el NMT compruebe que tienen acceso adecuado a ambas cánulas.
    4. Pida al NMT que notifique al RG y a la RA si hay algún problema con la cánula de recolección de sangre, la cánula de perfusión o la bomba de perfusión (por ejemplo, oclusión, batería, extravasación) en cualquier momento durante la exploración.

3. Escanee al participante

  1. Inicio de la exploración con nMT, RG y RA
    1. Al inicio de la exploración, sitúe el NMT en la sala del escáner para supervisar el equipo de infusión. Asegúrese de que el NMT lleva protección auditiva y que utilice el protector de barrera para minimizar la exposición a la radiación de la dosis siempre que sea posible.
    2. A medida que el RG realiza el análisis del localizador para asegurarse de que el participante está en la posición correcta, compruebe los detalles para la adquisición de PET (por ejemplo, duración del escaneo, recopilación de datos en modo lista, isótopo correcto).
    3. Diseñar el protocolo para que la adquisición de PET comience con la primera secuencia de RMN. El RG prepara e inicia la secuencia de RMN. La hora de inicio de la adquisición de PET de 95 minutos está bloqueada en el tiempo para el inicio de la secuencia de RMN. Si es necesario, el NMT debe entregar el bolo en el momento de la adquisición de PET(Figura 1).
    4. Encienda la bomba de perfusión. El RG debe indicar el NMT (por ejemplo, a través de un signo pulgar hacia arriba) para iniciar la bomba 30 s después del inicio de la adquisición de PET. Este protocolo inicia la bomba de perfusión 30 s después de la hora de inicio del escaneo para proporcionar un búfer de seguridad en caso de fallo de la exploración. Esto también asegura que la primera imagen tomada durante la exploración por PET indexa el cerebro antes de la administración de la radiosonda para la recopilación completa de datos de la curva de actividad de tiempo. Pida al NMT que observe la bomba para asegurarse de que ha comenzado a infundir el 18F-FDG y que no hay oclusión inmediata de la línea.
    5. Pida a la AR que inicie cualquier estímulo externo a la hora acordada (es decir, al inicio de un bloque funcional de ejecución/experimental) y calcule los tiempos para las muestras de sangre. Un formulario de registro de ejemplo se muestra en Suplemento 1. Pida a la AR que calcule el tiempo previsto de cada muestra de sangre y proporcione copias al NMT y al asistente de laboratorio (LA). Haga que la AR se asegure de que el NMT tome las muestras de sangre en aproximadamente el momento correcto, y monitoree el equipo (por ejemplo, bomba de perfusión, estímulo) para detectar cualquier signo de error.
  2. Tomar muestras de sangre a intervalos de tiempo regulares
    1. Pida al NMT y a la RA que tomen una muestra cada 10 minutos. Por lo general, hay 10 muestras en total, sin incluir la muestra de línea base.
    2. Si adquiere resonancias magnéticas simultáneamente con tomografías por emisión de ecos, tenga la protección auditiva de desgaste NMT al entrar en la sala del escáner.
    3. Pida a la NMT que use guantes y frote la punta de la cánula limpia. Mientras que el sitio de la cánula se seca, abra una jeringa de 5 ml y una jeringa de 10 ml, vacutainer, y un lavado de salina de 10 ml.
    4. Con la jeringa de 5 ml, retire 4-5 ml de sangre fresca y deseche la jeringa en los residuos de riesgo biológico.
    5. Con la jeringa de 10 ml, retire hasta 10 ml de sangre. El volumen puede estar limitado por la facilidad con la que se puede retirar la sangre. Es importante minimizar cualquier resistencia que posteriormente cause daño a los glóbulos rojos que pueden hemolyze. En el punto de midcollection, tenga la señal NMT a la RA, que marcará esta vez en el formulario de registro(Suplemento 1) como el tiempo "real" de la muestra.
    6. Conecte la jeringa de 10 ml al vacutainer y luego deposite la sangre en el tubo sanguíneo correspondiente.
    7. Lavar rápidamente la cánula con 10 ml de salina, desconectada bajo presión, para minimizar cualquier posibilidad de coagulación de la línea.
    8. Lleve inmediatamente la muestra de sangre al laboratorio de radioquímica para su análisis.
  3. Girando la sangre por el LA
    1. Pida al LA que prepare todo el equipo(Tabla 1)y use guantes. Tener tres estantes preparados para las muestras: uno para los tubos sanguíneos, otro para pipetar la muestra y otro para muestras rellenas pipeteadas (pre y post-conteo).
      1. Haga que el LA cambie regularmente los guantes durante todo el procedimiento, especialmente cuando manipule el tubo de conteo. Si el LA tiene contaminación por plasma radiactivo en sus guantes, se puede transferir al tubo de conteo y aumentar espúreamente el número de recuentos registrados de la muestra.
    2. La muestra de sangre se puede colocar en la centrífuga como lo permite la disponibilidad de recursos de personal, porque se observó el tiempo que se tomó la muestra de sangre, y el momento en que se contó. Gire todas las muestras a una fuerza centrífuga relativa de 724 x g. Los ajustes de centrífuga utilizados para este protocolo son de 2.000 rpm durante 5 min con las curvas de aceleración y desaceleración establecidas en ocho.
    3. Una vez que la muestra haya sido hilando, coloque el tubo en el estante de pipeteo. Retire la tapa del tubo para no perturbar la separación de la muestra. Coloque un tubo de conteo etiquetado en el bastidor. La etiqueta debe corresponder al tubo sanguíneo.
    4. Asegúrese de que la punta esté firmemente sujeta a la pipeta. Tenga un pañuelo listo para cualquier goteo. Pipeta firme de 1.000 ml de plasma del tubo sanguíneo, transfiera al tubo de conteo y reemplace las tapas del tubo de conteo y del tubo sanguíneo.
    5. Coloque el tubo de conteo en el contador de pozos y cuente durante 4 min. Registre la hora de inicio del conteo en la hoja de registro ('tiempo de medición') para cada muestra. Esto es necesario para las correcciones posteriores a la hora de inicio de la adquisición de PET. En los momentos posteriores durante la exploración, haga que la LA realice cada paso en rápida sucesión para evitar una acumulación de muestras pendientes.
    6. Deseche los residuos de productos sanguíneos en bolsas de riesgo biológico.

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Representative Results

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Métodos específicos del estudio
Aquí, se informan detalles específicos del estudio para los resultados representativos. Estos detalles no son críticos para el procedimiento y variarán según los estudios.

Participantes y diseño de tareas
Los participantes (n.o 3, Cuadro 2)se sometieron a un estudio simultáneo de BOLD-fMRI/FDG-fPET. Como este manuscrito se centra en el protocolo de adquisición de PET, no se informa de los resultados de la RMN. Los participantes recibieron 260 MBq de 18F-FDG en el transcurso de una exploración de 95 minutos. El participante 1 recibió la dosis completa como bolo al inicio de la exploración. El participante 2 recibió la dosis en un protocolo solo para perfusión. El participante 3 recibió la misma dosis con un híbrido 50% bolo más 50% perfusión. Tanto para los protocolos de perfusión y bolo/infusión, la duración de la perfusión fue de 50 min.

La tarea se presentó en un diseño de bloque incrustado (Figura 2)19. Este diseño se demostró anteriormente para proporcionar contraste simultáneo para los datos BOLD-fMRI y FDG-fPET. En resumen, la tarea alternó entre bloques de tablero de ajedrez intermitentes de 640 s y bloques de descanso de 320 s. Esta alternancia lenta proporciona contraste FDG-fPET. Estos parámetros de temporización se introdujeron en los modelos lineales generales de primer nivel durante el análisis. Dentro de los bloques de tablero de ajedrez de 640 s, el tablero de ajedrez y los períodos de descanso se alternaron a una velocidad de 20 s on/20 s de descuento. Esta alternancia rápida, que se adapta a BOLD-fMRI, se espera que sea detectable con FDG-fPET con futuros análisis y avances de reconstrucción. En este protocolo, los períodos de descanso fueron con los ojos abiertos, fijados en una cruz presentada centralmente en la pantalla.

Adquisición y procesamiento de imágenes
Las imágenes MR y PET fueron adquiridas en un MMR de Siemens 3T Biograph. Los datos de PET se adquirieron en modo lista. Las resonancias magnéticas y las tomografías computarizadas se adquirieron en el siguiente orden (detalles proporcionados únicamente para imágenes relevantes para el manuscrito actual): (i) MPRAGE 3D ponderado en T1 (TA a 7,01 min, TR a 1.640 ms, TE a 2,34 ms, ángulo de volteo a 8o, FOV a 256 x 256 mm2, tamaño de voxel a 1 x 1 x 1 mm3, 176 rodajas, adquisición sagital; (ii) FLAIR ponderado por T2 (TA a 5,52 min); (iii) QSM (TA a 6,86 min); (iv) mapa de campo de gradiente TA a 1,03 min; (v) Corrección de la atenuación mr Dixon (TA a 0,39 min, TR a 4,1 ms, TEen fase de 2,5 ms, fase TEde salida a 1,3 ms, ángulo de volteo a 10o); (vi) Imágenes eco-planar ponderadas T2*(EMI) (TA a 90,09 min), corrección de fase P-A (TA a 0,36 min); (vii) UTE (TA a 1,96 min). El inicio de la adquisición de PET se bloqueó en el inicio de las EFI T2*.

Las imágenes estructurales ponderadas en T1 se recortaron con FSL-robustfov26, se corrigió el sesgo usando N427y el cerebro extraído con ANTs28,29 con plantillas OASIS-2030,31. Las imágenes ponderadas T1 se normalizaron no linealmente a una plantilla MNI de 2 mm utilizando ANTs32 con el conjunto de parámetros predeterminado definido por antsRegistrationSyN.sh.

Este manuscrito examinó los resultados dinámicos de FDG-fPET con tamaño de contenedor 16 s. Todos los datos se reconstruyeron sin conexión con Siemens Syngo E11p y se corrigieron para su atenuación mediante pseudoCT33. El algoritmo ordinario de maximización de expectativas de subconjuntos ordenados por Poisson (OP-OSEM) con modelado34 de la función de dispersión de puntos (PSF) se utilizó con tres iteraciones, 21 subconjuntos y 344 x 344 x 127 (tamaño de voxel: reconstrucción de 2,09 x 2,09 x 2,09 mm3) tamaño de matriz. Se aplicó un postfiltrado gaussiano 3D de 5 mm a las imágenes reconstruidas finales.

La realineación espacial se realizó en las imágenes fDG-fPET dinámicas utilizando FSL MCFLIRT35. Una imagen media DeDG-PET se derivó de todas las series temporales dinámicas y se normalizó rígidamente a la imagen ponderada T1 de alta resolución del individuo utilizando herramientas avanzadas de normalización (ANT)32. Las imágenes fDG-fPET dinámicas se normalizaron al espacio MNI utilizando la transformación rígida en combinación con la deformación no lineal T1 a MNI.

Los modelos lineales generales de primer nivel se estimaron utilizando SPM12 (Wellcome Centre for Human Neuroimaging) con el curso de tiempo del evento (checkerboard on, fixation) modelado como el efecto del interés. La suaparación media en una región de control, la corteza frontopolar (FP1/236izquierda y derecha), se incluyó como covariable. El modelo no incluía normalización global, filtro de paso alto, convolución con la respuesta hemodinámica, modelo autoregresivo o umbral de enmascaramiento. Una máscara explícita de la corteza visual en hOC1-5 (izquierda y derecha hOC1,2,3d,3v,4d,4la4lp,4v,537,38,39; SPM Anatomy Toolbox v 2.2b40,41,42) se incluyó en el modelo para restringir la estimación del modelo a regiones de interés (ROI). En el entorno clínico, se analizan varias regiones utilizando atlas cerebrales. Los contrastes T se utilizaron para estimar los mapas de parámetros de la actividad a nivel individual, con un umbral liberal en p a 0,1 (sin corregir), k a 50 vóxeles. Los resultados para cada individuo también se muestran en múltiples umbrales en Suplemento 2.

Resultados de la concentración de radiactividad plasmática
La curva de concentración de radiactividad plasmática para cada participante se indica en la Figura 3. La mayor concentración de radiactividad plasmática máxima (3,67 kBq/ml) se obtuvo utilizando el método de bolo. La inspección visual de la Figura 3 muestra que el pico ocurre dentro de los primeros 10 minutos del protocolo, y la concentración disminuye a partir de entonces. Tenga en cuenta que los protocolos que utilizan muestreo arterial o automatizado a una velocidad inferior a 1 min probablemente encontrarán una concentración plasmática máxima en el primer minuto. El retraso aquí es porque la primera muestra de sangre se tomó a 5 minutos después de la bola. Al final del período de grabación, la radiactividad plasmática era del 35% del pico (1,28 kBq/mL). El protocolo solo de perfusión alcanzó el máximo (2,22 kBq/mL) a 50 min, al final del período de perfusión. Al final del período de grabación, la concentración se mantuvo en el 68% de su pico (1,52 kBq/mL). Al igual que el protocolo bolo-sólo, el protocolo de bolo/infusión alcanzó su concentración máxima de radiactividad plasmática (2,77 kBq/mL) en los primeros 5 minutos. Al final del período de registro, la concentración de bolo/infusión era del 53% del pico (1,49 kBq/mL).

Cualitativamente, los niveles de radiactividad plasmática se mantuvieron durante la mayor duración en el protocolo de bolo/infusión. Tanto los protocolos de solo perfusión como los protocolos de bolo/infusión muestran una reducción aparente de la radiactividad cuando finaliza el período de perfusión (50 min). Comparando visualmente los protocolos de bolo y bolo/infusión, la radiactividad plasmática fue menor en bolo solo frente a bolo/infusión por 40 min después de la inyección. Críticamente, la radiactividad plasmática fue mínimamente variada durante un período de aproximadamente 40 minutos en el protocolo de bolo/infusión. Por el contrario, ni el protocolo de sólo perfusión ni el protocolo de bolo presentan un período cualitativamente sostenido de actividad constante.

Resultados de la señal PET
Los mapas de parámetros de nivel individual del modelo lineal general, la señal PET y la respuesta ajustada a GLM, y los errores se muestran en la Figura 4. Los mapas de parámetros también se muestran en diferentes umbrales estadísticos en Suplemento 2.

La Figura 4ii muestra la señal PET a lo largo del período de exploración (es decir, a través de períodos de estimulación y descanso) en la corteza visual bilateral (hOC1-5) y en la región de control (polo frontal, FP1-2) para los tres protocolos de administración. Cualitativamente, el participante del bolo/infusión mostró diferencias más claras entre los ROC, en comparación con los participantes solo en bolo y solo por perfusión. Para el protocolo de bolo/infusión, el ROI frontopolar mostró la intensidad de imagen más alta, con la más baja para hOC4. Para el participante solo en bolo, hubo una tendencia similar, con hOC5 y FP1/2 mostrando la intensidad más alta, con hOC4 mostrando la más baja. Para el participante solo para perfusión, el FP1/2 y el hOC5 derecho mostraron la intensidad más alta, con poca diferencia entre los ROI restantes.

La inspección visual de la Figura 4ii sugiere que en el protocolo solo para bolo, hay un fuerte aumento en la señal después del bolo. La pendiente de la toma es relativamente rápida en los siguientes 20 a 30 minutos, pero la tasa de admisión disminuye en el resto del período de medición. En el protocolo de bolo/infusión, hay un fuerte aumento en la absorción al inicio de la exploración que es de menor magnitud que en el protocolo solo de bolo, y la absorción continúa a una velocidad comparativamente más rápida durante la duración de la exploración. Al final del período de grabación, el protocolo de bolo/infusión muestra una mayor admisión que el protocolo solo para bolo. En comparación, el protocolo solo para perfusión muestra una señal baja para los primeros 40 minutos de la exploración, y la toma máxima es sustancialmente menor que el protocolo solo para bolo o bolo/infusión. La toma es la más rápida en los primeros 50 minutos de la exploración y se ralentiza durante el resto del período de grabación.

Mapas de parámetros y resultados de respuesta ajustada
El cuadro 4i muestra los mapas T de nivel individual para los tres protocolos de administración. La Figura 4iii muestra la respuesta y el error ajustados del modelo lineal general en el vóxel pico para cada sujeto. Tenga en cuenta que para el protocolo solo de perfusión(Figura 4Biii),la escala es mayor que para los protocolos solo para bolo y bolo/infusión. Además, para el protocolo de solo perfusión, la señal durante el primer bloque de descanso era cercana a cero, ya que muy poco del trazador se había administrado durante ese tiempo, y la estimación general del modelo lineal falló al considerar este bloque. Por lo tanto, el modelo lineal general se estimó para este participante a partir del primer bloque de tareas, y la respuesta ajustada se muestra desde el inicio del primer período de tablero de ajedrez.

Para visualizar los efectos de la tarea a lo largo del tiempo, se extrajeron los datos del curso de tiempo para cada sujeto (primer eigenvariato) y se calculó la inversa del coeficiente de variación (desviación media/estándar) para cada bloque. La inversa del coeficiente de variación se aproxima a la relación señal-ruido. Como se puede ver en la Figura 5,la señal aumentó aproximadamente linealmente a lo largo del período de grabación para los tres protocolos. La pendiente de la línea fue más alta para el protocolo de solo perfusión (m 2.794), intermedio para el bolo-solamente (1.377) y más pequeño para el protocolo de bolo/infusión (1.159).

Figure 1
Figura 1: Diagrama de flujo de procedimientos para experimentos FDG-fPET. Arriba: procedimientos para la preselección de los participantes antes de la contratación del estudio. Parte inferior: procedimientos para los protocolos solo para bolo (izquierda), solo perfusión (centro) y bolo/infusión (derecha). El miembro del personal responsable de cada procedimiento aparece entre paréntesis. Los identificadores de sección hacen referencia a las secciones del texto donde se describe el procedimiento. *EXCL indica los puntos de tiempo en los que los participantes pueden ser excluidos, ya sea para la incompatibilidad de exploración de RM o PET, o no cumpliendo con los requisitos de entrada del estudio (por ejemplo, requisitos cognitivos y psicológicos). NMT - Tecnólogo de Medicina Nuclear, RA - Asistente de Investigación, RG - Radiografista, LA - Asistente de Laboratorio. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Parámetros de temporización y la radiactividad plasmática pronosticada de los tres protocolos. Las trazas rojas, verdes y azules representan las curvas de radiactividad plasmática hipotéticas para los protocolos de bolo, perfusión y bolo/infusión, respectivamente. Tenga en cuenta que estas trazas son solo para fines ilustrativos. Consulte la Figura 3 para conocer las curvas de radiactividad plasmática obtenidas. Los parámetros de temporización se superponen para mostrar el tiempo relativo de la tarea en relación con la radiactividad plasmática esperada. El diseño de bloque incrustado (Jamadar et al. 201919) tiene una alternancia lenta (10/5 min) entre la estimulación del tablero de ajedrez y el descanso de ojos abiertos. Dentro de los bloques 'encendidos' hay un diseño de encendido/apagado rápido (20 s). La alternancia lenta proporciona contraste FDG-fPET. La alternancia rápida proporciona contraste BOLD-fMRI. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Curvas de radiactividad de plasma para los tres participantes. La descomposición se corrigió hasta el momento en que se muestreó la sangre. La flecha indica el cese de la perfusión para los protocolos de solo perfusión y bolo/infusión. El tiempo es en minutos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Mapas de parámetros de nivel individual desde el modelo lineal general, la señal PET y la respuesta y el error ajustados por GLM. (i) Mapas de parámetros estadísticos a nivel individual (T) para cada uno de los tres sujetos, con un umbral de p (sin corregir) < 0,1, k a 50 vóxeles. (ii) Señal PET a través de la corteza visual en regiones de interés: cinco áreas de control occipital (hOC1 izquierda y derecha, hOC2, hOC3d/3v promedio, promedio 4d/4la/4lp/4v, hOC5) y frontal (promedio izquierdo y derecho FP1/2). Tenga en cuenta que las regiones izquierdas se muestran en líneas sólidas, regiones derechas que se muestran en líneas punteadas. (iii) Ajuste y error del modelo a lo largo del tiempo para el pico de actividad en cada sujeto. Flecha muestra el final del período de perfusión. (Aiii) coordenada MNI de actividad pico solo de bolo (-24, -100, 12), T a 4,07; sólo perfusión-Biii) coordenada MNI de actividad máxima (10, -86, 12), T a 4,25; coordenada de actividad del pico de bolo/infusión (26, -65, -10), T a 5,17. Tenga en cuenta que para el protocolo de solo perfusión, el modelo no se pudo estimar para el primer período de descanso debido a una señal muy baja. También tenga en cuenta la escala más grande para el protocolo solo de perfusión en comparación con los protocolos de bolo y bolo/infusión. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Relación señal-ruido a lo largo del período de grabación. La gráfica muestra el inverso del coeficiente de variación (media/SD) del primer eigenvariato de la actividad dentro del voxel pico en cada bloque de tablero de ajedrez. SD - desviación estándar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Participante 1 Participante 2 Participante 3
Protocolo de administración bolo sólo infusión sólo bolo/infusión
Edad (años) 18 19 19
Sexo F M F
Imparcialidad R R R
Años de Educación 12 14 14
Actual Axis I Enfermedad psiquiátrica Ninguno Ninguno Ninguno
Antecedentes de Enfermedades Cardiovasculares Ninguno Ninguno Ninguno
Medicamentos regulares Ninguno Ninguno Ninguno

Tabla 1: Información demográfica para los tres participantes.

Suplemento 1: Formulario de registro de participante de ejemplo. En este protocolo, la RA es responsable de registrar el tiempo de inicio del bolo y la perfusión y calcular el tiempo de las muestras de sangre. A continuación, la RA proporciona copias de este formulario al NMT y al LA. Durante el experimento, la RA registra las veces que se tomaron las muestras para la posterior corrección de la descomposición. El LA registra el tiempo de medición y los valores de medición en la sección Notas. Haga clic aquí para ver este archivo (haga clic con el botón derecho para descargar).

Suplemento 2: Variabilidad en mapas de parámetros estadísticos con diferentes umbrales estadísticos. Los resultados se presentan en sectores en un rango de umbrales de p a 1,0 a FWE p < 0,05. Haga clic aquí para ver este archivo (haga clic con el botón derecho para descargar).

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Discussion

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FDG-PET es una potente tecnología de imagen que mide la ingesta de glucosa, un índice de metabolismo de la glucosa cerebral. Hasta la fecha, la mayoría de los estudios de neurociencia utilizan FDG-PET utilizan un enfoque tradicional de administración del bolo, con una resolución de imagen estática que representa la integral de toda la actividad metabólica en el transcurso de la exploración2. Este manuscrito describe dos protocolos alternativos de administración de radiosonda: los protocolos de solamente perfusión (por ejemplo, Villien et al., Jamadar et al.19,21) y los protocolos híbridos de bolo/infusión (por ejemplo, Rischka et al.20). Los tres protocolos demostraron una resolución temporal de 16 s, con tiempo cerrado a un estímulo, a nivel individual.

El punto crítico en el método es el inicio del protocolo de exploración. En este punto, el comienzo de la adquisición de PET debe estar bloqueado en el tiempo al principio de la secuencia BOLD-fMRI (si se utiliza MR-PET simultáneo), así como el inicio de la presentación de estímulo. Los inicios de estímulo y las duraciones deben poder bloquearse al inicio del análisis para los modelos de primer nivel. En el protocolo bolo-solamente, el bolo debe ser entregado al principio de la adquisición de PET para capturar la señal máxima(Figura 4). En el protocolo de perfusión, el comienzo de la perfusión debe bloquearse en la adquisición de PET, para garantizar un modelado preciso de la captación en el primer nivel. En el protocolo de bolo/infusión, el bolo debe estar bloqueado en el tiempo de la adquisición de PET, con la perfusión a partir de un período conocido, corto, después del bolo. Para que los procedimientos fluyan correctamente dentro de este corto período de tiempo, cada uno de los miembros del personal (NMT, RG, RA) debe estar adecuadamente preparado antes del inicio de la exploración(Figura 1). Se recomiendan los "ensayos de vestuario" para coreografiar el momento de esta etapa crítica.

Hasta la fecha, aproximadamente 60 sujetos han sido probados utilizando uno de estos protocolos en nuestro laboratorio (el mayor número utilizando el protocolo de solo perfusión). Hay dos causas comunes de desgaste del sujeto o fallo de adquisición. (1) Los investigadores no pueden cannutar al participante debido a la dificultad para encontrar venas. Para hacer frente a esto, todos los participantes deben beber al menos dos vasos de agua antes de la exploración. Si sólo se puede lograr una cánula, se omite el muestreo de sangre para ese participante. (2) Los participantes no pueden completar el escaneo. A diferencia de la RMN, la adquisición de PET no se puede pausar ni reiniciar. Las causas más comunes de la retirada de los participantes en el escaneo se deben a roturas en el inodoro y dificultad con la regulación térmica. Los participantes han informado de que el requisito de consumir agua antes de la exploración aumenta la necesidad de orinar. Por lo tanto, todos los participantes deben hacerlo antes de escanear. Los participantes también han informado de que la infusión del trazador les deja sintiéndose muy frío, y el temblor se desencadena en algunas personas. Estudios anteriores han demostrado que la temperatura ambiente puede influir en la actividad artefactofactual en los escaneos FDG-PET46. Este problema se soluciona mediante el uso de un tejido desechable para todos los participantes durante el análisis.

Los resultados se muestran a nivel de sujeto individual para los tres protocolos de administración. Como era de esperar, la concentración de radiactividad plasmática sanguínea(Figura 3) tuvo el pico más grande para el protocolo solo para bolo, pero la radiactividad más sostenida se obtuvo en el protocolo de bolo/infusión. La concentración plasmática fue más baja para el protocolo de solo perfusión. Tanto para los protocolos de solo perfusión como para los protocolos de bolo/infusión, la concentración disminuyó en el momento en que cesó la perfusión. La señal PET a través de los ROIs(Figura 4Bii)mostró la señal más grande en el protocolo de bolo/infusión. Este participante también mostró la diferenciación más clara entre los IRU. Cualitativamente, la señal PET era más débil en el protocolo de solo perfusión. Es posible que el protocolo de solo perfusión produzca mejores resultados en un experimento más largo (>50 min). Sin embargo, esto probablemente aumentaría la tasa de desgaste de los participantes. En los modelos lineales generales de primer nivel, el error del modelo fue mucho mayor en el protocolo solo de perfusión en comparación con los protocolos bolo y bolo/infusión(Figura 4iii). Señal a ruido durante los períodos de tareas(Figura 5) sugirió que la señal más estable durante el período de grabación se obtuvo utilizando el protocolo de bolo/infusión. Se requieren más estudios para determinar si estos efectos se mantienen en una muestra más grande.

fPET es un método relativamente nuevo (publicado por primera vez por Villien et al.21), y los datos son relativamente complejos de adquirir en comparación con los enfoques de neuroimagen tradicionales como el PET estático y la RMN/fMRI. Por lo tanto, hay un margen sustancial de mejora para los protocolos de adquisición de datos. Este estudio presenta el protocolo de adquisición para tres protocolos de administración de trazadores (solo en bolo, solo perfusión y bolo más perfusión) y los resultados representativos de sujetos individuales para cada método. En este grupo, no se realizó ningún muestreo arterial debido a la invasividad del procedimiento y al requisito de un MD in situ. Por lo tanto, nuestros análisis de imágenes no se benefician de la información cuantitativa proporcionada por el muestreo arterial. 17 encontraron un excelente acuerdo entre el muestreo arterial y venoso para determinar la tasa metabólica cerebral cortical de glucosa (CMRGlc) para la perfusión constante FDG-fPET. Otras obras publicadas43,44,45 discuten las funciones de entrada arterial, venosa y derivada de la imagen para PET en detalle.

El muestreo de sangre manual, ya sea arterial o venoso, requiere que el personal entre en la sala del escáner mientras se escanea. La mayoría de los escáneres tienen un enclavamiento de RF para la sala del escáner, que permite al personal acceder a la habitación durante el escaneo sin causar artefactos de interferencia electromagnética en las imágenes de RM. Sin embargo, el personal que entra en la sala durante la exploración puede aumentar la exposición a la radiación al personal, causar molestias a los participantes y aumentar el movimiento de los participantes y la desconexión de las tareas cognitivas. Estos factores fomentan la recolección de tantas muestras como sea necesario. Tomar muestras cada 5 o 10 minutos mientras se administra la dosis es suficiente para observar la dinámica sanguínea de baja frecuencia esperada de los tres protocolos examinados aquí. Sin embargo, esta frecuencia de muestreo limita la capacidad de cuantificar las características temporales de alta frecuencia, particularmente el tamaño exacto y la forma del pico después de la administración del bolo. Cuando tales características son de importancia, el uso de equipos automatizados de muestreo de sangre puede ser beneficioso.

Por último, se desarrollaron métodos tradicionales de modelado de PET para imágenes estáticas (por ejemplo, cinética, Patlak). Se requiere más trabajo para actualizar los modelos matemáticos para la aplicación a los datos fPET.

En resumen, este manuscrito presenta métodos alternativos de administración de radiosonda FDG para alta resolución temporal FDG-PET, con una resolución de 16 s. Esta resolución temporal se compara favorablemente con los estándares actuales de la literatura. 17,18,19,21 informe FDG-fPET con resolución de 1 min, y Rischka et al.20 lograron resultados estables de FDG-fPET con una duración de fotograma de 12 s usando 20/80% bolo más perfusión. El protocolo de bolo/infusión presentado aquí parece proporcionar la señal más estable durante el período de tiempo más largo en comparación con los protocolos solo para bolo y solo perfusión.

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Disclosures

Los autores no declaran conflicto de intereses. La fuente de financiación no participó en el diseño, recopilación, análisis e interpretación de datos del estudio.

Acknowledgments

Jamadar cuenta con el apoyo de un premio Discovery Career Researcher Award del Consejo Australiano de Investigación (ARC) (DECRA DE150100406). Jamadar, Ward y Egan cuentan con el apoyo del Centro de Excelencia ARC para la Función Cerebral Integrativa (CE114100007). Chen y Li cuentan con el apoyo de la Fundación Cultural Reignwood.

Jamadar, Ward, Carey y McIntyre diseñaron el protocolo. Carey, McIntyre, Sasan y Fallon recopilaron los datos. Jamadar, Ward, Parkes y Sasan analizaron los datos. Jamadar, Ward, Carey y McIntyre escribieron el primer borrador del manuscrito. Todos los autores han revisado y aprobado la versión 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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Radiotracer Administración para La Tomografía por Emisión de Positrones de Alta Resolución Temporal del Cerebro Humano: Aplicación a 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

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